在荷载作用下，地基要产生变形，随着荷载的增大，变形逐渐增大，初始阶段地基土中应力处于弹性平衡状态，具有足够的承载力能力。当荷载增大到地基中出现小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。这种小范围的剪切破坏区，即为塑性区。随着时间的推移，土在荷载作用下固结，地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有做够的承载能力。当荷载继续增大，地基中出现多个塑性区域，并逐渐扩大，当塑性区域相连，则显示地基承载力不足而失去稳定。地基承载力特征值便是这种加载过程中的某一状态，即指由载荷试验确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。当基础给地基施加的压力如果大于该值，可能会发生过大变形，必须验算变形是否超过允许值。当然在研究地基承载力特征值的同时，必须了解地基极限承载力，在工程设计中必须限制建筑物基础底面的压力，不仅不容许达到地基极限承载力，而且还必须具备必要的安全度，以保证地基不会发生滑动破坏；同时也使建筑物不致因基础产生过大的变形影响其正常使用。
2 地基承载力的确定
地基承载力的确定，一般有现场载荷试验、理论公式、通过当地实测数理统计结果按地基土的物理指标确定等几种。现阶段地基承载力确定的最优方法便是现场载荷试验法，方法是在地基土上放置一块刚性载荷板（深度一般位于基底的设计标高处，载荷板面积一般约为0.5m 2），然后在载荷板上逐级施加荷载，同时测定在各级荷载下载荷板的沉降量，并观察周围土位移情况，直到地基土破坏失稳为止。试验前首先预估极限荷载，按试验规范分级加载，每级间隔时间读取变形值，并遵守加下一级前的 变形收敛规定条件,记录下地基土的加荷与变形曲线（插图1）。典型载荷试验曲线可分为压密、剪切及破坏三个阶段。
a)、压密阶段，该阶段也被称为线弹性变形阶段，在这一阶段，p-s 曲线接近于直线，土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态。在这一阶段，基础的沉降主要是由于土 的压密变形引起的。
b)、剪切阶段，该阶段也被称为弹塑性变形阶段，在这一阶段p-s曲线已不再保持线性关系，沉降的增长率随荷载的增大而增加。在这个阶段，地基土中局部范围内（首先在基础边缘处）的剪应力达到土的抗剪强度，土体发生剪切破坏，这些区域也称塑性区。随着荷载的继续增加，土中塑性区的范围也逐步扩大，直到土中形成连续的滑动面。因此，剪切阶段也是地基中塑性区的发生与发展阶段。c)、当荷载超过极限荷载后，荷载板急剧下沉，即使不增加荷载，沉降也不能稳定，这表明地基进入了破坏阶段。在这一阶段，由于土中塑性区范围的不断扩展，最后在土中形成连续滑动面，土从载荷板四周挤出隆起，基础急剧下沉或向一侧倾斜，地基发生整体剪切破坏。
3 地基承载力特征值按如下方式确定
a)、当 p～s 曲线上有比例界限时，取该比较界限所对应的荷载值；
b)、对于比例界限荷载值与极限荷载很接近的土，当极限荷载pu小于对应比例界限荷载值pcr的2倍时，取极限荷载值的一半；
c)、当不能按上述两款确定时，且压板面积为0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015 所对应的荷载，但其值不应大于最大加荷载量的一半。在建筑物施工现场进行载荷试验，这实际上是一种基础加载的模拟试验，可以得到地基极限承载力值及地基承载力特征值。载荷试验的优点是能较好地反映实际情况，但荷载板尺寸常较实际基础为小，因此，得到的结果与实际情况仍有差别。同时，大量运用的另一种承载力确定办法便是理论计算方法。在工程实践中应用地基极限承载 力的计算公式时，应综合考虑理论上的假设与现实情况的差别情况，从而对计算结果的可靠性进行判断。在选用安全系数时，应该考虑到建筑物的类型和重要性、建筑物的容许变形值、场区的地质条件、土的抗剪强度试验方法以地基极限承载力地基极限承载力及不同的计算公式对安全度的要求。在这种地基承载力确定办法中，最重要的参数便是抗剪强度指标，它的正确选用以及土试样的质量都对结果有着非常重要的影响，在现行地基基础设计规范中给出如下的地基承载力计算公式：（公式1）在一般性的建筑物中，通过现场载荷试验与土的物理指标以及其他原位测试手段，如标准贯入试验、静力触探试验、旁压仪试验建立了地区性相关关系后，也可方便的估计地基极限承载力值。当然这种承载力估算的精确度因人而异，需要估算者有比较丰富的实践经验。
4 从深宽修正来理解地基承载力的实质
岩土工程勘察确定的地基承载力是与载荷试验相联系的，而载荷试验通常采用浅层平板载荷试验，它的埋置深度为0，同时，其宽度为了统一起见也有一定的限定，而实际的建筑物基础与载荷试验用的载荷板便有了很大的不同，于是通过地基承载力的深宽修正来解决埋深与尺寸不同带来的偏差。现行地基基础设计规范给出了深宽修正的公式：（公式 2）从公式的组成来理解，可以将基础下的地基承载力分成三个部分理解，规范中规定的浅层平板 载荷试验确定的地基承载力分量，实际基础宽度与现场载荷试验平板尺寸不同而形成的尺寸效应带来的地基承载力分量，实际基础侧面超载形成的广义埋深项产生的地基承载力分量。对于内摩擦角不为0的地基土，随着基础尺寸的增大，其滑动面的尺寸也相应增大，滑裂面下切，而随着深度的增加，土的自重应力也在增加，根据摩擦理论，滑裂面上的摩擦力也相应增大，即土的极限承载力变大，这就是进行宽度修正的原因。在竖向荷载作用下，浅地基基础由地基承载力不足引起的地基破坏形式一般整体剪切破坏（插图2）。很显然，基础底面以上两侧的超载能限制地基土的破坏变形，从而提高地基极限承载力。无论是用土的天然埋深，还是将裙房等其他连续均匀压重折算为土厚进行地基承载力的深度修正，其实质都是基础两侧超载对抗滑动土体向上运动的体现。
实际操作中，基础两侧有效范围2倍~4倍基础宽度内的回填土，或者对于主群楼一体的群房荷载，都能算为地基承载力深度修正项。但是，如果在地基破坏开始发生以后再加的超载一般不予考虑，这是因为，在地基两侧的超载能限制地基土的进一步变形，但是已有的变形可能已经超出了正常使用的要求。因此，现行地基基础设计规范中的地基承载力公式对于深度修正项中埋置深度d 的解释中做出了时间上的限制。即在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施 工后完成时，应从天然地面标高算起。对地下室来讲，如采用箱型基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；若采用独立基础或条形基础时，则应从室内地面标高算起。如果理解了建筑物基础两侧超载如何对于地基承载力的发挥贡献力量，在基础设计时，对于基础埋深的确定就得心应手了。理解了地基承载力为什么要进行深宽修正，就能轻松比较公式（1）及（2）的区别了，前者得出的地基承载力值是已经考虑了深宽修正后的值。同时，我们也将对勘察报告中给出的承载力有了更为深刻的认知。
5 结语
通过对地基承载力概念的理解，对地基承载力的确定方法的认识，以及对不同确定方法之间的区别与联系的把握，我们能更好的理解地基承载力。理解了地基承载力的本质，便能更准确的运用地基承载力进行基础工程设计。
参考文献：
[1]GB50007-2011 地基基础设计规范；
[2]秦蓉.地基承载力深度修正中基础埋深取值.基础工程设计.2010
论文作者:李标元
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/23
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