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[摘要]现行省标规范提供的地基承载力特征值和变形模量计算值范围值较大，通过平板载荷试验确定地基土的地基承载力特征值，并利用规范公式确定其变形模量可较准确可靠的确定具体场地的上述数值。
[关键字]平板载荷试验 全风化花岗岩 地基承载力特征值 变形模量
[中图分类号] TU433 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-316-2
地基承载力特征值及变形模量是岩土工程的基本性指标，是工程设计的重要物理力学参数。现行省标《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）[1]以查表的方式提供了广东省常见岩土层的地基承载力特征值经验值及变形模量的计算公式，但因其面向全省范围，指标的数值范围较大，造成具体场地取值存在一定程度的不确定性。而该规范对地基承载力特征值的定义是：指由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。由此可知，载荷试验确定地基承载力特征值，并推算对应变形模量的方法得到业内普遍认同，为最基本、最有效的确定方法
1试验原理
1.1试验装置
载荷试验采用压重平台反力装置。平台荷载在试验开始之前一次性堆载，压重平台荷载总重足够提供承压板两倍于地基土承载力特征值的压力。压重平台荷载提供加载反力，加载装置用油压千斤顶分级加载。每级加载量用油压千斤顶的压力值换算，承压板的沉降观测用设于承压板的百分表定时观测。承压板用1块圆形厚钢板组成（钢板厚30mm），承压板直径b=0.56m，承压板面积S=0.25㎡。
1.2试验方法
试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。应注意保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试验面用不超过20mm厚的中粗砂找平。试验加载采用慢速维持荷载法。分8级加载，每级加载增量为最大试验荷载的1/8。每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每间隔半小时测读一次沉降，当连续2小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，可认为已趋稳定，可加下一级荷载。
当出现下列情况之一时，即可终止加载：
（1）承压板周围的土明显地侧向挤出；
（2）沉降s急骤增大，荷载-沉降（p-s）曲线出现陡降段；
（3）在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；
（4）当s/b≥0.06（b为承压板宽度或直径）。
1.3试验点承载力特征值确定方法
（1）当p-s曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；
（2）当极限荷载能确定，且该值小于对应比例界限的荷载值的2倍式，取极限荷载值的一半；
（3）不能按上述两款确定时，如压板面积为0.25～0.5㎡，可取s/b=0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。
2工程实例
2.1工程概况
某项目位于广州市南沙区，拟建建筑高2层，采用天然地基，持力层拟采用全风化花岗岩，地基土承载力特征值要求不小于350kPa，要求最大试验荷载为700kPa，地基土占地面积628.8㎡，基础埋深1.5～1.6m。载荷试验确定为3个点。
2.2试验结果及分析
2.2.1试验结果
分析软件为武汉岩海公司的JYC软件[2]。各试验点的载荷试验结果汇总见表1～表3：
各试验点荷载与沉降关系p-s曲线及s-lgt曲线见图1～图3：
2.2.2各试验点的地基承载力特征值分析
（1）1#试验点：该试验点试验面标高为-1.5m，试验土层为全风化花岗岩。最大试验荷载加载至720kPa，承压板的总沉降量为12.31mm。由p-s曲线及s-lgt曲线[3]可见：该试验点的p-s曲线较平缓圆滑，加载至720kPa，p-s曲线尾段未出现陡降段，承压板周边的土体未出现裂缝和隆起；各级荷载作用下的s-lgt曲线较平直，大体上呈平行规则排列。该点地基土的承载力特征值按相对变形值确定，取s/b=0.015，即s=8.46mm所对应的荷载，由软件中的p-s曲线上查得8.46mm所对应的荷载约为600kPa，由前文知试验点承载力特征值不应大于最大加载量的一半，因此该点的地基土承载力特征值fak=720/2=360kPa，其对应的沉降量s为2.13mm。
