土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力

第四章土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力土力學(xué)與地基基礎(chǔ)本章提要學(xué)習(xí)難點(diǎn)第四章：土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力土是如何破壞的？如何衡量和測(cè)定土的強(qiáng)度？如何應(yīng)用土的強(qiáng)度指標(biāo)？地基的破壞形式有哪些？如何確定地基承載力？土的抗剪強(qiáng)度理論及本質(zhì)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)及測(cè)試方法土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的種類及選取極限承載力的求法§4.1概述§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定§4.3地基承載力的理論計(jì)算§4.4地基承載力特征值的確定第四章：土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)概述土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)工程中土的強(qiáng)度問(wèn)題土的抗剪強(qiáng)度土的強(qiáng)度的特點(diǎn)各種類型的滑坡(sliding)擋土和支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞地基的破壞砂土的液化(liquefaction)土的抗剪強(qiáng)度§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度：是指土體對(duì)于外力作用下，土體內(nèi)部產(chǎn)生剪應(yīng)力時(shí)，土對(duì)剪切破壞的極限抵抗能力。變形破壞：沉降、位移、不均勻沉降等超過(guò)規(guī)定限值強(qiáng)度破壞：地基整體或局部滑移、隆起，土工構(gòu)筑物失穩(wěn)、滑坡地基破壞碎散性：強(qiáng)度不是顆粒礦物本身的強(qiáng)度，而是顆粒間相互作用-主要是抗剪強(qiáng)度與剪切破壞，顆粒間粘聚力與摩擦力三相體系：三相承受與傳遞荷載-有效應(yīng)力原理

自然變異性：土的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性與復(fù)雜性土的強(qiáng)度及其特點(diǎn)§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)各種類型的滑坡崩塌平移滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)流滑滑裂面§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)1994年4月30日崩塌體積400萬(wàn)方，10萬(wàn)方進(jìn)入烏江死4人，傷5人，失蹤12人；擊沉多艘船只1994年7月2-3日降雨引起再次滑坡滑坡體崩入烏江近百萬(wàn)方；江水位差數(shù)米，無(wú)法通航。烏江武隆雞冠嶺

山體崩塌§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)錨固破壞整體滑動(dòng)底部破壞土體下沉墻體折斷擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)廣州京光廣場(chǎng)基坑塌方使基坑旁辦公室、民工宿舍和倉(cāng)庫(kù)倒塌，死3人，傷17人§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)大阪的港口碼頭擋土墻由于液化前傾§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)地基的破壞地基P滑裂面§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)某谷倉(cāng)地基的破壞§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)砂土的液化(liquefaction)日本新瀉1964年地震引起大面積液化§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)土壓力邊坡穩(wěn)定性地基承載力振動(dòng)液化特性擋土結(jié)構(gòu)物破壞各種類型的滑坡地基的破壞砂土的液化核心問(wèn)題:土體的強(qiáng)度理論§4.1概述-土體強(qiáng)度及其特點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度理論直剪試驗(yàn)與庫(kù)侖公式土的抗剪強(qiáng)度機(jī)理

莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度法國(guó)軍事工程師，在摩擦、電磁方面做出了奠基性的貢獻(xiàn)。1773年發(fā)表了關(guān)于土壓力方面論文，成為土壓力的經(jīng)典理論庫(kù)侖（C.A.Coulomb）(1736-1806)§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度直剪試驗(yàn)PT土樣下盒上盒S面積A直剪試驗(yàn)法向應(yīng)力：剪應(yīng)力：剪切變形S1S23§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度直剪試驗(yàn)的強(qiáng)度包線S123Oc庫(kù)侖公式：（1776）f1f2f3f

