地基土水平抗力系数m的取值方法

地基土水平抗力系数m的取值方法徐耘野 【摘要】边坡支护设计中，抗滑桩是最常用的支护方式之一.在抗滑桩的设计计算中, 水平抗力系数m是一个非常重要的参数.通过工程实例，对各规范中m的取值范围 进行了分析，提出了较为合理的和准确的取值方法.【期刊名称】山西建筑 【年(卷)，期】2019(045)012 【总页数】2页(P72-73) 【关键词】抗滑桩;水平抗力系数;边坡支护设计 【作者】徐耘野【作者单位】贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州贵阳550081【正文语种】中文【中图分类】TU4701概述边坡支护设计中，抗滑桩是最常用的支护方式之一。目前抗滑桩的设计计算最常用 的方法是线弹性地基反力法，根据岩土条件的不同，又分为m法，K法，C法等。 其中，K法适用于较完整的硬质岩层、未扰动的硬粘土等地层；m法适用于硬 塑半坚硬的砂粘土、碎石土等地层。由于m法计算简单，适用范围更广，国内 有关桩设计的规范大都推荐采用m法。采用m法对抗滑桩进行设计计算，水平抗 力系数m是一个非常重要的计算参数，其取值对于抗滑桩的设计计算影响比较大， 因此m取值是否准确，往往决定抗滑桩设计是否安全合理。2规范条文中m的经验取值TB 109932017铁路桥涵地基和基础设计规范、GB 503302013建筑边坡工 程技术规范、JGJ 1202012建筑基坑支护技术规程、JGJ 942008建筑桩基技 术规范和工程地质手册（第五版）等相关规定及规范均有说明m值宜通过单桩 水平荷载试验实测确定，当无实测资料时，按经验表格取值。但在设计阶段，一般 情况下难以具备试验条件，同时由于环境、时间等多因素的影响，较难通过水平荷 载试验得到m值。各规定和规范都对各种土层m的经验取值作出了规定，表1表3分别为上述几 种规范中对于m取值的经验值范围。同时，建筑基坑支护技术规程中规定，缺少试验和经验时，可按下列经验公式 计算：m（MN/m4） = （0.2中2鸣+c）/vb。其中，c,中分别为土的粘聚力及内摩擦 角；vb为挡土构件在坑底处的水平位移量，一般取10 mm。表1铁路桥涵地基和基础设计规范及工程地质手册m取值序号土的名称 m 取fi/kN-m-41流塑黏性土、淤泥3 000-5 0002软塑黏性土、粉砂、粉土 5 000 - 10 0003硬塑黏性土、细砂、中砂10 000-20 0004硬塑黏性土、粗砂20 000 - 30 0005角砾土、圆砾土、碎石土、卵石土 30 000 - 80 0006块石土、漂 石土 80 000 - 12 0000表2建筑边坡工程技术规范m取值序号土的名称m取值/kNm- 410.75IL1.0的软塑黏性土及粉黏土;淤泥500 - 1 40020.5IL1)、软塑 (0.75IL0.9粉土;松散粉细砂;松散、稍密填土 4.5 6.06.0 143可 塑(0.25IL0.75)黏性土、湿陷性黄土 ;e=0.75 0.9粉土;中密填土;稍密细砂 6.0-1014-354 硬塑(0IL0.25)、坚硬(IL0)黏性土、湿陷性黄土;e0.75 粉土; 中密的中粗砂;密实老填土 1022351005砾砂、碎石土、卵石土 100300 3相关文献中m取值的研究国内学者对水平抗力系数m也做了不少研究。李俊等人在地基系数的比例系数 m的确定一文中，在没有试桩资料的情况下，根据动力触探击数，得到土层变 形模量，最后计算出m值，最后归纳出：m(MPa/m2) = E0(MPa),从而降低了按 规范表格取值的随机性。周昌林和朱爱军在地基土水平抗力系数的比例系数m与其弹性模量E关系的数 值试验研究一文中，将钢筋混凝土圆形桩作为研究对象，通过有限元模型，研究 了水平抗力系数之比例系数m与其弹性模量E之间关系，得到m和E成线性正相 关的关系，即m=a+bE。4工程实例m值取值分析贵州省都匀市平塘县某扶贫搬迁项目中，由于现场土石方开挖以及场区内拟建物的 0.00标高差异，存在大量的以角砾土(碎石粘土)为主的土质边坡。部分坡段由于 放坡空间不足，需采用抗滑桩作为支挡结构。在抗滑桩设计计算中，首先需要对于 场区土层的水平抗力系数m进行取值。