高层建筑岩土工程勘察规程 JGJ72-2004

6.0.1 常规试验项目的试验要求应按现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021 及《建筑地基基础设计规范》GB 50007 执行。其具体操作和试验仪器应符合现行国家标准《土工试验方法标准》GB／T 50123、《工程岩体试验方法标准》GB／T 50266和《工程岩体分级标准》GB 50218的有关规定。
6.0.2 计算地基承载力所需的抗剪强度试验应符合下列规定：
1 对勘察等级为甲级的高层建筑，所采取的土试样质量等级应符合Ⅰ级，且应采用三轴压缩试验。
2 抗剪强度试验的方法应根据施工速度、地层条件和计算公式等选用，尽可能符合建筑和地基土实际受力状况。对饱和黏性土或施工速率较快、排水条件差的土可采用不固结不排水剪(UU)，对饱和软土，应对试样在有效自重压力预固结后再进行试验，总应力法提供c_uu、φ_uu参数；经过预压固结的地基，可根据其固结程度采用固结不排水剪(CU)，总应力法提供c_cu、φ_cu参数。
3 三轴压缩试验结果应提供摩尔圆及其强度包线。
6.0.3 计算地基沉降的压缩性指标，根据工程的不同计算方法，可采用下列试验方法：
1 当采用单轴压缩试验的压缩模量按分层总和法进行沉降计算时，其最大压力值应超过预计的土的有效自重压力与附加压力之和，压缩性指标应取土的有效自重压力至土的有效自重压力与附加压力之和压力段的计算值。
2 当采用考虑应力历史的固结沉降计算时，应采用Ⅰ级土样进行试验。试验的最大压力应满足绘制完整的e-logp 曲线的需要，以求得先期固结压力Pc、压缩指数C_c和回弹再压缩指数C_r，回弹压力宜模拟现场卸荷条件。
3 当需进行群桩基础变形验算时，对桩端平面以下压缩层范围内的土，应测求土的压缩性指标。试验压力不应小于实际土的有效自重压力与附加压力之和。
4 当需要考虑基坑开挖卸荷引起的回弹量，应进行测求回弹模量和回弹再压缩模量的试验，以模拟实际加荷卸荷情况，其压力的施加宜与实际加、卸荷状况一致。回弹模量和回弹再压缩模量的试验方法、稳定标准等应符合现行国家标准《土工试验方法标准》GB／T 50123标准固结试验的要求，试验前应做试验设计。
6. 0.4 基坑开挖需要采用明沟、井点或管井抽水降低地下水位时，宜根据土性情况进行有关土层的常水头或变水头渗透试验。
6.0.5 为验算边坡稳定性和基坑工程等支挡设计所进行的抗剪强度试验，对黏性土宜采用三轴压缩试验。当按总应力法计算时，验算地基整体稳定性宜采用不固结不排水试验(UU)，提供c_uu、φ_uu参数，对饱和软土应对试样在有效自重压力预固结后再进行试验；计算土压力可采用固结不排水试验(CU)，提供c_cu、φ_cu参数。当按有效应力法计算时，宜采用测孔隙水压力的固结不排水试验(CU)，提供有效强度c′、φ′参数。
6.0.6 当需根据室内试验结果确定嵌岩桩单桩竖向极限承载力时，应进行饱和单轴抗压强度试验。对于在地下水位以下、多韵律薄层状的黏土质沉积岩或变质岩，可采用天然湿度试样，不进行饱和处理；对较为破碎的中等风化带岩石，取样确有困难时，可取样进行点荷载强度试验，其试验标准及与岩石单轴抗压强度的换算关系应分别按现行国家标准《工程岩体试验方法标准》GB／T 50266及《工程岩体分级标准》GB 50218中有关规定执行。
6.0.7 当进行地震反应分析和地基液化判别时，可采用动三轴试验、动单剪试验和共振柱试验，测定地基土的动剪变(切)模量和阻尼比等参数。动应变适用范围：对动三轴和动单剪为10^-4～10^-2，对共振柱为10^-6～10^-4。
 

