第八章-地基承载力lsj课件

第八章第八章 地基承载力地基承载力在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆在软粘土上的密砂在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏地基的冲剪破坏n n由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，引起由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，引起由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，引起由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，引起基础过大的沉降或者沉降差，使上部结构倾斜、基础过大的沉降或者沉降差，使上部结构倾斜、基础过大的沉降或者沉降差，使上部结构倾斜、基础过大的沉降或者沉降差，使上部结构倾斜、开裂以致毁坏或失去使用价值开裂以致毁坏或失去使用价值开裂以致毁坏或失去使用价值开裂以致毁坏或失去使用价值n n由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所能承受的能力而使地基产生滑动破坏能承受的能力而使地基产生滑动破坏能承受的能力而使地基产生滑动破坏能承受的能力而使地基产生滑动破坏建筑物因地基问题引起破坏有两种原因建筑物因地基问题引起破坏有两种原因建筑物因地基问题引起破坏有两种原因建筑物因地基问题引起破坏有两种原因在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：地基：强度承载力容许承载力 变形变形量（沉降量）容许沉降量1、地基承载力：指地基土单位面积上所能随荷载的能力。地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。2、容许承载力：指同时兼顾地基强度、稳定性和变形要求 这两个条件时的承载力。它是一个变量，是和建筑物允许 变形值密切联系在一起。3、地基承载力特征值：是根据载荷试验测试得到的值。4、极限承载力：指地基即将丧失稳定性时的承载力。几个名词按地基载荷试验确定（最可靠）按地基载荷试验确定（最可靠）浅层平板载荷试验浅层平板载荷试验(一一)p-sp-s曲线曲线“陡降型陡降型”低压缩性土中、高压缩性土地基变形的三个阶段地基变形的三个阶段 0 0sppcrpuabcppcrpcrppuppua.a.线性变形阶段线性变形阶段塑性变形区连续滑动面连续滑动面oaoa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中关系接近于直线，土中f f,地基处于弹性平地基处于弹性平衡状态衡状态b.b.弹塑性变形阶段弹塑性变形阶段abab段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区c.c.破坏阶段破坏阶段bcbc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化加，沉降急剧变化 地基的变形和失稳 地基的破坏形式地基的破坏形式 地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基地压力称为基所承受的基地压力称为临塑荷载临塑荷载p pcrcr 地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为地压力称为极限荷载极限荷载p pu u1.1.整体剪切破坏整体剪切破坏a.p-sa.p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段b.b.地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面c.c.荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起明显隆起 地基的变形和失稳 2.2.局部剪切破坏局部剪切破坏a.p-sa.p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段曲线转折点不明显，没有明显的直线段b.b.塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c.c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起3.3.冲剪破坏冲剪破坏b.b.地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面 c.c.荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷a.p-sa.p-s曲线没有明显的转折点曲线没有明显的转折点地基的破坏形式地基的破坏形式 地基破坏形式与土的压缩性有关：坚硬或紧密土：整体剪切破坏；松软土：局部剪切破坏；或冲剪破坏地基承载力确定方法：理论公式计算；根据土的性质指标查规范；（如建筑地基基础设计规范）由现场荷载试验或静力触探等原位试验确定原位试验确定地基承载力 n一、载荷试验法一、载荷试验法 p pu up p0 0s s千斤顶千斤顶荷载板荷载板平衡架平衡架拉锚拉锚由拐点得地基极限承载由拐点得地基极限承载力力pu，除以安全系数，除以安全系数Fs得容许承载力得容许承载力pp-sp-s曲线确定地基承载力特曲线确定地基承载力特征值征值:1.p-s1.p-s曲线有明确的比例曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对界限时，取比例界限所对应的荷载值应的荷载值 2.2.极限荷载能确定，且值极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载小于对应比例界限的荷载值的值的2 2倍时，取极限荷载值倍时，取极限荷载值的一半的一半 3.3.不能按上述两点确定时，不能按上述两点确定时，取取s/b=0.01s/b=0.010.0150.015对应荷对应荷载值；但值不应大于最大载值；但值不应大于最大加载量的一半加载量的一半 原位试验确定地基承载力 n二、静力触探试验法二、静力触探试验法 探头探头QfQcF钻杆钻杆用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量 方法介绍：方法介绍：探头阻力探头阻力Q Q可分为两可分为两个部分个部分1.1.锥头阻力锥头阻力Q Qc c 2.2.