桩基础极限承载力标准值，岩基的极限承载力的意义是什么
岩基的极限承载力的意义是什么
岩基的极限承载力的意义是作为地基的岩体受荷后不会因产生破坏而丧失稳定，其变形量亦不会超过容许值时的承载能力，岩基是巨大的岩体，岩基几乎都是由酸性和中性岩浆构成的。
岩体是指在一定工程范围内，由包含软弱结构面的各类岩石所组成的具有不连续性、非均质性和各向异性的地质体。岩体是在漫长的地质历史过程中形成的，具有一定的结构和构造。
桩基础极限承载力标准值
随着建筑物高度越来越大，桩基础工程也越来越常见，在岩溶地区，剪切破坏模式是最常见的岩基破坏模式。岩石地基在基础荷载的作用下，基础底面下方岩体压碎破坏，同时还对周围岩体进行挤压。
周围岩体的破坏应该有可能产生以下两种破坏模式：
图2.4 岩石地基破碎挤压示意图Fig.2.4 Diagram for failure and compression of rock foundation
（1）岩石地基局部剪切破坏模式：岩石地基在局部产生挤压破坏，主动区M 对被动区N 产生挤压（图2.4），楔形体A BC在BC面附近的岩体产生挤压破坏。
（2）岩石地基整体剪切破坏模式：如图2.4，在基底压力Pt的作用下，主动区M对被动区N 产生挤压，楔形体ABC沿BA面整体剪切滑动。
当以岩溶地区石灰岩为地基持力层时，桩基础是最常见的基础形式。在确定岩石地基极限承载力时，应该取以上两种情况下的小值。
2.5.1岩石地基局部破坏模式地基极限承载力
岩石地基在基础荷载的作用下，岩石地基在楔形体BC 面附近产生挤压破坏（图2.4），此时可将地基下岩体划分为主动区M 和被动区N 进行极限平衡分析，假定基础纵向无限延伸，且忽略两个区岩石本身的重量。此时两个区的受力条件类似于三轴试验条件下的岩石试件。对于主动区M，其大主应力为基础底面压力，小主应力为水平方向由被动区N所提供的约束力；对于被动区N，其大主应力为水平方向由主动区M 所提供的推力。
在桩基础荷载的作用下，图2.4中两个滑动面上的剪应力同时达到其抗剪强度，那么此时地基岩体处于极限平衡状态，此时作用的荷载即为极限荷载，桩基础基底压力即为极限承载力。M 区的小主应力σ3M与N区的大主应力σ1N是一对作用力与反作用力，其大小等于岩体的单轴抗压强度。岩体在三向受压状态下的强度可以由H oek-Brown强度准则确定，表示为：
桂林岩溶区岩土工程理论与实践
式中：σ1、σ3——破坏时的最大、最小主应力（压力为正）；
σc——岩块单轴抗压强度；
m、s——经验系数，m 反映岩石的软硬程度，s反映岩体破碎程度，可参照H oek-Brown建议值。
N区的单轴抗压强度，只要令σ3=0，得：
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若N区存在周围超载P时，则：
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作为安全储备，可忽略超载P的影响，直接将 代入式（2.8），就可得到M 区的大主应力，也即是地基极限承载力σ1M:
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2.5.2岩石地基整体剪切破坏模式地基极限承载力
如图2.5，当采用桩基础，桩基础基底压力P t达到极限时，基础底面以下岩体BCC' B＇在竖向荷载Pt的作用下产生被动剪切破坏，根据土力学理论，破裂面与水平面夹角δ＝（45＋φ/2）°，BCC'B＇岩体对侧面岩体A BC产生侧向被动挤压，侧向滑动面A B与竖直面夹角δ＝（45＋φ/2）°。由此可知，侧面岩体ABC抗被动挤压能力的大小，对BCC'B＇在竖向荷载Pt的大小起关键控制作用。
现假设：①滑动极限平衡区位于桩基础顶部附近，滑动面成漏斗形，滑动体破坏高度h=2r0 ·tanδ，其中r0 为桩基础半径，δ＝（45＋φ/2）°，桩基础荷载Pt为大主应力，其破裂面与水平面成δ＝（45＋φ/2）°的角度，φ为岩体内摩擦角；②τm =0，σθ＝0；③计算中不计桩底平面以下岩体的自重。
根据力多边形，列出投影在fn方向的力平衡方程式如下：
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为计算方便，设x为AC的长度，y为AB的长度。则有：
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图2.5 岩石地基计算示意图Fig.2.5 Diagram for calculation of rock foundation