：土的抗剪強(qiáng)度tg：摩擦強(qiáng)度-正比于壓力：土的內(nèi)摩擦角c：粘聚強(qiáng)度-與所受壓力無(wú)關(guān)§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和是決定土的抗剪強(qiáng)度的兩個(gè)指標(biāo)，稱為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)當(dāng)采用總應(yīng)力時(shí)，稱為總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)當(dāng)采用有效應(yīng)力時(shí)，稱為有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)無(wú)粘性土通常認(rèn)為，粘聚力C=0庫(kù)侖公式:§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度：決定于剪切面上的正應(yīng)力σ和土的內(nèi)摩擦角由顆粒之間發(fā)生滑動(dòng)時(shí)顆粒接觸面粗糙不平所引起，與顆粒的形狀，礦物組成，級(jí)配等因素有關(guān)0.020.060.20.623020顆粒直徑(mm)滑動(dòng)摩擦角u粗粉細(xì)砂中砂粗砂滑動(dòng)摩擦咬合摩擦包括如下兩個(gè)組成部分：滑動(dòng)摩擦§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度：決定于剪切面上的正應(yīng)力σ和土的內(nèi)摩擦角滑動(dòng)摩擦咬合摩擦包括如下兩個(gè)組成部分：是指相鄰顆粒對(duì)于相對(duì)移動(dòng)的約束作用當(dāng)發(fā)生剪切破壞時(shí)，相互咬合著的顆粒A必須抬起，跨越相鄰顆粒B，或在尖角處被剪斷（C），才能移動(dòng)土體中的顆粒重新排列，也會(huì)消耗能量咬合摩擦CABCAB剪切面摩擦強(qiáng)度§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度密度粒徑級(jí)配顆粒的礦物成分粒徑的形狀粘土顆粒表面的吸附水膜影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素:摩擦強(qiáng)度§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度凝聚強(qiáng)度細(xì)粒土：粘聚力c取決于土粒間的各種物理化學(xué)作用力作用機(jī)理：庫(kù)倫力（靜電力）、范德華力、

膠結(jié)作用力和毛細(xì)力等影響因素：地質(zhì)歷史、粘土顆粒礦物成分、

密度與離子濃度粗粒土：一般認(rèn)為是無(wú)粘性土，不具有粘聚強(qiáng)度：當(dāng)粗間有膠結(jié)物質(zhì)存在時(shí)可具有一定的粘聚強(qiáng)度非飽和砂土，粒間受毛細(xì)壓力，具有假粘聚力§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度

應(yīng)力狀態(tài)與莫爾圓

極限平衡應(yīng)力狀態(tài)

莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論

破壞判斷方法

滑裂面的位置莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)力狀態(tài)yyzxyzxxz三維應(yīng)力狀態(tài)二維應(yīng)力狀態(tài)zxzxzx§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度莫爾圓應(yīng)力分析符號(hào)規(guī)定材料力學(xué)+-正應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正壓為負(fù)順時(shí)針為正逆時(shí)針為負(fù)+-土力學(xué)壓為正拉為負(fù)逆時(shí)針為正順時(shí)針為負(fù)§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)力莫爾圓331131dlcosdlsin應(yīng)力莫爾圓大主應(yīng)力：小主應(yīng)力:圓心：半徑：O213rp(,)(,)莫爾圓：?jiǎn)卧膽?yīng)力狀態(tài)圓上點(diǎn)：一個(gè)面上的與莫爾圓轉(zhuǎn)角2：作用面轉(zhuǎn)角§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度極限平衡應(yīng)力狀態(tài)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)：當(dāng)一面上的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到=f土的強(qiáng)度包線：所有達(dá)到極限平衡狀態(tài)的莫爾圓的公切線切點(diǎn)=破壞面§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)力莫爾圓與強(qiáng)度包線f強(qiáng)度包線以下：任何一個(gè)面上的一對(duì)應(yīng)力與都沒(méi)有達(dá)到破壞包線，不破壞與破壞包線相切：有一個(gè)面上的應(yīng)力達(dá)到破壞與破壞包線相交：有一些平面上的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度不可能發(fā)生§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度土單元的某一個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度f(wàn)是該面上作用的法向應(yīng)力的單值函數(shù),f=f()（莫爾：1900年）在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似f=c+tg某土單元的任一個(gè)平面上=f

