持力层算法

Ⅰ 土木吧 ▌终于知道了桩与墩的区别和联系

桩与墩

1.在我国的工程技术标准中，没有关于墩的任何技术规定；

2.在《建筑岩土工程勘察基本术语标准》中，关于“墩”的定义是：“用人工或机械在岩土中成孔现场灌注的直径一般大于800mm的混凝土柱，亦称为大直径桩”；

3.在龚晓南教授主编的《土力学及基础工程实用名词词典》中，有钻孔墩基础的定义：“在机械或人工挖好的井孔内灌注混凝土而筑成的深基础。井孔底部可使之扩大而形成扩底墩。钻孔墩墩身直径一般大于750mm。大直径钻孔灌注桩、人工挖孔桩、沉井基础等常被用来表示墩基础”；

4.在方晓阳的《基础工程手册》中，认为桩和墩的主要区别在于施工方法不同。桩的设置通常是将结构构件打入或振入土中，而使土挤压。墩基的设置则是先挖好或钻好一个井孔，井孔可根据土质情况带有套筒或不带套筒，然后将混凝土灌入孔内；

5.综上所述，可见无论在国内外，墩都是大直径桩的同义语。

桩和墩的区别(转贴）

全国民用建筑工程设计技术措施——结构》在挖孔桩基础设计一节提到：人工挖孔桩的桩长不宜大于40m，宜不宜小于6m，桩长少于6m的按墩基础考虑，桩长虽大于6m，但L/D〈3m，亦按墩基计算。
由此可看出，主要使用构件长度来区分墩基与扩底桩的（当然区分后各自的算法就不一样了），从计算方法上来说，墩基础仍属于天然地基，多用于多层建筑，由于基底面积按天然地基的设计方法进行计算，免去了单墩载荷试验。因此，在工期紧张的条件下较受欢迎。
关于墩基础的设计与构造可详下面的一篇文章（关与桩基相应规范上介绍的较详细，故不再另述）：
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《一种特殊天然地基基础—墩基础的设计及构造》
文章来源——xiong-818网友。

一、 墩基的适用范围：
埋深大于3m、直径不小于800mm、且埋深与墩身直径的比小于6或埋深与扩底直径的比小于4的独立刚性基础，可按墩基进行设计。墩身有效长度不宜超过5m。
墩基础多用于多层建筑，由于基底面积按天然地基的设计方法进行计算，免去了单墩载荷试验。因此，在工期紧张的条件下较受欢迎。
墩基施工应采用挖（钻）孔桩的方式，扩壁或不扩壁成孔。考虑到埋深过大时，如采用墩基方法设计则不符合实际，因此规定了长径比界限及有效长度不超过5m的限制，以区别于人工挖孔桩。当超过限制时，应按挖孔桩设计和检验。
单从承载力方面分析，采用墩基的设计方法偏于安全。
二、 墩基的设计应符合下列规定：
1 单墩承载力特征值或墩底面积计算不考虑墩身侧摩阻力，墩底端阻力特征值采用修正后的持力层承载力特征值或按抗剪强度指标确定的承载力特征值。岩石持力层承载力特征值不进行深宽修正。
2 持力层承载力特征值的确定应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002第5．2．3条的规定。
甲级设计等级建筑物的墩底承载力特征值可通过孔内墩底平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验等方法确定。荷载不大的墩，也可直接进行单墩竖向载荷试验，按单桩竖向载荷试验方法直接确定单墩承载力特征值。
墩埋深超过5m且墩周土强度较高时，当采用公式计算、室内试验、查表或其他原位测试方法（载荷试验除外）确定墩底持力层承载力特征值时，可乘以1.1的调整系数，岩石地基不予调整。
3 墩身混凝土强度验算应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002第8．5．9条的规定。
4 墩底压力的计算、墩底软弱下卧层验算及单墩沉降验算应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002第5章地基计算中的有关规定。
三、 墩基的构造应符合下列规定：
1 墩身混凝土强度等级不宜低于C20。
2 墩身采用构造配筋时，纵向钢筋不小于8Φ12mm，且配筋率不小于0.15%，纵筋长度不小于三分之一墩高，箍筋Φ8@250mm。
3 对于一柱一墩的墩基，柱与墩的连接以及墩帽（或称承台）的构造，应视设计等级、荷载大小、连系梁布置情况等综合确定，可设置承台或将墩与柱直接连接。当墩与柱直接连接时，柱边至墩周边之间最小间距应满足国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002表8．2．5—2杯壁厚度的要求，并进行局部承压验算。当柱与墩的连接不能满足固接要求时，则应在两个方向设置连系梁，连系梁的截面和配筋应由计算确定。
墙下墩基多用于多层砖混结构建筑物，设计不考虑水平力，墙下基础梁与墩顶的连接只需考虑构造要求，采取插筋连接即可。可设置与墩顶截面一致的墩帽，墩帽底可与基础梁底标高一致，并与基础梁一次浇注。在墩顶设置墩帽可保证墩与基础梁的整体连接，其钢筋构造可参照框架顶层的梁柱连接，并应满足钢筋锚固长度的要求。
4 墩基成孔宜采用人工挖孔、机械钻孔的方法施工。墩底扩底直径不宜大于墩身直径的2.5倍。
5 相邻墩墩底标高一致时，墩位按上部结构要求及施工条件布置，墩中心距可不受限制。持力层起伏很大时，应综合考虑相邻墩墩底高差与墩中心距之间的关系，进行持力层稳定性验算，不满足时可调整墩距或墩底标高。
6 墩底进入持力层的深度不宜小于300mm。当持力层为中风化、微风化、未风化岩石时，在保证墩基稳定性的条件下，墩底可直接置于岩石面上，岩石面不平整时，应整平或凿成台阶状

