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[摘 要]本文从地基土承载力的理论计算公式出发，分析了地下水影响地基土承载力的主要内在原因是对地基土容重的影响。针对不同地基土层、不同水位、不同地下水的性质与不同基础埋深的组合，提出了计算地基土承载力时正确考虑地下水影响的方法。同时指出，在进行建筑基础结构设计时，应考虑地下水的浮力作用，以及如何考虑这一作用。
[关键词]地下水 地基承载力 影响
中图分类号：TP153 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0295-01
引言
在地基基础工程中，地下水是最活跃的因素；对广大设计人员而言，在地基基础的设计工作中，地下水是最难把握的设计要素之一，即什么时候不考虑水浮力、什么时候要考虑水浮力、如何考虑水浮力、承压水压力的影响等。
一、规范中地基土承载力的计算公式
GB50007-2011建筑地基基础设计规范的地基承载力公式采用Flament解，定义基底下塑性区开展深度为b/4（b为基础宽度），相应的临塑荷载为地基承载力特征值，并对？>26°的承载力系数Mb根据大量载荷试验结果进行了修正。规范规定：当偏心距e不大于0.033倍基础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算：
fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck。
其中，fa为由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值，kPa；Mb，Md，Mc均为承载力系数；b为基础底面宽度，m，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值；ck为基底下一倍短边宽度的深度范围内土的粘聚力标准值，kPa。
二、地下水位对承载力的最大影响深度
对于任何一种破坏模型，都存在一个地下水的影响深度Zmax，地基的承载力破坏机制都发生在这个深度内。也就是说，如果地下水位的埋深大于Zmax，则不再对承载力产生影响。规范定义基底下塑性区开展深度为b/4所对应的临界荷载为地基承载力，在承载力验算中，人们只关心基底下b/4深度范围内的水位变化情况，可认为： Zmax=b/4。
地下水位与基础的四种常见关系如图1～图4所示。以上四种情况下的地基土承载力计算时的重度取值如下：
1）如图1所示：地下水在Zmax以下，基底面以下土取天然重度γ； 基底面上取天然重度γ。
2） 如圖2 所示： 地下水位于基底与Zmax之间，基底下土体重度在最大影响范围Zmax内取加权平均重度，即： [γH + γ' （Zmax-H） ]/ Zmax； 基底面上取天然重度γ。
3） 如图3 所示： 地下水位与基底齐平时，基底面以下土取有效重度γ'； 基底面上取天然重度γ。
4） 如图4 所示： 地下水位于基础埋深D内，基底面以下土取有效重度γ'； 基底面上取[γ（ D - h） + γ'h]/D； 当h = D 时，水位位于地表，此时基底面上取有效重度γ'。
三、地下水上涨对地基土承载力的影响分析
本文根据规范分别计算两种典型基础，在四种不同水位埋深情况下的地基土承载力特征，并将计算出的承载力按照不同土性进行量化对比分析，以得出定性的规律。
两种典型基础条件如下：
1） 基础宽度b = 2 m，基础埋深D = 2 m； 2） 基础宽度b = 16 m，基础埋深D = 8 m。
四种不同水位埋深情况如下：
1） 地下水位于基底下Zmax /2 的位置； 2） 地下水位于基底的位置； 3） 地下水位于地表下D/2 的位置； 4） 地下水位于地表。
为方便计算，土的天然重度统一取20 kN/m3 ，有效重度统一取10 kN/m3 ； 并假设基底下土为均一的砂土、粉土或黏性土。
3.1 砂土地基
根据经验，典型的砂土抗剪强度指标见表1。
将以上四种土样在四种不同水位埋深情况下计算出的承载力特征值（ fa '） 与地下水位于Zmax以下的承载力特征值（ fa） 的比值作为横坐标，水位埋深作为纵坐标绘制如图5和图6 所示曲线。
