受水平荷载影响的桩基础一般会涉及水平变形的评价，在这里给出常见的欧标&美标的水平变形限值要求，方便工程师在海外项目中采用。本文中给出的是建议值，实际工程中仍需要根据工程要求、国家及地区相关规定对限值进行调整。1 美标      具体要求可参见《The Engineering of Foundations , Slopes and Retaining Structures -CRC Press》,如下图：2 欧标       欧标涉及的国家较多，这里给一个统领规范EN1997中的指导性值。 查看全部

       目前国内越来越多实力雄厚的设计研究院开始走出国门承接海外工程。桩基是海外工程中常见的设计方向，为方便广大海外项目用户更快熟悉欧标和美标相关规范关于桩基的相关理论。此次原理说明采用类比法，从工程师熟悉的中国规范方法类比到美标，掌握其中的异同点，以帮助工程师更快理解。部分重要参考文献列表如下：中国规范：《建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008》《地基基础设计规范》附录R美标：NAVFAC DM 7.2, Foundation and Earth Structures, U.S. Department of the Navy 1984FHWA-NHI-16009Design and Construction of Driven Pile Foundation—volume I， Chapter7The Foundation Engineering Book， Chapter 6         一般规范主要由计算方法和验算方法两部分构成。对桩基规范来说，计算方法指承载力、沉降等计算方法（本次主要以解析法为主，不涉及弹性法内容）；验算方法指安全系数法、分项系数法等。一、计算方法1、单桩（1）中国规范       中国规范桩基竖向承载力核心原理是：总承载力=桩侧承载力+桩端承载力。在《建筑桩基技术规范 JGJ 94-2008》中给出的计算公式如下：     拆分理解：       桩侧承载力=桩侧承载力参数*桩周长*有效侧阻桩长       桩端承载力=桩端承载力参数*桩端面积       在中国规范经验参数法中，桩侧承载力参数和桩端承载力参数由地区经验参数给出。如果采用静力触探等原位测试时，桩侧承载力参数和桩端承载力参数通常由原位测试值*修正系数得到。（2）美标       其核心原理同样是：总承载力=桩端承载力+桩侧承载力。拆分同样可以表达成：      桩侧承载力=桩侧承载力参数*桩周长*有效侧阻桩长      桩端承载力=桩端承载力参数*桩端面积       但和中国规范的区别在于桩侧承载力参数和桩端承载力参数的计算方式，美标大多数方法采用计算点位置处有效自重应力（无粘性土）或不排水强度（粘性土）乘以相应的端承或侧摩擦修正系数。这里以美标里面比较常用的NAVFAC DM 7.2 为例：1）桩侧承载力计算①对无粘性土：②对粘性土：2）桩端承载力计算①对无粘性土：②对粘性土：        以上便是美标计算方法的原理，其他如α，β，λ法均和此方法类似，均是用有效自重应力（无粘性土）或不排水强度（粘性土）乘以相应的端承或侧摩擦修正系数计算桩侧承载力参数和桩端承载力参数，但修正系数的表达形式略有不同，有兴趣的工程师可以自行了解。2、群桩（1）承载力计算1）中国规范      在计算群桩承载力时，将上部力平均至各个桩记为Nk，然后和Rg对比2）美标       由以上公式可见，相对于中国规范，美标在计算群桩承载力时多了一项修正系数，即群桩效应系数，其具体含义如下：（2）沉降1）中国规范2）美标       美标常用的方法和地基规范附录R中等代实体法一致，但是其扩散起始点不同。中国规范从承台底开始扩散，角度为φ/4；但是美标自承台低以下2L/3处开始扩散，角度为固定角度如下图：二、验算方法       通常情况下桩基的验算均采用安全系数法，美标也是如此。但如果监理要求美标计算情况下要采用分项系数法时，设计状况和分项系数如下所示：（1）Strength limit state（2）Service I Limit State         以上便是美标桩基规范基本原理，编者水平有限，有错误请随时指正。想要了解更多深入内容或结合GEO5的软件操作，请加入GEO5海外规范交流群:QQ273013644 查看全部

