岩石抗压强度与地基承载力换算

岩石抗压强度与地基承载力换算

(桩基与扩大基础)

随着我国西部大开发的进程,我省高速公路也在日新月异的发展

中,在我省高山丘岭的特殊环境下,桥梁工程在高速公路中也占据主要的领域。

在桥梁工程的建设施工中,桥梁基础是十分关键的部位,在设计

和施工中都有相应的严格要求,在设计图纸中对地基承载力也有严格的控制,但有时施工中的特殊因数(比如:桩基孔深、涌水量大,试验人员无法到达孔底检测,试验仪器在孔底无法操作等),就对孔底的地基承载力无法进行相应的试验检测。

此时,就可以从开挖到设计嵌岩深度时开挖出来的岩石作单轴极

限抗压强度试验,以换算地基承载力,从而得到相应的检测数据。

在作单轴极限抗压强度试验之前,必须把开挖出来的岩石切割成

直径为7~10cm,高度与直径相同的立方体试件,再进行抗压强度试验,取其一组六个试件的平均值为该岩石单轴极限抗压强度的代表值(Ra)。

在已知岩石的单轴极限抗压强度后,还必须了解施工中的几个重

要参数和设计图纸中的几个指标,然后进行换算:

[P]=(C1A+C2Uh)Ra

式中:

[P]— 单桩轴向受压容许承载力(KPa)

Ra— 天然湿度的岩石抗压强度值(KPa)

h— 为桩嵌岩深度(m),不包括风化层

U— 桩嵌入基岩部分横截面周长(m)

对于钻孔桩和管柱按设计直径采用

A—桩底横截面面积(m2),

对于钻孔桩和管柱按设计直径采用

C1,C2根据清孔情况,岩石的破碎程度等因素而定的系数

在贵州省崇溪河至遵义的高速公路上K70+310段,是一座3×20

米装配式预应力砼空心板桥,下部构造采用双墩柱,基础为直径1.2米桩基,桩基设计要求嵌岩深度不低于3米,地基承载力要求≥3.5MPa,在开挖终孔时嵌岩深度实测值为3.3米,岩石破碎程度一般,取其终孔时开挖出的岩石,切割成7×7×7(cm)试件6个,经过试验测得天然湿度下的抗压强度平均值为36.6MPa,对该桩基地基承载力换算为:

[P]=(C1A+C2Uh)Ra

=((0.5×1.13)+(0.04×3.77×3.3)) ×36600

=38911(KPa)

=38.9(MPa)

经换算该孔桩桩基地基承载力为38.9MPa,大于设计值。

桥台设计为重力式U型桥台,基础为扩大基础,地基承载力要求≥2.5MPa,对于扩大基础地基承载力的换算,也要开挖至设计标高取其具代表性岩石做抗压强度试验,并且还要计算出相关的参数:

ƒa=ψr. ƒrk

式中:

ƒa—岩石地基承载力特征值(KPa)

ƒrk—岩石饱和单轴抗压强度标准值(KPa)

ψr—拆减系数根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合,由地区经验确定。无经验时,完整岩体取0.5,对较完整岩体可取0.2~0.5,破碎岩体可取0.1~0.2;

ƒrk=ψ.μ

式中:

ƒrk—岩石饱和时抗压强度平均值

ψ—统计修正系数

ψ=1-(

式中: 1.704n4.678).δ n2

ψ—为修正系数

n—试样个数

δ—变异系数

δ=s/μ

式中:

s—标准差

μ—试验平均值

1μ=n

i1ni

s=

(i1n2in2)n1

在基础开挖到设计标高时,取基底具代表性岩样,岩样试

验中,试件尺寸为φ50mm×100mm,经过抗压强度试验并得其结果分别为46.2MPa、43.8MPa 44.8MPa、 45.6MPa、 44.6MPa

计算:

1μ=n

i1ni=44.75

s=

(i1n2in2)n1=1.031

δ=s/μ=0.023

ψ=1-(

1.704n4.678).δ=0.981 2n

ƒrk=ψ.μ=43.9

ƒamax=43.9×0.5=22.0

ƒamix=43.9×0.2=8.80

ƒa=(22.0+8.80)/2=15.4

根据换算求出扩大基础地基承载力15.4MPa大于设计值,由此可以得出该桥的桩基础和桥台扩大基础均能满足设计要求。此时对基底持力层进行钎探检测,检测基底下4m深度范围内均无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质情况,则证明该桥地基承载力满足设计要求。