，該單元就達(dá)到了極限平衡應(yīng)力狀態(tài)莫爾—庫(kù)侖強(qiáng)度理論§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度Ocf=c+tg13莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論的破壞準(zhǔn)則土的極限平衡條件：處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，1和3之間應(yīng)滿足的關(guān)系無(wú)粘性土§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度土單元是否破壞的判別根據(jù)極限平衡條件可以用來(lái)判別一點(diǎn)土體是否已發(fā)生剪切破壞計(jì)算主應(yīng)力1,3：確定土單元體的應(yīng)力狀態(tài)（x，z，xz）判別是否剪切破壞：由31f，比較1和1f由1

3f，比較3和3f由1,3m，比較和m§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度cf=c+tgO1=1f

極限平衡狀態(tài)

（破壞）1<1f

安全狀態(tài)1>1f

不可能狀態(tài)

（破壞）1f3方法一：由31f，比較1和1f土單元是否破壞的判別§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度Ocf=c+tg方法二：由13f，比較3和3f3=3f

極限平衡狀態(tài)

（破壞）3>3f

安全狀態(tài)3<3f

不可能狀態(tài)

（破壞）13f土單元是否破壞的判別§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度Of=c+tgOc方法三：由1,3

m，比較和mm<

安全狀態(tài)m=極限平衡狀態(tài)

（破壞）m>不可能狀態(tài)

（破壞）處于極限平衡狀態(tài)所需的內(nèi)摩擦角土單元是否破壞的判別§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度課堂例題已知，某砂土地基，=20°，c=0，地基中某點(diǎn)的應(yīng)力1=350kPa，3=150kPa，問(wèn)該點(diǎn)是否剪壞?！?.1概述-土的抗剪強(qiáng)度由31f，比較1和1f由1

3f，比較3和3f由1,3m，比較和m課堂例題已知，某砂土地基，=20°，c=0，地基中某點(diǎn)的應(yīng)力1=350kPa，3=150kPa，問(wèn)該點(diǎn)是否剪壞?！?.1概述-土的抗剪強(qiáng)度方法一：由31f，比較1和1f1>1f

不可能狀態(tài)（破壞）課堂例題已知，某砂土地基，=20°，c=0，地基中某點(diǎn)的應(yīng)力1=350kPa，3=150kPa，問(wèn)該點(diǎn)是否剪壞?！?.1概述-土的抗剪強(qiáng)度方法二：由13f，比較3和3f3<3f不可能狀態(tài)（破壞）課堂例題已知，某砂土地基，=20°，c=0，地基中某點(diǎn)的應(yīng)力1=350kPa，3=150kPa，問(wèn)該點(diǎn)是否剪壞?！?.1概述-土的抗剪強(qiáng)度方法三：由1,3

m，比較和m

<m

不可能狀態(tài)（破壞）剪切破壞面的位置31f22=90+=45+/2O1f3可見(jiàn)土體破壞的剪切破壞不在45o最大剪應(yīng)力面上，為什么？與大主應(yīng)力面夾角:2§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度小結(jié)直剪試驗(yàn)與庫(kù)侖公式土的抗剪強(qiáng)度機(jī)理

莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論直剪試驗(yàn)庫(kù)侖公式土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和應(yīng)力狀態(tài)與莫爾圓極限平衡應(yīng)力狀態(tài)莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論土體破壞判斷方法滑裂面的位置摩擦強(qiáng)度：滑動(dòng)、咬合摩擦凝聚強(qiáng)度§4.1概述-土的抗剪強(qiáng)度§4.1概述§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定§4.3地基承載力的理論計(jì)算§4.4地基承載力特征值的確定第四章：土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力室內(nèi)試驗(yàn)：直剪試驗(yàn)三軸試驗(yàn)等野外試驗(yàn)：十字板扭剪試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)等抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)重塑土制樣或現(xiàn)場(chǎng)取樣缺點(diǎn)：擾動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)力和邊界條件

