第4章 土的抗剪强度与地基承载力

1、1 第4章 土的抗剪强度与地基承载力 4.1 土的抗剪强度与极限平衡条件 4.2 抗剪强度指标的确定 4.3 地基承载力的确定 2 4.0 概述 什么是土的抗剪强度？ p指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗 能力 为什么要研究土的抗剪强度？ p剪切破坏是土体破坏的重要特点 3 变形破坏变形破坏 沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值(已学已学) 地基破坏地基破坏 强度破坏强度破坏 地基整体或局部滑移、隆起，地基整体或局部滑移、隆起， 土工构筑物失稳、土工构筑物失稳、 滑坡滑坡 土体强度破坏的机理：土体强度破坏的机理： 在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪

2、切变形，在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形， 当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时， 土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切剪切 破坏。破坏。 4 1. 建筑物地基承载力问题建筑物地基承载力问题 基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致过大的基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致过大的 地基变形甚至倾覆。地基变形甚至倾覆。 5 6 2. 构筑物环境的安全性问题即土压力问题构筑物环境的安全性问题即土压力问题 挡土墙、基坑等工程中，墙后土体强度破坏

3、将造成过大的挡土墙、基坑等工程中，墙后土体强度破坏将造成过大的 侧向土压力，导致墙体滑动、倾覆或支护结构破坏事故侧向土压力，导致墙体滑动、倾覆或支护结构破坏事故 。 7 3. 土工构筑物的稳定性问题土工构筑物的稳定性问题 土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等，在超载、渗流乃至土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等，在超载、渗流乃至 暴雨作用下引起土体强度破坏后将产生整体失稳边坡滑坡等暴雨作用下引起土体强度破坏后将产生整体失稳边坡滑坡等 事故。事故。 8 4.1 土的抗剪强度与极限平衡条件 一、库伦定律 砂土砂土 粘性土粘性土 式中式中： f 土的抗剪强度，土的抗剪强度，kPakPa； 剪切面上的法向

4、应力，剪切面上的法向应力，kPakPa； 土的内摩擦角土的内摩擦角； c 土的粘聚力，土的粘聚力，kPakPa。 f =c+ tan 粘土粘土 c f f = tan 砂土砂土 f tan f c f tan 抗抗 剪剪 强强 度度 指指 标标 9 10 11 tan c f f c tan c 粘聚力粘聚力 摩擦力 土的抗剪强度由两部分组成：内摩擦力tan 及 粘聚力c 。 二、土的抗剪强度影响因素 12 p内摩擦力的来源: 滑动摩擦力：土粒间表面粗糙所产生的摩擦力。滑动摩擦力：土粒间表面粗糙所产生的摩擦力。 咬合摩擦力：土粒间互相镶嵌、联锁所产生的咬合力。咬合摩擦力：土粒间互相镶嵌、联锁所

5、产生的咬合力。 p粘聚力的来源: 原始粘聚力：土粒之间的电分子引力。原始粘聚力：土粒之间的电分子引力。 固化粘聚力：土中胶体物质的胶结力。固化粘聚力：土中胶体物质的胶结力。 13 密度（e,） 粒径级配（Cu,Cc） 颗粒的矿物成分 对于：砂土粘性土；高岭石伊利石蒙脱石 粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比） 在其他条件相同时： 对于砂土，颗粒的棱角提高了 对于碎石土，颗粒的棱角可能降低 p影响内摩擦力的主要因素：影响内摩擦力的主要因素： 粘粒含量 矿物成分 含水量 土的结构 p影响粘聚力的主要因素：影响粘聚力的主要因素： 14 x z xz zx x z xz zx 力的力的分析符号规定分析符号规