Ⅱ 地基承载力是怎么计算的

地基承载力=8*N-20(N为锤击数）

地基承载力特征值fak是由荷载试验直接测定或由其与原位试验相关关系间接确定和由此而累积的经验值。它相于载荷试验时地基土压力－变形曲线上线性变形段内某一规定变形所对应的压力值，其最大值不应超过该压力－变形曲线上的比例界限值。

(2)持力层算法扩展阅读

地基承载力（subgrade bearing capacity）是地基土单位面积上随荷载增加所发挥的承载潜力，常用单位KPa,是评价地基稳定性的综合性用词。

应该指出，地基承载力是针对地基基础设计提出的为方便评价地基强度和稳定的实用性专业术语，不是土的基本性质指标。土的抗剪强度理论是研究和确定地基承载力的理论基础。

地基承载力的确定方法有：

（1）原位试验法（in-situ testing method）：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。包括（静）载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。

（2）理论公式法（theoretical equation method）：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。

（3）规范表格法（code table method）：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范），其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。

（4）当地经验法（local empirical method）：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。

Ⅲ 地震波层析技术

地学层析成像技术（Geotomography，简称GT）是地球物理学与层析成像技术相结合的产物，它是利用地震波或电磁波在地下介质中的传播特性，通过反算法来重建地下介质的分布图像。目前，GT技术已广泛用于地球物理学的多个研究领域，从地球科学研究中地球内部精细结构的探测，石油勘探开发中岩性圈闭的寻找，金属矿勘探中深部盲矿的勘查，到工程、灾害和环境地质中查明地下构造、裂隙等的分布规律，它已发展成为研究地下精细结构的一种有效手段。

6.3.2.1 基本原理

层析成像技术是根据对物体外部获取的某种物理量的测定值（或称投影）进行处理以重建物体内部图像的一种技术。所谓层析成像，是对物体进行逐层剖析成像，相当于把物体切成片。用波去穿透物体，让波带出关于物体内部的信息，通过对这些信息的处理来重建物体的内部图像。

从物体内部图像重建的角度看，一物体切片的图像是两个空间变量（x，y）的函数，称为图像函数，记为f（x，y）。用不同方向的入射波穿过物体，观测到的波场信息至少是入射波方向θ和观测点位置ρ两个变量的函数，称为投影函数，可记为u（θ，ρ）。1917年奥地利数学家Radon证明，已知所有入射角的投影函数u（θ，ρ）可以恢复惟一的图像函数f（x，y），人们称之为Radon变换，它成为层析成像的理论基础。

从物理角度来看，各种波动（地震波、电磁波等）在时间和空间上都是连续的。当它们在介质中传播时，由于介质物性上的差异（如密度、速度、介电常数、电导率等）使得它们的传播速度的大小及方向发生变化，能量吸收也因介质而异。因此，当波穿过某一物体时，必定会把物体内部的物性参数的信息携带到物体外部来，只要在物体外部测得波穿过物体后的有关参数（即投影函数），通过适当的反演方法便可重建物体内部图像。

因此，从本质而言，层析成像属于反演问题，因为它是通过参数的观测结果来求解参数的空间分布。一般来说，层析成像方法适用于能以数据形式获得某种参数（例如地震波传播时间等）的条件，但入射波必须穿透物体并且参数的变化应该能测得出来。