       近期有多位工程师咨询在GEO5当中如何模拟爆破工况，如果是采用拟静力法考虑爆破振动力，可以通过GEO5地震荷载中自定义水平地震系数的方法实现，本文将简述分析过程。1. 计算原理       根据《非煤露天矿边坡工程技术规范》（GB 51016-2014）附录D.2的说明，边坡稳定计算时，考虑爆破振动力，各条快的水平爆破力按下列公式计算式中：Fi’—第i条块爆破振动力的水平向等效静力（kN）;Wi—第i条块的重量；βi—第i条块爆破力系数，可取0.1~0.3；ai—第i条块爆破振动质点水平向最大加速度（m/s2）；g—重力加速度（m/s2）；f—振动爆破频率（Hz）；Vi—第i条块重心处质点向振动速度（cm/s）；Q—爆破装药量，分段延时爆破时取最大一段的装药量（kg）；Ri—爆破区药量分布的几何中心至观测点的距离；K、α—与采场地质条件、岩体性质、爆破条件等有关的系数，由振动检测和测试数据获取。2. 案例分析       某砂岩矿边坡坡高55m，根据初步设计，矿山采用分段逐孔起爆，最大一段（单孔）用药量为56.3kg，按《爆破安全规程》（GB6722-2014）取振动爆破频率为20Hz。爆破区药量分布的几何中心至观测点的综合距离取值为90m。参考《爆破安全规程》13.2.4参数建议值说明，K取150，α取1.5。爆破区不同岩性的K，α取值建议根据以上参数，另外βi取0.12，计算得到       打开GEO5土坡模块，建好模型后，将0.02直接输入到地震分析当中进行计算。       以上即为GEO5当中模拟爆破工况分析的方法，文中提到的两本规范电子版可点击下载：GB 51016-2014 非煤露天矿边坡工程技术规范.pdf爆破安全规程GB6722-2014.pdf 查看全部

使用模块：GEO5土坡稳定性分析一、  项目背景       某排土场斜坡表面堆积土体较为松散，排土场边坡整体处于稳定状态，坡度较陡地段存在局部失稳的现象。局部失稳出现在现场实测剖面2处，表现为边坡顶部边缘浅层的土体滑落，土体滑落宽度约45m，高度约15m，坡向301°，坡顶边缘处的最大坡度约35°。       现场调查发现，排土场斜坡表面堆积土体较为松散，在降雨的冲刷及坡顶雨水汇集的作用下，坡面多处存在冲刷沟槽。其中，发育范围最大的一处冲刷沟槽位于排土场东坡，坡高约55m，坡度37°，坡向106°，冲刷沟槽长度约90m，最大宽度8m~10m，最大切割深度10m~12m。二、场地岩土材料①弃渣       本次勘察过程中，在弃渣层共进行了70m的重型圆锥动力触探试验。动探数据显示变异系数达到0.98，说明回填的密实度很不均匀，回填时间短，欠固结，回填时未进行碾压，主要呈松散～稍密状态，局部呈中密～密实状态。坝体、坝基经过碾压后变异系数在0.172，整体夯实后较均匀，稍密状态。      根据本次勘察及前期勘察资料，并结合该区域的建筑经验综合推荐本层土的地基承载力特征值fak=100kPa～200kPa，内聚力标准值Ck=6~10kPa，内摩擦角标准值Фk=30°~33°，渗透系数k＞2.0×10-1cm/s。       碾压后的坝体承载力特征值fak可达180kPa，内摩擦角标准值Фk=33°，变形模量为16MPa。       筑坝材料为排土场土料，即煤矿剥离的石渣料（碎石料），该石渣料储量很大，足以满足本期10m高的筑灰坝要求。②粉质黏土       黄褐色、灰褐色，以可塑状态为主。本次勘测中，在该层进行了4次标准贯入试验，经修正后的锤击数（平均值）N=6击。       