条文说明

6 室内试验
6.0.1 本章仅包括高层建筑岩土工程勘察中特殊性室内试验要求。
6.0.2 为准确计算地基承载力，c、φ值数据的选用非常重要，而抗剪强度试验的方法对c、φ值影响很大。高层建筑勘察比一般工程勘察更重要，故本规程只强调三轴压缩试验，未提直剪试验。
对饱和黏性土和深部的土样，为消除取土时应力释放和结构扰动的影响，在自重压力下固结后再进行剪切试验。
关于抗剪强度试验的方法，总的原则是应该与建筑物的实际受力状况以及施工工况相符合。对于施工加荷速率较快，地基土的排水条件较差的黏土、粉质黏土等，固结排水时间较长，如加荷速率较快，来不及达到完全固结，土已剪损，这种情况下宜采用不固结不排水剪(UU)。对于施工加荷速率较慢，地基土的排水条件较好，如经过预压固结的地基，实际工程中有充分时间固结，这种情况下可根据其固结程度采用固结不排水剪(CU)。原状砂土取样困难时可考虑采用冷冻法等取土技术。
对于软土地区，按c、φ的试验峰值强度计算地基承载力与工程经验相比偏大较多，应适当折减。
6.0.3 压缩试验方法应与所选用计算沉降方法相适应，试验选用合适与否直接影响到计算沉降量的正确性。
1 本款是针对分层总和法进行的压缩试验而定。对高层建筑地基来说，不应按固定的100～200kPa压力段所求得的压缩模量。而应按土的自重压力至土自重压力与附加压力之和的压力段，取其相应压缩模量。这样的试验方法和取值与工程实际受力情况较符合，显然是合理的。
2 本款是针对考虑应力历史的固结沉降计算所需参数的试验方法，这种沉降计算需用先期固结压力P_c、压缩指数C_c。和回弹再压缩指数C_r，等三个参数。为准确求得P_c值，最大压力应加至出现较长的直线段，必要时可加至3000～5000kPa，否则难以在e-logp曲线上准确求得P_c和C_c值。P_c值可按卡式图解法确定。C_r值宜在预计的P_c值之后进行卸载回弹试验确定。卸荷回弹压力从何处开始过去不明确，本规程规定从所取土样处的上覆自重压力处开始，这是考虑取土后应力释放，在室内重新恢复其原始应力状态。对于超固结土应超过预估的先期固结压力，以不影响P_c值的选取。至于卸至何处？本应根据基坑开挖深度确定，但恐开挖深度浅，卸荷压力小，即回弹点太少难以正确确定C_r值，而且还不能卸荷至零点以超过仪器本身的标定压力。为试验方便，在确定自重压力时可分深度取整。开挖深度10m以内，土自重压力一般不会超过200kPa，取最大压力为200kPa处分级卸荷，卸至12.5kPa；当深度为11～20m时，一般考虑有地下水，取最大有效自重压力为300kPa处分级卸荷，卸至25kPa；21～30m时取400kPa处分级卸荷至50kPa。
3 群桩深基础变形验算时，取对应实际不同压力段的压缩模量、压缩指数C_c、回弹再压缩指数C_r等进行计算。
4 回弹模量和回弹再压缩模量的测求，可按照上述第2款说明的方法。对有效自重压力分段取整，获得回弹和回弹再压缩曲线，利用回弹曲线的割线斜率计算回弹模量，利用回弹再压缩割线斜率计算回弹再压缩模量。在实际工程中，若两者相差不大，也可以前者代替后者。
6.0.4 基坑开挖需降低地下水位时，可根据土性进行原位测试和室内渗透试验确定相应参数，必要时尚应进行现场抽水试验，以满足降水设计需要。为了估算砂土的内摩擦角，对于砂土应进行水上、水下的休止角试验。
6.0.5 在验算边坡稳定性以及基坑工程中的支挡结构设计时，土的抗剪强度参数应慎重选取。三轴压缩试验受力明确，又可控制排水条件，因此本规程规定宜采用三轴压缩试验方法。现对其中主要问题说明如下：
1 不同规范计算土压力时c、φ的取值规定为，行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120：c、φ应按照三轴固结不排水试验确定，当有可靠经验时，可采用直剪固快试验确定。上海市工程建设规范《上海地基基础设计规范》DBJ 08-11：水土分算时，c、φ取固结不排水(CU)或直剪固快的峰值；水土合算时，c、φ取直剪固快的峰值。其他部分行业规范和地方规范关于土压力计算时，c、φ值的确定可参见《岩土工程勘察规范》GB 500021相应条文说明。
2 对于饱和黏性土，本规程推荐采用三轴固结不排水(CU)强度参数计算土压力，其主要依据：一是饱和黏性土渗透性弱、渗透系数较小，宜采用三轴压缩试验总应力法(CU)试验；二是根据试算证明是安全和合适的。为了合理选取土的抗剪强度指标，本次修订时，进行了试算和对比。试算依据上海地铁工程三组软土场地同时完成的直剪固快试验、三轴不固结不排水(UU)试验、三轴固结不排水(CU)试验(由上海岩土工程勘察设计研究院提供)，所得强度参数标准值按总应力法水土合算进行了土压力试算，对比详见表3～表5。