清楚，易重復(fù)缺點(diǎn)：應(yīng)力和邊界條

件不易掌握優(yōu)點(diǎn)：原狀土的原位

強(qiáng)度§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定直剪試驗(yàn)PT土樣下盒上盒S面積AOc1S23f1f2f3直剪儀(directsheartestapparatus)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–直剪試驗(yàn)直剪試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–直剪試驗(yàn)直剪試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–直剪試驗(yàn)直剪試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–直剪試驗(yàn)直剪試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–直剪試驗(yàn)直剪試驗(yàn)的類型(1)固結(jié)慢剪施加正應(yīng)力-充分固結(jié)剪切速率很慢，<0.02mm/分，以保證無(wú)超靜孔壓(2)固結(jié)快剪施加正應(yīng)力-充分固結(jié)在3-5分鐘內(nèi)剪切破壞(3)快剪施加正應(yīng)力后立即剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞通過(guò)控制剪切速率近似模擬排水條件§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–直剪試驗(yàn)直剪試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)備和操作簡(jiǎn)單人為固定剪切面剪切面應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)力、應(yīng)變不均勻主應(yīng)力方向旋轉(zhuǎn)剪切面積逐漸減小排水條件不明確PT土樣TP試樣內(nèi)的變形分布§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–直剪試驗(yàn)試樣圍壓

力3閥門閥門馬達(dá)橫梁量力環(huán)百分表量水管孔壓量測(cè)三軸試驗(yàn)試樣應(yīng)力特點(diǎn)

與試驗(yàn)方法強(qiáng)度包線試驗(yàn)類型優(yōu)缺點(diǎn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)應(yīng)力特點(diǎn)與試驗(yàn)方法方法：固結(jié)：試樣施加圍壓力1=2=3

剪切：施加應(yīng)力差Δ1=1-3

應(yīng)力特點(diǎn)：試樣是軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)垂直應(yīng)力z一般是大主應(yīng)力1側(cè)向應(yīng)力總是相等x=y，且為中、小主應(yīng)力2=3試樣水壓

力c軸向力F§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)類型施加

3施加

1-3量測(cè)固結(jié)

排水固結(jié)排水體變固結(jié)

不排水固結(jié)不排水孔隙水壓力不固結(jié)不排水不固結(jié)不排水孔隙水壓力常用試驗(yàn)類型試樣圍壓

力3閥門閥門馬達(dá)橫梁量力環(huán)百分表量水管孔壓量測(cè)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)應(yīng)力特點(diǎn)與試驗(yàn)方法1-313=100kPa3=300kPa3=500kPa三軸試驗(yàn)確定土的強(qiáng)度包線O31f強(qiáng)度包線c由不同圍壓的三軸試驗(yàn)，得到破壞時(shí)相應(yīng)的（1-)f分別繪制破壞狀態(tài)的應(yīng)力摩爾圓，其公切線即為強(qiáng)度包線，可得強(qiáng)度指標(biāo)c與15%(1-3)f§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)確定土的強(qiáng)度包線不固結(jié)不排水剪（UU）：固結(jié)不排水剪（CU）：§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)確定土的強(qiáng)度包線固結(jié)排水剪（CD）：§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)確定土的強(qiáng)度包線固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）

ConsolidatedDrainedTriaxialtest(CD) 總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：cd

d（c）試驗(yàn)類型與強(qiáng)度指標(biāo)固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)） ConsolidatedUndrained

Triaxialtest(CU) 總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：ccu

cu不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)） UnconsolidatedUndrained

