[知识] 软弱土+嵌岩桩的桩土抗震机理

　　几乎所有人都认为，采用了桩基础，房屋抗震就万事大吉。笔者觉得这是一个误区。下面短文论述，供大家批准指正：

　　为了简化问题，把模型简单化，极端化：

　　地质条件：地形水平，15米厚的松散填土+花岗岩。波速：130m/s 、900m/s。Ⅲ类场地，Tg=0.45s。且不论是不是不利地段，没有突出地形，无须放大水平影响系数，设计并不关心。

　　房屋：高层多层均可、一层地下室，-5M深度。

　　基础：嵌岩的小直径桩。

　　Ⅲ类场地和0.45秒的周期既然确定，那么来自地基土部分的地震影响系数的参数也确定。这说明了，水平地震的“策动力”，是由地层确定的，无关什么基础形式。简单说，荷载来自覆盖层。而不是说，用了桩基础，地震荷载就会小。

　　再来说建筑物如何抵抗地震力这块，也就是抗力。抗力来自桩？承台？地下室？还是上部结构？涉及阻尼比啊，嵌固端这些，这不是我的专业，并不大清楚。我仅就桩土体系这块，来分析桩的受力，这块作为岩土师，还是比较熟悉的。

　　常规竖向受力的时候，工程师是希望地下的结构体（桩、承台、地下室），都和土紧密接触，越紧密越好。这样才能提供良好的侧阻、侧限，为竖向力服务，为了房屋更好“嵌入地球”服务。

　　地震力外的横向力，往往施加于建筑物上部，比如风荷载。这时候，桩土，包括其他侧限土，都是以被动土压力的方式抵抗来自房屋结构体的位移，抵抗横向荷载，而土的被动力是很强大的。

　　当地震力来临的时候，地震剪切波推动松散土，震动是很厉害啊。首选是由5-15米深度的桩周土、0-5米深度的地下室侧限土“策动”。15米下的花岗岩震幅小，上面的建筑结构刚度也很大，也还来不及震动。这时抗力和荷载，和风荷载状况下颠倒。地震荷载来自原来的地基承载体，嵌岩桩端和上部结构成了抵抗的阻尼。是不是？

　　——风荷载的是外来的，首先施加于上部结构，然后桩、土、桩端嵌固岩石一起被动抵抗。

　　——地震荷载也是外来的，首先施工下部的桩土，然后上部结构和下部的桩端岩石，被动抵抗。

　　这个时候的嵌岩桩，对于抗震的有利是，他的震动相对很小，相对不动，所以是个抗力系统，有利于总体的抗震。

　　0-5米深度的土，主动震动，向地下室施加水平力；5-15米深度范围的桩被土裹挟，主动震动。桩周土的动力模型也变了：在风荷载状态下，被动抵抗桩的位移；在地震状态下主动带动桩的位移。巨大的被动力的保护没有了，桩的模式就是一个失去了“握合力”的压杆稳定。

　　那么，问题来了：桩顶、底嵌固不动，桩土大幅度震动，如果桩又很弱小，会不会剪切破坏？

的确，目前地震灾害的破坏调查中，桩的破坏是很少见，这也许是桩埋在地下，并不能为人观察到的原因。

　　既然上部房屋能被破坏，下部的小桩且无横向连接，为什么不能破坏？

如果是断桩破坏，不仅仅是水平破坏，也是竖向的破坏，建筑物一下就失去了竖向承载力，就会倾覆。

　　由此可见，桩周全是软弱土，桩端是岩石嵌固，这种极端状态下的桩的抗震性能是很差的。还不如地基加固后的天然地基。浅层天然地基的震动模式是摇篮式的，房屋基础和土的接触面积大，只要不液化，地基失稳的可能性不大。

　　综上所述，软弱土+嵌岩桩的配设，容易导致桩基破坏，导致倾覆破坏。

　　我终于理解抗震规范编制者的苦心：把软弱土列为不利地段，让工程师们注意。