6.3 逐渐融化状态和预先融化状态地基的计算
6.3.1 当采用逐渐融化状态和预先融化状态进行设计时,地基的计算变形量应符合下式要求:
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6.3.1地基变形的允许值,主要是由上部承重结构的强度所决定,在不少建筑物使用条件对沉降差和绝对沉降量也有一定要求,个别还有外观上的限制。所以,建筑物的最终变形量,都需符合这一规定。
6.3.2 在建筑物施工及使用过程中逐渐融化的地基土,应按线性变形体计算,其地基变形量应按下式计算:
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6.3.2本规范公式(6.3.2)是计算地基下沉量比较精确的计算式,要求在地质勘探时由试验按土层分别确定融沉系数δ0和体积压缩系数mv,并要求较准确地观察冻土层中包裹冰的平均厚度△i。若冻土中未见包裹冰.即△i=0,公式(6.3.2)仍然适用。
公式(6.3.2)中第一项为融化下沉量。第二项为在地基土自重压力下的压缩沉降量。第三项为附加压力作用下压缩沉降量;地基土中的附加应力是按非均质地基中具有刚性下卧层,上软下硬双层体系地基考虑的;冻土层与融化层比较,可近似地认为是不可压缩的土层,用冻融界面(冻融界面是逐渐下移的)上的附加应力来计算压缩变形量。第四项为包裹冰(冰透镜体和冰夹层)融化时的下沉量,但并不是所有包裹冰融化后的下沉量刚好与包裹冰自身厚度相同,而存在一个大孔隙不完全堵塞的系数,此处不予考虑,只作为一个安全因素储备起来。式中规定了△i(冰夹层)仅取厚度大于或等于10mm者,小于10mm的纳入δ0系数中。
6.3.3 基础中心下地基土冻融界面处的平均附加应力p0i应按下式计算:
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6.3.3在基础荷载作用下,地基正融土中的附加应力系数体系与普通土中基础之下地基土中有不可压缩的下卧层体系相似,由于冻土的压缩模量比融土的大几倍甚至几十倍,所以冻土类似不可压缩体,融冻界面就是不可压缩层的表面,又因地基冻土受热是逐渐融化的,融冻界面是逐渐扩展的,可以认为不可压缩层是从基础底面逐渐下移的,冻土融一层就被压一层,故融冻界面处土中应力系数采用了一般土力学与地基基础书中计算不可压缩层交界处土中的应力系数表(见本规范表6.3.3)。
公式(6.3.3)中αi-1、αi系数,就是第i层土顶面和底面处的应力系数α,因为第i层土是从hi-1层底面开始融化直到hi层底面的,即融冻界面是从hi-1层底面逐渐下移至hi底面,故第i层土中部平均应力系数为(αi-1+αi)/2。这与地基基础设计规范中所说的平均附加应力系数不是一个概念,不可混淆。
6.3.4 地基冻土在最大融深范围内不完全预融时,其下沉量可按下式计算:
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6.3.4当地基冻土融化、压缩下沉量大于允许值时,采取预融一部分地基土来减少建筑物基础的下沉量是合适的,也是较经济的(与其他措施相比)。
预融土在建筑物施工前,土的融化下沉已经完成,土的自重压密也完成了一部分,计算预融深度hm时,可只按融沉量计算。在计算融化总深度Hu时应考虑为计算最大融深Hmax与融土的蓄热影响(0.2hm)两部分之和。
6.3.5 由于偏心荷载、冻土融深的不一致或土质不均匀及相邻基础相互影响等而引起的基础倾斜,应按下式计算:
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6.3.5基础倾斜,是基础边缘地基土不同下沉的结果,s1、s2就是一个基础两边缘(或一段的两端)的不同下沉值,其压缩应力系数应采用边缘或角点的应力系数;它小于中心应力系数,但在非均质地基中这种试验工作尚未进行,计算图表无处可查,故采用中心点的应力系数计算,其所得结果是偏大的。但我们求的是倾斜值,s1、s2同时偏大,其最终结果与小附加应力计算结果是接近的。又因计算沉降量与地基的实际沉降值往往是有差距的,因此,在没有资料时采用中心应力计算还是可行的。前苏联CHИΠⅡ-B.6-66地基基础设计标准,也是采用中心应力计算的。
6.3.6 地基承载力计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定,其中地基承载力特征值应采用按实测资料确定的融化土地基承载力特征值;当无实测资料时,可按该规范的相应规定确定。