（2）2#试验点：该试验点试验面标高为-1.5m，试验土层为全风化花岗岩。最大试验荷载加载至720kPa，承压板的总沉降量为10.70mm。由p-s曲线及s-lgt曲线可见：该试验点的p-s曲线较平缓圆滑，加载至720kPa，p-s曲线尾段未出现陡降段，承压板周边的土体未出现裂缝和隆起；各级荷载作用下的s-lgt曲线较平直，大体上呈平行规则排列。该点地基土的承载力特征值按相对变形值确定，取s/b=0.015，即s=8.46mm所对应的荷载，由p-s曲线上查得8.46mm所对应的荷载约为630kPa，故同理可得该点的地基土承载力特征值fak=720/2=360kPa，其对应的沉降量s为2.21mm。
（3）3#试验点：该试验点试验面标高为-1.6m，试验土层为全风化花岗岩。最大试验荷载加载至720kPa，承压板的总沉降量为10.87mm。由p-s曲线及s-lgt曲线可见：该试验点的p-s曲线较平缓圆滑，加载至720kPa，p-s曲线尾段未出现陡降段，承压板周边的土体未出现裂缝和隆起；各级荷载作用下的s-lgt曲线较平直，大体上呈平行规则排列。该点地基土的承载力特征值按相对变形值确定，取s/b=0.015，即s=8.46mm所对应的荷载，由p-s曲线上查得8.46mm所对应的荷载约为620kPa，同理可得该点的地基土承载力特征值fak=720/2=360kPa，其对应的沉降量s为2.44mm。
2.3各试验点的地基土变形模量
根据弹性无限体表面受荷原理，均质厚层地基土的变形模量用下式计算：
式中：E0—变形模量，MPa；
ω—刚性承压板形状换算系数，圆形承压板取0.79，方形承压板取0.88；
ν—土的泊松比，这里取0.35；
b—承压板的边长或直径，m；
p—地基承载力特征值所对应的荷载，kN/m2；
s—与承载力特征值对应的沉降，m。
利用上式算得各试验点在荷载为承载力特征值fak作用下的变形模量值见表4。
3结语
现行省标相关规范提供的地基承载力特征值表或变形模量经验公式面对的是全省范围，其取值范围相对变化较大，具体场地若對这两个数值取值要求精度较高时，仍应采用平板载荷试验确定，本文采用载荷试验确定的地基承载力特征值及变形模量与有关工程经验相符，为工程建设提供了准确可靠的参数值。
[关键字]平板载荷试验 全风化花岗岩 地基承载力特征值 变形模量
[中图分类号] TU433 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-316-2
地基承载力特征值及变形模量是岩土工程的基本性指标，是工程设计的重要物理力学参数。现行省标《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）[1]以查表的方式提供了广东省常见岩土层的地基承载力特征值经验值及变形模量的计算公式，但因其面向全省范围，指标的数值范围较大，造成具体场地取值存在一定程度的不确定性。而该规范对地基承载力特征值的定义是：指由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。由此可知，载荷试验确定地基承载力特征值，并推算对应变形模量的方法得到业内普遍认同，为最基本、最有效的确定方法
1试验原理
1.1试验装置
载荷试验采用压重平台反力装置。平台荷载在试验开始之前一次性堆载，压重平台荷载总重足够提供承压板两倍于地基土承载力特征值的压力。压重平台荷载提供加载反力，加载装置用油压千斤顶分级加载。每级加载量用油压千斤顶的压力值换算，承压板的沉降观测用设于承压板的百分表定时观测。承压板用1块圆形厚钢板组成（钢板厚30mm），承压板直径b=0.56m，承压板面积S=0.25㎡。
1.2试验方法
试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。应注意保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试验面用不超过20mm厚的中粗砂找平。试验加载采用慢速维持荷载法。分8级加载，每级加载增量为最大试验荷载的1/8。每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每间隔半小时测读一次沉降，当连续2小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，可认为已趋稳定，可加下一级荷载。
