第九章地基承載力

第九章地基承載力§9.1地基承載力概述一、地基承載力概念

建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對地基提出兩個方面的要求1.變形要求建筑物基礎(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)

2.強度要求建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)地基承載力：地基所能承受荷載的能力二、地基變形的三個階段

0sppcrpuabcp＜pcrpcr＜p＜pup≥pua.線性變形階段塑性變形區(qū)連續(xù)滑動面oa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τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)b.彈塑性變形階段ab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)c.破壞階段bc段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化三、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)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載pcr地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pu1.整體剪切破壞a.p-s曲線上有兩個明顯的轉(zhuǎn)折點，可區(qū)分地基變形的三個階段b.地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動面c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起2.局部剪切破壞a.p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線段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)域內(nèi)c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起3.沖剪破壞b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面

c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷a.p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點§9.2按塑性區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍

zzbdq=dpβ0△σ1△σ3根據(jù)彈性理論，地基中任意點由條形均布壓力所引起的附加大、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)K0=1，M點土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為(d＋z)M點達到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件M塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax二、臨塑荷載pcr和界限荷載當(dāng)zmax＝0，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載塑性區(qū)開展深度在某一范圍內(nèi)所對應(yīng)的荷載為界限荷載中心荷載偏心荷載三、例題分析

【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度＝19kN/m3，飽和土的重度sat＝21kN/m3,抗剪強度指標(biāo)為

=20°，c=20kPa,求(1)該地基承載力p1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化【解答】(1)(2)地下水位上升時，地下水位以下土的重度用有效重度說明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r，地基的承載力將降低§9.3按極限荷載確定地基承載力一、普朗特爾極限承載力理論

1920年，普朗特爾根據(jù)塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無重量介質(zhì)時，導(dǎo)出達到破壞時的滑動面形狀及極限承載力公式

PbccddⅠⅡⅡ45o＋

/245o－

/2ⅢⅢ將無限長，底面光滑的荷載板至于無質(zhì)量的土(＝0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)分成五個區(qū)Ⅰ區(qū)：主動朗肯區(qū)，1豎直向，破裂面與水平面成45o＋

/2Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－

/2普朗特爾理論的極限承載力理論解式中：承載力系數(shù)當(dāng)基礎(chǔ)有埋深d時式中：二、太沙基極限承載力理論

底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦力，能阻止基底土發(fā)生剪切位移，基底以下土不會發(fā)生破壞，處于彈性平衡狀態(tài)PaabccddⅠⅡⅡⅢ45o＋

/245o－

/2ⅢⅠ區(qū)：彈性壓密區(qū)(彈性核)Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線

Ⅲ區(qū)：被動朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－

/2太沙基理論的極限承載力理論解Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，均與有關(guān)，太沙基給出關(guān)系曲線，可以根據(jù)相關(guān)曲線得到上式適用于條形基礎(chǔ)整體剪切破壞情況，對于局部剪切破壞，將c和tan均降低1/3

方形基礎(chǔ)局部剪切破壞時地基極限承載力Nr

、Nq

、Nc為局部剪切破壞時承載力系數(shù)，也可以根據(jù)相關(guān)曲線得到對于方形和圓形基礎(chǔ)，太沙基提出采用經(jīng)驗系數(shù)修正后的公式

圓形基礎(chǔ)三、漢森極限承載力理論

對于均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用式中：漢森公式Sr、Sq、Sc

——基礎(chǔ)的形狀系數(shù)ir、iq、ic

——荷載傾斜系數(shù)dr、dq、dc

——深度修正系數(shù)gr、gq、gc

——地面傾斜系數(shù)br、bq、bc

——基底傾斜系數(shù)Nr、Nq、Nc

——承載力系數(shù)說明：相關(guān)系數(shù)均可以有相關(guān)公式進行計算§9.4按原位測試成果確定地基承載力一、載荷試驗法

pup0s千斤頂荷載板平衡架拉錨由拐點得地基極限承載力pu，除以安全系數(shù)Fs得容許承載力[p]p-s曲線確定地基承載力特征值:1.p-s曲線有明確的比例界限時，取比例界限所對應(yīng)的荷載值2.極限荷載能確定，且值小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半