Triaxialtest(UU) 總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：cuu（

cuu

uu

）§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)常規(guī)三軸試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)單元體試驗(yàn)，試樣內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變相對(duì)均勻應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑明確排水條件清楚，可控制破壞面不是人為固定的設(shè)備操作復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法試驗(yàn)常規(guī)三軸試驗(yàn)不能反映2的影響說(shuō)明：3＝0即為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)相當(dāng)于在三軸壓縮儀中進(jìn)行σ3=0的不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)。剪切破壞時(shí)試樣所能承受的最大軸向壓力qu稱為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–三軸試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)一般適用于測(cè)定軟粘土的不排水強(qiáng)度指標(biāo)鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭通過(guò)施加的扭矩計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–十字板剪切試驗(yàn)M2fvfhM1DHM假定土體為各向同性，fh=fv=f：§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–十字板剪切試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用名稱指標(biāo)應(yīng)用不排水剪(快剪)cu、ucq、q軟土地基快速施工固結(jié)不排水剪(固結(jié)快剪)ccu、cuccq、cq固結(jié)完成后受突然荷載固結(jié)排水剪(慢剪)cd、dcs、s地基透水性強(qiáng)施工較慢或正常運(yùn)行期§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定–工程應(yīng)用不固結(jié)不排水剪（快剪）cu、u（cq、q）粘土地基上快速施工的建筑物軟土地基上的快速填方土壩快速施工，心墻未固結(jié)土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用固結(jié)不排水剪（固結(jié)快剪）ccu、cu（ccq、cq）

在天然土坡上快速填方水位驟降在1層固結(jié)后，施工2層12土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用固結(jié)排水剪（慢剪）ccd、cd（cs、s）粘土地基上慢速施工的建筑物粘土地基上的分層慢速填方穩(wěn)定滲流期的土壩土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用§4.1概述§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定§4.3地基承載力的理論計(jì)算§4.4地基承載力特征值的確定第四章：土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力地基承載力§4.3地基承載力的理論計(jì)算地基承載力是指地基土單位面積上所能承受荷載的能力。土作為建筑物地基使用時(shí)，在建筑物荷載的作用下，內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，表現(xiàn)在兩方面：由于土在外荷載作用下產(chǎn)生壓縮變形，引起基礎(chǔ)過(guò)大的沉降量或沉降差，使上部結(jié)構(gòu)傾斜、開(kāi)裂以致毀壞而失去使用價(jià)值由于建筑物的荷載過(guò)大，超過(guò)了地基的承載能力而使地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞。地基破壞：主要是由于基礎(chǔ)下持力層抗剪強(qiáng)度不夠，土體產(chǎn)生剪切破壞所致。地基的破壞形式整體破壞（密實(shí)砂土、堅(jiān)硬粘土、淺埋）局部剪切破壞（土質(zhì)較軟）沖剪破壞（軟粘土、深埋）§4.3地基承載力的理論計(jì)算豎直荷載下地基的破壞模式：豎直和水平荷載下地基的破壞模式：表面滑動(dòng)（水平荷載大）深層滑動(dòng)（豎直荷載大）地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算整體破壞：土質(zhì)堅(jiān)實(shí),基礎(chǔ)埋深淺；曲線開(kāi)始近直線，隨后沉降陡增，兩側(cè)土體隆起。地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算1940年在軟粘土地基上的某水泥倉(cāng)的傾覆藍(lán)粘土石頭和粘土地基土可能的滑動(dòng)方向巖石辦公樓外墻黃粘土地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算局部剪切：松軟地基，埋深較大；曲線開(kāi)始就是非線性，沒(méi)有明顯的驟降段。相鄰建筑物施工引起的原有建筑物的局部?jī)A斜（軟粘土地基）地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算沖剪破壞：松軟地基，埋深較大；荷載板幾乎垂直下切，兩側(cè)無(wú)土體隆起。在軟粘土上的密砂地基的沖剪破壞地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算地基的破壞形式§4.3地基承載力的理論計(jì)算深層滑動(dòng)PhPv表層滑動(dòng)PhPvpcrpupcr~pu臨塑荷載連續(xù)滑動(dòng)面和極限荷載塑性區(qū)發(fā)展和臨界荷載pcr

