第九章 地基承载力

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土,力,学,第一节 概述,第二节 地基的变形与失稳,第三节 地基的极限承载力,p,u,第四节 地基的容许承载力,第九章 地基承载力,土,力,学,第一节 概述,极限平衡状态,：当土中一点的剪应力达到土的抗剪强度时，这一点的土就处于极限平衡状态。,塑性区,：若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态，这一区域就称为极限平衡区，或塑性区。,地基稳定性,：地基在外荷载作用下，抵抗破坏的安全、稳定程度。,地基承载力,：地基承受荷载的能力。,极限承载力,p,u,：,地基即将丧失稳定性时的承载力。,容许承载力,R,：,地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力。,土,力,学,影响地基承载力的因素,地基土的性质,基础的埋深、宽度、形状,荷载倾斜与偏心的影响,覆盖层抗剪强度的影响,地下水位的影响,下卧层的影响,土,力,学,第二节 地基的变形与失稳,一,、竖直荷载下地基破坏的形式,三种形式,：,（,1,）整体剪切破坏 （,general shear failure,）,（,2,）,局部剪切破坏 （,local shear failure,）,（,3,）,冲剪破坏 （,punching shear failure,）,土,力,学,地基的破坏形式主要取决于,地基土的特性和基础的埋深,。,Vesic,.A.B.,提出采用,刚度指标,I,r,来判别地基土的破坏形式,土,力,学,二、地基变形的三个阶段,发生整体剪切破坏的地基的变形过程可分为三个阶段：,1.,压密变形,（,oa,段）,2.,局部剪损,（,ab,段）,3.,整体剪切破坏阶段,（,bc,段）,土,力,学,三个阶段之间存在着两个界限荷载,临塑荷载,p,cr,：,（,地基中开始出现塑性破坏区时的荷载）对应于,p-s,曲线上的,a,点,极限荷载,p,u,：,（,极限承载力）对应于,p-s,曲线上的,b,点,土,力,学,第三节 地基的极限承载力,基本假定：,（,1,）基础底面光滑,（,2,）地基土无重量,(,=0),（,3,）,不考虑基础侧面荷载作用,(,q=0),1,、,当荷载达到极限荷载,p,u,时，地基内出现连续的滑裂面。滑裂土体可分为,三个区,：,I.,朗肯主动区,II.,过渡区,III.,朗肯被动区,一、普朗特尔,-,瑞斯纳公式,（一）,L.,Prandtl,课题（,1920,）,III,土,力,学,2,、按上述假定,Plantl,求得,地基中只考虑粘聚力,c,的极限承载力表达式,土,力,学,（二）,H.Reissner,课题（,1924,）,H.Reissner,求得,=0,，,c=0,，,仅考虑基础两侧地基土重量时，由基础侧面荷载,q=D,产生的极限承载力公式,土,力,学,索科洛夫斯基用差分法求得,c=0,，,q=0,，,仅考虑容重,时的极限承载力公式,（三）索科洛夫斯基课题,土,力,学,（四）极限承载力的计算通式,对于实际工程中,c,、,q,、,均不为零的各种情况可将（,9-22,）和（,9-24,）合并，即可得极限承载力的计算通式,式中,N,q,、,N,c,、,N,称为承载力系数，它们都是,的函数，可以查,表,9-1,求得。,土,力,学,地基承载力由三部分组成：,1,、滑动土体自重所产生的抗力；,2,、基础两侧均布荷载,q,所产生的抗力；,3,、滑裂面上粘聚力,c,所产生的抗力。,土,力,学,二、,Terzaghi,（,太沙基）课题,基本假定：,（,1,）地基基础间摩擦力很大。当地基破坏时，基础底下的土楔体,ABC,处于弹性平衡状态，称为弹性核。,AC,面与水平面呈,角。,A,C,B,土,力,学,（,2,）地基破坏时沿着,CDF,曲面滑动，出现连续的滑动面。,DF,面与水平面的夹角为,45-/2,。,ADF,为朗肯被动区，,ACD,为对数螺线过渡区。,（,3,）将基础底面以上的地基土看作均布荷载,q=D,，,不考虑其强度，将这一部分土体视为松散体。,在上述假定的基础上，可以从刚性核的静力平衡条件求极限承载力,土,力,学,土,力,学,三、,Hansen,（,汉森）公式,土,力,学,例题,9-4,：条形基础宽度,1.5,m,，,埋深,3,m,，,地基为均匀粉质粘土，土的容重,=17.6kN/m,3,，,c=8kPa,，,=24,，,=0.35,，,E=5MPa,，,按太沙基公式求地基的极限承载力。,解：,1.,判断地基的破坏形式,I,r,I,r,（,cr,）,地基将发生局部剪切破坏,刚性指标,临界刚性,指标,2.,用太沙基公式求地基极限承载力,=,367,kN,/m,2,土,力,学,课后,参考例题,9-3,、,9-4,完成作业：习题,9-3,考虑习题,9-3,若采用普朗特尔,-,瑞斯纳公式，应怎样计算,土,力,学,一、地基容许承载力的概念,极限承载力,p,u,：,地基即将丧失稳定性时的承载力。