桂林岩溶区岩土工程勘察应注意的几个问题

桂林岩溶区岩土工程勘察要求~

1.2.1　桂林岩溶区概况[12]
桂林位于广西壮族自治区东北部，总面积2.78 ×104 km 2，市区面积565 km 2，地处南岭山系的西南端，其北为越城岭，东邻海洋山，西南为驾桥岭。地处湘、桂走廊南端。桂林的北面和东面与湖南省交界，西部、东南部分别同柳州市、梧州市、贺州市为邻。管辖12个县和5 个城区，即叠彩、秀峰、象山、七星、雁山5 个城区，阳朔、临桂、灵川、兴安、全州、资源、龙胜、永福、荔浦、恭城、平乐、灌阳12个县。为桂北地区交通、政治、文化中心。
桂林属亚热带气候，气温较高、雨量充沛，无霜期长。年平均气温为18.9℃，年平均降雨量1949.5 mm，平均蒸发量1490～1905 mm，年平均相对湿度为73％～79％。全年风向以偏北风为主，平均风速为2.2～2.7 m/s。桂林地处珠江流域上游，市区内主要水系有漓江、桃花江、南溪河、灵剑溪等。
桂林位于广西区山字型构造前弧东翼的东北端，构造线呈近南北向及北东向，主要有近南北向、近东西向及北西向3组断裂构造，大多为走向断裂，以近南北向的压性断裂及纵张断裂为主。桂林（市区）地处一向斜盆地，区域内有南北向漓江河谷阶地和峰林平原，平原地面海拔高程约150 m 左右。
桂林市内碳酸盐岩系分布广泛，质地较纯，岩溶作用极为发育，岩溶形态较齐全，按其形态及组合特征可分为峰丛洼地、峰丛谷地、峰林谷地、峰林平原、孤峰平原等5个地貌亚区。在碳酸盐岩地层中，上泥盆统融县组石灰岩分布最广，厚度最大，岩性最纯。
1.2.2　桂林岩溶区岩土工程勘察基本技术的要求
按照《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的有关规定，结合桂林岩溶地区的特点，桂林岩溶区岩土工程勘察基本技术主要有以下要求。
1.2.2.1　岩溶区岩土工程勘察各个阶段的基本任务
（1）可行性研究勘察应查明岩溶洞隙、土洞的发育条件，并对其危害程度和发展趋势作出判断，对场地的稳定性和工程建设的适宜性做出初步评价。
（2）初步勘察应查明岩溶洞隙及其伴生土洞、塌陷的分布、发育程度和发育规律，并按场地的稳定性和适宜性进行分区。
（3）详细勘察应查明拟建工程范围及有影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深、岩溶堆填物性状和地下水特征，对地基基础的设计和岩溶的治理提出建议。
（4）施工勘察应针对某一地段或尚待查明的专门问题进行补充勘察。当采用大直径嵌岩桩时，尚应进行专门的桩基勘察。
1.2.2.2　桂林岩溶区房屋建筑和构筑物岩土工程勘察主要工作内容
桂林岩溶区房屋建筑和构筑物岩土工程勘察，应在搜集建筑物上部荷载、功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。其主要工作内容如下：
（1）查明场地和岩溶地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性（尤其是广泛分布在石灰岩顶面呈软、流塑状态的红粘土）；
（2）重点查清溶洞、土洞和塌陷的分布、形态及发育规律；基岩岩面起伏、形态和覆盖层厚度；
（3）由于地下水是影响岩溶地基基础最重要的因素，因此，应重点查明地下水赋存条件、水位变化和运动规律，分析地下水条件与土洞、溶洞和塌陷等的关系；尤其是在桂林漓江两岸一级阶地区域；
（4）提供满足设计施工所需的岩土参数，确定地基岩、土承载力，预测地基变形；
（5）查清溶洞、土洞和塌陷的分布范围、形态和发育规律；分析土洞和塌陷的成因及其发展趋势；继而提出岩溶地基处理方案建议；
（6）提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议；
（7）进行场地与地基的地震效应评价。
1.2.2.3　详细勘察的勘探工作应符合的规定
（1）勘探点一般应按建筑物周边线和角点布置，表1.1为桂林岩溶区房屋建筑和构筑物岩土工程勘察详细勘察阶段勘探点的间距经验值。
表1.1 详细勘察勘探点的间距Table 1.1 Spacing of the exploration point in detailed investigation