6、定 材料力学材料力学 + - + - 土力学土力学 正应力正应力剪应力剪应力 拉为正拉为正 压为负压为负 顺时针为正顺时针为正 逆时针为负逆时针为负 压为正压为正 拉为负拉为负 逆时针为正逆时针为正 顺时针为负顺时针为负 三、土中某点的应力状态 15 l 土中任一点的应力状态 0sincoscos 0cossinsin 1 3 dldldl dldldl 根据静力平衡根据静力平衡 条件得条件得 13 2sin 2 1 2cos 2 1 2 1 31 3131 16 2sin 2 1 2cos 2 1 2 1 31 3131 可用可用莫尔圆莫尔圆表表 示，如下图示，如下图 土中一点应力状态土中一

7、点应力状态 莫尔圆：代表一个土单元莫尔圆：代表一个土单元 的应力状态；的应力状态； 圆周上一点代表一个面上圆周上一点代表一个面上 的两个应力：的两个应力： 与与 17 四、土的极限平衡条件 p=f 时的极限平衡状态作为土的破坏准则：土 体中某点任意面上剪应力满足该式，该点破坏。 p可以把莫尔应力圆与库仑抗剪强度定律互相结 合起来。 p把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力 状态称为莫尔库仑破坏准则，是判别土体 (土体单元)所处状态的最常用的准则。 18 应力圆与强度线相含：应力圆与强度线相含： 强度包线强度包线 应力圆与强度线相切：应力圆与强度线相切： 应力圆与强度线应力圆与强度线相割：相割

8、： 极限应极限应 力圆力圆 f 破坏状态破坏状态 极限平衡状态极限平衡状态 稳定平衡状态稳定平衡状态 19 p根据这一准则，当土处于极限平衡状态即应理 解为破坏状态，此时的莫尔应力圆即称为极限 应力圆或破坏应力圆，相应的平面即称为剪切 破坏面（简称剪破面）。 简单讨论： X Y Soil elements at different locations X Y X Y 破坏 稳定 20 Y 一开始，莫尔圆是一个点 c c c c+ GL 21 v判断土中一点某方向面破坏与否的方法判断土中一点某方向面破坏与否的方法 已知条件：已知条件： 土的土的c、 （f=tg +c） 土中一点的应力状态土中一点

9、的应力状态（1、 、3或 或z、 、x、xz已知） 已知） 解：解：求出该斜截面上的正应力求出该斜截面上的正应力和剪应力和剪应力 将将代入库仑公式代入库仑公式f=tg +c求出破坏时的抗剪强度求出破坏时的抗剪强度f 判断：判断： f 没破坏（稳定）没破坏（稳定） f 破坏破坏 =f 极限平衡状态极限平衡状态 2sin)( 2 1 2cos)( 2 1 )( 2 1 31 3131 22 【例例】已知某土的抗剪强度指标已知某土的抗剪强度指标c=20kPa， =18 ， ，土中土中 某一平面上作用的法向应力某一平面上作用的法向应力为为260kPa, 剪应力剪应力为为92kPa, 该平面是否会剪切破

10、坏？为什么？该平面是否会剪切破坏？为什么？ ctg f kPatg5 .1042018260 f f=104.5Kpa=92Kpa=104.5Kpa=92Kpa，未破坏未破坏 23 摩尔摩尔-库仑强度理论库仑强度理论 根据极限应力圆与根据极限应力圆与 抗剪强度包线相切抗剪强度包线相切 的几何关系，可建的几何关系，可建 立以下极限立以下极限平衡条平衡条 件件： sin 2 1 2 1 3131 ctgc 1 3 13 ctg 2 c O c 13 2 24 2 452 2 45 2 452 2 45 2 13 2 31 tgctg tgctg 粘性土：粘性土： 化简后得极限平衡条件式：化简后得极

11、限平衡条件式： 无粘性土：无粘性土： 2 45 2 45 2 13 2 31 tg tg 25 1 1f 破坏状态破坏状态 O c 1f 3 1 1 p破坏判断方法破坏判断方法 判别对象：土体微小单元（一点）判别对象：土体微小单元（一点） 3 3= = 常数：常数： 2 452 2 45 2 31 tgctg f由由3计算计算1f 比较比较1与与1f 26 p破坏判断方法破坏判断方法 判别对象：土体微小单元（一点）判别对象：土体微小单元（一点） 1 1= = 常数：常数： 2 452 2 45 2 13 tgctg f由由1计算计算3f 比较比较3与与3f3 3f 弹性平衡状态弹性平衡状态 3

