岩土工程勘察相关规范中几个常用公式计算方法简析.pdf

2 0 0 8 年 1 月第 1 期 城 市道桥 与防洪 科技研究 7 9 岩土工程勘察相关规范中几个常用公式计算方法简析 赵春 明， 张建根 天津市 市政工 程设 计研究 院 。 天 津市 3 0 0 2 0 1 摘要 该文通过具体算例对岩土工程勘察相关规范中几个常用公式的正确计算方法进行了说明， 对容易出现的计算错误 进行 了剖析 。 以引起大 家注意 。 关键 词 i 岩 土工程 ； 常用 公式 ； 计算 方法 ； 错误 剖析 中圉分类 号 T U 4 文献 标识码 B文章 编号 1 0 0 9 7 7 1 6 2 0 0 8 0 1 0 0 7 9 - 0 4 O 引言 岩土工程勘察报告是工程地质勘察的最终 成 果， 是建筑地基基础设计和施工的重要依据 。 报告 是否正确 反映工程地 质条件 和岩土工 程特点 ， 关 系到工程设计和建筑施工能否安全可靠 、措施得 当 、 经济合理 。编写勘察报告应依据相关规范 ， 对 规范的理解尤为重要 ， 本文通过具体算例 ， 简析 了 规范中几个 常用公式的正确计算方法 ，并对常 出 现的错误进行 了剖析 。 1 场地土类别划分 在编写工业 与民用建筑 的岩土工程勘察报告 时需要对所 在场地进行 场地类别 、场地土类型划 分 ， 场地类别可根据剪切波速来划分 ， 当场地土无 剪切波速实测值时 ， 根据天津市 岩土工程技术规 范 D B 2 9 2 0 2 0 0 0 ， 可按下列公式 计算 A B x d , 1 式 中 一剪切波速 m ／ s ； 一 地面至拟计算剪切波速土层的深度 m 。 天津市各类土剪切波速 A m ／ s e e 、 B m／s e e 按 表 1确定 。 表 1 天津市各类土剪切波速 A m ／ s e e 、 8 m／s e e t l ⋯ 淤泥质土 粘土 粉质粘土 粉 土 粉砂 细砂 地 区 ～ A B A B A B A B A B A B 市区9 3 4 ． 6 1 4 0 2 ． 5 1 3 9 3 ．6 1 4 7 4 ．8 2 1 8 3 ． 4 1 9 6 4 ． 1 6 s 6 ． 。s s 4．6 s 4．6 z 6 4 ． 。一 一z s 。z ．。 按照上述公式 ， 计算得 出 V 后可根据下列公 式计算得 出场地等效剪切波速 v V clo ／ t ， t ∑ d , ／ V 、 2 l 式中 V 一场地土层的等效剪切波速 m／s ； 收稿 日期 2 0 0 7 0 9 1 3 作者简 介 赵春 明 1 9 8 3 一 ， 女 ， 天津人 ， 助理工 程师 ， 从事 岩 土工程 勘察工作 。 d 『 一 场地评 定用的计算深度 m ， 取 覆盖层 厚度 d m 或 2 0 m两者较小值 ； ￡ 一剪切波 由地表 到达计算深度 的时间 s ； 一 计算深度范 围内第 i 层 的厚度 m ； 一 计算深度范围内土层的分层数 ； 一 计 算 深 度 范 围 内第 i 层 的 剪 切 波 速 m／s 。 地层情况见 图 1 ， 该场 地位于滨海地区 ， 计算 该场地 的场地土类型 。 成 厚 标 深 比例尺 因 度 高 度 岩土 年 代 m m m 名称 孔 口标高 3 ．9 8m Qm l I ．6 0 2 -3 8 I ．6 0 杂填土 1 ．0 0 I _ 3 8 2 ． 6 0 素 填 土 ◇◇◇◇ 7 ．4 0 - 60 2 l 0 ．0 0 淤泥质粘 土 Q 1 ．5 O - 7 5 2 I I ．5 O 粉质粘土 ／ ， ／／ ／ ， ／ ／ 64 0 一l 3 ． 9 2 I 7 ．9 0 粉土 ～ 5 ． 6 o I 9 ． 