本层取土3件，物理力学性质指标平均值如下：       天然含水量为28.1%，天然孔隙比为0.824，重度为18.8kN/m3，饱和度为92.8%，液限为34.3%，塑限为20.8%，塑性指数为13.5，液性指数为0.54；直剪试验：内摩擦角为18.9°，内聚力为19.8kPa，压缩系数a1-2为0.38MPa-1，压缩模量为5.1MPa。属可塑状态中等压缩性土。       根据该层土的物理力学性质指标，并结合已有资料及标准贯入试验击数（N=6），综合推荐本层土的地基承载力特征值fak=150kPa。③黏土       可塑～硬塑状态，分布在泥岩、泥质砂岩顶部，为基岩风化形成的残积土层。本次勘测中，在该层进行了3次标准贯入试验，经修正后的锤击数（平均值）N=11击。       根据当地建筑经验及该层土的标准贯入试验击数（N=11），综合推荐本层土的地基承载力特征值fak=220kPa。④泥岩       本层以泥岩为主，部分地段夹泥质砂岩层，勘察范围内呈全风化状态。本次勘测中，在该层进行了4次标准贯入试验，经修正后的锤击数（平均值）N=22击。根据当地建筑经验及该层土的标准贯入试验击数（N=22），综合推荐本层土的地基承载力特征值fak=260KPa。       岩土材料指标如下：三、分析工况       根据《火力发电厂干式贮灰场设计规程》（DL/T 5488-2014）中的相关条文，坝体应进行沉降计算、抗滑稳定计算，抗震设防烈度为7度及以上地区的坝体应进行抗震分析，必要时考虑渗流的影响。本工程场地地震基本烈度为6度，因此不考虑地震的影响，非正常条件下仅考虑暴雨的影响。       各工况抗滑稳定安全系数应按表1的规定确定，干灰场抗滑稳定的计算按照正常运行条件、非正常运行条件以及考虑贮灰、暴雨作用划分了不同的计算工况组合。（详见表2）表1  平原干灰场挡灰堤设计标准       根据可行性研究报告，灰场总容积约为1.3×107m3。根据表2平原干灰场挡灰堤设计标准，确定灰堤的设计等级应为二级。内、外坡正常运行条件下抗滑稳定安全系数K均为1.15，非常运行条件抗滑稳定安全系数K为1.00。       本项目无需考虑渗流和调洪水位，故对坝体、排土场原始边坡、排土场+坝体进行正常运行条件和考虑暴雨的非常运行条件下的稳定性计算与分析。（见表2）表2  干灰场边坡抗滑稳定计算工况表四、稳定性分析工况1：排土场+未贮灰       边坡稳定性验算 (瑞典法(Fellenius))滑面上下滑力的总和 :  Fa =10754.03 kN/m滑面上抗滑力的总和 :  Fp = 26536.15  kN/m下滑力矩 : Ma = 2276413.66  kNm/m抗滑力矩 : Mp = 5617171.42  kNm/m安全系数 = 2.47 > 1.15。排土场边坡在此工况下满足稳定性要求。工况2：排土场+贮灰       边坡稳定性验算 (瑞典法(Fellenius))滑面上下滑力的总和 :  Fa = 11986.31 kN/m滑面上抗滑力的总和 :  Fp = 29521.04 kN/m下滑力矩 : Ma = 2746662.31  kNm/m抗滑力矩 : Mp = 6764746.44  kNm/m安全系数 = 2.46 > 1.15。排土场边坡在此工况下满足稳定性要求。工况3：排土场+未贮灰+暴雨       边坡稳定性验算 (瑞典法(Fellenius))滑面上下滑力的总和 :  Fa = 11472.25 kN/m滑面上抗滑力的总和 :  Fp = 23401.98 kN/m下滑力矩 : Ma = 2428445.61  kNm/m抗滑力矩 : Mp = 4953731.64  kNm/m安全系数 = 2.04 > 1.00。排土场边坡在此工况下满足稳定性要求。工况4：排土场+贮灰+暴雨       边坡稳定性验算 (瑞典法(Fellenius))滑面上下滑力的总和 :  Fa = 12806.02 kN/m滑面上抗滑力的总和 :  Fp = 26057.66 kN/m下滑力矩 : Ma = 2934499.20  kNm/m抗滑力矩 : Mp = 5971113.16  kNm/m安全系数 = 2.03 > 1.00。排土场边坡在此工况下满足稳定性要求。五、 总结        按照规范要求，灰厂稳定性涉及多工况分析，通过GEO5软件建模，不需要多工况重复建模，在一个文件中即可实现不同工况的验算，操作方便快捷，也便于计算源文件的管理。 查看全部