图1、图2为场地3不同试验参数主动土压力和被动土压力比较。从图表可以看出，用直剪固快和固结不排水(CU)强度参数计算所得的主动与被动土压力强度较为接近。二者与不固结不排水(UU)强度参数计算所得的土压力强度比较，在较浅的深度，UU计算的主动土压力强度偏小；在较深处，UU计算的主动土压力强度偏大；在计算深度范围内，UU所得的被动土压力强度均较CU小；从相同计算深度的合力相比，按UU计算的主动土压力合力虽较按CU计算者大1.16～1.63，但按UU计算的被动土压力合力则仅相当于按CU计算的0.35～0.65；被动土压力与主动土压力合力的比值，按UU计算为3.66～4.15，而按CU计算为6.51～11.99。因而总体说来，按CU参数计算是偏于安全和合适的。参考我国其他行业标准和地方标准，本规程规定，计算土压力可采用固结不排水(CU)试验，提供c_cu、φ_cu参数。当有可靠经验时，也可采用直剪固快试验指标。由于饱和黏性土，尤其是软黏土，原始固结度不高，且受到取土扰动的影响，为了不使试验结果过低，故规定了应在有效自重压力下进行预固结后再剪的试验要求。

3 国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、建设部行业标准及湖北省、深圳市、广东省等基坑工程地方标准均规定对黏性土宜采用土水合算，对砂土宜采用土水分算；冶金部行业标准，上海市和广州市基坑工程标准则规定以土水分算为主，有经验时，对黏性土可采用土水合算，根据上述试算对比，其强度参数宜用总应力法的CU试验参数；当用土水分算时，其强度参数宜用三轴有效应力法、固结不排水孔隙压力(CU)试验。
4 对于砂、砾、卵石土由于渗透性强，渗透系数大，可以很快排水固结，且这类土均应采用土水分算法，计算时其重度是采用有效重度，故其强度参数从理论上看，均应采用有效强度参数，即c′、φ′，其试验方法应是有效应力法，三轴固结不排水测孔隙水压力(CU)试验，测求有效强度。但实际工程中，很难取得砂、砾、卵石的原状试样而进行室内试验，采用砂土天然休止角试验和现场标准贯入试验可估算砂土的有效内摩擦角φ′，一般情况下按甲， 估算，式中N为标准贯入实测击数。
5 对于抗隆起验算，一般都是基坑底部或支护结构底部有软黏土时才验算，因而应当采用饱和软黏土的UU试验方法所得强度参数，或采用原位十字板剪切试验测得的不固结不排水强度参数。对于整体稳定性验算亦应采用不固结不排水强度参数。
6.0.7 动三轴、动单剪和共振柱是土的动力性质试验中目前比较常用的三种方法。其他试验方法或还不成熟，或仅作专门研究之用，故本规程未作规定。
地基土动力参数不仅随动应变而变化，而且不同仪器或试验方法对试验结果也有影响。这主要是其应变范围不同所致，故本规程提出了各种试验方法的应变适用范围。