5 2 2 3 ． 5 0 粉质粘土 Q 3 ．5 O - 2 3 ．0 2 2 7 ． 0 0 粉土 ＼ 3 ． 0 0 - 2 6 ．O 2 3 0 ． 0 0 粉质粘土 圉 1 地层情况 一 8 0 科技研究 城 市道桥与 防洪 2 0 0 8 年 1 月第 1 期 V 素填土 ．杂填土 A B d 1 1 5 4． 6 1 ． 3 1 2 0, 98 现场观察该处素填土 、杂填土性质接近粉质 粘土 ， 它的 A、 B值可取粉质粘土 的 A、 B值 。本层 土厚 2 ． 6 0 m， d s应取本 层土 中点至地 表 的深度 ， 即 1 ． 3 0 m。 V 淤泥质粘土 A B d 。 6 5 6． 0 6． 3 1 02． 8 其中d s 1 0 2 ． 6 ／ 2 2 ． 6 6 ． 3 m f 下同 V 粉质粘土 l AB d s1 1 5 4． 6 1 0． 7 1 6 4． 2 2 V 粉土 AB d s1 2 6 4． 9 1 4． 7 1 9 8． 0 3 V 粉质粘土 2 AB d 1 1 5 4． 6 1 8． 9 5 2 02． 1 7 只需计算 2 0 m深度以内的 V 值 ， 因此 V 粉 质 的厚度为 2 0 1 7 ． 9 0 2 ． 1 0 m， d s 值应为 1 8 ． 9 5 。 t ／ V 鱼 0 ．1 4 5 31 5 ’1 9 8 ．0 3 ’2 0 2． 1 7 ‘ V d g t 2 0 ／ 0 ． 1 4 5 3 1 51 3 8 m／ s 估算得出场地的等效剪切波速 V s e 约为 1 3 8 m ／ s ， 根据 岩土工程技术规范 D B 2 9 2 0 2 0 0 0 第 1 4 ．2 ． 7 条款， 见表 2 。 表 2等效 剪切 波速范 围 划分该场地类别为 Ⅳ类 ，场地土类型为软弱 土 。 根据以上计算过程可知 ， d s 可简化计算为 层 顶埋深 层底埋深 ／ 2 ， 计算 中往往容易 出现下列 问题 1 也取层底埋深 ， 这时上述土层的 V 1 5 5 ． 3 ， 场地类别错判为 Ⅲ类 。 2 填土层不计算 V 素 填 ’ 杂 填， 而 V 计算 时又 将该层厚度考虑在内 ，这时 V 1 6 1 ． 6 ，场地类别 错判为 Ⅲ类 。 3 剪切 波速估 算厚度 为 2 0 m， 但 覆盖层 厚 度不能按 2 0 m考虑 ， 天津平原地 区覆盖层厚度取 大于 8 0 m。上述 土层覆盖层厚度按 2 0 m考虑 ， 就 出现了场地类别错判为 Ⅲ类的结论 。 2地 震液化 判别 根据 建筑抗震设计规范 G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 ， 当地面以下 2 0 m范围内有饱和砂土或饱和粉土 层时 ，可根据以下情况初步判定其是否有可能液 化 1 地质年代为第四纪晚更新世 Q 及其 以前 时， 7 、 8度时 ， 可判为不液化。 2 设防烈度为 7度 、 8度 、 9度 区，粉土的粘粒 粒径0 ． 0 0 5 m m的颗 粒 含 量百 分 率 P 按重 量计 分别 不小 于 1 0 、 1 3 、 1 6时 ， 可判为不液化 。 3 天然地基的建筑 ， 根 据上覆非液化土层厚度 、 地下水位深度 、 基础埋 置 深度之间的关 系进行初判。 经初步判定有可能液化 的土层可通过标准贯 入试验进一步判定是否液化 。当饱 和土标准贯入 锤击数 未经杆长修正 小于液化判别标准贯入锤 击数临界值时 ， 应判为液化土 ， 否则不液化 。 液化判别公式 N c r - N 0 ． 9 0 ． 1 d s d w 】 、 ／ 3 ， p c d s ≤1 5 3 N c r - N 。 