5.3.5 地基土承载力和压缩性模型及评价
5.3.5.1 土层承载力概述
研究区地表人工堆积层由于堆填时间短，为欠固结土，且因为成分复杂，多含砖块、混凝土块等建筑垃圾以及腐殖质土，所以其密度、湿度和塑性等不稳定，导致土体力学状态极不平衡，在工程建设上多不考虑其承载力。
新近沉积的粉土、粉质黏土及黏土，固结时间亦相对较短，且含水量、饱和度、孔隙比都比较大，承载力一般在100k Pa以下，属于软弱土，可以作为三层以下建筑的天然地基持力层，但需要考虑粉土的液化及压缩性不均的问题。新近沉积的粉细砂密实度低、标准贯入试验锤击数小，承载力一般在150k Pa左右，属于中软土，虽然可以作为一般建筑的天然地基持力层，但在地下水埋藏较浅的情况下，易发生砂土液化。新近沉积的碎石土承载力一般在250kPa以上，属于中硬土，是很好的天然地基持力层。
一般第四纪沉积的粉土、黏性土、砂土及碎石土，固结时间长，压实度高，土体的物理力学特性好，承载力一般在160kPa以上，为较好的工程地质层，可作为多层建筑的天然地基持力层。尤其是砂土和碎石土，承载力可达200kPa以上。
5.3.5.2 土层承载力分区
结合基础埋深实际情况，研究选取了2m、3m、6m 深度切面上天然土的岩性和承载力进行分区。
（1）2m 切面深度土层岩性、承载力分析
图5-41 案例研究区域工程建设层2m 切面深度岩性分布图
在2m 切面深度岩性图（见图5-41）中，出露土层有（1）、（2）、（2）-1、（2）-2、（2）-3和（3）-1层，其中范围最大的为（1）层，其次分别为（2）-1、（2）-2层，（2）层出露面积很小，（3）-1、（2）-3层有零星出露。
◆（1）土层出露区性质为人工堆积土，承载力特征值为70～105kPa不等，105k Pa区可以作为3～4层建筑物浅基础的天然地基，或进行简单的地基加固处理后使用；
◆（2）-1和（2）-2土层出露区为粉质黏土、黏质粉土、黏土交互层，承载力特征值为110k Pa，可以作为多层建筑物浅基础的天然地基；
◆（3）-1土层为粉质黏土，出露面积较小，压缩系数α1-2为0.213MPa-1，属于中压缩性土层。
在承载力小于130k Pa的区域将天然土稍加处理，就可以满足6层以下的低层或多层建筑对地基的基本要求。针对7～9层的中高层建筑，要对地基土进行进一步处理才能使其满足要求。
（2）3m 切面深度土层岩性、承载力分析
在3m 切面深度岩性图（见图5-42）中，出露土层有（1）、（2）-1、（2）-2、（2）-5、（3）、（3）-1、（3）-2和（3）-3层，其中范围最大的为（3）层，其次分别为（3）-3、（2）-1、（2）-2层，（3）-1层出露面积很小，（1）、（2）-5、（3）-2层有零星出露。
图5-42 案例研究区域工程建设层3m 切面深度岩性分布图
◆（3）层为粉土，承载力特征值为130k Pa，可以作为多层建筑物浅基础的天然地基；
◆（3）-3 层出露区为粉细砂，承载力特征值为130k Pa，α1-2值为0.265MPa-1，属于中压缩性土，可以作为多层建筑物浅基础的天然地基，但研究区砂土存在轻微液化，作为天然地基使用时要进行适当处理；
◆（2）-1和（2）-2层出露区为粉质黏土、黏质粉土、黏土交互层，承载力特征值为110k Pa，可以作为多层建筑物浅基础的天然地基；
◆（3）-1层为粉质黏土，出露面积较小，压缩系数α1-2为0.213MPa-1，属于中压缩性土层；
◆（2）-5层为圆砾夹杂卵石，承载力特征值为260kPa。
（3）6m 切面深度土层岩性、承载力分析
在6m 切面深度岩性图（见图5-43）中，出露土层有（2）-1、（2）-2、（3）、（3）-1、（3）-2、（3）-3、（3）-4 和（3）-5 层，其中范围最大的为（3）层，其次分别为（3）-3、（3）-4层，（2）-1、（2）-2、（3）-1、（3）-2和（3）-5层有零星出露。
图5-43 案例研究区域工程建设层6m 切面深度岩性分布图
◆（3）层为粉土，承载力特征值为130k Pa，可以作为多层建筑物浅基础的天然地基；