（2）当预定深度内有洞体存在，且可能影响地基稳定时，应钻入洞底基岩面下不少于2 m，必要时应圈定洞体范围。
（3）对一柱一桩的基础，宜逐柱布置勘探孔。
（4）在土洞和塌陷发育地段，可加密勘探点，或者采用插钎、轻型动力触探、小口径钻探等手段，详细查明其分布。
（5）对于高层建筑、桥梁等重要工程，当需查明溶洞洞隙和土洞具体分布形态和范围时，可采用地质雷达、物探等方法；并可以辅以钻探验证。
（6）对于钻、冲孔灌注桩等大直径嵌岩桩（桩径一般大于800 mm 以上），勘探点应逐桩布置，勘探深度应不小于底面以下桩径的3倍并不小于5 m，当相邻桩底的基岩面起伏较大时应适当加深。
（7）采取土试样和进行原位测试的要求：①采样和原位测试点的数量，应根据地层结构、地基土的均匀性和设计要求确定，对地基基础设计等级为甲级的建筑物每栋不少于3个；②每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不少于6件（组）。
1.2.3　桂林岩溶区岩土工程勘察岩溶场地评价要求
当场地存在溶洞、土洞或塌陷成群发育时，这种情况多发生在漓江一级阶地区域、西城区域以及东面桂林轮胎厂附近范围，可判定为未经处理不宜作为地基的不利地段；在岩土工程评价时，应遵循技术可行、经济合理的原则，进行地基基础方案和地基处理方案建议。
结合《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）的相关规定，当地基属下列条件之一时，对二级和三级工程可不考虑岩溶稳定性的不利影响：
（1）基础底面以下土层厚度大于独立基础宽度的3倍或条形基础宽度的6倍，且不具备形成土洞或其他地面变形的条件；
（2）基础底面与洞体顶板间岩土厚度虽小于上述规定，但符合下列条件之一时：①洞隙或岩溶漏斗被密实的沉积物填满且无被水冲蚀的可能；②洞体为基本质量等级为I级或Ⅱ级的岩体，顶板岩石厚度大于或等于洞跨；③洞体较小，基础底面大于洞的平面尺寸，并有足够的支承长度；④宽度或直径小于1.0 m 的竖向洞隙、落水洞近旁地段。
1.2.4　岩溶岩土工程勘察报告
1.2.4.1　岩土工程勘察报告内容
岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特点和地质条件等具体情况编写，并应包括下列内容：
（1）勘察目的、任务要求和依据的技术标准；
（2）拟建工程概况；
（3）勘察方法和勘察工作布置；
（4）场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性；
（5）溶洞、土洞、塌陷的形态、平面位置和顶、底标高；溶洞和土洞洞内充填物的工程性质；
（6）溶洞、土洞、塌陷的成因、发展趋势，以及其对工程建筑物的影响；工程建筑施工诱发岩溶塌陷的可能性分析；
（7）岩溶地基稳定性分析与评价；
（8）各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值；
（9）地下水埋藏情况、类型、水位及其变化，地下水与岩溶地基稳定性关系的分析；
（10）基础类型以及合理地基持力层的建议；
（11）岩溶地基处理方案的建议；
（12）土和水对建筑材料的腐蚀性；
（13）场地稳定性和适宜性的评价。
1.2.4.2　成果图表
岩土工程勘察成果报告一般附下列图件：
（1）勘探点平面布置图；
（2）工程地质柱状图；
（3）工程地质剖面图；
（4）原位测试成果图表；
（5）室内试验成果图表。
根据具体工程的需要，还可附溶洞、土洞、塌陷分布范围图，基岩面等高线图，物探成果图，综合工程地质图，综合地质柱状图，地下水等水位线图，素描、照片，综合分析图表以及岩土利用、整治和改造方案的有关图表，岩土工程计算简图及计算成果图表等。
1.2.4.3　勘察专题报告
工程需要时，可提交下列专题报告。例如，对于溶洞、土洞应力或变形的监测，诱发岩溶塌陷的可能性分析，岩溶地基处理方案论证分析等。主要有以下专题报告类型：
（1）岩土工程测试报告；
（2）岩土工程检验或监测报告；
（3）岩土工程事故调查与分析报告；
（4）岩土利用、整治或改造方案报告；
（5）专门岩土工程问题的技术咨询报告。

