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成都地区地基土基床系数取值 $DIy ?kZ
（文献资料） aSX4~UYB=
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四川永通万国实业有限公司 `y.4FA4"8
二○○六年六月六日 xsj ,l@Ey
成都地区地基土基床系数的取值探讨 'WP~-}(
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（四川永通万国实业有限公司，成都 610072） 7cGOJA5&
作者：****** Qr$
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摘要：本文结合成都地铁1号线勘察中有关实测资料，依据现行的规范讨论了变形量s对基床系数的影响。建立基床系数与土的压缩模量和标贯击数的相关关系，尤其给出了不同状态下卵石土基床系数取值，对成都地区的勘察和设计具有重要指导意义。 1bCE~,tD
1、概述
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基床系数K是广泛应用于公路、机场、地下工程和建筑地基基础工程的一个重要的参数，主要用于模拟地基土与结构物的相互作用，计算结构物内力及变位。在城市地铁和公路中，求解在挡土结构物（如地下连续墙、桩）的土压力、位移和内力，对工程造价、安全可靠性程度均有直接影响。在建筑地基基础工程中对筏基内力和实际工作性状也有较大的影响。因此，基床系数 的取值显得至关重要，本文试图结合成都地铁1号线一期工程所作的标准基床系数 试验及室内基床系数试验，对地区性基床系数 试验方法与取值作一些探索与总结。 t8EI"|
2、基床系数的定义 9=MNuV9/s
基床系数是地基土在外力作用下产生单位变位时所需的应力，也称弹性抗力系数或地基反力系数，一般可表示为： }_zN%Tf~
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式中 —基床系数（MPa/m）； —地基土所受的应力（MPa）； —地基的变位(m)。 t,|A pl]
基床系数的大小不仅与土体的类别、物理力学性质、基础的形状、大小、刚度、位移有关以外，还和埋深、应力水平、应力状态、地下水、时间效应等因素有关。同时大量载荷试验表明，试验压力和变形曲线呈非线性特征关系，因此下沉量S的取值比例对K值的影响不能忽视。因此基床系数 这个指标，不同的试验方法、不同的试验条件以及不同的取值比例，其结果均有较大的差别。为便于比较和统一，相关规范建议标准基床系数的试验承压板为圆形，其直径为0.30 m（约1ft）。如果试验荷载板尺寸与标准尺寸不同，应进行换算，求出标准基床系数。 O@a OKk
3、不同规范规定下沉量S取值对基床系数大小的影响 &'W7-Z\j-
《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）（以下简称地铁规范） 规定 值是在P～S曲线上对应地基土变形为0.125cm时的 值与变形的比值。对碎石土、砂土、粘性土 均取0.125cm。 '`k7l7I[@
《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）（以下简称高规）规定 值是取实测P～S关系曲线比例界限压力P与对应的沉降量 比值。结合《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的有关规定，一般情况下，对碎石土、砂土 取0.30cm，粘性土 取0.40cm。 |f fHOef
根据我院在成都地铁1号线一期工程中所作 试验，代表性土层 试验（ v）σ- 曲线如下： 92<+ug =
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分别按取 =0.125cm和 =0.30cm或0.40cm计算，其结果列下表1： GEc-< `-
表1 不同规范确定标准基床系数 fGlvum
试验编号 岩土名称 岩土状态 地铁规范确定基床系数Kv 高规确定基床系数Kv 1n^N`lD8]6
MT3-TH-001-1 粉质粘土 硬塑 99 69 xz!0BG
MT3-XS-001-1 粉质粘土 硬塑 90 62 5.{= O p!