岩石抗压强度与地基承载力换算

(桩基与扩大基础)

随着我国西部大开发的进程,我省高速公路也在日新月异的发展

中,在我省高山丘岭的特殊环境下,桥梁工程在高速公路中也占据主要的领域。

在桥梁工程的建设施工中,桥梁基础是十分关键的部位,在设计

和施工中都有相应的严格要求,在设计图纸中对地基承载力也有严格的控制,但有时施工中的特殊因数(比如:桩基孔深、涌水量大,试验人员无法到达孔底检测,试验仪器在孔底无法操作等),就对孔底的地基承载力无法进行相应的试验检测。

此时,就可以从开挖到设计嵌岩深度时开挖出来的岩石作单轴极

限抗压强度试验,以换算地基承载力,从而得到相应的检测数据。

在作单轴极限抗压强度试验之前,必须把开挖出来的岩石切割成

直径为7~10cm,高度与直径相同的立方体试件,再进行抗压强度试验,取其一组六个试件的平均值为该岩石单轴极限抗压强度的代表值(Ra)。

在已知岩石的单轴极限抗压强度后,还必须了解施工中的几个重

要参数和设计图纸中的几个指标,然后进行换算:

[P]=(C1A+C2Uh)Ra

式中:

[P]— 单桩轴向受压容许承载力(KPa)

Ra— 天然湿度的岩石抗压强度值(KPa)

h— 为桩嵌岩深度(m),不包括风化层

U— 桩嵌入基岩部分横截面周长(m)

对于钻孔桩和管柱按设计直径采用

A—桩底横截面面积(m2),

对于钻孔桩和管柱按设计直径采用

C1,C2根据清孔情况,岩石的破碎程度等因素而定的系数

在贵州省崇溪河至遵义的高速公路上K70+310段,是一座3×20

米装配式预应力砼空心板桥,下部构造采用双墩柱,基础为直径1.2米桩基,桩基设计要求嵌岩深度不低于3米,地基承载力要求≥3.5MPa,在开挖终孔时嵌岩深度实测值为3.3米,岩石破碎程度一般,取其终孔时开挖出的岩石,切割成7×7×7(cm)试件6个,经过试验测得天然湿度下的抗压强度平均值为36.6MPa,对该桩基地基承载力换算为:

[P]=(C1A+C2Uh)Ra

=((0.5×1.13)+(0.04×3.77×3.3)) ×36600

=38911(KPa)

=38.9(MPa)

经换算该孔桩桩基地基承载力为38.9MPa,大于设计值。

桥台设计为重力式U型桥台,基础为扩大基础,地基承载力要求≥2.5MPa,对于扩大基础地基承载力的换算,也要开挖至设计标高取其具代表性岩石做抗压强度试验,并且还要计算出相关的参数:

ƒa=ψr. ƒrk

式中:

ƒa—岩石地基承载力特征值(KPa)

ƒrk—岩石饱和单轴抗压强度标准值(KPa)

ψr—拆减系数根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合,由地区经验确定。无经验时,完整岩体取0.5,对较完整岩体可取0.2~0.5,破碎岩体可取0.1~0.2;

ƒrk=ψ.μ

式中:

ƒrk—岩石饱和时抗压强度平均值

ψ—统计修正系数

ψ=1-(

式中: 1.704n4.678).δ n2

ψ—为修正系数

n—试样个数

δ—变异系数

δ=s/μ

式中:

s—标准差

μ—试验平均值

1μ=n

i1ni

s=

(i1n2in2)n1

在基础开挖到设计标高时,取基底具代表性岩样,岩样试

验中,试件尺寸为φ50mm×100mm,经过抗压强度试验并得其结果分别为46.2MPa、43.8MPa 44.8MPa、 45.6MPa、 44.6MPa

计算:

1μ=n

i1ni=44.75

s=

(i1n2in2)n1=1.031

δ=s/μ=0.023

ψ=1-(

1.704n4.678).δ=0.981 2n

ƒrk=ψ.μ=43.9

ƒamax=43.9×0.5=22.0

ƒamix=43.9×0.2=8.80

ƒa=(22.0+8.80)/2=15.4

根据换算求出扩大基础地基承载力15.4MPa大于设计值,由此可以得出该桥的桩基础和桥台扩大基础均能满足设计要求。此时对基底持力层进行钎探检测,检测基底下4m深度范围内均无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质情况,则证明该桥地基承载力满足设计要求。


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