在岩溶地区，由于岩溶作用，建(构)筑物地基中广泛地分布有对地基基础稳定性有较大影响的溶洞和土洞，岩溶地基的稳定性分析评价是岩溶区工程建设的重要问题之一，它直接关系到工程建设的可行性，安全性及工程造价等。对岩溶地基稳定性的评价，目前主要是《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002 或《岩土工程勘察规范》GB50021—2001中有关规定的定性评价方法，以及依据经验公式进行相关验算的定量评价方法，如《工程地质手册》中所推荐的方法。这些定性、定量方法在工程实践中被广泛运用，但在运用过程中，许多工程技术人员对它们的适用性和使用条件不够了解或了解得不透彻，以至于不能很好地对岩溶地基稳定性作出客观的评价。以下对常用的几种岩溶地基稳定性评价方法，在使用过程中应注意的一些问题加以指出分析。
6.1 《规范》 评价方法
在《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002的第6.5.2条或《岩土工程勘察规范》GB50021—2001的第5.1.10条第一款，均规定：“在岩溶地区，当基础底面以下的土层厚度大于三倍独立基础底宽，或大于六倍条形基础底宽，且在使用期间不具形成土洞条件时，可不考虑岩溶对地基稳定性的影响”。众所周知，由基础底面处的附加应力P0，在地基中的扩散作用，越往地基以下，附加应力P0产生的影响越小，当距基础底面的土层厚度为三倍独立基础宽度及六倍条形基础宽度时，基底附加应力P0在上述位置处所产生的附加应力，算得分别只有0.052P0和0.11P0，再往下，基底附加应力所产生的影响则更小，从工程角度来说，可忽略不计。因此可以理解为，只要三倍独立基础底宽或六倍条形基础底宽深度范围内不存在溶洞土洞，地基则稳定安全，在此深度以下，即使存在溶洞或土洞，可不考虑其产生的不利影响，这应该是《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)第6.5.2条规定或《岩土工程勘察规范》GB50021—2001的第5.1.10条第一款的本意。
假定岩溶地基符合上述《规范》规定，但在规定的土层厚度深度以下存在溶洞或土洞，按《规范》规定可不考虑岩溶对地基稳定性的影响。实际上，规定厚度以下的溶洞或土洞对地基稳定性还是有影响的，仅仅考虑厚度是不够的，该方法没有考虑以下几个因素的影响：
6.1.1 下覆溶洞或土洞的规模尺寸、形状
对于小规模跨度的溶洞或土洞，对地基稳定的影响不大，可以运用以上《规范》中的规定。若溶洞或土洞的跨度较大，即使符合规定的土层厚度，则也可能导致地基塌陷失稳，因此还需要辅于其他的方法进行稳定性判别。
6.1.2 地下水的存在及水位的高低
一般来说，若存在地下水且地下水位在土洞所处位置的范围内上下波动，则不利于土洞的稳定，就有可能使规定厚度以下的土洞向上坍塌失稳，进而影响上部地基的稳定。
6.1.3 地基岩、土层的组成
对于由沙土、粉土等组成的岩溶地基，如广西桂林漓江一级阶地，很多地基即使符合《规范》中的厚度规定，也常发生地基塌陷，这主要是由于沙、粉土的内聚力较低，若遇上久旱突降暴雨，地下水位迅速上升，则进一步降低了地基土的抗剪强度。
6.1.4 土洞内的充填物
对于土洞地基而言，洞内是否有充填物，对于地基稳定性有着重要的影响，对于溶洞地基的影响较小，但对于土洞地基影响则较大。例如，桂林岩溶地区硬塑红粘土地基中发育的土洞，常常可以看到被软、流塑黏性土充填的情况，此时，可大大地增加土洞的稳定性，因此，地基土层厚度即使达不到《规范》中的规定厚度，土洞地基也可能稳定。
由于规范的权威性，因此人们往往容易忽略上述因素的影响，在工程设计中应引起重视。
6.2 顶板塌陷堵塞法
该法是根据溶洞、土洞顶板坍塌自行填塞洞体所需厚度进行计算，顶板坍塌后塌落体体积松胀增大，当塌落向上发展到一定高度，洞体可被松胀物自行堵塞填满，无需考虑对地基的影响。所需塌落高度H按下式计算[15]：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