12、= =3f 极限平衡状态极限平衡状态 3 3f 破坏状态破坏状态 O c 1 3f 3 3 27 O c 1f 3 2 f 3 1 45 /2 破坏面破坏面 2 f p破坏面的位置破坏面的位置 与大主应力作用面夹角：与大主应力作用面夹角： f f=45 + /2 2 45 902 f f ctg f 土体的最大剪应土体的最大剪应 力面是否即剪切力面是否即剪切 破裂面破裂面? 剪破面并不产生于最剪破面并不产生于最 大剪应力面，而与大大剪应力面，而与大 主应力作用面成主应力作用面成 45+ /2的夹角。的夹角。 28 【解答解答】 已知已知 1=480kPa=480kPa， 3=210kPa=21

13、0kPa，c=20kPa=20kPa， =18=18o o 方法方法1 1： 计算结果表明：计算结果表明： 1f 3，该单元土体已发生剪切破，该单元土体已发生剪切破 坏。坏。 在剪切面上在剪切面上 库仑定律库仑定律 由于由于f ，所以该单元土体已破坏，所以该单元土体已破坏 方法方法3 3： kPakPac f 210224 2 45tan2 2 45tan 3 2 13 方法方法2 2： 0000 108254 2 45)90( 2 1 ff kPa f 3032cos)( 2 1 )( 2 1 3131 kPa f 1282sin)( 2 1 31 kPac f 118tan 30 方法方法

14、4 4： 作图法作图法 最大剪应力与主应力作用面成最大剪应力与主应力作用面成4545o o 最大剪应力面上的法向应力最大剪应力面上的法向应力 库仑定律库仑定律 最大剪应力面上最大剪应力面上max f ，所以，不会沿剪应力最大的面，所以，不会沿剪应力最大的面 发生破坏发生破坏 c 1 3 实际应力圆实际应力圆 max p问题解答：问题解答： kPa135)452sin()( 2 1 0 31max kPa345)452cos()( 2 1 )( 2 1 0 3131 kPac f 132tan 00 54 2 45 f破坏面与大主应力面成破坏面与大主应力面成54540 0夹角夹角 31 4.2

15、抗剪强度指标的测定 概述 p测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验； p土的抗剪强度与很多因素有关，如应力历史、 固结程度和排水条件等 p剪切试验可以在试验室内进行，也可在现场原 位条件下进行。 p按常用的试验仪器可将剪切试验分为： l直接剪切试验 l三轴压缩试验 l无侧限抗压强度试验 l十字板剪切试验(现场试验) 32 直接剪切试验 （一）试验仪器 33 （二）试验步骤 （三）试验结果处理 34 （四）试验分类 p快剪（Q）：施加垂直压力之后，立即施加水平剪力， 并在35min之内剪破 l指标称为快剪强度指标，以cq，q表示 p固结快剪（R）：剪前使试样在垂直荷载下充分固结， 剪切时速率较快，

16、尽量使土样在剪切过程中不再排水 l指标称为固结快剪强度指标，以cr，r表示 p慢剪（S）：施加垂直压力后待试样固结稳定，再以 缓慢的速率施加水平剪力，直至剪破，即整个试验过 程中尽量使土样排水。 l指标称为慢剪强度指标，以cs，s表示 35 cq cr cs ， 而q r s。 36 （五）试验的特点 p优点 l直剪试验的设备简单，试样的制备和安装方便，操 作容易，至今仍为工程单位广泛采用。 p缺点 l剪切破坏面固定，不一定是土样的最薄弱面。 l不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水压 力。 l剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪 应力分布不均匀。 37 三轴压缩试验 p三轴试验克

