關于軟弱下臥層的驗算在審圖中發現，有些設計單位的結構設計者在作基礎設計時，對軟弱下臥層承載力的驗算比較草率，不夠認真。不管地基土為何種情況，都用地基壓力擴散角為0度時進行反算，造成基礎設計的不合理，現就軟弱下臥層承載力驗算問題進行探討，不當之處還望同行指正。軟弱下臥層頂面處的附加壓力總值，等于基礎底面平均壓應力Pk減去基礎底面處土的自重應力Pc再乘以整個基礎底面積。附加壓力總值是一個常數，不隨土層深度變化而變化。基礎底面總壓力值就是上部結構作用在基礎頂面的恒、活荷載標準值再加上基礎自重及基礎上的覆土重（均為標準值，不再乘荷載分項系數）的總和,即公式中的（Fk+Gk）。而附加壓力總值傳到軟弱下臥層頂面時，如果換算成應力---即單位面積上的力，要除以相應的地基壓力擴散后的“受力面積”---暫且叫它水平投影擴大面積St，就得到軟弱下臥層頂面處的附加應力值Pz。軟弱下臥層頂面處土的自重應力Pcz，就是軟弱下臥層頂面以上土的容重γ的加權平均值乘以從地表面算起到軟弱下臥層頂面的深度(z+d)。把軟弱下臥層頂面的附加應力加上土的自重應力，就得到軟弱下臥層頂面處的應力值(Pz+Pcz)。對軟弱下臥層承載力特征值fak2進行修正，得出修正后的軟弱下臥層承載力特征值faz。與軟弱下臥層頂面處的總的應力值(Pz+Pcz)相比較，就是對軟弱下臥層承載力的驗算。如果基礎底面以下地基壓力擴散角為0度，那么，軟弱下臥層頂面處的附加應力就等于基礎底面的附加應力，因為不考慮擴散，附加應力值是相同的。再加上土的自重應力（此數值也是一個定數，與基礎受力情況及基礎幾何數據無關），就是作用在軟弱下臥層頂面處的應力值了。再與修正后的軟弱下臥層承載力特征值faz相比較，就是對軟弱下臥層在地基壓力擴散角為0度時的承載力驗算。舉例說明如下：一、例題1（帶有擴散角）：土層剖面從上到下：雜填土厚1.5粉質粘土厚2.0mfak=180kpa淤泥質土厚1.0mfak中砂fak=250kpa基礎埋深d=1.5m，上部荷載：軸向力Fk=1200kn，彎矩M、剪力V均為0。獨立柱基礎底面尺寸為2.6m*2.6m，為鋼筋混凝土矩形基礎，容重為25kn/m3，高度為600mm。其上覆土重度為18kn/m3，基礎底面以下土的重度為20kn/m3，經簡單計算，查《建筑地基基礎設計規范》表5.2.7，得地基壓d=d1=1.50md2=(d+z)=2.首先計算軟弱下臥層頂面處修正后的承載力特征值faz：Faz=fak2+ηdγm(d-0.5)=100+0+1.6*（18*1.5+20*1.3）/2.8*(2.8-0.5)=100+1.6*18.93*2.3=100+69.7=169.7kpa基礎自重+土重標準值Gk：Gk=25x4.056+18x6.084=210.9kn(混凝土基礎體積V1=2.6*2.6*0.6=4.056）(基礎上覆土體積V2=2.6*2.6*(1.5-0.6)=6.084)基礎底面平均壓應力Pk:Pk=(1200+210.9)/（2.6*2.6）=208.7kpa基礎底面土的自重壓應力pc:Pc=18x1.5=27kpa計算軟弱下臥層頂面擴散后的水平投影面積StSt=(2*Z*tanθ+B)*(2*Z*tanθ+L)=(2*1.3*tan23+2.6)^2=(1.1+2.6)^2=13.計算軟弱下臥層頂面處的附加應力Pz：Pz=（Pk-Pc）*2.6*2.6/St=(208.7-27)*2.6*2.6/13.7=89.7kpa計算軟弱下臥層頂面處的土的自重應力Pcz：Pcz=18.93*2.8=53kpa(18.93為雜填土和粉質粘土的加權平均重度)計算作用在軟弱下臥層頂面處的應力（Pz+Pcz）：Pz+Pcz=89.7+53=142.7kpa軟弱下臥層修正后的承載力特征值faz=169.7kpa>Pz+Pcz=142.7kpa結論：軟弱下臥層承載力滿足要求。二、例題2（假設地基壓力擴散角為0度）：軟弱下臥層頂面處的附加應力Pz：Pz=Pk-Pc=208.7-27=181.7kpa(軟弱下臥層頂面處的附加應力值就等于基礎底面的附加應力值)軟弱下臥層頂面處的土的自重應力就是例題1中的Pcz:Pcz=53kpa軟弱下臥層頂面處的應力Pz+Pcz:Pz+Pcz=181.7+53=234.7kpa軟弱下臥層修正后的承載力特征值也是例題1中的fazfaz=169.7kpa

<Pz+Pcz=234.7kpa結論：軟弱下臥層承載力不滿足要求。三、例題3（假設地基壓力擴散角為0度，從滿足軟弱下臥層承載力反算持力層的承載力特征值fa）已知條件如例題1，利用公式（12）(見后面)，求當地基壓力擴散角為0度時、滿足軟弱下臥層承載力要求的持力層修正后的承載力特征值fa:<=100+1.6*18.93*(2.8-0.5)+18*1.5-18.93*2.8<=100+69.7+27-53<=143.7kpa通過以上計算得知，持力層修正后的承載力特征值只能取143.7kpa或小于143.7kpa，才能滿足軟弱下臥層承載力要求。但與fa=210.3kpa（見下面）相差66.6kpa，相差31.7%。結論：當持力層土層較厚、地基壓力擴散角較大時，不可采用此法。[持力層驗算持力層修正后的承載力特征值fa=180+0+1.6*18*(1.5-0.5)=208.8kpa>Pk=208.7kpa滿足要求]四、當壓力擴散角為0度、且滿足軟弱下臥層承載力條件時，驗算公式的推導：根據《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002第5.2.7條，當地基受力層范圍內有軟弱下臥層時，應按下式驗算：Pz+Pcz<=faz------（1）Pz---軟弱下臥層頂面處的附加壓力值；Pcz---軟弱下臥層頂面處的土的自重壓力值；faz---軟弱下臥層頂面處經深度修正后的地基承載力特征值。對條形基礎：------（2）對矩形基礎：------（3）b---矩形基礎或條形基礎底邊的寬度；l---矩形基礎底邊的長度；Pc---基礎底面處的土的自重壓力值；z---基礎底面至軟弱下臥層頂面處的距離；θ---地基壓力擴散角；Pk---標準組合時基礎底面處的平均壓力值。當θ=0時，代入（2）或（3）式，都得：---（4）設基底應力等于修正后的承載力特值，即：------（5）將（5）式代入（4）式，得：------（6）將（6）式代入（1）式，得：------（7）因------（8）------（9）γ1---基礎底面以上土的加權平均重度；γ2---軟弱下臥層頂面以上土的加權平均重度；d1---基礎埋置深度；d2---軟弱下臥層頂面處的深度，即（d+z）。對軟弱下臥層承載力特征值進行修正（深度修正，寬度不修正）。------（10）將（7）式變換為下式：------（11）將（8）、（9）、（10）