式中：H0为洞体最大高度(m)；K为顶板岩石松散(胀余)系数，石灰岩K取1.2，粘土K取1.05。
它认为只要溶洞或土洞顶板以上岩土层的厚度大于临界高度H，则无需考虑对地基的影响。事实上，塌落充填物对地基还是有影响的，可分为两种情况进行讨论：
(1)当溶洞或土洞顶板以上岩土层的厚度刚好等于临界高度H，此时，洞体刚好被塌陷松胀物自行堵塞填满至地面。若是溶洞，那么原来的岩石则塌陷变成碎石，地基的承载力大大降低，碎石即使是处于密实状态，其承载力也只有700～900kPa，也远低于原来的岩石可达数千千帕的地基承载力，况且塌陷后的碎石往往呈松散状态，其承载力更低；若是土洞，原来的原状土则塌陷变成新近沉积土，其地基承载力的经验值仅为80～140kPa，压缩模量的经验值为2～7.5MPa，均远低于原状岩、土原来的数值，不利于地基基础的设计。
(2)当溶洞或土洞顶板以上岩土层的厚度大于H，原来的溶洞或土洞若塌陷则被充填满，此时塌落向上发展还没有到达地面，洞体就被填满，洞体内松散的岩、土塌陷体可认为是地基的软弱下卧层，在地基基础设计时，必须进行软弱下卧层的验算。
还有一点需注意的是，根据岩石和土层的松散(胀余)系数K一般取为1.2和1.05，即塌陷后岩石和土层的体积扩大为原来的1.2倍和1.05倍，岩石和土层的固体颗粒的体积不会发生改变，增大的只是岩石和土层的空隙体积部分，假设洞体顶板以上的岩石或土层的孔隙比分别为e1和e2，则可计算出在塌陷后，岩石或土层的孔隙比分别为(1.2e1+0.2)和(1.05e2+0.05)。
6.3 坍塌平衡法
土体内部形成空洞前，在垂直应力和水平应力作用下处于自然平衡状态。随着土洞的出现，上部土体失去支撑，应力状态发生变化，如图6-1所示。
目前，有关的参考书上所给出的计算公式，一般情况下，没有考虑土层的内聚力c的影响，有些也没有考虑土洞平面形状的影响，且不考虑地基土的分层对稳定性的影响。
(1)在3.2.1节的分析中可知，考虑土层的内聚力c以及土洞平面形状的影响，平面范围为长条形的土洞和平面范围为圆形土洞，条件相同的情况下，它们的稳定性是有区别的，而这一点常常容易被忽略。对比长条形和圆形土洞地基临界安全厚度H0的式(3-4)和式(3-9)，可以发现：圆形土洞比长条形土洞的临界安全厚度要小，更有利于地基的稳定性。
(2)实际工程中，地基土往往是成层的。在岩溶地区，地基土层很多情况下是呈现上硬下软的分布特征，尤其是靠近基岩附近，常分布有软、流塑粘性土，此时，除了按照式(3-4)和式(3-9)的临界安全厚度H0验算判别地基的整体稳定性外，还应由下往上逐层进行判别。

