[知识] 地基承载力特征值用词、定义和采用理由存在的问题（上）

　　国标《地基规范》02版有两大影响广泛的创造：一个是地基基础设计等级概念，一个是地基承载力特征值概念。国标《地基规范》13版继续采用。相关行业标准和地方标准纷纷效仿（当然也不得不这样做，因为在国标《地基规范》02版与11版中，“按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，……相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值”是强制性条文）。

　　地基承载力特征值在用词、定义和采用理由三方面均存在问题。

　　1  地基承载力特征值用词问题

　　九年前李静波的一篇文章让我对标准值、特征值概念与关系更明白一些。

　　在我国工程建设类标准中，从数据获取方式上看，标准值包括了特征值和公称值。从力学性质上看，标准值包括荷载标准值和抗力标准值。

　　特征值是表达某一物理量概率分布特征的数值（如众值，均值，某个分位值）。   

　　公称值是从实际出发根据已有的工程实践经验进行分析判断获得的数值。

　　特征值是数理统计值，公称值是工程经验值，某一物理量既可能是数理统计值也可能是工程经验值时应采用标准值来表征。

　　地基承载力就是这样的物理量，它在一些情况下是数理统计值，在另一些情况下是工程经验值，因深宽修正式是经验公式，故深宽修正后的地基承载力在性质上都是工程经验值。

　　抗力标准值均是极限状态下的值。地基承载力属于抗力，故地基承载力标准值自然应是极限状态下的值。

　　因此，地基承载力标准值应包括地基（极限）承载力特征值和地基（极限）承载力公称值。

　　当前采用的地基承载力特征值既不是极限状态下的值，也不都是数理统计值（还包括了工程经验值）。因此，它不属于抗力特征值，不能称为地基承载力特征值，也不能改称为地基承载力标准值。当前采用的地基承载力特征值这一用词不符合特征值的本义和特征值与标准值的关系，更不符合抗力特征值的本义，把原本很清晰的标准值与特征值、公称值的关系以及抗力标准值与抗力特征值、抗力公称值的关系搞乱了。

　　如果把当前采用的地基承载力特征值改称为地基承载力允许值（或者地基允许承载力），这种提法也不合适。地基变形是不受欢迎的，地基变形过大，可能造成建筑物不能正常使用，所以对地基变形需要设定允许值。地基承载力是受欢迎的（地基没有承载力就修不了建筑物），地基承载力越高同一建筑物越安全，所以对地基承载力不需要设定允许值。设计人在地基的选择中，在同等的其它条件下，会选择地基变形小的候选地基做地基而放弃地基变形大的候选地基做地基，但不会选择地基承载力小的候选地基做地基而放弃地基承载力大的候选地基做地基。

　　当前采用的地基承载力特征值实际上是允许基底平均压力（基础深宽修正前是对应于载荷试验条件的允许基底平均压力，深宽修正后是对应于实际基础条件的允许基底平均压力），当前使用的单桩承载力特征值实际上是单桩允许桩顶荷载。如果基础设计一定要采用允许应力法，那么，为了保留“承载力”一词，可以将当前采用的地基承载力特征值称为地基承载力许用值。承载力许用值不同于承载力允许值，承载力许用值是给承载力的取用设一个上限，承载力允许值是给承载力设一个上限（而地基承载力是不需要人为设上限的，它的上限就是地基承载力极限值）。

　　顺便指出，国标《地基规范》89版中的地基承载力（无论是深宽修正前还是深宽修正后）也是允许基底平均压力。该规范将深宽修正前的地基承载力称为地基承载力标准值，将深宽修正后的地基承载力称为地基承载力设计值，不符合抗力标准值的本义和抗力标准值与抗力设计值的关系，把原本很清晰的抗力标准值与抗力设计值的关系搞乱了。

　　2  地基承载力特征值定义问题        

　　以下讨论地基承载力特征值的定义时是将地基承载力特征值作为地基承载力许用值来理解的，否则无需讨论，因为从本文上一部分已经可知，真正的地基承载力特征值是地基极限承载力统计值（或者说，地基承受荷载的极限能力的统计值）。

　　国标《地基规范》11版对地基承载力特征值的定义是：“由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。”

　　该定义存在以下问题：

　　2.1  与用载荷试验确定地基承载力特征值的具体方法矛盾

　　国标《地基规范》11版附录C、附录D和附录H给出了浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验和岩基载荷试验中地基承载力特征值统计用单值的确定方法。对岩基载荷试验，地基承载力特征值统计所用单值系极限荷载三分之一与比例界限荷载二者中的小值。对浅层和深层平板载荷试验，该单值系极限荷载之半与比例界限荷载二者中的小值；无法按此确定时，取与沉降量为0.01～0.015倍承压板宽度（或直径）对应的压力值。由此可见，当有线性变形段时，不存在规定的变形，所取定的压力值虽在线性变形段内但并不是与规定的变形对应的压力值；当无线性变形段时，所取定的压力值虽对应规定的变形但不是线性变形段内的压力值。

　　2.2  与地基承载力特征值的深宽修正结果矛盾

　　由载荷试验确定的地基承载力特征值根据基础实际情况作深宽修正后仍是地基承载力特征值。若深宽修正后的地基承载力特征值大于修正前的地基承载力特征值，那么，当修正前的特征值取载荷试验测定的地基压力变形曲线线性变形段的最大荷载值即比例界限荷载时，修正后的特征值将大于载荷试验测定的比例界限荷载从而不在载荷试验测定的地基压力变形曲线线性变形段内；当修正前的特征值小于但接近于该比例界限荷载值时，修正后的特征值仍有可能不在该线性变形段内。

　　2.3  与按理论公式确定地基承载力特征值的方法矛盾

　　国标《地基规范》11版第5.2.5条给出了确定地基承载力特征值的理论公式。这是一种不同于载荷试验的独立的确定地基承载力的方法，在理论上，对条形基础，它是塑性区开展深度为基础宽度四分之一时的荷载，连地基土压力变形曲线线性变形段上的荷载也不是，更不用说是由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段上的荷载。地基承载力特征值的定义涵盖不了用这种方法确定的地基承载力特征值。

　　此外，定义中的“地基土”涵盖不了所有的地基。

　　如果基础设计一定要采用允许应力法，那么，地基承载力特征值（地基承载力许用值）应定义为具有一定安全储备的地基承载能力代表值。

更多详情点击[知识] 地基承载力特征值用词、定义和采用理由存在的问题（下）查看。

注：上述内容据《全国第十届土力学及岩土工程学术大会论文集》收录文章“重庆市工程地质勘察规范的特色”和2015年重庆市注册岩土工程师继续教育课件相关内容修改