由图5 和图6 可知： 砂土地基在水位上涨后地基承载力总体呈下降趋势； 不同宽度和埋深的基础随水位上涨后地基承载力下降趋势基本一致； 不同类型的砂土承载力在地下水位上涨时承载力降幅基本一致。当地下水上涨未超过基础底板时，地基承载力降幅不大，一般小于10%； 当水位涨幅超过基础底板以上时，地基承载力显著下降，当地下水位上涨至地表时，地基承载力降幅最大，达50%。
3.2 粉土及黏性土地基
根据经验，典型的粉土及黏性土抗剪强度指标见表2。
将以上六种土样在四种不同水位埋深情况下计算出的承载力特征值（ fa '） 与地下水位于Zmax以下的承载力特征值（ fa） 的比值作为横坐标，水位埋深作为纵坐标绘制如图7 和图8 所示曲线。
由图7 和图8 可知： 粉土或黏性土地基在水位上涨后地基承载力总体呈下降趋势； 不同宽度和埋深的基础随水位上涨后地基承载力下降趋势基本一致。不同类型的粉土或黏性土，地基承载力随水位上涨而下降的降幅随着土的粘聚力增大而减小，当地下水上涨未超过基础底板时，地基承载力降幅不大，一般小于10%；当水位上涨超过基础底板以上时，地基承载力显著下降，当地下水位上涨至地表时，地基承载力降幅最大，一般为35% ～ 48%，不同类型土的降幅差达15%左右。
四、结束语
1） 砂土、粉土或黏性土地基在水位上涨后，地基承载力总体呈下降趋势； 不同宽度和埋深的基础随水位上涨后地基承载力下降的趋势基本一致。
2） 当地下水位在上涨影响的最大深度Zmax以下变化时，地基承载力不受地下水影响； 当地下水位在上涨影响的最大深度Zmax以上变化时，地基承载力随水位上涨而降低。
3） 不同类型的砂土地基在水位上涨后，地基承载力降幅基本一致； 不同类型的粉土或黏性土在水位上涨后，地基承载力降幅随着粘聚力的增大而减小，不同粘聚力的土之间的承载力最大降幅差达15%左右。
4） 当水位在基础底板以下上涨时，地基承载力降幅不大，与未受影响的情况相比一般不超过10%； 当水位在基础底板以上上涨时，地基承载力显著下降，当地下水位上涨至地表时，砂土地基承载力降幅最大达50%； 粉土或黏性土地基承载力降幅在35%～48%。
5） 对于使用期间地下水位可能上涨至基础底板以上的场地，在进行天然地基基础设计时，应充分考虑因地下水位上涨而造成地基承载力下降的不利影响。
参考文献
[1]廖化荣，汤连生.地基土承载力确定方法的对比研究[A].全国岩土与工程学术大会论文集（下册）[C].2003.
[2]梁俊勋，吴必胜.地下水对地基基础工程设计的影响[A].第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C].2011.
[关键词]地下水 地基承载力 影响
中图分类号：TP153 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0295-01
引言
在地基基础工程中，地下水是最活跃的因素；对广大设计人员而言，在地基基础的设计工作中，地下水是最难把握的设计要素之一，即什么时候不考虑水浮力、什么时候要考虑水浮力、如何考虑水浮力、承压水压力的影响等。
一、规范中地基土承载力的计算公式
GB50007-2011建筑地基基础设计规范的地基承载力公式采用Flament解，定义基底下塑性区开展深度为b/4（b为基础宽度），相应的临塑荷载为地基承载力特征值，并对？>26°的承载力系数Mb根据大量载荷试验结果进行了修正。规范规定：当偏心距e不大于0.033倍基础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算：
fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck。
其中，fa为由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值，kPa；Mb，Md，Mc均为承载力系数；b为基础底面宽度，m，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值；ck为基底下一倍短边宽度的深度范围内土的粘聚力标准值，kPa。
二、地下水位对承载力的最大影响深度
对于任何一种破坏模型，都存在一个地下水的影响深度Zmax，地基的承载力破坏机制都发生在这个深度内。也就是说，如果地下水位的埋深大于Zmax，则不再对承载力产生影响。规范定义基底下塑性区开展深度为b/4所对应的临界荷载为地基承载力，在承载力验算中，人们只关心基底下b/4深度范围内的水位变化情况，可认为： Zmax=b/4。
