第九章 地基承載力

第9章地基承載力地基承載力概念設(shè)定塑性區(qū)開(kāi)展區(qū)深度計(jì)算地基承載力假定滑動(dòng)面方法計(jì)算地基極限承載力規(guī)范方法確定地基承載力地基承載力影響因素應(yīng)用承載力進(jìn)行淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原理1copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所9-1概述建筑物因地基問(wèn)題引起破壞有兩種原因：由于地基土在建筑物荷載作用下產(chǎn)生變形，引起基礎(chǔ)過(guò)大的沉降或者沉降差，使上部結(jié)構(gòu)傾斜、開(kāi)裂以致毀壞或失去使用價(jià)值（變形的問(wèn)題）由于建筑物的荷載過(guò)大，超過(guò)了基礎(chǔ)下持力層所能承受的能力而使地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞（承載力的的問(wèn)題）主要是持力層的剪切破壞2copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所剪切破壞的形式整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞 這三種破壞的特征是不相同的，出現(xiàn)什么樣的地基破壞形式與土的壓縮性有關(guān)：堅(jiān)硬或緊密土往往發(fā)生整體剪切破壞；而松軟土發(fā)生局部剪切破壞，或沖剪破壞3copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所（一）整體剪切破壞的過(guò)程及特征線性變形階段

荷載～沉降成線性關(guān)系 地基土彈性狀態(tài)（彈）塑性變形階段 基礎(chǔ)邊緣的地基土開(kāi)始出現(xiàn)塑性區(qū)

剛要出現(xiàn)塑性區(qū)但還沒(méi)有出現(xiàn)時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載稱為臨塑荷載pcr4copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所破壞階段

荷載增加很小，而對(duì)應(yīng)的沉降變形增量很大（曲線出現(xiàn)陡降段）

破壞段的起點(diǎn)對(duì)應(yīng)荷載稱為極限荷載fu 隨著塑性區(qū)的擴(kuò)展，地基中塑性區(qū)開(kāi)始連成一片，最終基礎(chǔ)下沉，側(cè)邊土體隆起，地基形成連續(xù)的滑動(dòng)面（整體剪切破壞）5copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所（二）局部剪切破壞的過(guò)程及特征荷載沉降曲線沒(méi)有明顯的直線段破壞曲線陡降段也不明顯破壞時(shí)基礎(chǔ)兩側(cè)土體微微隆起，未形成延伸到地面的連續(xù)滑動(dòng)面（限制在地面以下，局部剪切破壞）極限承載力選取曲線上變化率最大的點(diǎn)局部剪切破壞沖剪破壞6copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所（三）沖剪切破壞的過(guò)程及特征隨著荷載增加，基礎(chǔ)持續(xù)下沉（刺入)破壞時(shí)基礎(chǔ)兩側(cè)土體不向上，這是因?yàn)榧羟衅茐拿嬖诨A(chǔ)的側(cè)面極限承載力選取荷載沉降曲線上下沉梯度為一常數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)局部剪切破壞沖剪破壞7copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所確定地基承載力的方法理論公式法（主要針對(duì)整體剪切破壞）靜載荷試驗(yàn)或其它原位試驗(yàn)方法規(guī)范查表方法8copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所9copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所按載荷試驗(yàn)成果確定地基承載力特征值ps0極限荷載臨塑荷載10copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所9-2按塑性區(qū)開(kāi)展深度確定地基的容許承載力