17、服了直剪试验的缺点 p三轴应力是指一个竖向应力和两个侧向应力而言， 由于压力室和试样为圆柱形，因此，两个侧向 （或称周围）的应力相等并为小主应力3 ，而 竖向（或轴向）的应力为大主应力1。在增加 1时保持3 不变，这样条件下的试验称为常 规三轴压缩试验。 38 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 39 （一）试验仪器 p三轴压缩仪主要由压力室、加压系统和量测系统三大部 分组成 40 41 （二）试验步骤 p装样 p施加周围压力3 p施加周围压力增量3（排水或不排水） p施加轴向压力增量q （排水或不排水） （三）试验结果处理 42 p分别在不同的周围压力3作用下进行剪切，得 到34

18、 个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的 公切线即为土的抗剪强度包线。 抗剪强度包线抗剪强度包线 c 43 （四）试验的分类 p三轴试验根据试样的固结和排水条件不同，可 分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪 （CU）和固结排水剪（CD）三种方法。分别 对应于直剪试验的快剪、固结快剪和慢剪试验。 pUU：un-consolidation un-drained pCU：consolidation un-drained pCD：consolidation drained 44 不固结不排水剪（UU）：施加3、3直至剪破 的整个过程不允许试样排水固结，使土样含水量 不变，简称不排水剪。 固结不排水剪（

19、CU）：在施加3时打开排水阀门， 使试样完全排水固结。然后关闭排水阀门，再施 加3，使试样在不排水条件下剪切破坏。 固结排水剪（CD）：使试样在3作用下排水固结， 再缓慢施加轴向压力增量3，直至剪破，始终 保持试样的孔隙水压力为零，简称排水剪。 45 c c 3 31 31 q 3 不固结或固结是对周围压力增量而言的 不排水或排水是对附加轴向压力而言的。 46 （五）试验特点 p优点： l能控制排水条件，量测孔隙水压力。 l试样的应力分布比较均匀，剪切破坏面为最薄弱面。 p 缺点： l试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂。 l试验在2=3的轴对称条件下进行，与土体实际受力 情况可能不符

20、。 （六）有效应力莫尔圆 p三轴压缩试验中可以测量出孔压，从而可以计算出有效 应力，也可以画出有效应力圆 fff u 11 fff u 33 47 XXX 1 3 1 3 u u =+ 总应力圆 13 u 有效应力圆 13 u 圆的大小不变 48 三轴压缩试验中的孔隙应力系数 1、概述 p主要介绍Skempton提出的孔隙应力系数 p孔隙应力系数可用来根据总应力的变化，快速的估计 不排水加载条件下所产生的孔压变化 p不排水三轴压缩试验中： 试样先承受 周围压力c 固结稳定， 以模拟试样 的原位应力 状态 先使试样 承受周围 压力增量 3 施加大、小 主应力之差 （1 3)(即 附加轴向压 力q

21、） 超孔隙水应力的 总增量为 u=u1+u2 49 2、孔隙应力系数B p当试样在不排水条件下受到各向相等压力增量3时， 产生的孔隙应力增量为u1，将u1与3之比定义为孔 隙应力系数B，即 p式中B是在各向施加相等压力条件下的孔隙应力系数。 它是反映土体在各向相等压力作用下，孔隙应力变化 情况的指标，也是反映土体饱和程度的指标。 p在饱和土的不固结不排水剪试验中，周围压力增量将 完全由孔隙水承担，所以B1； p当土完全干燥时，这时周围压力增量将完全由土骨架 承担，于是B0。在非饱和土中，孔隙中流体的压缩 性与土骨架的压缩性为同一量级，B介于0与1之间。饱 和度越大，B越接近1。 3 1 u B

22、 50 3、孔隙应力系数A p当试样受到轴向应力增量q(即主应力差13）作用 时，产生的孔隙水应力为u2， u2的大小与主应力差 13及土样的饱和程度有关，我们定义另一孔压 系数A如下： p式中A是在偏应力条件下的孔隙应力系数，其数值与土 的种类、应力历史等有关。上式也可写成： p式中：A 是综合反映主应力差（13）作用下孔 隙应力变化情况的一个指标。 )( 312 BAu )( 312 Au 51 p综合两个加载阶段有 Y 1 3 u = ? )( 313 ABu Skemptons 孔隙应力系数 A and B 饱和土B1 )( 31321 BABuuu 52 p饱和土不固结不排水剪试验中