侧壁摩阻力侧壁摩阻力Q Qf f 比贯入阻力：比贯入阻力：探头单位截面积的阻力探头单位截面积的阻力 原位试验确定地基承载力 三、标准贯入试验法三、标准贯入试验法试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为的标准贯入器放至孔底，然后用质量为63.5kg63.5kg的锤，以的锤，以76cm76cm的高度自由下落将的高度自由下落将贯入器先击入土中贯入器先击入土中15cm15cm，然后测继续打，然后测继续打30cm30cm的所需要锤击数，该击数称为标准的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数贯入击数 方法介绍：方法介绍：建立标准贯入击数与地基承载力之间的建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力下的地基承载力 第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力将地基中的剪切破坏区限制在某一范围，视地基土能够承受多大的压力，该压力即为容许承载力。塑性区的边界方程第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力塑性区的边界方程稳定稳定没有保证第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力荷载与塑性区开展深度关系：记记实际应用时，常规定塑性区开展深度，视其能承受实际应用时，常规定塑性区开展深度，视其能承受多大的基底压力，来判别地基稳定性多大的基底压力，来判别地基稳定性。若若使使第二节第二节第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力普遍形式注意：第一项对应基底以下土容重；第二项对应基底以上土容重；地下水位以下的容重一律采用浮容重。第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力地下水位在滑动面与基底之间bh1地下水位在基底与地面之间bh2第二节第二节第二节第二节 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力按塑性区开展深度确定地基的容许承载力假定：假定：（）地基土是均匀，各向同性的无重量介质，即认为基底下土的容重等于（）地基土是均匀，各向同性的无重量介质，即认为基底下土的容重等于零，而只具有零，而只具有 的材料。的材料。（）基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在。因此，水平面为（）基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在。因此，水平面为大主应力面，竖直面为小主应力面。大主应力面，竖直面为小主应力面。n n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力（）当地基处于极限（或塑性）平衡状态时，将出现连续的滑动面，其滑动区域即将由朗肯主动区，径向剪切区和朗肯被动区所组成，如图（a）所示。其中滑动区的边界ad(或a1d)为直线并与水平面成 角；滑动区的边界de(或de1)为对数螺旋曲线，其曲线方程为 ，为起 始始矢径()；滑动区的边界ef(或e1f1)为直线并与水平面成 .角。（4）当基础有埋置深度D时，将基础底面以上的两侧土体用当量均布超载q等于 来代替。n n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n普朗特尔极限承载力公式普朗特尔极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n条形基础，中心荷载，有重量介质；条形基础，中心荷载，有重量介质；条形基础，中心荷载，有重量介质；条形基础，中心荷载，有重量介质；n n基础底面粗糙基础底面粗糙基础底面粗糙基础底面粗糙，即它与土之间有，即它与土之间有，即它与土之间有，即它与土之间有摩擦力存在摩擦力存在摩擦力存在摩擦力存在。因此，虽然当地基达到破坏并。因此，虽然当地基达到破坏并。因此，虽然当地基达到破坏并。因此，虽然当地基达到破坏并出现连续滑动面时，其基底下有一部分将随着基础一起移动而处于弹性平衡出现连续滑动面时，其基底下有一部分将随着基础一起移动而处于弹性平衡出现连续滑动面时，其基底下有一部分将随着基础一起移动而处于弹性平衡出现连续滑动面时，其基底下有一部分将随着基础一起移动而处于弹性平衡状态，该部分土体称为状态，该部分土体称为状态，该部分土体称为状态，该部分土体称为弹性楔体弹性楔体弹性楔体弹性楔体，如图，如图，如图，如图(a)(a)中的中的中的中的abaaba所示。弹性楔体的边界所示。弹性楔体的边界所示。弹性楔体的边界所示。弹性楔体的边界abab为滑动面的一部分，它与水平面的夹角为为滑动面的一部分，它与水平面的夹角为为滑动面的一部分，它与水平面的夹角为为滑动面的一部分，它与水平面的夹角为 ，角的具体数值与基底的粗糙程角的具体数值与基底的粗糙程角的具体数值与基底的粗糙程角的具体数值与基底的粗糙程度有关。当把基底看作完全粗糙时，由于弹性楔体内的土只有与基础一起竖度有关。当把基底看作完全粗糙时，由于弹性楔体内的土只有与基础一起竖度有关。当把基底看作完全粗糙时，由于弹性楔体内的土只有与基础一起竖度有关。当把基底看作完全粗糙时，由于弹性楔体内的土只有与基础一起竖直向下移动的可能性，这种移动必然要求通过直向下移动的可能性，这种移动必然要求通过直向下移动的可能性，这种移动必然要求通过直向下移动的可能性，这种移动必然要求通过b b点的滑动面点的滑动面点的滑动面点的滑动面bcbc的开始段应是一的开始段应是一的开始段应是一的开始段应是一根竖直线。因根竖直线。因根竖直线。因根竖直线。因abab也是滑动面，而在塑性区域内过每一点的一对滑动面彼此应也是滑动面，而在塑性区域内过每一点的一对滑动面彼此应也是滑动面，而在塑性区域内过每一点的一对滑动面彼此应也是滑动面，而在塑性区域内过每一点的一对滑动面彼此应交成交成交成交成 角，所以，由几何关系可知，角，所以，由几何关系可知，角，所以，由几何关系可知，角，所以，由几何关系可知，等于等于等于等于 ，如图，如图，如图，如图(b)b)所示；当把基底所示；当把基底所示；当把基底所示；当把基底看作完全光滑时，则等于看作完全光滑时，则等于看作完全光滑时，则等于看作完全光滑时，则等于 ，如图，如图，如图，如图(c)c)所示所示所示所示,一般情况，一般情况，一般情况，一般情况，介于介于介于介于 与与与与 之间。之间。之间。之间。n n当把基底看作完全粗糙当把基底看作完全粗糙当把基底看作完全粗糙当把基底看作完全粗糙时，则滑动区域由时，则滑动区域由时，则滑动区域由时，则滑动区域由径向剪切区径向剪切区径向剪切区径向剪切区和朗肯被动区和朗肯被动区和朗肯被动区和朗肯被动区所组所组所组所组成成成成，如图，如图，如图，如图(b)b)所示，其中滑动区所示，其中滑动区所示，其中滑动区所示，其中滑动区的边界的边界的边界的边界bcbc为对数螺旋曲线。