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1、第一節(jié) 地基的破壞模式 第二節(jié) 臨塑荷載、臨界荷載的確定 第三節(jié) 地基極限承載力的計算 第四節(jié) 地基承載力的確定,,,,第八章 地基承載力,,,基 本 概 念,地基破壞 地基土不能滿足上部結(jié)構(gòu)物強度或變形要求，或由于動力荷載作用產(chǎn)生液化、失穩(wěn)，其上的結(jié)構(gòu)物會發(fā)生急劇沉降、傾斜、導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物失去使用功能，這種狀態(tài)稱為地基破壞或喪失承載能力。,整體剪切破壞 局部剪切破壞 沖剪破壞,第一節(jié) 地基的破壞模式,,一、整體的剪切破壞,整體剪切破壞的特征 （1）P-S曲線有明顯的直線段、曲線段與陡降段； （2）破壞從基礎(chǔ)邊緣開始，滑動面貫通到地表； （3）基礎(chǔ)兩側(cè)的土體有明顯的隆起； （4）破壞時，基礎(chǔ)
2、急劇下沉或向一邊傾倒。,,某谷倉的地基整體破壞,二、局部剪切破壞,局部剪切破壞的特征 （1）P-S曲線無明顯的三階段，呈非線性關(guān)系； （2）地基破壞從基礎(chǔ)邊緣開始，但滑動面未延伸到地表，而是終止 在地基土內(nèi)部某一位置； （3）基礎(chǔ)兩側(cè)的土體有微微隆起，不如整體剪切破壞時明顯； （4）基礎(chǔ)一般不會發(fā)生倒塌或傾斜破壞。 注：介于整體剪切破壞與沖剪破壞之間的一種破壞型式。,,三、沖剪破壞,沖剪破壞特征 沖剪破壞一般發(fā)生于基礎(chǔ)剛度很大，且地基土十分軟弱的情況。 （1）基礎(chǔ)發(fā)生垂直剪切破壞，地基內(nèi)部不形成連續(xù)的滑動面； （2）基礎(chǔ)兩側(cè)的土體沒有隆起現(xiàn)象，還隨基礎(chǔ)的“切入”微微下沉； （3）基礎(chǔ)破壞時只伴
3、隨過大的沉降，沒有傾斜的發(fā)生。,,沖剪破壞,四、地基破壞模式的影響因素,（一）土的壓縮性 密實砂土和堅硬的粘土將發(fā)生整體剪切破壞； 松散砂土或軟粘土可能出現(xiàn)局部剪切或沖剪破壞。 （二）基礎(chǔ)埋深及加荷速率 基礎(chǔ)淺埋、加荷速率慢——整體剪切破壞； 基礎(chǔ)埋深較大、加荷速率較快——局部剪切或沖剪破壞。,第二節(jié) 臨塑荷載、臨界荷載的確定,一、臨塑荷載Pcr 地基中即將出現(xiàn)塑性區(qū)時對應(yīng)的荷載； 對應(yīng)P-S曲線直線段的終點,,二、臨塑荷載的理論推導(dǎo),（一）彈性力學解答,地表作用均布條形荷載，地表下任一點M處的大、小主應(yīng)力可按下式計算：（教材P.60公式2-34）,其中:PO——均布條形荷載大??；
4、 ?——M點與荷載兩端點的夾角,(二)考慮基礎(chǔ)埋深時對彈性力學解答的修正,在地基中任一點M，設(shè)基礎(chǔ)為無限長條形基礎(chǔ)，則由基底附加應(yīng)力在 M點引起的大、小主應(yīng)力仍可近似用下式計算，即：,M點同時具有土的自重應(yīng)力。 假設(shè)當土將產(chǎn)生塑性流動，達到極限平衡狀態(tài)時，土象流體一樣，各點處自重應(yīng)力沿各個方向的應(yīng)力相等。,,,(三)塑性區(qū)邊界方程的推導(dǎo),根據(jù)莫爾庫侖強度理論建立的極限平衡條件可知，當土中某單元體處于極限平衡狀態(tài)時，作用在單元體上的大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件:,上式即為塑性區(qū)的邊界方程，它是?的函數(shù)。可繪出塑性區(qū)的邊界線，如圖所示。,(四) 臨塑荷載,Zmax= 0意味著在地基內(nèi)部即將出現(xiàn)塑性
5、區(qū)的情況，此時對應(yīng)的荷載即為臨塑荷載 Pcr。,,臨塑荷載 Pcr,,,（說明：b為條形基礎(chǔ)寬度）,臨界荷載,公式的統(tǒng)一形式：,,,,,,上述承載力系數(shù)都是土的內(nèi)摩擦角的函數(shù)， 為方便查用，已制成表格。,第三節(jié) 地基極限承載力的計算,地基的極限承載力 地基內(nèi)部整體達到極限平衡時的荷載。,求解方法： （1）根據(jù)靜力平衡和極限平衡條件建立微分方程，根據(jù)邊界條件求出地基整體達到極限平衡時各點應(yīng)力的精確解。由于這一方法只對一些簡單的條件得到了解析解，其他情況則存在求解困難，故此法不常用； （2）求極限承載力的方法——假定滑動面法 假設(shè)滑動面的形狀，然后以滑動面所包圍的土體為隔離體，根據(jù)靜力平衡條件