23、，孔隙压力总增 量为 p饱和土固结不排水剪试验中，由于试样在3下 固结稳定，试样受剪前u1已消散为0，则 p饱和土固结排水剪试验中，从始至终孔压为0， 则 )( 313 Au )( 31321 BABuuu )( 31 Au 0u 53 有效应力圆有效应力圆总应力圆总应力圆 u u=0=0 B C cu uA A 3A 1A 饱和粘性土饱和粘性土在三组在三组 3 3下的不排水剪试验得到下的不排水剪试验得到A、B、C三个不同三个不同 3 3 作用下破坏时的总应力圆作用下破坏时的总应力圆 。强度指标为强度指标为cu、 u。 试验表明：试验表明：三个试样的周围压力三个试样的周围压力 3不同，但破坏时

24、的主应力差相不同，但破坏时的主应力差相 等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线 三个试样只能得到三个试样只能得到一个有效应力圆一个有效应力圆 （1）不固结不排水剪（）不固结不排水剪（UU） v不同试验方法的剪切试验结果不同试验方法的剪切试验结果 0 u )( 2 1 31 uf c uB 54 将总应力圆在水平轴上左移将总应力圆在水平轴上左移u uf f得到相应的有效应力圆，得到相应的有效应力圆， 按有效应力圆强度包线可确定按有效应力圆强度包线可确定c 、 ccu c cu cu 饱和粘性土饱和粘性土在三组在三组 3 3下进

25、行固结不排水剪试验得到下进行固结不排水剪试验得到A、B、C三三 个不同个不同 3 3作用下破坏时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定作用下破坏时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定 固结不排水剪总应力强度指标固结不排水剪总应力强度指标ccu、 cu A B C （2）固结不排水剪（）固结不排水剪（CU） cucuf tgc 总应力总应力 有效有效应力应力 tgc f 55 在整个排水剪试验过程中，在整个排水剪试验过程中， uf 0 0，总应力全部转化为有效应，总应力全部转化为有效应 力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力强度线即是有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力强度线即是有效应 力强度

26、线。强度指标为力强度线。强度指标为cd、 d d cd d d 总结总结: : 对于同一种土，在不同的排水条件下进行试验，总应力强度对于同一种土，在不同的排水条件下进行试验，总应力强度 指标完全不同指标完全不同 有效应力强度指标不随试验方法的改变而不同，抗剪强度与有效应力强度指标不随试验方法的改变而不同，抗剪强度与 有效应力有唯一的对应关系有效应力有唯一的对应关系 （3）固结排水剪（）固结排水剪（CD） ddf tgc 56 无侧限抗压强度试验 qu qu 加压加压 框架框架 量表量表 量力环量力环 升降升降 螺杆螺杆 无侧限压缩仪无侧限压缩仪 3=0 试试 样样 57 p三轴压缩试验中当周围

27、压力30时即为无侧 限试验条件，这时只有q=1。所以，也可称为 单轴压缩试验。 p由于试样的侧向压力为零，在侧向受压时，其 侧向变形不受限制，故又称为无侧限压缩试验。 p把这种情况下土所能承受的最大轴向压力称为 无侧限抗压强度以qu表示。试验时仍用圆柱状 试样，可在专门的无侧限仪上进行，也可在三 轴仪上进行。 58 59 p因为3 0，只能测得一个应力圆。与三轴试 验中3 0时的UU试验等同。 p无侧限抗压强度试验所得的极限应力圆的水平 切线就是破坏包线 2 u uf q c 0 u 60 u试验特点 p优点： l代替三轴试验（当3 =0） l可用来求土的灵敏度 p缺点： l无粘性土以及太软土