地下水位与基础的四种常见关系如图1～图4所示。以上四种情况下的地基土承载力计算时的重度取值如下：
1）如图1所示：地下水在Zmax以下，基底面以下土取天然重度γ； 基底面上取天然重度γ。
2） 如圖2 所示： 地下水位于基底与Zmax之间，基底下土体重度在最大影响范围Zmax内取加权平均重度，即： [γH + γ' （Zmax-H） ]/ Zmax； 基底面上取天然重度γ。
3） 如图3 所示： 地下水位与基底齐平时，基底面以下土取有效重度γ'； 基底面上取天然重度γ。
4） 如图4 所示： 地下水位于基础埋深D内，基底面以下土取有效重度γ'； 基底面上取[γ（ D - h） + γ'h]/D； 当h = D 时，水位位于地表，此时基底面上取有效重度γ'。
三、地下水上涨对地基土承载力的影响分析
本文根据规范分别计算两种典型基础，在四种不同水位埋深情况下的地基土承载力特征，并将计算出的承载力按照不同土性进行量化对比分析，以得出定性的规律。
两种典型基础条件如下：
1） 基础宽度b = 2 m，基础埋深D = 2 m； 2） 基础宽度b = 16 m，基础埋深D = 8 m。
四种不同水位埋深情况如下：
1） 地下水位于基底下Zmax /2 的位置； 2） 地下水位于基底的位置； 3） 地下水位于地表下D/2 的位置； 4） 地下水位于地表。
为方便计算，土的天然重度统一取20 kN/m3 ，有效重度统一取10 kN/m3 ； 并假设基底下土为均一的砂土、粉土或黏性土。
3.1 砂土地基
根据经验，典型的砂土抗剪强度指标见表1。
将以上四种土样在四种不同水位埋深情况下计算出的承载力特征值（ fa '） 与地下水位于Zmax以下的承载力特征值（ fa） 的比值作为横坐标，水位埋深作为纵坐标绘制如图5和图6 所示曲线。
由图5 和图6 可知： 砂土地基在水位上涨后地基承载力总体呈下降趋势； 不同宽度和埋深的基础随水位上涨后地基承载力下降趋势基本一致； 不同类型的砂土承载力在地下水位上涨时承载力降幅基本一致。当地下水上涨未超过基础底板时，地基承载力降幅不大，一般小于10%； 当水位涨幅超过基础底板以上时，地基承载力显著下降，当地下水位上涨至地表时，地基承载力降幅最大，达50%。
3.2 粉土及黏性土地基
根据经验，典型的粉土及黏性土抗剪强度指标见表2。
将以上六种土样在四种不同水位埋深情况下计算出的承载力特征值（ fa '） 与地下水位于Zmax以下的承载力特征值（ fa） 的比值作为横坐标，水位埋深作为纵坐标绘制如图7 和图8 所示曲线。
由图7 和图8 可知： 粉土或黏性土地基在水位上涨后地基承载力总体呈下降趋势； 不同宽度和埋深的基础随水位上涨后地基承载力下降趋势基本一致。不同类型的粉土或黏性土，地基承载力随水位上涨而下降的降幅随着土的粘聚力增大而减小，当地下水上涨未超过基础底板时，地基承载力降幅不大，一般小于10%；当水位上涨超过基础底板以上时，地基承载力显著下降，当地下水位上涨至地表时，地基承载力降幅最大，一般为35% ～ 48%，不同类型土的降幅差达15%左右。
四、结束语
1） 砂土、粉土或黏性土地基在水位上涨后，地基承载力总体呈下降趋势； 不同宽度和埋深的基础随水位上涨后地基承载力下降的趋势基本一致。
2） 当地下水位在上涨影响的最大深度Zmax以下变化时，地基承载力不受地下水影响； 当地下水位在上涨影响的最大深度Zmax以上变化时，地基承载力随水位上涨而降低。
3） 不同类型的砂土地基在水位上涨后，地基承载力降幅基本一致； 不同类型的粉土或黏性土在水位上涨后，地基承载力降幅随着粘聚力的增大而减小，不同粘聚力的土之间的承载力最大降幅差达15%左右。
4） 当水位在基础底板以下上涨时，地基承载力降幅不大，与未受影响的情况相比一般不超过10%； 当水位在基础底板以上上涨时，地基承载力显著下降，当地下水位上涨至地表时，砂土地基承载力降幅最大达50%； 粉土或黏性土地基承载力降幅在35%～48%。
5） 对于使用期间地下水位可能上涨至基础底板以上的场地，在进行天然地基基础设计时，应充分考虑因地下水位上涨而造成地基承载力下降的不利影响。
参考文献
[1]廖化荣，汤连生.地基土承载力确定方法的对比研究[A].全国岩土与工程学术大会论文集（下册）[C].2003.
[2]梁俊勋，吴必胜.地下水对地基基础工程设计的影响[A].第二届全国地下、水下工程技术交流会论文集[C].2011.