2 ． 4 - 0 ． 1 d w 3M 1 5 ≤d s ≤2 0 4 式 中 N e r 一液化判别标准贯入锤击数临值 ； N r_ 液化判别标准贯入锤击数基值 ； d s 一饱和土标准贯入点深度 m ； d w 一 地下水位深度 m ； P C m粘粒含量百分率 ，当小 于 3或为砂土 时 ， 应采用 3 。 ’ 地层情况见 图 2 ， 采用桩基础 ， 抗震设 防烈度 为 7度 ， 设计基本地震加速度值 为 0 ． 1 5 g ， 地下水 位埋深 1 ． 3 m， 标准贯入试 验 1 2 ． 1 5 1 2 ． 4 5 ， 粘粒含 量为 7 ． 4 ％， 1 6 ． 1 5 1 6 ． 4 5 ， 粘粒含量为 6 ． 0 ％。 根据规 范 ，应判 别 2 0 m深 度范 围 内土的液 化 ， 本场地 N。 取值 8 。 d s取标 准贯入深度的中点 。 液化判别 1 2 ． 3处 N c r - N 。 【 。 ‘9 0 _ d s - d w ] V 砉 8 [0 _9 0 l 1 2 _3 _ l 3 】 、 ／ 青 1 0 ． 1 9 1 0 液化 ， 该点处土层为粉砂 ， P e 取 3 。 液化指数计算 I 蛆 ∑ 1 一 d _w i 1 1 0 ／ 1 8 ． 1 6 1 ． 1 兽 1 ． 2 2 ， 轻微液化。 式 中 n 一在判别深度范围内每一个钻孔标准贯人 8 2 科技研究 城 市道桥 与防洪 2 0 0 8 年 1 月第 1 期 土 的总上 覆压力 及标 准贯人点 处 土 的有效 覆盖 压 力 的计算 。地层 情况 见 图 3 ，标 准贯 人 试验 1 7 ． 1 5 1 7 ． 4 5 m， 击 3 7 。 粘粒含 量 3 ． 5 ％， 地下水位 埋深 1 ． 2 5 m。 成 厚 标 深 比例尺 好 因 度 高 度 岩土 l 2 0 0 藉 年 脂 代 m m m 名 称 孔 口 标 高 3 ． 6 6 n l m Or a l 0 ． 6 O 3 ．0 6 0 ．6 O 耕 植 土 。 | r t l h 1 ． 9 O 1 ． 1 6 2 ．5 0 亚粘土 ，／ ， 1．92 U．8 1．94 l 8 2 ． 0 0 - - 0 ． 8 4 4 ．5 0 粘土 1 ．9 0 2 ． 8 1 ．6 6 3 ． 8 0 ． 7 0 一 1 ．5 4 5 ．2 0 亚粘土 ／／ ／ ／ 1 ．9 2 4 ． 8 Q 1 ．7 8 5 ． 8 2 - 3 0 - 3 ．8 4 7 ． 5 0 粘土 1 ．9 l 6 ．8 1 ． 2 0 - 5 ．0 4 8 ． 7 0 亚粘土 ／ ，／／ ， 。／ 1 ．9 2 7 ．8 2 ． 8 0 - 7 ．8 4 l 1 ．5 0 粘 土 I． ，6 O - O 1 ．9 o 1 0 ． 8 一 2 ．0 4 l 2 ． 8 4 ．0 0 一 l 1 ．8 4 l 5 ．5 0 亚粘 土 2 ．0 0 1 4 ． 8 1 ． 5 0 一 l 3 ． 3 d l 7 m 亚砂 土 ， 1 O 7 l R 1 ． 5 0 1 4 ． 列 l 8 ．5 0 粉砂 Q 2 ．0 0 一 l 6 ． 8 4 2 0 ．5 0 亚砂 土 ， I ／ ， “ 、 1 ． 96 l 8． 8 3 ． 5 0 2 0 ．3 4 2 4 ．0 0 亚粘 土 2 ．0 0 2 0．8 1 ．9 6 2 2 _8 2 ． 0 0 2 2 ．3 4 2 6 m 粘 土 1 ．9 3 2 4．8 图 3地 层 情 况 三 J 盯o -- - 1 90 ．61 9 ． 20．91 9 ．41 ．0 1 9 ． 01 ． 0 1 6 1 ．