地基承载力现场荷载试验作业指导书
1 目的
现场荷载试验是向置于自然地基上的模型基础施加荷载，测量模型在不同荷载等级作用下的沉降量，根据荷载和沉降量的关系计算地基土的变形模量和评定地基承载力。
2 适用范围
浅部地基土层、深部地基土层及大直径桩桩端土层。 3 试验工作顺序
3.1 浅层平板荷载试验
3.1.1在拟试验的土层上，人工开挖试坑至预定深度，试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍。在保持原状结构和天然湿度的试坑底，铺一层厚20mm的中粗砂找平层。当试坑位于地下水位以下时，应先降水至坑底以下再开挖、铺砂垫层并布置试验装置，待水位恢复原样后进行试验。承压板面积不应小于0.25m2，对于软土不应小于0.50m2。
3.1.2 应根据具体情况制定加载反力装置的设置方案，确保反力可靠，操作安全，孔内宜采用大量程百分表进行变形测量，百分表支点应固定在稳定图层内。
3.1.3 加荷分级不应少于8级，最大加载量不应小于设计要求的两倍，加载要均匀并始终保持中心受压，应避免荷载瞬时施加。
3.1.4 每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm
时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。
3.1.5 当出现下列情况之一时，即可终止加载：
承压板周围的土明显地侧向挤出；沉降s急骤增大，荷载～沉降（p～s）曲线出现陡降段；在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定；沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。
3.1.6 承载力特征值的确定
1 p～s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值； 2当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值一半；
3当不能按上述两点确定时，当压板面积为0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015对应的荷载值，但其值不应大于最大加载量的一半。
3.1.7 同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
3.2 深层平板荷载试验
3.2.1在拟试验的土层上，人工开挖试坑至预定深度，承压板采用直径为0.8m的钢性板，紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于80cm。
3.2.2 应根据具体情况制定加载反力装置的设置方案，确保反力可靠，操作安全，孔内宜采用大量程百分表进行变形测量，百分表支点应固定在稳定图层内。
3.2.3 加荷等级可按预估极限承载力的1/10～1/15分级施加，加载要均匀并始终保持中心受压，应避免荷载瞬时施加。
3.2.4 每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。
3.2.5 当出现下列情况之一时，即可终止加载：
沉降s急骤增大，荷载～沉降（p～s）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04d(d为承压板直径)；在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定；本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。
3.2.6 承载力特征值的确定
1 p～s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值； 2满足前三条终止加载条件之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载，当该值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值一半；