思路臨塑荷載是要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)的荷載；極限荷載是塑性區(qū)連成片，出現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)面時(shí)的荷載；取容許承載力為臨塑荷載顯得太保守，而取極限荷載則太危險(xiǎn)。因此，將地基中的剪切破壞區(qū)限制在某一范圍，視地基土能夠承受多大的壓力，該壓力即為容許承載力，這種做法應(yīng)該是比較合適的。11copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所塑性區(qū)范圍的確定按彈性理論求出地基中任意一點(diǎn)的附加應(yīng)力疊加每點(diǎn)的自重應(yīng)力，得到大、小主應(yīng)力根據(jù)極限平衡條件推導(dǎo)塑性區(qū)邊界通過(guò)限定塑性區(qū)的最大深度來(lái)獲得地基承載力公式12copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所塑性區(qū)的邊界方程13copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所塑性區(qū)的邊界方程穩(wěn)定穩(wěn)定沒(méi)有保證一般[z]取1/4~1/3基礎(chǔ)寬度14copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所荷載與塑性區(qū)開(kāi)展深度關(guān)系：記15copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常規(guī)定塑性區(qū)開(kāi)展深度，視其能承受多大的基底壓力，來(lái)判別地基穩(wěn)定性。若使16copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所普遍形式注意：第一項(xiàng)對(duì)應(yīng)基底以下土的重度；第二項(xiàng)對(duì)應(yīng)基底以上土的重度；地下水位以下的重度一律采用浮重度。 若為多層土，應(yīng)采用土的重度加權(quán)平均值。17copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所地下水位在滑動(dòng)面與基底之間h1b18copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所地下水位在基底與地面之間h219copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所9-3淺基礎(chǔ)地基極限承載力思路計(jì)算出極限承載力，然后除以一個(gè)安全系數(shù)（保證安全儲(chǔ)備），以此來(lái)作為容許承載力極限承載力的理論計(jì)算，通常是假定一定的滑動(dòng)面，然后利用抗剪強(qiáng)度理論推算20copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所假定：

（１）地基土是均勻，各向同性的無(wú)重量介質(zhì)，即認(rèn)為基底下土的容重等于零，而只具有的材料。

（２）基礎(chǔ)底面光滑，即基礎(chǔ)底面與土之間無(wú)摩擦力存在。因此，水平面為大主應(yīng)力面，豎直面為小主應(yīng)力面。

普朗特爾極限承載力公式（３）當(dāng)?shù)鼗幱跇O限（或塑性）平衡狀態(tài)時(shí)，將出現(xiàn)連續(xù)的滑動(dòng)面，其滑動(dòng)區(qū)域即將由朗肯主動(dòng)區(qū)Ⅰ，徑向剪切區(qū)Ⅱ和朗肯被動(dòng)區(qū)Ⅲ所組成

（4）當(dāng)基礎(chǔ)有埋置深度D時(shí)，將基礎(chǔ)底面以上的兩側(cè)土體用當(dāng)量均布超載q等于來(lái)代替。21copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所22copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所23copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所條形基礎(chǔ)，中心荷載，有重量介質(zhì)；基礎(chǔ)底面粗糙，即它與土之間有摩擦力存在。因此，雖然當(dāng)?shù)鼗_(dá)到破壞并出現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)面時(shí)，其基底下有一部分將隨著基礎(chǔ)一起移動(dòng)而處于彈性平衡狀態(tài)，該部分土體稱為彈性楔體。

滑動(dòng)區(qū)域由徑向剪切區(qū)Ⅱ和朗肯被動(dòng)區(qū)Ⅲ所組成，其中滑動(dòng)區(qū)Ⅱ的邊界bc為對(duì)數(shù)螺旋曲線。當(dāng)基礎(chǔ)埋置深度為Ｄ時(shí)，則基底以上兩側(cè)的土體用當(dāng)量均布超載q（等于）來(lái)代替。

太沙基極限承載力公式24copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所25copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所26copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所自重:W基底面上的極限荷載:Pu兩斜面上的粘聚力:C兩斜面上的反力(摩擦力,正壓力):Pp27copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所基底光滑除r不等于0外，其它同普朗特公式28copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所基底完全粗糙29copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所魏錫克極限承載力公式30copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所31copyright@揚(yáng)州大學(xué)巖土工程研究所9-4規(guī)范方法確定地基承載力思路根據(jù)地基土的