6、求出極限荷載。這種方法概念明確，計算簡單，得到廣泛的應(yīng)用。,一、按極限平衡理論求解極限荷載（方法1）,,,,,1、靜力平衡條件,2、極限平衡條件,在較簡單的邊界條件下求得其解析解,（一）普朗特爾極限承載力公式（1920年）,根據(jù)塑性理論研究了剛性體壓入介質(zhì)中，介質(zhì)達到破壞時，滑動面的形狀及極限壓應(yīng)力的公式。推導(dǎo)時，假設(shè)：介質(zhì)是無質(zhì)量的(?=0)；荷載為無限長的條形荷載；荷載板底面是光滑的。,二、按假定滑動面確定極限荷載（方法2）,普郎特爾導(dǎo)出極限承載力的理論解:,,,（二）瑞斯諾極限承載力公式,若考慮基礎(chǔ)有埋深d，則將基底平面以上的覆土以壓應(yīng)力q 代替，瑞斯諾(Reissuer,1924)得出
7、極限承載力的表達式為：,,（三）太沙基極限承載力公式 1、假定 （1）基底粗糙：由于在基底下存在摩擦力，阻止了基底下 I 區(qū)土楔體的剪切位移，這部分土體不發(fā)生破壞而處于彈性狀態(tài)，象一個“彈性核”隨著基礎(chǔ)一起向下移動。 （2）地基土有重量（? ? 0），但忽略地基土重度對滑移形狀的影響。 （3）不考慮基底兩側(cè)土體的抗剪強度，只作為超載考慮。,,太沙基滑動面的形狀,,2、太沙基極限承載力公式,Nr、Nc、Nq為無量綱的承載力系數(shù)，都是 ? 的函數(shù)，可通過查表圖的方法求得。,（四）魏西克極限承載力公式 ——條形基礎(chǔ)在中心荷載作用下的極限承載力公式,公式的形式雖然與太沙基公式相同，但承載力系數(shù)取值都有
8、所不同 。,魏西克還研究了基礎(chǔ)底面的形狀、荷載偏心、傾斜、基礎(chǔ)兩側(cè)覆蓋土層的抗剪強度、基底和地面傾斜、土的壓縮性影響等，對承載力公式進行了修正。,承載力公式修正,（1）基礎(chǔ)形狀的影響：,（2）荷載偏心和傾斜的影響,（3）基礎(chǔ)兩側(cè)的覆蓋層抗剪強度的影響,（五）漢森極限承載力公式,考慮了基礎(chǔ)形狀與荷載傾斜的影響； 系數(shù)查表,,,1．地基承載力 ——地基土單位面積上所能承受荷載的能力 2．極限承載力 地基土體內(nèi)部整體達到極限平衡時的承載力。 當荷載超過地基極限承載力時，地基將失穩(wěn)。 3．容許承載力 使土的強度、變形均滿足要求的承載力。,一、基 本 概 念,第四節(jié) 地基承載力的確定,說明：
9、,地基容許承載力的確定是長期工程實踐的結(jié)果，反映了一個國家地基基礎(chǔ)研究的水平。 以《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》為例，其名稱在1957、1974、1989、2001年的規(guī)范中分別為地耐力、標準值、設(shè)計值、特征值。,4．地基承載力特征值 由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變化段內(nèi)規(guī)定的變形所對應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值。,二、地基承載力特征值的確定方法,（一）理論公式法 根據(jù)整體剪切破壞的模式，假設(shè)滑裂面，按極限平衡條件求得的極限承載力公式，用極限承載力除以安全系數(shù)獲得地基承載力。 如《港口工程技術(shù)規(guī)范》JTJ219-87中推薦的地基極限承載力公式，安全系數(shù)為2~3。,（二）地基載荷試驗法
10、 淺層平板載荷試驗 深層平板載荷試驗 確定方法： P-s曲線直線段末端——陡降型曲線 極限荷載除以安全系數(shù) 變形控制——緩變型曲線,（一）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》 （JTJ 024—85） 1、規(guī)范承載力表 ——根據(jù)大量的地基載荷試驗資料及已建成橋梁的使用經(jīng)驗，經(jīng)過統(tǒng)計分析后得到的 。,2、 承載力的深寬修正 設(shè)計的基礎(chǔ)寬度b >2m，埋置深度d>3m（但d/b<4時），地基容許承載力可以在查表的基礎(chǔ)上修正提高，規(guī)范給出了下述計算公式：,三、按規(guī)范確定,（二）《港口工程地基規(guī)范》（JTJ250—98）,當?shù)鼗行挾刃∮诨虻扔?.0m、基礎(chǔ)埋深為0.5~1.5m時，地基承載力設(shè)計值根據(jù)巖石和土的野外特征、密實度或標準貫入錘擊數(shù)，按表格確定。,（三）《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》50007-2002,當基礎(chǔ)寬度大于3m或埋深大于0.5m時，從載荷試驗或其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：,,,地基承載力特征值可由荷載試驗或其他原位測試、公式計算、并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗確定。,
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