3当不能按上述两点确定时，可取s/d=0.01～0.015所对应的荷载值，但其值不应大于最大加载量的一半。
3.2.7 同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
4 试验方法和标准
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002—）。
5 试验设备使用要求：
1 操作人员持证上岗,严格遵守操作规程。
2 检测仪器应按时送国家标准计量单位进行标定。
6 检验员的权利和义务：
1 熟练掌握地基检测标准及规范，严格按其进行实际操作，出具报告数据准确、内容规范完整。
2强化服务意识，接到委托方通知后，按预定时间到达现场，检测完毕后，严格按照委托方要求出具初步检测报告和正式检测报告。
3认真做好桩检资料的收集、整理、归档工作，不断总结经验、加强学习，努力提高检测水平。
4 精心操作，爱惜设备，确保设备完好率和工作时效。
第二篇：地基承载力试验如何做？
地基的稳定在一定程度上可视为一模糊事件,由于影响地基承载力的各种因素常常表现出不同程度的随机变异性,地基承载力也具有随机变异性。本文用Vesic公式确定地基的极限承载力,并建立地基稳定的极限状态方程,进而利用概率理论与模糊数学建立地基失稳的模糊概率公式，对抗剪强度c，φ值的敏感性及安全系数与模糊失效概率之间的关系作了分析。
1 引言
我国现行规范是利用地基容许承载力进行基础及地基设计,所采用的容许承载力是利用极限承载力除以定值安全系数而得到的,即所谓的定值安全系数法。在计算极限承载力时使用了传统的定值分析模式,没有考虑各个参数的变异性对极限承载力的影响。即使在强度计算时取用的安全系数来考虑包括参数变异在内的所有不利因素的影响又缺乏一定的科学依据,本质上仍属于定值分析的范畴。事实上,由于各种复杂因素的影响,岩土参数的不确定性不可避免,所以用考虑影响地基稳定的各随机变量的变异性,并用严格的概率来度量安全度,用可靠度理论对地基稳定进行分析更符合实际。
概率分析是针对随机事件发生的可能性而言,但事件本身的含义明确。当事件本身的含义具有模糊性,对事件发生与否可能性的描述则用模糊概率的分析方法。就地基的稳定性而言,失稳和稳定本身就是带有一定模糊性的事件,在二者之间存在一个模糊过渡区。本文视地基失稳为一模糊概率事件,利用概率理论与模糊数学建立分析地基失稳的方法及其相应的隶属函数,并对安全系数与模糊可靠度之间的关系作进一步的分析。
2 模糊概率的基本概念及其模糊可靠度
工程问题的数学模型通常可分为三种:背景对象具有确定性或固定性,且对象又具有必然关系的确定性模型；背景对象具有或然性或随机性的随机性模型；背景对象及其关系均具有模糊性的模糊数学模型。工程中传统的定值分析属于确定性模型,它以定值参数及定值安全系数来衡量工程的安全度。工程中目前使用较多的概率分析法是第二类随机数学模型,它以可靠度作为工程安全的评价标准,从而比定值安全系数法显得更加合理。如果既考虑事件的随机性,又考虑事件的模糊性,则对事件的描述更加科学,此时的评价标准就是模糊失效概率或模糊可靠度。
由模糊数学理论可知,如果模糊事件A在区域X上的隶属函数为u,则该模糊事件的概率为:
P(A)＝∫Xua（x）．f（x）dx （1）
式中 f为X的概率密度函数若区域X是离散区域,则
P(A)＝1ua（x）P（xi） （2）
则模糊可靠度为:
β＝Φ－1（1－Pf） （3）
3 地基失稳的模糊性及其隶属函数的确定
进行地基模糊可靠度分析前,首先要建立地基稳定的极限状态方程。以综合随机变量表示的极限状态方
程为:
g＝fu－s （4）
式中 fu为地基的极限承载力,s为作用于基础底面的点荷载效应,等于恒载与活载之和,即为:
s＝sG＋sq （5）
地基极限承载力的计算公式较多,一般的表达式为:
fu＝0．5γbbNr＋cNc＋γdhNq （6）
式中 Nr，Nc，Nq为承载力系数,按Vesic公式有:
Nq＝tg2（45°＋）exp（π．tgφ） （7）
Nc＝（Nq－1）ctgφ （8）
Nr＝2（Nq＋1）tgφ （9）