图6-1 土洞顶板稳定性示意图

Fig.6-1 Diagram for roof stability in cave

图6-2 层状土层中土洞顶板稳定性示意图

Fig.6-2 Diagram for roof stability in layer soil cave
如图6-2所示的两层土的土洞地基中，设土洞平面范围为长条形，若要使土洞地基稳定，除了要满足土洞顶板以上两侧面土体产生的抵抗力(2F1+2F2)大于土洞顶板上土体重量(G1+G2)外，还要把第二层土单独拿出来评价，要使第二层土也单独保持稳定，即(2F2+2ac2)＞G2，这样整个地基才算稳定。因为有时候能使(2F1+2F2)＞(G1+G2)整体稳定成立，但不一定能使(2F2+2ac2)＞G2成立，尤其是在上部土层好，抗剪强度指标较大，其抗塌力2F1远大于土重G1，而下部土层较差，抗剪强度指标较小，其抗塌力2F2远小于土重G2，即使加上第二层土顶面的凝聚力2ac2，还是(2F2+2ac2)＜G2，这就出现整个地基一起评价则稳定，但下面第二层土不能独自保持稳定的情况。这种情形往往被工程技术人员所忽略。
需注意的是，上述分析没有考虑建筑物荷载影响的情况。若将岩溶地层及其上覆有土洞存在作为地基考虑，则应考虑建筑物荷载引起的附加应力的影响，此时建筑物荷载引起的附加应力P0与土洞顶板上土体重量(G1+G2)将构成地基向下的作用力，因此要满足(2F1+2F2)＞(G1+G2+P0)的条件；对于上硬下软的成层土还要考虑应力扩散作用，即要满足(2F2+2ac2)＞(G2+Pz)，其中Pz为第二层土顶面处的附加应力值，可按照《建筑地基基础设计规范》GBJ50007—2002中式(5.2.7—3)进行计算。
6.4 普氏压力拱法
用普氏压力拱法来评价岩溶地基的稳定性，方法简单明确。但对它的适用条件及推导过程，有关的手册如《工程地质手册》则介绍得较少，它最初是在地下工程或采矿工程中用来计算围岩压力，后来被引用来评价岩溶地基溶洞和土洞的稳定性。普氏压力拱的高度h1表达式为：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

式中：h为洞体的高度(m)；a为空洞长度的一半(m)。
当溶洞或土洞洞体顶板以上岩土体的厚度大于普氏压力拱的高度h1，则认为地基处于稳定。
在采用普氏压力拱法评价岩溶地基的稳定性时，有以下几点必须引起注意：
(1)普氏压力拱理论的计算式(6-2)，是在假设洞体上部岩土体为散粒体的情况下推导的，没有考虑岩土体的凝聚力作用，这不太合理。若考虑凝聚力作用，则式(6-2)中的分母tgφ应该用 代替，σ 为洞体底角处的垂向竖直压力。
(2)普氏压力拱理论原来是用来计算围岩压力的，考虑到地下工程或采矿工程的特点，为安全起见，在推导的时候，只采用了最大摩阻力的一半，并非处于极限平衡状态，才得到现在的式(6-2)表达式。实际上，处于极限平衡状态时的压力拱的高度只有式(6-2)中h1的一半，因此，在工程实践中采用式(6-2)评价岩溶地基的稳定性，已经包含安全储备。有些教科书把压力拱以上一定范围内的土体称为破裂拱，把压力拱和破裂拱的总高度h1′作为岩溶地基的最小稳定高度，即 ，这样显得有些保守。
(3)对于特别软弱的土层如淤泥、饱和软粘土等，由于不能形成压力拱，因此不能运用压力拱理论来计算评价岩溶地基的稳定性。
6.5 结论
通过分析目前常用的几种岩溶地基稳定性评价方法，可知它们都是在一定的条件下得到的，具有其自身的特点和适用性，在地基基础设计中应注意。
(1)《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002或《岩土工程勘察规范》GB50021—2001所建议的方法，仅仅是根据基础底面以下土层厚度的大小来判别地基的稳定性，而没有考虑以下几个因素对岩溶地基稳定性的影响：下覆溶洞或土洞的规模尺寸及形状、地下水的存在及水位的高低、地基土层的组成、土洞内的充填物等。
(2)运用顶板塌陷堵塞法评价时，塌陷松胀物自行堵塞填满洞体后，将会构成地基的软弱下卧层，降低地基承载力。
(3)运用坍塌平衡法时，应考虑土洞平面形状的影响，分别采用不同的计算公式，同时土层的内聚力c不能被忽略。若地基是多层土组成，除了按照式(3-4)和式(3-9)中的临界安全厚度H0验算判别地基的整体稳定性外，还应由下往上逐层进行判别其稳定性。
(4)《工程地质手册》等推荐的普氏压力拱高度计算公式，没有考虑岩土体的凝聚力作用，而且其计算的高度是极限平衡状态时的压力拱高度的两倍，有足够的安全储备。