3.不能按上述兩點確定時，取s/b=0.01～0.015對應(yīng)荷載值；但值不應(yīng)大于最大加載量的一半

二、靜力觸探試驗法

探頭QfQcF鉆桿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)變儀測出土層對探頭的貫入阻力。探頭貫入阻力的大小直接反映了土的強度的大小，把貫入阻力與荷載試驗所得到的地基容許承載力建立相關(guān)關(guān)系，從而即可按照實測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土的變形模量及壓縮模量建立相關(guān)關(guān)系，從而可以確定變形模量和壓縮模量

方法介紹：探頭阻力Q可分為兩個部分1.錐頭阻力Qc

2.側(cè)壁摩阻力Qf

比貫入阻力：探頭單位截面積的阻力

三、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗法試驗時，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)量為63.5kg的錘，以76cm的高度自由下落將貫入器先擊入土中15cm，然后測繼續(xù)打30cm的所需要錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)

方法介紹：建立標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與地基承載力之間的對應(yīng)關(guān)系，可以得到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)下的地基承載力§9.吐5按《焦地基留規(guī)范婚》確旗定地愛基承粒載力一、種按抗色剪強以度指妖標(biāo)確端定地棚基承視載力1.抗剪掀強度政指標(biāo)永標(biāo)準(zhǔn)且值ck、ka.根據(jù)珠室內(nèi)n組三廁軸試負驗結(jié)喂果，籍計算短土性儉指標(biāo)袋的平碗均值戒、標(biāo)炊準(zhǔn)差財和變叼異系咬數(shù)平均倒值標(biāo)準(zhǔn)挨差變異崖系數(shù)b.計算斯內(nèi)摩探擦角從和粘故聚力露的統(tǒng)璃計修廁正系財數(shù)ψφ、ψcc.計算陡內(nèi)摩哲擦角藏和粘防聚力浴的標(biāo)葉準(zhǔn)值2.確定籍地基末承載僵力特市征值當(dāng)e≤0.營03攤3b，根據(jù)澡土的忙抗剪仰強度川指標(biāo)忍確定短地基榜承載彩力fa——扣土的朝抗剪膊強度昆指標(biāo)酬確定隸的地膜基承桿載力礙特征蘿值Mb、Md、Mc——皮承載遭力系測數(shù)（柜可根粘據(jù)k查表圓得到絕)——秧地基輕土的例重度莫，地誕下水墓位以躁下取越浮重辣度d——基礎(chǔ)榴埋置來深度滿(m)，從室過外地漢面標(biāo)蛙高計倒算m——慨基礎(chǔ)經(jīng)底面隸以上笨土的測加權(quán)除重度宵，地腹下水左位以膀下取歇浮重事度b——聯(lián)基礎(chǔ)過地面像寬度伯，大劣于6m時，切按6m取值筑，對承于砂登土小型于3m時按扮3m取值ck——精基底違下一反倍短浸邊寬抵深度溫內(nèi)土治的粘映聚力授標(biāo)準(zhǔn)節(jié)值3.確定兩地基亡承載榆力特耍征值級修正《規(guī)異范》氣規(guī)定誦：當(dāng)b＞3猶m或d＞0圣.5勿m，從載匆荷試澡驗或葛其他即原位羞測試魚、經(jīng)陣驗等恥方法慘確定廟的地亞基承以載力犧特征同值應(yīng)判該進訴行修鏡正fa——店修正冊后的頸地基蘇承載其力特兵征值fak——疲地基賣承載釀力特庫征值嘉，根創(chuàng)據(jù)強絞度指虧標(biāo)確拋定ηb、ηd——黎基礎(chǔ)趟寬度仍和埋桃深的膊地基械承載輕力修即正系咸數(shù)（醋可查倦表）說明旅：《規(guī)脾范》葡規(guī)定甘地基田承載慨力特烈征值進還可恢以由角載荷計試驗題或其癢它原遙位測大試、唉并結(jié)新合工扎程經(jīng)罪驗等親方法漿綜合倘確定某建傾筑物拾尺寸16怒×3蘇2m，某繁基礎(chǔ)疼底面穗埋深資為4.歉4m?；傻滓园呦鲁謱恿訜釣榉坩斮|(zhì)粘床土，劈燕浮重宅度內(nèi)摩利擦角恐標(biāo)準(zhǔn)蜂值生，啟粘聚浴力塊。根臥據(jù)上潑述條服件，泥用《建筑驗地基俯基礎(chǔ)唱設(shè)計拿規(guī)范》計算同該地栽基承志載力沾特征催值。某住服宅采妄用墻