按传统的非此即彼的思维方法,可知Z＜0,地基失效；Z＞0地基稳定。实际上地基失效是一个过程,而不是由一个点决定,是一个模糊事件,用uA表示失效程度。当uA接近0时,失效的可能性小;当uA＝0．5时,处于最模糊状态,可作为传统分析的极限平衡状态;当uA＝1时,失效的可能性大，因此公式(3)中z为随机变量,其数字特征值为:
E［z］＝E［fu］－E［s］ （10）
σ［z］＝σ［fu］＋σ［s］－2cov（fu，s） （11）
当u采用降半梯型分布:
（12）
根据前面讨论:
E［z］＝0，即E［fu］＝E［s］， uA（Z）＝0．5
考虑极限情况,E［s］＝0时，E［z］＝E［fu］，uA（Z）＝0
故计算得:
（13）
4 总安全系数下地基稳定的模糊可靠度计算
总安全系数下地基承载力的实用设计表达式写为:
uG＋uQ＝ （14）
式中 uG为恒载效应均值,uQ 为活载效应均值,ufu为c，φ均值代入式(6)所计算的结果。
考虑荷载效应比值ρ＝，代入(14)可以确定uG，uQ为:
式(15)、(16)代入(10)得到:
E［Z］＝．ufu （17）
按《建筑结构设计统一标准》的规定,恒载效应的变异系数为0．07,活载效应的变异系数取为0.29,所以有:
不考虑fu，s之间的相关性,即cov（fu，s）＝0，则有:
（20）
本文视几何尺寸B、D，土性指标γ，γ0为常量,仅把抗剪指标c、φ作为随机正态变量,简化假设fu，s也服从正态分布,则z近似服从正态分布,分布密度函数为:
（21）
将(13)、(17)、(20)、(21)代入(1)得到地基失效的模糊概率为:
（22）
式中 a＝
λ1＝0．2369268851 λ2＝0．4786286705
λ3＝0．5688888889 λ4＝0．4786286705
λ5＝0．2369268851
t1＝－0．9061798459
t2＝－0．5384693101
t3＝0
t4＝－0．5384693101
t5＝－0．9061798459
地基失效的模糊可靠度为:
β＝Φ－1（1－Pf） （23）
5 算例分析及一些规律性研究
已知某条形基础,基底宽度3m,埋深2m,各随机变量均服从正态分布,其均值和变异系数如表1所示,取总安全系数为2,荷载效应比值为0．5，试求地基的模糊可靠度。
表1 随机变量特征值
随机
变量 γB γD C φ SG SQ
均值 21．5kN／m3 21．5kN／m3 36．61KPA 0．33 — —
变异
系数 0．005 0．005 0．118 0．073 0．07 0．29
（1）将各基本随机变量代入公式（22）、（23）可以计算得到:
Pf＝24．16％,此时模糊可靠度β＝0．7。
（2）基本随机变量对模糊可靠度的影响
为了分析不同随机变量的变异对模糊失效概率的敏感程度,特对某一随机变量的变异系数进行了单独调整,并分析计算结果的变化，见表2。
表2 参数的变异系数对模糊失效概率的敏感分析
变异系数 模糊失效概率Pf
Vc＝0．10～0．40 24．08％～25．47％
Vφ＝0．02～0．22 16．10％～28．37％
Vγ＝0．005～0．02 24．16％～24．16％
从表中结果可知c、φ值的敏感性大,而γ的敏感性小,为简化计算,γB、γD可视为常量。为了反映c、
φ的变异性对模糊失效概率的影响规律,给出如下两组Vc～Pf、Vφ～Pf变化关系曲线。
（3）安全系数K与模糊可靠度的关系
表3给出安全系数与模糊失效概率的对应关系,随着安全系数的增大其对应的模糊失效概率相应的增加,这与定值分析的结论是一致的。
表 3
安全系数K 模糊失效概率
1．5 33．78％
2．0 24．16％
3．0 16．39％
（4）荷载效应ρ与模糊可靠度的关系
由表4的结果可知，当荷载效应系数增大时,活荷载的比重相应增加,而其变异性比恒载大,故模糊失效概率就相应的增加。
表 4
安全系数K 荷载效应ρ 模糊失效概率
K＝2 0．2 23．63％
0．5 24．16％
1．0 24．56％
6 结论
地基承载力的模糊失效概率值,不仅考虑到了基本随机变量的随机变异性,而且考虑到判别模式的模糊性,因此分析计算更为合理,全面。
地基承载力的模糊概率分析中,主要的影响因素来于强度参数c、φ的变异,而γ的变异性可以不计,计算中按常量考虑。
当安全系数K一定时,模糊概率与极限状态方程中各基本随机变量的统计参数密切相关,而在统计参数一定的条件下,模糊概率随K的增大而增大。