图6.3.4 跨孔地震层析成像观测系统

6.3.2.2 数据采集

在地球物理层析成像中，一般都是将待成像的区域划分为许多单元组成的网格，单元被称为“像元”。假定每个像元为常数，它代表了图像函数f（x，y）。像元的大小取决于诸多因素，如震源和接收器的间距等。由发射源发射出的具有一定方向性的射束被称为“射线”，射线穿过成像区域到达接收点，接收器记录到变化了的信号。为了获得多方向的射线覆盖，数据采集常在物体的一侧布设线性发射源排列，而在另一侧沿平行发射源排列布设接收器排列。这实际上是跨孔排列（图6.3.4所示），它是数据采集方法中最典型的一种。

6.3.2.3 成像方法

地震层析成像方法大致可分为两种类型：一种是基于射线理论的图像重建技术，在数学上也就是由一个函数的线积分反求这个函数的问题，它可以化为相似的代数方程组。走时反演成像和振幅反演成像均属这种方法。当射线为直线时，这类方法比较成熟。在实际应用中，由于客观条件的限制，经常会遇到数据不全的问题。另外，当必须考虑射线弯曲的情况时，理论上还有不少困难。另一种是基于波动方程反演的散射（或衍射）层析成像方法，在数学上它属于解偏微分方程反问题，波场成像属此类方法。

走时反演成像方法是目前使用较为成熟的方法，主要包括反投影法（BPT）、代数重建法（ART）、联合迭代重建法（SIRT）、共轭梯度最小二乘法（CGLS）和正交分解最小二乘法（LSQR）等。在工程、环境调查中，通常在现场需要对数据进行处理和解释，故一般选用较为简单的成像方法。

6.3.2.4 在工程和环境调查中的应用

跨孔地震层析成像在岩溶勘察中的应用，是基于完整灰岩与岩溶（包括充填物）、溶蚀裂隙及上覆土层之间存在明显的弹性纵波波速差异。一般来说，完整石灰岩的弹性纵波速度大于4500 m/s，而溶蚀裂隙发育灰岩的弹性纵波波速则在2800～4500 m/s之间，岩溶充填物及上覆土层的弹性纵波波速小于2800 m/s。因此，在岩溶发育地区开展地震层析成像勘察具有良好的地球物理前提。

例如，在位于广州市雅岗与佛山南海市和顺之间的广合大桥，设计有4个主桥墩，32根冲孔灌注桩。该桥基岩为石炭纪灰岩，基岩面埋深约为19～36 m，上部覆盖层为第四纪冲淤积、残积淤泥、砂及粘土，基岩面起伏变化大，岩溶裂隙非常发育。在主桥墩施工中采用跨孔地震层析成像方法对4个主桥墩进行勘察。勘察要求查明主桥墩桩位及桩周基岩面埋深，岩溶裂隙发育及分布情况。勘察深度范围在岩面以上，-5～-50 m高程。要求分辨线性尺度1.0 m以上的溶洞及溶蚀裂隙发育带。

勘察中共布置了26个钻孔，可组合成46对跨孔地震层析成像剖面。跨孔距最大为16.02 m，最小为5.95 m。每对剖面测试范围为基岩面以上1/2跨孔距（且不小于5.0 m）至孔底，激发接收点距为1.0 m。震源主频高于500 Hz，传感器频响范围为5～4000 Hz，接收仪器频响为10～4000 Hz，采样间隔为31.25 μs。

对46对跨孔地震层析成像剖面走时数据进行处理、反演，得到了46对跨孔地震层析成像纵波速度色谱图。其中L26剖面跨孔地震层析成像（纵波）速度色谱图（如图6.3.5所示）。从图中可以看出，速度色谱图从上至下大致可以分为3个速度带。根据纵波速度与土层、溶洞、溶蚀裂隙发育及完整（或基本完整）灰岩的相关关系并结合两侧钻孔资料，可将L26剖面跨孔地震CT速度色谱图从上至下解释为3个地质单元：覆盖层、岩溶及溶蚀裂隙发育带（局部含完整岩块）、完整（或基本完整）灰岩（局部偶有小溶洞或溶蚀裂隙）。同理对其他45对CT剖面分别作了地质解释，推荐了各根桩的桩端持力层高程，同时指出了各根桩施工中可能碰到的不良地质体情况。

图6.3.5 大桥L26测线地震CT速度色谱图及地质解释剖面