pu地基土開(kāi)始出現(xiàn)剪切破壞s連續(xù)滑動(dòng)面載荷試驗(yàn)§4.3地基承載力的理論計(jì)算大量工程實(shí)踐表明，用pcr作為地基承載力是比較保守和不經(jīng)濟(jì)的。多數(shù)情況下，即使地基中出現(xiàn)一定范圍的塑性區(qū)，也不致危及建筑物的安全和正常使用。工程中可以允許塑性區(qū)發(fā)展到一定范圍，這個(gè)范圍的大小是與建筑物的重要性、荷載性質(zhì)以及土的特征等因素有關(guān)的。允許地基產(chǎn)生一定范圍塑性區(qū)所對(duì)應(yīng)的基底壓力稱為臨界荷載。臨塑荷載和臨界荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算條形基礎(chǔ)下的塑性區(qū)臨塑荷載和臨界荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算臨塑荷載和臨界荷載地基中任意一點(diǎn)主應(yīng)力：自重應(yīng)力：s1=1d+2zs3=k0（1d+2z）彈性區(qū)的附加應(yīng)力：設(shè)k0=1.0，則有下式2dzM0§4.3地基承載力的理論計(jì)算1z摩爾-庫(kù)侖極限平衡理論：臨塑荷載和臨界荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算塑性區(qū)邊界方程：塑性區(qū)的最大深度Zmax：臨塑荷載和臨界荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算令：則：對(duì)應(yīng)Zmax=0時(shí)，臨塑荷載對(duì)應(yīng)Zmax=1/3時(shí)，偏心荷載作用下臨界荷載對(duì)應(yīng)Zmax=1/4時(shí)，中心荷載作用下臨界荷載臨塑荷載和臨界荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算臨塑荷載和臨界荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算承載力系數(shù)Nd、Nc、N1/3、N1/4上述臨塑荷載與臨界荷載計(jì)算公式，均由條形基礎(chǔ)上作用均布荷載推導(dǎo)得來(lái)，對(duì)于其他問(wèn)題（如矩形、圓形基礎(chǔ)），采用以上兩公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)結(jié)果偏于安全；推導(dǎo)臨界荷載p1/3，p1/4的計(jì)算公式時(shí)，土中已出現(xiàn)塑性區(qū)，但仍然近似按彈性理論來(lái)求解，這在理論上是相互矛盾的，所引起的誤差將隨著塑性區(qū)的擴(kuò)大而加大。臨塑荷載和臨界荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算條形基礎(chǔ)承受中心荷載?；A(chǔ)寬度2.0m，埋深1.6m。地基土分為3層：表層為素填土，天然重度γ1=18.2kN/m3，層厚h1=1.6m；第2層為粉土γ2=19.0kN/m3，粘聚力c2=12kPa，內(nèi)摩擦角φ2=20ο，層厚h2=6.0m；第3層為粉質(zhì)粘土，γ3=19.5kN/m3，粘聚力c3=22kPa，內(nèi)摩擦角φ3=18ο，層厚h3=5.0m；使計(jì)算該地基的臨塑荷載和臨界荷載。例題4-4§4.3地基承載力的理論計(jì)算條形基礎(chǔ)承受中心荷載。基礎(chǔ)寬度2.0m，埋深1.6m。地基土分為3層：表層為素填土，天然重度γ1=18.2kN/m3，層厚h1=1.6m；第2層為粉土γ2=19.0kN/m3，粘聚力c2=12kPa，內(nèi)摩擦角φ2=20ο，層厚h2=6.0m；第3層為粉質(zhì)粘土，γ3=19.5kN/m3，粘聚力c3=22kPa，內(nèi)摩擦角φ3=18ο，層厚h3=5.0m；使計(jì)算該地基的臨塑荷載和臨界荷載?！?.3地基承載力的理論計(jì)算例題4-4根據(jù)已知條件：γm=γ1=18.2kN/m3，γ=γ2=19.0kN/m3，