根据对场区的碎石土的动力触探、现场大剪等试验，得到了场地碎石土的参数如下: 动力触探修正后的平均击数：N63.5 = 15.50，粘聚力c=50 kPa，内摩擦角中=38。根据各规范和各文献的研究结论，对该场地的水平抗力系数m进行了取 值的确定。4.1规范经验值角砾土（碎石粘土）根据各规范的m取值如下：根据铁路桥涵地基和基础设计规 范及工程地质手册，m取值为30 MN/m480 MN/m4 ;根据建筑边坡 工程技术规范，m取值为5 MN/m4 14 MN/m4，根据建筑桩基技术规 范，m取值为100 MN/m4 300 MN/m4。由此可见，对同一种土层，不同 规范的经验取值存在较大的差异。4.2规范公式计算由建筑基坑支护技术规程中的公式，对m进行计算：m = （0.2中2-中+c）/vb=（0.2x382-38+50）/10=30.08 MN/m4。4.3相关文献研究结论计算根据工程地质手册（第五版），动力触探平均击数：N63.5 = 15.50，其变形模量E0=38.05 MPa，由地基系数的比例系数m的确定一文的结论，m = E0=38.05 MN/m4。4.4试验实测数据由于上述方法确定的水平抗力系数m差异较大，为了能得到更为准确的取值，进 行了 3根抗滑桩的水平静载试验，抗滑桩为1.4 mx1.6 m矩形抗滑桩，桩身混凝 土为C30。其水平抗力系数m按照下式进行计算：其中，vx=2.441, b0=B+1=2.4 m ,EI=11 424 000 kNm2。试验结果如表 4 所示。取其平均值可计算出其水平抗力系数m=33.36 MN/m4。表4单桩水平静载试验结果桩号临界荷载Hcr/kN对应位移xcr/mm极限荷载 Hu/kN 对应位移 xu/mm 水平抗力系数 m/MN-m-41 号 4401.746007.3136.762 号 4602.0160010.5231.133 号 4601.976008.1732.194.5水平抗力系数m取值综上所述，采用建筑基坑支护技术规程中公式计算出的水平抗力系数 m = 30.08 MN/m4、根据地基系数的比例系数m的确定一文的结论 m = 38.05 MN/m4与试验实测水平抗力系数m = 33.36 MN/m4三个结果比较接 近，且都满足铁路桥涵地基和基础设计规范及工程地质手册上m取值为 30 MN/m480 MN/m4的范围内，因此该工程实例中水平抗力系数取值为 m = 30 MN/m4进行抗滑桩的设计和计算。5结语本文通过不同方法对工程实例中水平抗力系数m进行取值，对实际工程中水平抗 力系数m的取值方法进行了分析。1）采用建筑基坑支护技术规程中公式进行计算，或者将弹性模量数值等同于水 平抗力系数m,其计算结果与试验实测数据较为接近，且满足铁路桥涵地基和 基础设计规范及工程地质手册上规定的取值范围。2）建筑边坡工程技术规 范中m的取值偏小，计算偏安全；建筑桩基技术规范中m的取值偏大。3） 实际工程中，如果没有条件进行水平荷载试验，水平抗力系数m应尽量采用建 筑基坑支护技术规程中公式进行计算，或参照铁路桥涵地基和基础设计规范 及工程地质手册的取值范围；也可以参照建筑边坡工程技术规范的取值范 围进行保守计算。4）影响水平抗力系数m的因素很多，实际取值时应从各方面进 行综合考虑。本文只是针对各规范中对水平抗力系数m经验取值差异较大的问题 进行了分析，从而得到较为准确的经验取值，且缺乏足够的理论和实践依据，因此 还需进一步对其检验和研究。参考文献：【相关文献】1 TB 109932017，铁路桥涵地基和基础设计规范S.2 GB 503302013，建筑边坡工程技术规范S.3 JGJ 1202012，建筑基坑支护技术规程S.4 JGJ 942008，建筑桩基技术规范S.5 工程地质手册编委会工程地质手册时.第5版北京：中国建筑工业出版社，2013.6 李俊，强士中，李小珍.地基系数的比例系数m的确定J.铁道标准设计，2004(11):83-85 .7 吴根祖.地基土水平抗力比例系数的试验确定J.市政技术，2008(1):60-61 .8 夏云金，吴向涛.城市轨道交通工程中地基土水平抗力系数的比例系数m值取值的几种确定方 法J.内江科技，2017(5):34 .9 贾庆山.桩侧土横向抗力系数m值的统计分析A.中国土木工程学会第七届土力学及基础工程学 术会议论文集C.1994:442-445.