28、（流塑）不可实验 l 试验快，水来不及排出 u u t q q S 61 原位十字板剪切试验 p是一种现场的试验方法 p适合于在现场测定饱和粘性土的原位不排水强 度，特别适用于均匀的饱和粘性土。 62 63 p试验时，先将十字板插到要进行试验的深度， 再在十字板剪切仪上端的加力架上以一定的转 速对其施加扭力矩，使板内的土体与其周围土 体产生相对扭剪，直至剪破，测出其相应的最 大扭力矩。然后，根据力矩的平衡条件，推算 出圆柱形剪破面上土的抗剪强度。 64 p假定： l 剪破面为圆柱面； l 抗剪强度均匀； 21max MMM 2 1 D DHM f 32 22 2 2 0 2 DD rrdrM

29、f D f 322 2 max DDD DHM ff ) 3 ( 2 2 max D H D M f 在饱和粘土不固结不排水剪试验中，u0 ，fcu. 65 抗剪强度指标的选择抗剪强度指标的选择 饱和粘性土的抗剪强度性状是很复杂的，它不饱和粘性土的抗剪强度性状是很复杂的，它不 仅与仅与剪切条件剪切条件有关，还与土的有关，还与土的应力历史应力历史等因素有关。等因素有关。 由于实际工程条件的复杂性，用实验室的试验条件由于实际工程条件的复杂性，用实验室的试验条件 去完全模拟现场条件是不可能的。所以针对具体的去完全模拟现场条件是不可能的。所以针对具体的 工程问题，确定土的抗剪强度指标的方法只能是尽工程

30、问题，确定土的抗剪强度指标的方法只能是尽 可能地模拟实际工况来进行试验。可能地模拟实际工况来进行试验。 66 首先根据工程问题的性质确定分析方法，进而首先根据工程问题的性质确定分析方法，进而 决定采用总应力强度指标或有效应力强度指标，然决定采用总应力强度指标或有效应力强度指标，然 后选择测试方法；后选择测试方法； 由三轴由三轴固结不排水固结不排水试验确定的有效应力强度指试验确定的有效应力强度指 标标c ccu cu 和 和cu cu 宜用于分析地基的 宜用于分析地基的长期长期稳定性，例如土稳定性，例如土 坡的长期稳定性分析，估计挡土结构物的长期土压坡的长期稳定性分析，估计挡土结构物的长期土压

31、力，位于软土地基上结构物地基长期稳定分析等；力，位于软土地基上结构物地基长期稳定分析等； 对于饱和软粘土的对于饱和软粘土的短期短期稳定性问题，则宜采用稳定性问题，则宜采用 不固结不排水剪不固结不排水剪的强度指标的强度指标c cu u， ， u u=0=0； 一般工程问题多采用总应力分析法的结果。一般工程问题多采用总应力分析法的结果。 67 工程经验：工程经验： 若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水 条件不良时，可采用三轴不固结不排水试验或直剪条件不良时，可采用三轴不固结不排水试验或直剪 的快剪试验结果的快剪试验结果, ,常用于施工期的强度与稳

32、定验算。常用于施工期的强度与稳定验算。 若地基上荷载的增加速率较慢，而地基土的透水性若地基上荷载的增加速率较慢，而地基土的透水性 较高且排水条件较佳时，则可以采用固结排水或慢较高且排水条件较佳时，则可以采用固结排水或慢 剪试验的结果。剪试验的结果。 若建筑物竣工后较长时间若建筑物竣工后较长时间, ,突遇荷载增大突遇荷载增大, ,如房屋加如房屋加 层层, ,天然土坡上堆载，则采用固结不排水剪或固结快天然土坡上堆载，则采用固结不排水剪或固结快 剪试验结果。剪试验结果。 68 4.3 地基承载力的确定 建筑物因地基问题引起破坏有两种原因： p由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，引 起基础过大的沉降

