第六章天然地基承載力ppt課件

1、第六章第六章 天然地基承載力天然地基承載力 (bearing capacity) n6.1地基承載力概述地基承載力概述n6.2按極限平衡區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力按極限平衡區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力n6.3按極限荷載確定地基極限承載力按極限荷載確定地基極限承載力n6.4按按確定地基承載力確定地基承載力n6.5按原位測(cè)試成果確定地基承載力按原位測(cè)試成果確定地基承載力6.1 地基承載力概述地基承載力概述n一、地基承載力概念一、地基承載力概念 建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對(duì)地基提出建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對(duì)地基提出兩個(gè)方面的要求兩個(gè)方面的要求1.1.變形要求變形要求 建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最

2、大沉降量或沉降差，應(yīng)建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)容許承載力）該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)容許承載力） 2.2.穩(wěn)定要求強(qiáng)度要求）穩(wěn)定要求強(qiáng)度要求） 建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的最大承載能力之內(nèi)建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的最大承載能力之內(nèi)極限承載力）極限承載力） 地基承載力：地基所能承受荷載的能力地基承載力：地基所能承受荷載的能力極限承載力極限承載力容許承載力容許承載力n二、地基變形的三個(gè)階段二、地基變形的三個(gè)階段 0 0sppapkakcppapappkppka.a.線性變形階段線性變形階段塑性變形區(qū)塑性變形區(qū)連續(xù)滑動(dòng)面連續(xù)滑動(dòng)面oa

3、oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中降關(guān)系接近于直線，土中f,f,地基處于彈地基處于彈性平衡狀態(tài)性平衡狀態(tài)b.b.彈塑性變形階段彈塑性變形階段akak段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)c.c.破壞階段破壞階段kckc段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動(dòng)面，荷載段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動(dòng)面，荷載增加，沉降急劇變化增加，沉降急劇變化n三、地基的破壞形式三、地基的破壞形式 地基開始出現(xiàn)剪切破壞即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃蔚?/p>

4、基開始出現(xiàn)剪切破壞即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段時(shí)，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載階段時(shí)，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載papa 地基瀕臨破壞即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段時(shí)，地基瀕臨破壞即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段時(shí)，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pkpk1. 整體剪切破壞整體剪切破壞pSapkp條件： 密實(shí)砂土或硬粘土 或基礎(chǔ)埋置較淺且荷載快速增加ap臨塑荷載kp極限荷載2.局部剪切破壞局部剪切破壞a. p-sa. p-s曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，沒有明顯的直線段曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，沒有明顯的直線段b. b. 塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域

5、內(nèi)塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)c. c. 荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起3. 沖切破壞沖切破壞b. b. 地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動(dòng)面地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動(dòng)面 c. c. 荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷a. p-sa. p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)pSapkp條件： 中密砂土或一般粘性土 或基礎(chǔ)埋深較大時(shí)pS條件：條件：松松 砂砂通常不能直通常不能直接作為地基接作為地基6.2 地基的臨塑壓力地基的臨塑壓力一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍

6、zzbdq= Hp113313(sin )pH根據(jù)彈性理論，地基中任意點(diǎn)由根據(jù)彈性理論，地基中任意點(diǎn)由條形均布?jí)毫λ鸬母郊哟蟆l形均布?jí)毫λ鸬母郊哟?、小主?yīng)力小主應(yīng)力 假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0=1K0=1，N N點(diǎn)土的自重應(yīng)力所引起的大小主點(diǎn)土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為應(yīng)力均為 (H (Hz)z)13(sin )zpd（H）N點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)，大、點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件小主應(yīng)力滿足極限平衡條件() sinsintgpHczHN塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度塑性區(qū)最大深度zmaxzmaxcos1

7、0sindzpHdmaxcctg2tgpHz H二、臨塑荷載二、臨塑荷載pcr和界限荷載和界限荷載當(dāng)當(dāng)zmaxzmax0 0，地基所能承受，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載的基底附加壓力為臨塑荷載. .m ax0()2azHcctgppHctg塑性區(qū)開展深度在某一范圍塑性區(qū)開展深度在某一范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的荷載為界限荷載內(nèi)所對(duì)應(yīng)的荷載為界限荷載容許承載力）容許承載力）1/4(/4)/2c ctgHbpHctg1/3(/3)/2c ctgHbpHctg中心荷載中心荷載()sinsintgpHczH思索：思索：由由Pa計(jì)算式可知，計(jì)算式可知，Pa僅與僅與c、H、有關(guān)，而與基礎(chǔ)寬度無關(guān)有關(guān)，而與基礎(chǔ)寬

8、度無關(guān),為什么？為什么？例題例題n 某條基，底寬某條基，底寬b=1.5m，埋深，埋深d=2m，地基土的重度，地基土的重度19kN/m3，飽和土的重度飽和土的重度sat21kN/m3,抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為 =20，c=20kPa,求求(1)該地基承載力該地基承載力p1/4 ,(2)若地下水位上升至地表下若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化？，承載力有何變化？【解答】kPadctgbdctgcp1 .2442/)4/(4/1(1)(1)(2)(2)地下水位上升時(shí)，地下水位以下土的重度用有效重度地下水位上升時(shí)，地下水位以下土的重度用有效重度3/0 .11mkNwsatkPadctg