,容许承载力,R,：,地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力。,地基的,容许承载力不仅取决于地基的性质，基础宽度、基础埋深，而且取决于建筑物的,容许沉降量,。,第四节 地基的容许承载力,此时地基已产生局部破坏，但尚未发展到整体破坏，有一定的安全余度，地基土强度已经比较充分发挥；整个地基仍可近似当成弹性半空间体。,土,力,学,二、按控制地基中塑性区的发展范围确定地基容许承载力,临塑,荷载时，地基中开始出现极限平衡区,极限荷载时，地基产生破坏,常选用临塑荷载和临界荷载作为容许承载力,土,力,学,1,、条形基础均布荷载极限平衡区的最大发展深度,土,力,学,2,土,力,学,2,、条形均布荷载作用下的临塑荷载和临界荷载,比较一下，可以得到临塑荷载和临界荷载的承载力系数,土,力,学,土,力,学,例题,9-5,：粘性土地基上条形基础宽度,B=2m,，,埋深,D=1.5m,，,地下水位在基础埋置高程处。地基土的比重为,Gs=2.70,，,孔隙比,e=0.70,，,水位以上饱和度,Sr,=0.8,，,土的强度指标,c=10kPa,，,=20,。,求地基土的临塑荷载,p,cr,，,临界荷载,p,1/3,、,p,1/4,并与太沙基极限荷载相比较。,解：,1.,求土的天然容重和饱和容重,：,2.,求承载力系数,：,土,力,学,3.,求,p,cr,、,p,1/4,、,p,1/3,：,4.,用太沙基法求极限荷载,：,土,力,学,三、按地基规范承载力表确定地基容许承载力,根据室内试验指标查表,f,0,承载力基本值（,f,0,）：,是指按有关规范规定的一定的基础宽度和埋深条件下的地基承载能力，按有关规范查表确定。,承载力标准值（,f,k,）：,是指按有关规范规定的标准方法试验并经统计处理后的地基承载能力。,承载力设计值（,f,）：,地基承载力标准值经过深宽修正后的地基承载力。,统计处理后得,f,k,深宽修正得,f,容许承载力,R,土,力,学,密实度,土的名称,稍密,中密,密实,卵石,300-500,500-800,800-1000,碎石,250-400,400-700,700-900,圆砾,200-300,300-500,500-700,角砾,200-250,250-400,400-600,表,9-4,碎石,土,承载力标准值,f,k,(,kPa,),表,9-6,粘性土承载力基本值,f,0,(,kPa,),第二指标,IL,第一指标,e,0,0.25,0.50,0.75,1.00,1.20,0.5,475,430,390,360,0.6,400,360,325,295,265,0.7,325,295,265,240,210,170,0.8,275,240,220,200,170,135,土,力,学,表,9-7,沿海地区淤泥和淤泥质土承载力基本值,f,0,(,kPa,),天然含水量,(%),36,40,45,50,55,65,75,f,0,100,90,80,70,60,50,40,基本值,f,k,深宽修正得设计值,f,土,力,学,也可以根据野外的测试结果查规范确定承载力标准值,N,10,15,20,25,30,fk,(,kPa,),105,145,190,230,N,10,10,20,30,40,fk,(,kPa,),85,115,135,160,表,9-13,素填土承载力标准值,f,k,(,kPa,),表,9-12,粘性土承载力标准值,f,k,(,kPa,),（,一）载荷试验,土,力,学,四、原位试验求地基容许承载力,土,力,学,（二）,静力触探试验,Ps,1,、梅耶霍夫公式,2,、,国内建议公式,土,力,学,（三）,标准贯入试验,1,、,GBJ7-89,规范（根据标准贯入击数,N,63.5,）,N,63.5,土类,10,15,30,50,中、粗砂,180,250,340,500,粉、细砂,140,180,250,340,粘性土承载力标准值（,kPa,）,砂土承载力标准值（,kPa,）,N63.5,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,f(,kPa,),105,145,190,235,280,325,370,430,515,600,680,土,力,学,2,、太沙基和皮克公式,3,、梅耶霍夫公式,土,力,学,（四）,旁压试验,土,力,学,五、按极限承载力确定地基容许承载力,由试验或根据上一节中的理论求出极限承载力,p,u,后，除以一个安全系数,K,，,可以作为地基的容许承载力，此时安全系数为,23,。,确定容许承载力方法,1,、根据塑性区发展理论求容许承载力,2,、根据地基规范承载力表确定容许承载力,3,、根据原位测试求容许承载力,4,、根据地基极限承载力求容许承载力,5,、根据建筑物的容许沉降量求容许承载力,土,力,学,复习要点,基本概念,临塑荷载、极限荷载、容许承载力,地基破坏的三种形式,极限承载力的计算,容许承载力的确定方法,土,力,学,