当出现下列情况之一时，即可终止加载：
（1）承压板周围的土明显地侧向挤出；
（2）沉降s急骤增大，荷载-沉降（p-s）曲线出现陡降段；
（3）在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；
（4）当s/b≥0.06（b为承压板宽度或直径）。
1.3试验点承载力特征值确定方法
（1）当p-s曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；
（2）当极限荷载能确定，且该值小于对应比例界限的荷载值的2倍式，取极限荷载值的一半；
（3）不能按上述两款确定时，如压板面积为0.25～0.5㎡，可取s/b=0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。
2工程实例
2.1工程概况
某项目位于广州市南沙区，拟建建筑高2层，采用天然地基，持力层拟采用全风化花岗岩，地基土承载力特征值要求不小于350kPa，要求最大试验荷载为700kPa，地基土占地面积628.8㎡，基础埋深1.5～1.6m。载荷试验确定为3个点。
2.2试验结果及分析
2.2.1试验结果
分析软件为武汉岩海公司的JYC软件[2]。各试验点的载荷试验结果汇总见表1～表3：
各试验点荷载与沉降关系p-s曲线及s-lgt曲线见图1～图3：
2.2.2各试验点的地基承载力特征值分析
（1）1#试验点：该试验点试验面标高为-1.5m，试验土层为全风化花岗岩。最大试验荷载加载至720kPa，承压板的总沉降量为12.31mm。由p-s曲线及s-lgt曲线[3]可见：该试验点的p-s曲线较平缓圆滑，加载至720kPa，p-s曲线尾段未出现陡降段，承压板周边的土体未出现裂缝和隆起；各级荷载作用下的s-lgt曲线较平直，大体上呈平行规则排列。该点地基土的承载力特征值按相对变形值确定，取s/b=0.015，即s=8.46mm所对应的荷载，由软件中的p-s曲线上查得8.46mm所对应的荷载约为600kPa，由前文知试验点承载力特征值不应大于最大加载量的一半，因此该点的地基土承载力特征值fak=720/2=360kPa，其对应的沉降量s为2.13mm。
（2）2#试验点：该试验点试验面标高为-1.5m，试验土层为全风化花岗岩。最大试验荷载加载至720kPa，承压板的总沉降量为10.70mm。由p-s曲线及s-lgt曲线可见：该试验点的p-s曲线较平缓圆滑，加载至720kPa，p-s曲线尾段未出现陡降段，承压板周边的土体未出现裂缝和隆起；各级荷载作用下的s-lgt曲线较平直，大体上呈平行规则排列。该点地基土的承载力特征值按相对变形值确定，取s/b=0.015，即s=8.46mm所对应的荷载，由p-s曲线上查得8.46mm所对应的荷载约为630kPa，故同理可得该点的地基土承载力特征值fak=720/2=360kPa，其对应的沉降量s为2.21mm。
（3）3#试验点：该试验点试验面标高为-1.6m，试验土层为全风化花岗岩。最大试验荷载加载至720kPa，承压板的总沉降量为10.87mm。由p-s曲线及s-lgt曲线可见：该试验点的p-s曲线较平缓圆滑，加载至720kPa，p-s曲线尾段未出现陡降段，承压板周边的土体未出现裂缝和隆起；各级荷载作用下的s-lgt曲线较平直，大体上呈平行规则排列。该点地基土的承载力特征值按相对变形值确定，取s/b=0.015，即s=8.46mm所对应的荷载，由p-s曲线上查得8.46mm所对应的荷载约为620kPa，同理可得该点的地基土承载力特征值fak=720/2=360kPa，其对应的沉降量s为2.44mm。
2.3各试验点的地基土变形模量
根据弹性无限体表面受荷原理，均质厚层地基土的变形模量用下式计算：
式中：E0—变形模量，MPa；
ω—刚性承压板形状换算系数，圆形承压板取0.79，方形承压板取0.88；
ν—土的泊松比，这里取0.35；
b—承压板的边长或直径，m；
p—地基承载力特征值所对应的荷载，kN/m2；
s—与承载力特征值对应的沉降，m。
利用上式算得各试验点在荷载为承载力特征值fak作用下的变形模量值见表4。
3结语
现行省标相关规范提供的地基承载力特征值表或变形模量经验公式面对的是全省范围，其取值范围相对变化较大，具体场地若對这两个数值取值要求精度较高时，仍应采用平板载荷试验确定，本文采用载荷试验确定的地基承载力特征值及变形模量与有关工程经验相符，为工程建设提供了准确可靠的参数值。