33、或者沉降差，使上部结构倾 斜、开裂以致毁坏或失去使用价值 （变形的问 题） p由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层 所能承受的能力而使地基产生滑动破坏（承载 力的的问题） l主要是持力层的剪切破坏 69 地基剪切破坏的形式 p整体剪切破坏 p局部剪切破坏 p冲剪破坏 这三种破坏的特征是不相同的，出现什么样的 地基破坏形式与土的压缩性有关：坚硬或紧密 土往往成整体剪切破坏；而软弱粘土或松软弱粘土或松砂土砂土 成局部剪切破坏，或冲剪破坏。 70 剪切破坏的形式特征 2.2.局部剪切局部剪切 松软地基，埋深较大；曲线松软地基，埋深较大；曲线 开始就是非线性，没有明显的开始就是非线性，没有明显的

34、骤降段。骤降段。 1. 1.整体破坏整体破坏 土质坚实土质坚实, ,基础埋深浅；曲线基础埋深浅；曲线 开始近直线，随后沉降陡增，开始近直线，随后沉降陡增， 两侧土体隆起。两侧土体隆起。 3.3.冲剪破坏冲剪破坏 松软地基，埋深较大；荷载板几松软地基，埋深较大；荷载板几 乎垂直下切，两侧无土体隆起。乎垂直下切，两侧无土体隆起。 （1 1）整体破坏）整体破坏 （2 2）局部剪切）局部剪切 （3 3）冲剪破坏）冲剪破坏 P S 深深 土土 层层 表表 面面 土土 P S P S 71 地基变形的三个阶段 （1）压密阶段压密阶段（或称线性变形阶段） p-s曲线接近于直线，各点剪应力均小于土的抗剪强度，

35、处于弹性平 衡状态。此阶段荷载板的沉降主要是由于土的压密变形引起的，如图 中p-s曲线上的oa段。 （2）剪切阶段剪切阶段（或称塑性变形阶段） p-s曲线已不再保持线性关系，沉降的增长率随荷载的增大而增加。 局部出现塑性区，随着荷载增加，土中塑性区范围的不断扩大，直至 土中形成连续滑动面，如图中p-s曲线上的ab段。 （3）破坏阶段破坏阶段（或称失稳阶段） 当荷载超过极限荷载后，荷载板急剧下沉，即使不增加荷载，沉降也 不能稳定，这表明地基进入了破坏阶段。在这一阶段，由于土中塑性 区范围的不断扩展，最后在土中形成连续滑动面，土从载荷板四周挤 出隆起，基础急剧下沉或向一侧倾斜，地基发生整体剪切破坏

36、。破坏 阶段相当于图中p-s曲线上的bc段。 72 力的定义 p地基承载力地基承载力：指地基承受荷载的能力。指地基承受荷载的能力。 p地基极限承载力：地基极限承载力：地基承受最大荷载的能力。地基承受最大荷载的能力。 p地基承载力特征值：地基承载力特征值：指在保证地基稳定的条件指在保证地基稳定的条件 下，地基单位面积上所能承受的最大应力。下，地基单位面积上所能承受的最大应力。 p临塑荷载临塑荷载p pcr cr： ：相应于相应于a a点的荷载，为地基土点的荷载，为地基土开开 始出现剪切破坏始出现剪切破坏时的基底压力。时的基底压力。 p极限荷载极限荷载p pu u：地基达到地基达到完全剪切破坏完全

37、剪切破坏时的荷载。时的荷载。 p容许荷载：容许荷载：同时满足强度和变形要求的荷载。同时满足强度和变形要求的荷载。 73 地基承载力的确定 p静载荷试验或其它原位试验方法 p理论公式法（主要针对整体剪切破坏） p规范查表方法 74 p静载荷试验或其它原位试验方法 75 76 千斤顶千斤顶 荷载板荷载板 l承载力特征值承载力特征值fak的确定：的确定： 1.当当ps曲曲线上有线上有比例界限比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；时，取该比例界限所对应的荷载值； 2.当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取倍时，取极限荷载值的一半极限荷载值的一半； 3.当不能按上述二点确定时，如压板面积为当不能按上述二点确定时，如压板面积为0.250.50m2，可取，可取 s/b=0.010.015所对应的荷载，但其值不应大于所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半最大加载量的一半。 4.同一土层参加统计的实验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平同一土层参加统计的实验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平 均值的均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值