P—地基侧面超载（kPa）;fR—岩体超载P的作用面积（m2）;fn—黏聚力c的作用面积（m2）;fm—P ro的作用面积（m2）; Pt—岩体极限承载力（kPa）；δ—滑动面AB面与水平面的夹角（°）;c—岩体黏聚力（kPa）
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将fm、fn、fR代入式（2.11）得：
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化简得：
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此外，基础底面岩体BCC'B＇在竖向荷载Pt的作用下产生被动剪切破坏，可得：
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式中：c、φ分别为岩体的黏聚力和内摩擦角。
将式（2.12）代入式（2.13），得到岩石地基的极限承载力P t值：
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用计算得到的极限承载力Pt除以安全系数K，便是地基承载力设计值。
当基础为条形基础或矩形基础时，其受力则相对简单，此时可按平面问题考虑，对图2.5a而言，取垂直纸面方向单位宽度进行分析，当岩体达到极限平衡状态时，在fn方向上力的平衡方程式为：
P ro ×BC ×1 ×cosδ＝P ×A C ×1 × sinδ＋c ×A B ×1 （2.15）
将AC=2ro·tan2δ，BC=2ro·tanδ，A B=2r0 ·tanδ/cosδ代入式（2.15），并化简得：
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将得到的P ro代入式（2.13），便得到条形基础岩石地基的极限承载力P t值：
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2.5.3应用举例
以桂林岩溶地区为例，该区第四系之下，广泛分布有上泥盆统融县组灰岩（D3r），该区的很多建筑物、桥梁等，均选用该层作为桩基础持力层，该层浅部为灰白色，微风化状态，致密块状结构，质硬性脆，发育有节理裂隙及方解石脉。假设该层的力学指标为：石灰岩饱和单轴抗压强度frk=60MPa，粘聚力c=500kPa，内摩擦角φ＝35°。若以该层作为桩基础持力层，采用不同方法所得到的岩石地基承载力为：
（1）根据室内饱和单轴抗压强度，按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）确定，取ψr=0.2，得岩石地基承载力特征值fa=12.0 MPa。
（2）按岩石地基局部破坏模式计算，即按式（2.10）计算。此时，岩块单轴抗压强度σc=frk=60 MPa，经验系数取值为：m =0.7、s=0.004。将上述参数代入式（2.10）计算得到，岩石地基极限承载力σ1M =17.0 MPa，将σ1M除以安全系数K（取K=2），得岩石地基承载力设计值为8.5 MPa。
（3）按岩石地基整体剪切破坏模式计算，即按式（2.14）计算。将δ＝（45＋φ/2）°＝62.5°，c=500kPa代入式（2.14），作为安全储备，可忽略超载P的影响，则计算得到岩石地基的极限承载力为23.0 MPa，再除以安全系数K（取K=2），得岩石地基承载力设计值为11.5 MPa。
2.5.4结论
（1）岩溶区岩石地基承载力的确定，岩基载荷试验法得到的结果可靠直接但其成本较高，工期较长，难于在工程实践中广泛采用；根据岩石室内饱和单轴抗压强度和查规范表格法，简单方便，是目前工程实践中最主要采用的方法，但其没有考虑岩体在基础荷载作用下的破坏模式、实际三向受压状况、节理发育情况、基础形状、岩溶发育情况等因素的影响。
（2）以岩溶区石灰岩作为地基持力层并采用桩基础时，岩石地基在桩基础荷载的作用下，基础底面下岩体压碎破坏，同时还对周围岩体进行挤压，并有可能产生两种剪切破坏模式。其中，局部剪切破坏模式情况下的岩石地基极限承载力，可由H oek-Brown强度准则推求得到，即式（2.10）；地基整体剪切破坏模式下的岩石地基极限承载力，可根据极限平衡条件推求得到，即式（2.14）。最后岩石地基的极限承载力应取以上二者的较小值。
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