◆（3）-3和（3）-4层为中粗砂夹杂粉细砂，承载力特征值为140kPa，α1-2值为0.235MPa-1，均属于中压缩性土，可以作为多层建筑物浅基础的天然地基，但研究区砂土存在轻微液化，作为天然地基使用时要进行适当处理；
◆（2）-1和（2）-2层出露区为粉质黏土、黏质粉土、黏土交互层，承载力特征值为110kPa；
◆（3）-1层为粉质黏土，出露面积较小，压缩系数α1-2为0.213MPa-1，属于中压缩性土层；
◆（3）-2层为黏土，压缩系数α1-2为0.423MPa-1，属于中压缩性土层；
◆（3）-5层为圆砾夹杂卵石，承载力特征值为260k Pa。
总体来看，天然土的承载力较好，在130～200kPa之间。顺义地区东南部天然土的承载力较小，都在130k Pa以下，将天然地基稍加处理可以采用浅基础修建1～4层的建筑物。向西、向北土的承载力渐渐变大，在北部的北府村一带承载力可以达到210k Pa，在这些区域，天然土的承载力基本可以满足修建多层或高层建筑物的需求。
5.3.5.3 土层压缩性概述
随着建筑结构形式的多样化及平面分布的复杂化和密集化，对建筑变形的要求越来越严格，尤其是高低层之间、主楼和裙房及纯地下车库之间的沉降量往往达不到设计要求，要精确计算上述差异，要求对研究区各土层的压缩性进行准确适度的评价。结合《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）和《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ01—501—2009）规定，地基各土层压缩性划分标准如表5-9所示。
表5-9 地基土层压缩性划分标准
研究区地表人工堆积层由于堆填时间短，结构疏松，为欠固结土，且成分复杂，多含砖块、混凝土块等建筑垃圾以及腐殖质土，压缩性很高。
新近沉积的粉土、粉质黏土及黏土，固结时间亦相对较短，孔隙比大，压缩系数高，压缩模量一般在4～7MPa，属于中高压缩性土，局部属中压缩性土及高压缩性土。新近沉积的粉细砂及碎石土，压缩模量一般大于15MPa，属于低压缩性土。
一般第四纪沉积的粉土、黏性土、砂土及碎石土，固结时间长，压实度高，压缩模量一般在8MPa以上，属于中压缩性—低压缩性土（局部属中高压缩性土），尤其是砂土和碎石土，压缩模量一般在20MPa以上，甚至可达60MPa。
5.3.5.4 土层压缩性分区
根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）相关规定，建筑物的沉降量影响因素很多，包括基础形式、基底附加应力、地下水埋深情况、下卧土层压缩性以及邻近建筑等因素。遵照沉降量计算公式，下卧土层压缩性（压缩模量）是较为直接的因素之一，公式在应用中考虑了各土层的组合情况及主要持力层厚度，并采用了数理统计的方法。
压缩性影响主要集中在地层上部，到下部衰减很快，而且下部地层压缩性较小，故本章对研究区15m 和20m 深度范围内地基土压缩性采用压缩模量平均值进行分区评价。
压缩模量平均值计算公式为
其中，E si为第i 层土的压缩模量（试验所得的100MPa压力下的压缩模量，砂土和碎石土为经验值）；h i为第i层土的厚度（m）。
经过计算，15m 范围内地基土平均压缩模量在5MPa以上，属低中压缩性土，没有高压缩性土，即压缩模量小于4MPa的区域，总体来看研究区东北部土层的压缩性小于西南部。
从15m 切面深度压缩性分区来看，平各庄以北的马坡地区、北小营镇土层压缩模量大，属于低压缩性土；西南部的压缩模量小于15MPa，属于中压缩性土，土体工程性质较好。
20m 范围内地基土的平均压缩模量在6MPa以上，属中低压缩性土。20m切面深度压缩性分区整体依然延续15m 切面的规律，东北部压缩性小于西南部，随着深度的增加，压缩性没有发生大的变化。除了东北部的仇家店、北府村附近的大片区域地基土压缩性低外，在中部、西南部也有低压缩性土的分散分布。比较而言，平各庄、首都机场周边的地基土压缩模量小一些，属于中压缩性土。