d=1.6m，c=c2=12kPa，φ=

φ2=20ο，則有：臨塑荷載：§4.3地基承載力的理論計(jì)算例題4-4根據(jù)已知條件：γm=γ1=18.2kN/m3，γ=γ2=19.0kN/m3，

d=1.6m，c=c2=12kPa，φ=

φ2=20ο，則有：臨界荷載：條形基礎(chǔ)承受中心荷載?；A(chǔ)寬度2.0m，埋深1.6m。地基土分為3層：表層為素填土，天然重度γ1=18.2kN/m3，層厚h1=1.6m；第2層為粉土γ2=19.0kN/m3，粘聚力c2=12kPa，內(nèi)摩擦角φ2=20ο，層厚h2=6.0m；第3層為粉質(zhì)粘土，γ3=19.5kN/m3，粘聚力c3=22kPa，內(nèi)摩擦角φ3=18ο，層厚h3=5.0m；使計(jì)算該地基的臨塑荷載和臨界荷載。極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算地基剪切破壞發(fā)展到即將失穩(wěn)時(shí)所能承受的荷載，稱為地基的極限荷載。極限承載力的理論推導(dǎo)目前只能針對(duì)整體剪切破壞模式進(jìn)行。普朗特爾（Prandtl）承載力公式太沙基承載力公式漢森和魏錫克承載力公式極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算普朗特爾承載力公式：按照極限平衡理論求解的承載力。基本假定介質(zhì)無(wú)質(zhì)量外荷載為地面上無(wú)限長(zhǎng)的條形荷載荷載板是光滑的，即與介質(zhì)無(wú)摩擦極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算結(jié)論：滑動(dòng)面形狀：兩端為直線，中間為對(duì)數(shù)螺旋線，左右對(duì)稱極限承載力計(jì)算公式：極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算BEFBp實(shí)際地面DC普朗特-瑞斯納承載力滑裂面的形狀：r=r0etg極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算太沙基承載力公式：按假定滑動(dòng)面法求解的承載力。對(duì)普朗德?tīng)柪碚撨M(jìn)行了修正基本假定地基土有重量，即γ≠0；基底粗糙；不考慮基底以上填土的抗剪強(qiáng)度，把它僅看成作用在基底水平面上的超載在極限荷載作用下基礎(chǔ)發(fā)生整體剪切破壞。極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算結(jié)論：極限承載力計(jì)算公式：極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算太沙基承載力滑裂面的形狀：條形基礎(chǔ)承受中心荷載。基礎(chǔ)寬度2.0m，埋深1.6m。地基土分為3層：表層為素填土，天然重度γ1=18.2kN/m3，層厚h1=1.6m；第2層為粉土γ2=19.0kN/m3，粘聚力c2=12kPa，內(nèi)摩擦角φ2=20ο，層厚h2=6.0m；第3層為粉質(zhì)粘土，γ3=19.5kN/m3，粘聚力c3=22kPa，內(nèi)摩擦角φ3=18ο，層厚h3=5.0m；用太沙基公式確定承載力。例題4-5§4.3地基承載力的理論計(jì)算例題4-5§4.3地基承載力的理論計(jì)算條形基礎(chǔ)承受中心荷載?；A(chǔ)寬度2.0m，埋深1.6m。地基土分為3層：表層為素填土，天然重度γ1=18.2kN/m3，層厚h1=1.6m；第2層為粉土γ2=19.0kN/m3，粘聚力c2=12kPa，內(nèi)摩擦角φ2=20ο，層厚h2=6.0m；第3層為粉質(zhì)粘土，γ3=19.5kN/m3，粘聚力c3=22kPa，內(nèi)摩擦角φ3=18ο，層厚h3=5.0m；用太沙基公式確定承載力。根據(jù)已知條件：φ=20ο，查表：Nγ=4，Nq=7.42，Nc=17.6極限荷載：例題4-5§4.3地基承載力的理論計(jì)算條形基礎(chǔ)承受中心荷載。基礎(chǔ)寬度2.0m，埋深1.6m。地基土分為3層：表層為素填土，天然重度γ1=18.2kN/m3，層厚h1=1.6m；第2層為粉土γ2=19.0kN/m3，粘聚力c2=12kPa，內(nèi)摩擦角φ2=20ο，層厚h2=6.0m；第3層為粉質(zhì)粘土，γ3=19.5kN/m3，粘聚力c3=22kPa，內(nèi)摩擦角φ3=18ο，層厚h3=5.0m；用太沙基公式確定承載力。根據(jù)已知條件：φ=20ο，查表：Nγ=4，Nq=7.42，Nc=17.6極限承載力（當(dāng)K=3時(shí)）：極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算漢森和魏錫克承載力公式：按假定滑動(dòng)面求解的承載力，適用于傾斜荷載作用下，不同基礎(chǔ)形狀和埋置深度的極限荷載的計(jì)算。基本假定基底光滑；考慮荷載傾斜、偏心、基礎(chǔ)形狀、地面傾斜、基底傾斜等因素的影響；極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算漢森和魏錫克承載力公式：若干修正系數(shù)荷載傾斜修正系數(shù)i極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算深度修正系數(shù)d極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算地面傾斜修正系數(shù)g極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算基底傾斜修正系數(shù)b極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算漢森公式安全系數(shù)表極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算魏錫克公式安全系數(shù)表極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算極限荷載§4.3地基承載力的理論計(jì)算極限荷載影響因素：極限承載力影響大的是c，φ。土的容重與土的種類和地下水位有關(guān)。地基的承載力還與基礎(chǔ)的尺寸和形狀有關(guān)：基礎(chǔ)的寬度b越大，承載力越高。但當(dāng)基礎(chǔ)的寬度達(dá)到某一數(shù)值以后，承載力不再隨著寬度的增加而增加?！?.1概述§4.2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定§4.3地基承載力的理論計(jì)算§4.4地基承載力特征值的確定第四章：土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力承載力特征值§4.4地基承載力特征值的確定極限承載力pu