岩土工程勘察是工程建设的一个重要过程，其成果质量将直接影响到建筑物地基基础设计，也关系着整个建筑物的工程安全和工程造价。因此，重视和提高岩土工程勘察成果质量，具有很重要的意义。以下是桂林岩溶区岩土工程勘察中应注意的几个问题。

1.5.1　抗剪强度剪切试验指标

土体的抗剪强度指标c、φ值的测试，是岩土工程勘察土工试验中重要的内容之一，在抗剪强度剪切试验中，由于试验方法和采用的固结排水条件不同，即使是同一土体，其抗剪强度c、φ值也可能相差很大，因此，在工程设计中，对地基土体c、φ值的选用尤为主要。

，在工程勘察中，为了尽可能模拟工程各种复杂的排水条件，在进行c、φ值剪切试验时，通常分为三种情况，即三轴剪切试验的不固结不排水剪，固结不排水剪和固结排水剪，（如用直接剪切仪，则为快剪，固结快剪和慢剪）。由于三轴剪切试验相对于直接剪切试验，更能模拟土体的实际受力状况以及更能严格控制排水条件，因此其c、φ值也更为可靠，但三轴剪切试验成本较高，受条件限制，要求所有的勘察单位提供三轴剪切试验结果，可能会有一定的困难。尽管如此，但很多规范都要求对一级建筑物必须要用三轴剪切试验结果，对二级建筑物也尽量用三轴试验，当条件不允许时，可用直剪试验结果代替。目前，桂林市的勘察单位也都大多提供直接剪切试验c、φ值结果。

除此之外，土体的应力历史和应力路径也是影响土体c、φ值的重要因素。

岩土体抗剪强度c、φ值是岩土工程设计中的一个很重要的力学指标。在岩土工程勘察中，地基承载力的理论计算，土体c、φ值是重要的参数；在深基坑支护设计中，深基坑土体侧向土压力是支护设计的依据，而基坑侧壁土体c、φ值又是侧向土压力计算中最关键的参数；在边坡工程、路基稳定等的定量评价中，滑坡带及路基土体的抗剪强度c、φ值也是评价计算中最重要的参数。

对各类岩土工程土体c、φ值试验方法的选择，一般的原则是：当地基土的透水性和排水条件不良，土体没有固结，施工速度又较快，土中的水来不及排出时，用不固结不排水剪（快剪）试验；而当地基土的透水性和排水条件较好时，且施工速度也较慢时，土体能够较充分地固结和排水，用固结排水（慢剪）试验结果；如果介于上述两者之间，可用固结不排水剪（固结快剪）结果。

1.5.2　标准贯入试验确定桂林红粘土地基承载力

目前，在桂林岩溶区工程勘察中，对于红粘土地基承载力的确定，大多是根据标准贯入试验结果，参照《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7—89）查表确定其承载力。

但在查表前，应按照《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7—89）进行修正，即：N＝μ－1.645σ。该修正公式的含义是：假定锤击数N 是随机变量，且服从正态分布，N 大于界限值（μ－1.645σ）的可能性为95％。一般来说，总体参数μ、σ是未知的，但可以用样本来进行统计。参数估计有点估计和区间估计两种方法，修正公式就是用样本均值来估计总体均值，用样本均方差s来估计总体均方差σ。这种点估计有一定的误差，要求抽样应具有随机性，样本容量n也应较大，点估计值才能较好的代表总体参数。该修正公式概念明确，是合理的，造成N 值偏小的原因不是公式本身造成的，而是由于统计样本数较少、参数离散性较大，导致标准差σ较大，正态曲线扁平，要达到95％的保证率，必然导致（μ－1.645σ）值较小，而较大程度地偏离总体均值μ。对于一般的单个工程项目，在同一土层的标贯击数一般大于6，但统计样本数有时不够多或者较离散，此时，利用该公式会带来误差。以《桂林高新七星区旅游商品批发城岩土工程勘察报告》的资料为例[14]，统计样本数为14个，锤击数平均值为7.57，而标准差则为1.55，修正后的锤击数仅为5.01，其所得承载力特征值145kPa。

