地基承载力的现代检测与评价方法研究

地基承载力的现代检测与评价方法研究

郭俊言

广东集信国控检测认证技术服务中心股份有限公司  广东省茂名市信宜市  525300

摘要：地基承载力是确保建筑物安全和稳定的关键因素，准确评估地基承载力对于提高建筑工程的建设质量具有重要意义。基于此，本文主要针对地基承载力的现代检测与评价方法进行深入研究，希望研究成果能够为强化地基承载力提供可靠的理论依据，从而促进建筑工程整体质量的不断提升。随着检测技术和数值模拟技术的进步，本文还展望了地基承载力评估方法的未来发展趋势。

关键词：地基承载力；检测方法；评价方法

引言：

随着城市化进程的加快，建筑工程建设规模和复杂性不断增加，工程项目对地基承载力的检测方法和评价策略提出了更高的要求。地基承载力的准确评估对于确保工程质量和安全至关重要。鉴于此，相关部门和机构必须要加强对地基承载力的科学检测与合理评价，这样才能促进建筑基础工程质量的不断提升，从而更好地满足人们的生活与工作需要。本文旨在通过深入研究地基承载力的检测与评价方法，为建筑工程提供更为科学、准确的技术指导。

1.地基承载力的理论基础

地基承载力是指地基土在建筑物荷载作用下不发生剪切破坏时所能承受的最大压力。土力学的基本原理表明，地基承载力受多种因素影响，包括土的物理性质、力学性质、地下水条件以及上部结构的特性等。

2.地基承载力的检测方法

2.1原位测试法

原位测试法通过直接在地基土层中进行测试，能够获取土层的直接力学性质数据。触探试验通过贯入阻力的测量，能够评估土层的承载力和密实度。平板载荷试验则通过模拟实际荷载条件，直接测量地基土的承载力和沉降特性。在检测地基承载力的过程中，原位测试法发挥着重要的作用，从实际应用情况来看，此检测方法主要涉及以下内容：第一，静力触探试验。静力触探试验是一种常用的地基承载力原位测试方法，通过将一个带有传感器的圆锥状探头以恒定速度推入土层中，记录其贯入阻力以评估土层的力学性质。根据不同土层的贯入阻力曲线，可得出土层的承载力、密实度和强度等参数。静力触探试验具有数据连续、精度高、操作方便等优点，广泛应用于地基勘察和工程设计。第二，动力触探试验。动力触探试验主要通过利用一定质量的锤头自由落下，对触探杆施加冲击力，使其贯入土层，并记录触探杆每贯入一定深度所需的击数，根据击数与土层性质之间的关系，推算出土层的承载力和密实度。动力触探试验设备简单，适用范围广，但因其冲击力较大，对软弱土层的扰动较大，因此可能会影响测试结果的准确性。第三，标准贯入试验。标准贯入试验是一种广泛应用的地基承载力测试方法，通过使用标准贯入装置，记录标准贯入杆每贯入30cm所需的击数（N值），N值与土层的承载力和密实度密切相关，可用于估算地基承载力[1]。第四，平板载荷试验。平板载荷试验是通过在地基土表面铺设一个刚性载荷板，逐级施加垂直荷载，并记录载荷与沉降的关系曲线，从而确定地基土的承载力。该试验方法可以直接测量地基土的承载力和沉降特性，适用于各类土层，尤其是软土和填土。

