确定地基承载力的载荷试验尺寸效应问题的研究

摘要：在工程中确定地基承载力时进行载荷试验，不同尺寸的载荷试验其应力扩散范围不一样，对载荷试验中的沉降也产生的影响较大。本次载荷试验是在室内以基坑内进行，其地基土都是层层筛出，均匀夯实填回坑中，保证土层的均匀性。载荷板尺寸分别采用1200mm×1200mm、700mm×700mm、500mm×500mm三种尺寸载荷板，通过试验中得到的P-S曲线确定不同载荷板尺寸下地基承载力的大小。随着载荷板尺寸增大，其载荷试验的沉降较大，地基承载力较小；载荷板尺寸变小，其载荷试验的沉降较小，地基承载力也较大。

Abstract： In the engineering when the load test is done to determine the bearing capacity of foundation soil， different size of the load test has different stress diffusion range， which has great influence on the settlement of the load test. The load test is carried out within the interior in foundation pit ，the foundation soil is screening layer upon layer with uniform compaction to ensure uniformity of the soil.The size of load test has 1200 mm × 1200 mm、700 mm ×700 mm and 500 mm×500 mm， the bearing capacity of foundation soil is confirmed by P -S curve under different load test size. The settlement of the load test is larger with the size of loading plate increasing， the foundation bearing capacity is smaller； and the settlement of the load test is smaller with the loading plate narrowing， the foundation bearing capacity is also bigger.

关键词： 载荷试验；尺寸效应；地基承载力

Key words： load test；size effect；the bearing capacity of foundation soil

中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）11-0073-02

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作者简介：王忠胜（1986-），男，吉林长春人，助理工程师，研究方向为岩土工程；李平（1986-），男，山东烟台人，助理工程师，研究方向为岩土工程。

0 引言

静载荷试验是目前检验地基承载力的各种方法中应用最广的一种，且被公认为试验结果最准确、最可靠，被列入各国桩基工程规范或规定中。在通过载荷试验确定地基承载力时，有许多因素影响着结果的准确性，如载荷板尺寸、沉降稳定标准、载荷板的埋深、地基土的均匀性等，而其中载荷板尺寸对结果的影响最大。

载荷板因尺寸效应的问题，其地基的应力扩散范围也不一样，影响深度不一样，大尺寸的载荷板，影响深度较大，会影响到那些长期应力历史形成的地基土，因而会造成载荷板沉降较大，小尺寸的载荷板影响深度较小，载荷板沉降会较小。其影响效果如图1所示。

因此，在实际工程中要想进行足尺的载荷试验，对于基础尺寸较大的，载荷板尺寸不能满足其要求，需要对其尺寸效应进行分析，找到载荷板沉降与实际基础沉降之间的比例关系，这样才能代表实际基础的沉降，确定其地基承载力。

1 试验概况

1.1 试验模型及地基土的情况 此次试验在受外界影响较小的试验坑内进行，试验地基土采用坑内原有的粉质黏土，试验前将坑内2.7m深的土层挖出，并筛分、回填、夯实均匀，保证各层土体的均匀度，其基本力学指标如表1所示，最后一层为老土层。

1.2 模拟的加载方法 模型1（1200mm×1200mm）按照《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）中载荷板试验加载的标准，采用1000KN的千斤顶单柱加载的方式，加载到fu破坏，通过P-S曲线得到地承载力特征值fak，其值为110kpa，其P-S曲线如图2所示。

模型2（700mm×700mm）按照《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）中载荷板试验加载的标准，采用1000KN的千斤顶单柱加载的方式，加载到fu破坏，通过P-S曲线得到地承载力特征值fak，其值为156kpa，其P-S曲线如图3所示。

模型3（500mm×500mm）按照《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）中载荷板试验加载的标准，采用1000KN的千斤顶单柱加载的方式，加载到fu破坏，通过P-S曲线得到地承载力特征值fak，其值为174kpa，其P-S曲线如图4所示。

2 模型试验数据分析

本次试验采用徐州的静力载荷测试仪，其沉降以《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）规定的稳定标准进行判稳，而且试验前的地基土是经过均匀筛分、夯实，可以保证地基土的均匀性，埋深也一样，可以进行平行试验的对比。

通过本次试验，在同一土层条件下，对三个不同尺寸的载荷板进行载荷试验，通过三个模型的P-S曲线，可以看出，三个模型的地基承载力分别是110kpa、156kpa、174kpa。通过试验，可以看出，随着载荷板尺寸的增加，载荷板沉降会变小，而地基承载力会有所减小。

3 结语

3.1 载荷试验中的影响因素很多，如地基均匀性、载荷板尺寸、载荷板埋深等，其中载荷板尺寸对结果的影响较大，在尺寸效应作用下，大尺寸的载荷板影响深度较大，应力扩散范围大。

3.2 通过此次试验，在尺寸效应作用下，大尺寸的载荷板沉降较大，地基承载力较小，小尺寸的载荷板沉降较小，地基承载力较大。

3.3 实际工程中，对于独立基础，可采用足尺的载荷板确定承载力，对于独立基础，需要通过地基的应力扩散确定载荷板沉降与实际基础沉降之间的比例关系，对于宽度较大的基础，也需要通过载荷板尺寸效应的影响确定载荷板沉降与实际基础之间沉降的比例关系来确定地基承载力。

参考文献：

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