根据《桂林高新七星区旅游商品批发城地基静力载荷试验报告》[15]，确定该场地红粘土地基承载力。根据有关规范规定，当试验实测值的极差不超过其平均值的30％时，取其平均值作为该层的地基承载力特征值fak，即fak =228kPa（表1.21，表1.22）。

表1.21 按载荷试验确定地基承载力特征值Table 1.21 Determination of Characteritic values of foundation bearing capacity by load test

表1.22 多种方法确定的地基承载力结果（kPa）Table 1.22 Result of subgrade bearing capacity determined by different methods（kPa）

以上分析可知，对于桂林高新七星区旅游商品批发城硬塑次生红粘土，由标准贯入试验确定的地基承载力。与其他各种方法包括载荷试验在内的结果比较，取值均偏低，在工程勘察实际中，应引起注意。

当按原位测试（如标准贯入试验锤击数）确定地基承载力时，由于桂林粘性土、砂土成因的多样化，导致标贯试验结果有时较离散，此时若仍按N＝μ－1.645σ修正结果查表求地基承载力，会得出与实际偏低的结果，因此，在工程实践运用时，需考虑分层的合理性、样本的数量、标准差等方面因素，使用时应慎重，并尽量增加标贯试验数量。

1.5.3　建筑物的地基变形计算

地基沉降计算或验算是岩土工程勘察报告提供结论与建议的前提基础。影响建筑物地基沉降的因素有很多，如地基土的分布、基础类型和刚度、荷载分布、上部结构的体系和刚度、地下水、周围环境及堆载等，都会对地基沉降产生影响，这方面的研究和报道国内也很多，在此不多加以叙述，这里只对地基沉降计算过程中的公式做一些讨论说明。

1.5.3.1　压缩模量E_s的取用

不论是《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002），还是《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）有关的地基沉降计算公式，地基土层的压缩模量E_s都与计算的沉降值成反比关系，即地基土的E_s增大多少倍，那么沉降值将缩小相同的倍数，可见E_s对沉降量的影响之大。

目前，在沉降计算中，一般是采用室内土工压缩试验得出的结果，但是很多岩土工程勘察报告只提供压应力为100～200kPa范围内的E。值。以100～200kPa压力范围内的E_s来计算沉降，对过去的中低层建筑也许合理，但是近几年来许多高层建筑甚至超高层建筑的出现，以及桩基下地基，其压力范围远不止100～200kPa，因此应该用其实际压力，规范对此也作了严格的规定，即应当取该层地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用时的压缩模量，在实际计算时，可根据室内土工压缩试验结果e-p曲线计算：E _si=（1+e_li）/a_i; a_i=（e_1i-e_2i）/（p_2i-p_1i）。

用实际压力范围计算的E_s值与用100～200kPa压力范围的E_s有时相差较明显，对于一些对沉降要求较高的建筑物（如框架结构），由于E_s的误差，有时可以导致基础方案的选择，而这一点常常被工程设计人员所忽视。

1.5.3.2　沉降计算经验修正系数ψ_s或ψ

在《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）表5.3.5中，地基最终沉降量计算公式中的沉降计算经验修正系数ψ_s的变化范围从0.2～1.4，而在《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）表5.5.11，桩基沉降计算经验系数ψ的变化范围也从0.4～1.2，变化幅度范围较大，对地基最终沉降的影响很大。目前，各地对沉降计算经验修正系数的数值规定差别很大。如上海地基规范规定其值随附加压力P₀ 的增大可以从0.7 变化到1.3；天津地基规范的修正系数值为基础底面平均压力p与地基承载力设计值f之间的比值；深圳地基规范则又不同。因此，各地应该建立在沉降实测基础上的本地经验修正系数，不能完全照搬国标《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）中的规定。

1.5.4　地基稳定性分析评价

岩溶地区发育有大量对地基稳定性有着重要影响的溶洞、土洞等不良地质现象，溶洞、土洞在人为或自然因素的诱发下，易使地基产生塌陷失稳，影响建筑物的安全稳定，因此，场地稳定性正确分析评价，在岩溶地区显得尤为重要。