MT3-TN-001-1 粉质粘土 可塑 78 60 AYfOETz
MT3-XS-001-2 细砂 中密 134 112 K
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MT3-TN-001-2 卵石土 稍密 141 115 z:f& k}(
MT3-TN-001-3 卵石土 稍密 134 110 L{%L*z9J
MT3-NT-001-1 卵石土 中密 222 155 FXJ0
G>F
MT3-TH-001-2 卵石土 中密 198 146 h@$SJe(hl
MT2-TH-001-1 卵石土 密实 312 256 ^7aqe*|vm
MT3-TH-001-3 卵石土 密实 262 242 *P=3Pl?j
从上述图表知，当土的压缩性较高时， 的取值对基床系数有一定影响，但对低压缩性的土，变形量 的取值对基床系数的影响不明显。试验表明，随着位移量 的增大，而呈非线性衰减。显而易见，高规确定标准基床系数比地铁规范确定的低，主要原因在于土体为非弹性体，随着土体的压力增加，土体逐渐呈非线性变形的结果。 n! /0yR2S
4、室内基床系数试验 ~iH a^i?2*
采用三轴试验法将土样饱和处理后，在 状态下固结，对一组土样分别做： + \Jo^\
， ) Su>8f[?e
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不同应力路径下的三轴试验(慢剪)，得到 ～ 曲线，求得初始切线模量或某一割线模量，定义为基床系数 。 qP#LJPaS
将室内基床系数与本次 试验所得的基床系数对比，地铁规范确定的基床系数普遍偏大（平均大一倍），而与高规确定的基床系数相对接近，也与我院在成都市区所作的静载试验经反算后得到的基准基床系数相近。 M^:JhX{
5、室内基床系数试验与压缩模量的关系 !\R5/-_ UU
搜集成都地铁勘察中24件粘性土和粉土所作的三轴慢剪试验，对室内基床系数与压缩模量的有关数据作散点图（见图2），并作相关分析，建立下列回归方程式： =3.1Es+14.2，相关系数r=0.78。 e3SnC:OWf
q *&H
将计算结果列于表2， &@oI/i&0B
表2 基床系数与压缩模量的关系 lOVcXAe}
Es 4 6 8 10 12 14 YFm%W@
K 26.6 32.8 39.0 45.2 51.4 57.6 q=88*Y
#ay/V lD@
6、水平基床系数（ h）与垂直基床系数（ v）的关系。 NgyEy n
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分别对成都地区的不同状态地基土的水平基床系数与垂直基床系数统计，卵石层和砂土的垂直基床系数约为水平基床系数的1.3-1.7倍。粘性土及粉土的垂直基床系数约为水平系数的1.1-1.3倍。同时发现，随着深度的增加，垂直基床系数与水平基床系数的比值减小。 _D {A ` z
7、标准基床系数与粘土的标贯锤击数N关系。 erEB4q+ #O
为建立地区性的粘性土的标贯锤击数N与标准基床系数的关系，分别按地铁规范和高规确定的二者之间的关系。将参加的统计的数据作散点图（见图3），并作相关分析，建立如下相关方程，地铁规范确定： g@>llv e{
=4.8N+47.3 (5≤N≤13) G|Et'k.F4
相关系数r=0.92； u.X]K:Yow
高规确定： #wIWh^^ Zy
=2.4N+38.1 (5≤N≤13) |hika`35K
相关系数r=0.82， 3 k/E$wOj
上述关系式，可作为地区性的经验公式，在无条件作标准基床系数下，可根据标贯锤击数N估算标准基床系数。 aH1CX<3)~
8、成都地区地基土基床系数的取值 z)C/U
综合成都地铁 试验及室内基床系数试验，以及我院多年来的在成都地区所作的静载荷试验和高层建筑沉降观测资料，成都地区基床系数范围值如下表3。应用时若基础埋置较深，可适当提高表内 值。 i6_}
表3 成都地区地基土基床系数范围值 Ct)58f2
岩土名称 岩土状态 水平基床系数Kh（MPa/m） 垂直基床系Kv（MPa/m） z ni9
粘性土 软塑 5～15 10～30 q1:dcxR[
可塑 30～45 30～55 K^fs #7
硬塑 50～60 55～70 lg-_[!4Z
粉土 稍密 25～40 30～45 ' 9f0UtT|[
中密 40～50 45～55 >va_,Y}
砂土 松散 10～20 20～30 xcW\U^1d
稍密 20～40 30～50 #G]IEO$M6
中密 40～60 50～60 5eff3qrH{
卵石 稍密 80～100 100～120 #9|&;C5',!
中密 90～110 120～150 p"%D/ -%Gu
密实 120～150 150～180 vEg%ivj3
0QZT<Zs
9、载荷板尺寸对基床系数的影响 zJw5+
+
太沙基认为，基床系数与载荷板的尺寸有关。地铁规范和高规均建议建议对非标准试验得出的基床系数进行修正。对砾石、砂土，采用的公式为： C` ;igg$t_
K= K30×[（B+0.305）]/(2B)]2 0 (-4"u>?
对于粘性土，采用的公式为： B N7 9\rt
K= K30×（0.305）/ B )^o. H~Pv
式中，K30是宽度为0.305m方形荷载板的标准基床系数，而我国相关规范是指直径为0.30m的圆形承载板的标准基床系数；B为板或基础宽度。按上述公式计算，卵石基床系数随载荷板或基础宽度B的变化是十分显著的。 ?m *e$!M0
10、结束语 YgcW1}
1、本文充分利用已有的资料，分析了基床系数与土类、压缩性指标、基础下沉量之间的关系，并合理结出地区性基床系数的取值。尤其是各种状态下卵石层的基床系数的建议值。 )v;O2z
2、对于具体设计中基床系数 的取值，应由设计人员根据实际基础尺寸和形状等工况条件经修正确定。 B= d< L^
3、基床系数 其大小除了与土的类型有关外，还与地下水、基础底面的大小与形状、基础的埋置深度、基础的刚度以及荷载作用的时间等因素有关，还有很多问题值得进一步研究。 `YqtI/-w
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