朗肯被动区为对数螺旋曲线。朗肯被动区为对数螺旋曲线。朗肯被动区为对数螺旋曲线。朗肯被动区的的的的边界边界边界边界cdcd为直线，它与水平面成角。为直线，它与水平面成角。为直线，它与水平面成角。为直线，它与水平面成角。n n当基础埋置深度为时，则基底以上两侧的土体用当量均布超载当基础埋置深度为时，则基底以上两侧的土体用当量均布超载当基础埋置深度为时，则基底以上两侧的土体用当量均布超载当基础埋置深度为时，则基底以上两侧的土体用当量均布超载q q（等于）（等于）（等于）（等于）来代替。来代替。来代替。来代替。第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式n n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n太沙基极限承载力公式太沙基极限承载力公式自重:W基底面上的极限荷载:Pu两斜面上的粘聚力:C两斜面上的反力(摩擦力,正压力):Pp第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n基底光滑基底光滑除r不等于0外，其它同普朗特公式Nr、Nq、NC 用式（820）或表84确定第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n基底完全粗糙基底完全粗糙(1)r=0,c=0,q 引起的 Ppq(2)r=0,q=0,c 引起的 Ppc(3)q=0,c=0,r 引起的 Ppr第三节第三节 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力n n魏锡克极限承载力公式魏锡克极限承载力公式魏锡克极限承载力公式魏锡克极限承载力公式第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式n n魏锡克极限承载力公式魏锡克极限承载力公式魏锡克极限承载力公式魏锡克极限承载力公式第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式n n偏心荷载偏心荷载偏心荷载偏心荷载第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式n n成层地基成层地基成层地基成层地基第三节第三节 确定地基极限承载力的理论公式确定地基极限承载力的理论公式（1）假定f,确定持力层深度（2）计算容重和强度指标（3）比较（1）中假定和（2）中计算的f第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值n n根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基本值本值本值本值f f f f0 0 0 0，修正得承载力标准值修正得承载力标准值修正得承载力标准值修正得承载力标准值f f f fk k k k；n n根据标准贯入击数根据标准贯入击数根据标准贯入击数根据标准贯入击数N N N N从表中直接查得承载力标准值从表中直接查得承载力标准值从表中直接查得承载力标准值从表中直接查得承载力标准值f f f fk k k k 。第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值一、按土的性质指标确定承载力标准值n n根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基本值根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基本值根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基本值根据地基土的物理力学性质指标，从表中查得承载力基本值f f f f0 0 0 0n n将承载力基本值将承载力基本值将承载力基本值将承载力基本值f f f f0 0 0 0修正得承载力标准值修正得承载力标准值修正得承载力标准值修正得承载力标准值f f f fk k k kn=参加统计的土性指标的个数，=6;d=变异系数回归修正系数s=标准差；m=某一土的性质指标的平均值；mi=参加统计的第i个土性指标第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值n n标准贯入试验：标准贯入试验：标准贯入试验：标准贯入试验：（1 1）钻孔，贯入器放入孔底；（）钻孔，贯入器放入孔底；（2 2）63.563.5kgkg重锤以重锤以7676cmcm高度自由下落将贯入器击入土中高度自由下落将贯入器击入土中1515cmcm；（；（3 3）继继续打入续打入3030cmcm的锤击数的锤击数NN二、按标准贯入击数确定承载力标准值标准贯入试验得标准贯入击数N修正后得标准贯入击数N查表得：承载力标准值第四节第四节 按规范确定地基承载力设计值按规范确定地基承载力设计值三、承载力设计值确定当基础的宽度B小于或等于3m以及基础的埋置深度D小于或等于0.5m时，前述地基承载力标准值即为设计值。当基础的宽度大于3m或它的埋置深度D大于0.5m时，按下列公式修正：第六节第六节第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素主要因素：（1）物理力学性质r、c、f，（2）基础宽度；（3）基础埋深；n n土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（1 1）地下水位在滑动面以下第六节第六节第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素第六节第六节第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n n土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（2 2）地下水位在地面或地面以上第六节第六节第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n n土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（3 3）地下水位基底齐平第六节第六节第六节第六节 影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素影响地基承载力的因素n n土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（土的容重及地下水位（4 4）地下水位在滑动面与基底之间BBd2 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日