目前，在桂林市的岩土工程勘察实践中，对岩溶地基稳定性的评价，主要有以下3种方法：①对岩溶地基的影响因素作定性评价；②依据《工程地质手册》（第四版）或《岩土工程手册》中所推荐的经验公式，进行相关验算的评价方法；③依据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）或《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）中有关规定的评价方法。这些方法手段在工程实践中被广泛运用，但在运用过程中，应注意它们的适用性和使用条件，若不能够了解或把握，就不能很好地对岩溶地基稳定性作出客观正确的评价。

《工程地质手册》（第四版）或《岩土工程手册》中所推荐的经验公式主要有：①根据溶洞顶板坍塌自行填塞洞体所需厚度进行计算；②根据顶板裂隙分布情况，分别对其进行抗弯、抗剪验算；③根据极限平衡条件，按顶板能抵抗受荷载剪切的厚度计算；④根据普氏压力拱高度计算。它们都有具体的计算公式，方便简单，计算能得出明确的结果，因此在人们的印象中，可能会认为这些方法是定量评价方法。其实它们只能认为是半定量评价方法，其计算的结果有时与实际有较大的出入。首先它们都是一些经验性公式，计算公式在推导过程中，受力条件作了一些简化；其次，在这些计算公式中，要求有溶洞（土洞）的尺寸大小、埋藏深度等计算参数，但在工程实践中，就目前的技术条件和水平，要想很准确地获取这些参数数据，有一定的难度，一般还是依据工程地质剖面图（或工程地质柱状图）来推断溶洞（土洞）的尺寸、形状和位置，而工程地质剖面图中溶洞（土洞）的形状、尺寸，带有较大的人为主观推断因素，这将影响岩溶稳定性计算评价的结果。尽管目前已有地质雷达（CT）进行地下岩溶探测的技术，但受条件所限，在桂林市的场地岩土工程勘察中还用得不多，建议以后在岩土工程勘察中，多加强这方面的工作，尤其在重要工程、大型工程或岩溶强发育地段。

在《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）中或《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）中均规定，在岩溶地区，当基础底面以下的土层厚度大于3倍独立基础底宽，或大于6倍条形基础底宽，且在使用期间不具备形成土洞条件时，可不考虑岩溶对地基稳定性的影响。此条规定简单明了，使用方便。但实际上，在《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）规定厚度以下的溶洞或土洞对地基稳定性还是有影响的，仅仅考虑基础底面以下的土层厚度是不够的，规范规定没有考虑以下几个影响因素：

（1）下伏溶洞或土洞的规模尺寸、形状。对于小规模跨度的溶洞或土洞，对地基稳定的影响不大，适用《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）中的规定。若溶洞或土洞的跨度较大，即使符合规定的土层厚度，也可能导致地基塌陷失稳，因此还需要辅以其他的方法进行稳定性判别。此外，溶洞或土洞的横断面形状对岩溶地基的稳定性也有影响，因不规则形状的溶洞或土洞周边易产生应力集中，一般来说，圆形或近圆形的溶洞或土洞较不规则形状的溶洞或土洞更稳定。

（2）地下水的存在及其水位。若存在地下水且地下水位在土洞所处位置的范围内上下波动，则不利于土洞的稳定，并有可能使规定厚度以下的土洞坍塌失稳，进而影响上部地基的稳定。对于由砂、粉土等组成的岩溶地基，如桂林漓江一级阶地，很多地基即使符合《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）中的厚度规定，也常发生地基塌陷，这主要是由于砂、粉土的黏聚力较低，若遇上久旱突降暴雨，地下水位迅速上升，则进一步降低了地基土的抗剪强度。

（3）土洞内的充填物。对于土洞地基而言，洞内是否有充填物，对于地基稳定性有着重要的影响，但对于溶洞地基的影响则相对较小。例如，桂林岩溶地区红粘土地基中发育的土洞，常常可以看到被软、流塑粘性土充填的情形，此时，可大大地增加土洞的稳定性，因此，地基的土层厚度即使达不到《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）中的规定厚度，土洞地基也可能处于稳定状态。

由于规范的权威性，因此人们往往容易忽略上述因素的影响，在工程设计中应引起重视。

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