2.2室内试验法

室内试验法通过对取得的土样进行系统的物理和力学性质测试，为地基承载力的评价提供基础数据。颗粒分析试验、密度试验等物理性质试验能够反映土的紧实程度和颗粒分布，而抗压强度试验、剪切试验等力学性质试验则能够评估土的承载能力和变形特性。室内试验法主要包括土的物理性质试验与力学性质试验这两方面内容，下面进行详细介绍。一方面，土的物理性质试验主要包括颗粒分析、密度试验、含水量试验和比重试验等，通过测定土样的基本物理性质，为地基承载力的评价提供基础数据。颗粒分析试验通过筛分和沉降分析，确定土颗粒的级配和粒径分布；密度试验测定土的干密度和湿密度，反映土的紧实程度；含水量试验测定土样中水分的含量，比重试验则确定土颗粒的比重[2]。这些试验结果可以用于推算土的力学性质和地基承载力。另一方面，土的力学性质试验包括抗压强度试验、剪切试验和压缩试验等，通过测定土样在受力条件下的变形和强度特性，评估其承载力和稳定性。抗压强度试验通过施加轴向压力，测定土样的抗压破坏强度；剪切试验包括直接剪切试验和三轴剪切试验，通过施加剪切应力，测定土样的抗剪强度和剪切变形特性；压缩试验通过施加垂直压力，测定土样的压缩变形和压缩模量。这些试验方法能够提供详细的土力学性质参数，从而为地基承载力的计算和评价提供依据。

3.地基承载力的评价方法

3.1评价标准的设定

地基承载力的评价标准应综合考虑工程的安全性、经济性和可操作性。安全系数的确定需要根据工程的重要性和地基土的特性进行合理选择，包括建筑物类型、荷载条件、地质环境和工程施工条件等，以确保地基在各种不利情况下的稳定性。一般来说，地基承载力的评价标准由国家和地区的建筑规范和技术标准决定。在此基础上，评价标准还应包括地基承载力的安全系数。安全系数是实际承载力与设计荷载之间的比值，通常在1.5至3.0之间，根据工程重要性和地基土的特性确定，较高的安全系数用于重要建筑物或复杂的地质条件，以确保地基在各种不利情况下的稳定性。此外，评价标准还需要考虑地基的变形控制。地基变形包括沉降和倾斜，必须在允许范围内，确保建筑物的正常使用和安全。评价标准应明确不同土层的允许沉降值和差异沉降限值，以避免建筑物出现过大变形而导致的结构损坏或使用功能失效。另外，评价标准还应考虑地基土的长期性能，包括土体的压缩性、抗剪强度、渗透性和膨胀性等。

3.2评价方法的选择

地基承载力评价方法的选择主要是根据工程特点、地质条件和可用测试数据等因素进行的，常用的评价方法包括经验法、理论分析法和数值模拟法。经验法、理论分析法和数值模拟法各有优势和局限性。经验法简单快捷，适用于土层相对均匀的地区；理论分析法精度较高，适用于需要详细土工试验数据的情况；数值模拟法则能够提供更加详细和精确的承载力预测，尤其适用于复杂地质条件的大型工程项目。

3.2.1经验法是基于大量工程实践和试验结果总结出的地基承载力评价方法，常见的经验法包括通过标准贯入试验、动力触探试验和静力触探试验等原位测试数据，结合经验公式或图表，直接估算地基承载力。这种方法简单快捷，适用于土层相对均匀且工程经验丰富的地区，但精度可能受限于经验数据的适用性和测试方法的局限性。

3.2.2理论分析法基于土力学原理，通过分析地基土的应力-应变关系和破坏机制，计算地基承载力，常用的方法包括贝克尔承载力公式、迈尔霍夫承载力公式和华尔斯承载力公式等[3]。理论分析法可以结合土的物理力学性质参数，通过数学模型和解析解进行承载力评估，这种方法适用范围广，精度较高，但需要详细的土工试验数据和复杂的计算过程。

3.2.3数值模拟法利用有限元法或离散元法等数值计算技术，通过建立地基-基础-上部结构的整体模型，进行承载力分析和评估。数值模拟法可以考虑土体的非线性、异向性和多场耦合效应，提供更加详细和精确的承载力预测，这种方法适用于复杂地质条件和大型工程项目，但需要高性能计算资源和专业的数值模拟软件。

4.地基承载力检测与评价的案例分析

4.1本案例分析选取了位于地震多发区的某高层住宅建筑作为研究对象。该建筑位于沉积岩和粘性土层之上，地质条件复杂，对地基承载力的要求较高。建筑高度为100米，设计荷载大，对地基的稳定性和承载力提出了严格的要求。