使用模块：GEO5悬臂式挡土墙设计一、项目背景       本加固设计服务范围为东北某中学实验楼北侧西段挡土墙，挡墙上部建有换热站，换热站为单层砖混结构，梭形钢屋架，槽板屋盖，现为使用状态；挡土墙南侧距离学校实验楼2.7m左右。挡土墙总长度约25.0m。既有挡土墙为毛石挡土墙，挡土墙表面勾缝已基本脱落，毛石间砂浆已基本无粘结强度，砂土从石缝间流出，局部有块石脱落现象，挡墙中部外鼓约200mm，该段挡土墙处于极限平衡状态。       毛石挡土墙一般采用锚杆格构式加固、增加墙体厚度加固、墙后注浆加固等方式，虽然每种方案均具有一定的优势，但也有自身的缺陷。本工程因为对噪声的控制严格、且墙底施工空间狭小、墙顶无施工空间，故，上述加固方案均难以实施。       为保证学校学生的正常学习生活，宜选用施工噪声较小的加固方案，且要兼顾施工作业面狭小的因素，故采用墙前扶壁式挡土墙对既有毛石挡土墙进行加固。二、场地环境条件      为了解挡土墙场地地质条件，现场布设了3个钻孔，1#、2#勘察孔布置于挡土墙底，3#勘察孔布置于墙顶以外3.5m处。其中1#孔：0~0.90m为杂填土，0.9~1.70m为中风化砂岩砂岩。2#孔：0~2.60m为杂填土，2.60~3.50m为碎石土，3.50~3.80m为中风化砂岩。3#孔：0~3.10m为杂填土，3.10~3.80m为硬可塑粉质黏土，3.80~4.70m为全风化砂岩，4.70m~5.50m为强风化砂岩，5.50~5.90m为中风化砂岩。       本区属季节性冻胀区，标准冻结深度为1.20m，最大冻深1.49m。标准冻结深度范围内①杂填土应按具有冻胀性考虑，冻胀类别属弱冻胀，冻胀等级为II级；②粉质粘土，冻胀类别属强冻胀性，冻胀等级为III级。       场地基本烈度7度，抗震设防烈度为7度。设计基本地震加速度值0.10g，特征周期为0.35s。设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。三、设计方案       采用墙前扶壁式挡土墙设计，对既有毛石挡土墙中的砂浆层风化严重，扶壁式挡土墙施工前应将毛石挡土墙中破碎砂浆层剔除后并采用高压水枪冲洗，然后用M15砂浆对缝隙填充密实；待砂浆达到设计强度的75%后，方可进行新增扶壁式挡土墙的施工。挡土墙加固立面展开图挡土墙加固剖面图                1-1剖面挡土墙立板及底板配筋图             2-2 剖面挡土墙立板及底板配筋图3-3 剖面挡土墙立板及扶壁配筋图四、设计成果分析验算       采用南京库仑GEO5岩土设计分析软件，对墙前扶壁式挡墙进行计算，挡墙倾覆滑移稳定性，承载能力，截面强度验算及整体稳定性均满足要求。墙前扶壁悬臂式挡墙模型地基承载能力验算结果截面强度验算结果外部稳定性验算结果五、施工效果       病害挡土墙加固前及加固后的现场照片。      六、总结       现行的岩土设计软件，多数无法进行墙前扶壁式挡土墙的设计计算，但是南京库仑GEO5的悬臂式挡土墙设计模块有这个模型，而且操作简单，试算结果和预估结果大致吻合。       项目竣工后，经历了下半年的雨季及冬季的考验，挡土墙未发生变形，保证了墙顶锅炉房、墙底实验楼的安全，确保了供暖公司的正常运营和学校的学习生活，达到了良好的加固效果，证明了本墙前扶壁式加固毛石挡土墙方案选型的正确，为挡土墙加固提供了实践经验，同时也验证了GEO5软件的准确性和可靠性。 查看全部