9、bdctgcp7 .2252/)4/(004/ 130/0 .172115 . 0195 . 1mkN闡明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，地基的承載力將降低闡明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，地基的承載力將降低6.3 淺基礎(chǔ)地基極限承載力的理論近似解淺基礎(chǔ)地基極限承載力的理論近似解勃朗特勃朗特-維西克維西克Prandtl-Vesic ） 公式公式Pbccdd45o45o / 2 / 245o45o / 2/ 22tan (45) exp( tan )2qN(1)cotcqNN2(1)tanqNN2112kcqpNcNHb N 6.4 按規(guī)范確定地基承載力按規(guī)范確定地基承載力一、一、 鐵路橋涵地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路橋涵地

10、基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范01 122 23kbkH（）（）Hb21地 基容許承載力基本承載力寬度修正系數(shù)深度修正系數(shù)原河床面一般沖刷線局部沖刷線2m10mb3mH 局部沖刷線二、 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范dbm地 基承載力特征值寬度修正系數(shù)深度修正系數(shù)3m6mb0.5md aakbdm(3)(0.5)ffbd 修正后的承載力特征值6.5 按原位測(cè)試成果確定地基承載力按原位測(cè)試成果確定地基承載力一、載荷試驗(yàn)法一、載荷試驗(yàn)法 千斤頂千斤頂荷載板荷載板平衡架平衡架拉錨拉錨pupupkpk0 0s s由拐點(diǎn)得地基極限承由拐點(diǎn)得地基極限承載力載力pupu，除以安全系，除以安全系數(shù)數(shù)FsFs得容許承載力得容許承載力pp

11、 p-s p-s曲線確定地基承曲線確定地基承載力特征值載力特征值: :1. p-s1. p-s曲線有明確的比例界限曲線有明確的比例界限時(shí)，取比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載時(shí)，取比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值。值。 2.2.極限荷載能確定，且值小于極限荷載能確定，且值小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的2 2倍時(shí)，倍時(shí)，取極限荷載值的一半。取極限荷載值的一半。 3.3.不能按上述兩點(diǎn)確定時(shí)，取不能按上述兩點(diǎn)確定時(shí)，取s/b=0.01s/b=0.010.0150.015對(duì)應(yīng)荷載值；對(duì)應(yīng)荷載值；但值不應(yīng)大于最大加載量的一但值不應(yīng)大于最大加載量的一半。半。 n二、靜力觸探試驗(yàn)法二、靜力觸探試驗(yàn)法 探頭探頭Q

12、fQcF鉆桿鉆桿 用靜壓力將裝有探頭的觸探器壓入土中，通過用靜壓力將裝有探頭的觸探器壓入土中，通過壓力傳感器及電阻應(yīng)變儀測(cè)出土層對(duì)探頭的貫入阻壓力傳感器及電阻應(yīng)變儀測(cè)出土層對(duì)探頭的貫入阻力。探頭貫入阻力的大小直接反映了土的強(qiáng)度的大力。探頭貫入阻力的大小直接反映了土的強(qiáng)度的大小，把貫入阻力與荷載試驗(yàn)所得到的地基容許承載小，把貫入阻力與荷載試驗(yàn)所得到的地基容許承載力建立相關(guān)關(guān)系，從而即可按照實(shí)測(cè)的貫入阻力確力建立相關(guān)關(guān)系，從而即可按照實(shí)測(cè)的貫入阻力確定地基的容許承載力值。還可以把土的貫入阻力與定地基的容許承載力值。還可以把土的貫入阻力與土的變形模量及壓縮模量建立相關(guān)關(guān)系，從而可以土的變形模量及壓縮

13、模量建立相關(guān)關(guān)系，從而可以確定變形模量和壓縮模量確定變形模量和壓縮模量 方法介紹：方法介紹：探頭阻力探頭阻力Q Q可分為可分為兩個(gè)部分兩個(gè)部分1.1.錐頭阻力錐頭阻力Qc Qc 2.2.側(cè)壁摩阻力側(cè)壁摩阻力Qf Qf 比貫入阻力：探頭單位截面積的阻力比貫入阻力：探頭單位截面積的阻力 AQQAQpfcs三、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法三、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法 試驗(yàn)時(shí)，先行鉆孔，再把上端接有試驗(yàn)時(shí)，先行鉆孔，再把上端接有鉆桿的標(biāo)準(zhǔn)貫入器放至孔底，然后用質(zhì)鉆桿的標(biāo)準(zhǔn)貫入器放至孔底，然后用質(zhì)量為量為63.5kg63.5kg的錘，以的錘，以76cm76cm的高度自由下的高度自由下落將貫入器先擊入土中落將貫入器先擊入土中15cm15cm，然后測(cè)繼，然后測(cè)繼續(xù)打續(xù)打30cm30cm的所需要錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為的所需要錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù) 方法介紹：方法介紹：器靴貫入器身器頭鉆桿 建立標(biāo)準(zhǔn)