4.2在该项目中，我们采用了静力触探试验和平板载荷试验作为主要的地基承载力检测方法。静力触探试验在不同深度的土层中进行了多次，以获取土层的贯入阻力数据。平板载荷试验则在建筑基坑的不同位置进行了测试，以评估地基土的承载力和沉降特性。

4.3通过静力触探试验得到的贯入阻力数据，我们使用经验公式估算了土层的承载力。平板载荷试验的载荷-沉降曲线显示，地基土在设计荷载下表现出良好的稳定性。结合室内试验得到的土样物理和力学性质数据，我们进一步验证了地基承载力的评估结果。

4.4检测结果表明，该建筑的地基承载力满足设计要求，但在某些区域存在沉降较大的问题。针对这一问题，我们提出了增加地基加固措施的建议，如深层搅拌或桩基加固，以提高地基的整体承载能力和稳定性。

4.5本案例分析表明，合理的地基承载力检测与评价对于确保高层建筑的安全至关重要。通过综合应用多种检测方法和评价技术，我们可以更准确地评估地基的承载能力，并为工程设计提供科学依据。此外，案例分析还强调了在复杂地质条件下进行地基检测时需要注意的问题和挑战。

5.地基承载力检测技术的发展与展望

地基承载力的检测技术是确保建筑工程安全的关键环节，随着科技的发展，这些技术也在不断进步和创新。

5.1检测技术的发展

5.1.1原位测试方法：原位测试技术如平板荷载试验、标准贯入试验(SPT)、静力触探试验(CPT)、动力触探试验(DPT)、岩体直剪试验、旁压试验、十字板剪切试验、应力铲试验和扁铲侧胀试验(DMT)等，已被广泛应用于地基承载力的检测中。这些方法可以直接在地基土层中进行测试，避免了钻孔和取样所带来的土体扰动，测试结果具有良好的重复性。

5.1.2室内试验方法：室内试验，如颗粒分析、密度试验、含水量试验和比重试验等，为地基承载力的评价提供了基础数据。此外，土的力学性质试验，如抗压强度试验、剪切试验和压缩试验，能够提供详细的土力学性质参数。

5.1.3数值模拟技术：随着计算机技术的发展，数值模拟方法如有限元法和离散元法等，已被用于地基承载力的分析和评估。这些方法可以模拟土体的非线性、异向性和多场耦合效应，提供更加详细和精确的承载力预测。

5.2检测技术的展望

5.2.1智能化检测设备：未来的地基承载力检测设备可能会更加智能化，集成先进的传感器和自动化控制系统，提高测试的精度和效率。

5.2.2大数据与人工智能：利用大数据和人工智能技术对检测数据进行分析，可以更准确地预测地基承载力，评估地基的稳定性。

5.2.3多学科融合：地质工程、材料科学、计算机科学等多学科的融合，将推动地基承载力检测技术向更深层次发展，提高检测的科学性和实用性。

5.2.4环境友好型技术：随着环保意识的提高，环境友好型的检测技术将受到重视，如非破坏性测试(NDT)方法的发展，减少对环境的影响。

5.2.5国际标准与合作：国际间的技术交流和合作将促进地基承载力检测技术的标准化，提高检测结果的通用性和可靠性。

6.结语

总结全文，地基承载力的准确检测与科学评价是确保工程安全性与稳定性的重要性。本文通过介绍原位测试法和室内试验法的具体操作步骤和适用范围，结合地基承载力评价标准的设定和不同评价方法的选择，为地基工程建设提供了全面的技术指导。随着检测技术和数值模拟技术的不断进步，地基承载力的评估与评价方法将会更加多元化，这对推动地基工程建设的高质量发展是十分重要的。

参考文献

[1]陈金良.复合地基承载力检测方法探究[J].江西建材，2023,14(12):79-80.

[2]彭康乐.关于公路桥涵地基承载力检测的分析[J].中华建设，2022,16(08):45.

[3]曾巧.CFG桩复合地基承载力检测分析[D].重庆交通大学，2013.

作者：郭俊言；身份证号：44092119910418921X