地基達(dá)到完全剪切破壞時(shí)的荷載容許承載力f同時(shí)滿足強(qiáng)度和變形要求的荷載理論公式計(jì)算；現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)p-s曲線確定；其他原位測(cè)試。承載力特征值§4.4地基承載力特征值的確定理論公式計(jì)算：一般理論公式計(jì)算：①要求較高：fa=Pcr②一般情況下：fa=P1/4

或

P1/3

③用極限荷載計(jì)算：fa=Pu/KK---安全系數(shù)承載力特征值§4.4地基承載力特征值的確定規(guī)范推薦公式計(jì)算：理論公式計(jì)算：fa=Mbb+Md

md+Mcck

fa

——承載力特征值（設(shè)計(jì)值）Mb、Md、Mc——承載力系數(shù)Ck——基礎(chǔ)下一倍短邊寬度的深度內(nèi)土的粘聚力承載力特征值§4.4地基承載力特征值的確定按載荷試驗(yàn)確定：千斤頂荷載板0.50.5m,0.710.71m,1.01.0m不少于3點(diǎn)加荷分級(jí)不少于8級(jí)每級(jí)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)：連續(xù)2h內(nèi)，每h沉降小于0.1mm試驗(yàn)要點(diǎn)：承載力特征值§4.4地基承載力特征值的確定按載荷試驗(yàn)確定：地基破壞的判定：明顯側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋不少于3點(diǎn)荷載增量很小,沉降急劇增加某級(jí)荷載增量下,24小時(shí)內(nèi)沉降不能穩(wěn)定s/b