0 1 9 ． 20 ．7 1 7 ．81 ．01 9 11 ．3 1 9 ．01 ．2 1 7 31 ／ 1 9 1 h 8 2 1 42 9 20 ／ 2 29 2 0 ． 5 1 ． 5 2 0． 00． 3 3 3 2． 3 4 k Pa 土容重 p 。 g ， g取值 1 0 N ／ k g 。表层耕植土 容重按经验取值为 1 9 k N ／ m 。 盯 可简化计算为 盯e 盯0 _ _ d s d w1 0 3 3 2 ． 3 4 一 1 7 ． 3 1 ． 2 5 1 0 1 71 ． 8 4 k Pa 液化判别计算 中常出现以下问题 1 地下 水位 以上 。 砂 土容 重取 1 8 ． 0 k N ／ m 。 亚砂土容重取 1 8 ． 5 k N ／ m 3 ， 地下水位 以下 。 砂土 容重取 2 0 ． 0 k N ／ m 3 ， 亚砂土容重取 2 0 ． 5 k N ／ m 。 而 不是取试验作出来的 p 。 值乘 以 1 0 。如上述土 层 ，厚度为 1 ． 5 0 m，标 高为 一 1 3 ． 3 4处 的亚砂 土 层 ， 其 容 重 应 为 2 0 ． 5 k N ／ m ， 而 不 是 1 ． 9 71 0 1 9． 7 k N／ m 。 2 因对公式中各符号代表含义解释的错误 理解 ， 计算 盯。 时 ， 标贯 点为砂 土时 ， 地 下水位 以 上 土容重均按 1 8 ． 0考虑 ， 地下水位 以下均按 2 0 ． 0 考虑， 标贯点为亚砂土时， 地下水位以上土容重按 1 8 ． 5考虑 ， 地下 水位 以下按 2 0 ． 5考虑 ， 这说 明了 对总上覆土压力概念的认识不清 。 3 计算 标准贯人点处 土 的总上 覆压力及标 准贯人点处 土的有效覆盖压力时未计算填 土层 厚 度 。 4 K 值根 据基本 烈度 取值 0 ． 1 、 0 ． 2或 0 ． 4 ， 往往出现不分 区域均取其 中一值的情况 。 3 双桥探头静力触探资料计算预制桩单 桩 竖 向极 限承载 力标 准值 根据 建筑桩基技术规范 J G J 9 4 9 4 ， 双桥 探头静力 触探资料计算预制桩单桩竖 向极限承载 力标准值 ， 计算公式 ／ , ／ 3 , f , o t x q x A 7 式 中 ． 一 第 i 层土的探头平均侧阻力 ； 口 一桩端平 面上 、 下 探头 阻力 ， 取桩 端平 面 以上 4 d d为桩的直径或 边长 范 围内按土层 厚 度 的探 头阻力加权平均值 ，然后再和桩端平面以 下 1 d范围内的探 头阻力进行平均 ； 一 桩端阻 力修正 系数 ， 对粘性 土 、 粉 土取 2 ／ 3 。 饱和砂土取 1 ／ 2 ； 一 第 i 层土桩侧阻力综合修正系数，按下 式计算 粘性土、 粉土 1 0 ． 0 4 ． m 砂 土 5 ． 0 5 ． 蝤 。 地层情况见图 4 ， 采用预制桩 ， 持力层选在④一 1 粉土 ， 桩顶标高 2 ． 0 0 m， 桩 尖标高 一 2 0 ． 5 0 m， 有效 桩长 2 2 ． 5 0 m。 桩径 1 5 0 0 m m。 Q l lk 仃 0 _ 5 7 ． 9 5 1 0 ． 04 4 ．7 5 - 4 ．7 5 5 ． 7 8 1 0． 044 4． 01 44 ． 01 2． 1 8 x 1 0． 04 1 6． 8 6 1 6 ． 8 6 0 ． 9 3 1 0． 044 5． 2 6 4 5 ． 26 4． 8 51 0．04 2 4 ． 78 。 2 4．78 0． 81 1 0 ．04 1 0 0 ． 0 3 _ 1 0 0 ． 0 3 丢 一 1 ’ 丛 旦 9 ．69 一 1 0 0 0仃 一2 1 6 4 k N