项目6地基强度验算

1、兰州资源环境职业技术学院水利工程系1 1 土的抗剪强度指标土的抗剪强度指标1.11.1土的抗剪强度规律土的抗剪强度规律1.1.11.1.1土的抗剪强度的基本概念土的抗剪强度的基本概念土的抗剪强度土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。任务任务1 确定土的抗剪强度指标确定土的抗剪强度指标兰州资源环境职业技术学院水利工程系c: :土的粘聚力土的粘聚力 : :土的内摩擦角土的内摩擦角17761776年，库仑根据年，库仑根据砂土砂土剪切试验剪切试验后来，根据后来，根据粘性土粘性土剪切试验剪切

2、试验tanfcftan f =c+ tan 粘土粘土c f f = tan 砂土砂土 f抗抗剪剪强强度度指指标标1.1.21.1.2土的抗剪强度规律土的抗剪强度规律库仑定律库仑定律兰州资源环境职业技术学院水利工程系内摩擦力的来源内摩擦力的来源: : 1.1.土粒间表面粗糙所产生的摩擦力。土粒间表面粗糙所产生的摩擦力。 2.2.土粒间互相镶嵌、联锁所产生的咬合力。土粒间互相镶嵌、联锁所产生的咬合力。 粘聚力的来源粘聚力的来源: :1.1.由土粒之间的电分子引力。由土粒之间的电分子引力。2.2.土中胶体物质的胶结力。土中胶体物质的胶结力。3.3.薄膜水的粘滞阻力。薄膜水的粘滞阻力。兰州资源环境职业

3、技术学院水利工程系2 2 土的强度理论土的强度理论2.12.1土中一点的应力状态土中一点的应力状态（a a）微元体上的应力）微元体上的应力 （b b）隔离体上的应力）隔离体上的应力兰州资源环境职业技术学院水利工程系 2sin)(212cos)(21)(21313131 摩尔圆摩尔圆兰州资源环境职业技术学院水利工程系2.22.2土的极限平衡条件土的极限平衡条件2.2.1 土的极限平衡状态土的极限平衡状态 强度线强度线极限应极限应力圆力圆应力圆与强度线应力圆与强度线相离：相离：应力圆与强度线应力圆与强度线相切：相切：应力圆与强度线应力圆与强度线相割：相割：f破坏状态破坏状态 兰州资源环境职业技术学

4、院水利工程系2.2.2 土的极限平衡条件式土的极限平衡条件式 3 1c f2 fA cctg 1/2( 1 + 3 )31312121sincctg2452245231ooctgtg2452245213ooctgtg兰州资源环境职业技术学院水利工程系PSTA3 3抗剪强度指标的确定抗剪强度指标的确定3.13.1直接剪切试验直接剪切试验3.1.13.1.1直剪仪及试验原理直剪仪及试验原理兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源

5、环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系p直剪试验直剪试验n库仑（库仑（17761776） n试验原理试验原理施加施加 （=P/A），），量测量测 （=T/A）上盒上盒下盒下盒PSTA fOc tan fcf tan内内摩摩擦擦力力内内摩摩擦擦系系数数； tantan兰州资源环境职业技术学院水利工程系PSTA = 100KPa = 200KPa = 300KPa Oc 兰州资源环境职业技术学院水利工程系兰州资源环境职业技术学院水利工程系缺点缺点: :试验时不能严格控制排水条

6、件，不能量测孔隙水试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力。压力。限定的剪切面不是土样最薄弱面；限定的剪切面不是土样最薄弱面；应力应变分布不均匀应力应变分布不均匀, ,且垂直荷载发生偏转且垂直荷载发生偏转, ,使主应力使主应力大小方向都发生偏转大小方向都发生偏转; ;受剪面积逐渐缩小受剪面积逐渐缩小, ,而在计算抗剪强度时仍按土样而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；的原截面积计算；3.1.13.1.1直剪试验的优缺点直剪试验的优缺点兰州资源环境职业技术学院水利工程系3.23.2三轴剪切试验三轴剪切试验3.2.13.2.1三轴仪及试验原理三轴仪及试验原理兰州资源环境职业技术学院水利工

7、程系强度包线强度包线( 1- )f ( 1- )f 兰州资源环境职业技术学院水利工程系v优点：优点：试样中的应力分布比较均匀；试样中的应力分布比较均匀；试样破坏时剪切破坏面就发生在土样的最薄弱处；试样破坏时剪切破坏面就发生在土样的最薄弱处；试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解土中有效应力变化情况。土中有效应力变化情况。v缺点：缺点：试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂 试验在试验在 2 2= = 3 3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可

8、能不符。可能不符。 3.2.23.2.2三轴剪切试验的优缺点三轴剪切试验的优缺点兰州资源环境职业技术学院水利工程系3.33.3无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验兰州资源环境职业技术学院水利工程系3.43.4十字板剪切试验十字板剪切试验兰州资源环境职业技术学院水利工程系21maxMMM2324221DDMf22DDHMf322maxDHDMf（1）圆柱形土体上下两个剪切面上的抗扭力矩）圆柱形土体上下两个剪切面上的抗扭力矩（2）圆柱形土体侧面上的抗扭力矩）圆柱形土体侧面上的抗扭力矩兰州资源环境职业技术学院水利工程系4 4 总应力强度指标和有效应力强度指标及其测定方法总应力强度指标和有效应力强度指

9、标及其测定方法4.1 4.1 总应力法总应力法三轴剪切试验三轴剪切试验排水剪（排水剪（CDCD）不排水剪（不排水剪（UUUU）固结不排水剪（固结不排水剪（CUCU）直接剪切试验直接剪切试验慢剪（慢剪（S S）快剪（快剪（Q Q）固结快剪（固结快剪（CQCQ）兰州资源环境职业技术学院水利工程系总应力测得的抗剪强度指标总应力测得的抗剪强度指标兰州资源环境职业技术学院水利工程系 tanfcf tan4.24.2有效应力法有效应力法兰州资源环境职业技术学院水利工程系 cc ABC总应力强度包线总应力强度包线有效应力强度包线有效应力强度包线有效应力强度指标的确定有效应力强度指标的确定兰州资源环境职业技术

10、学院水利工程系试验方法试验方法适用条件适用条件不排水剪或不排水剪或快剪（快剪（UU）地基土的透水性和排水条件不良，建筑物施地基土的透水性和排水条件不良，建筑物施工速度较快工速度较快排水剪或慢排水剪或慢剪（剪（CD）地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑物地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑物加荷速率较慢加荷速率较慢固结不排水固结不排水剪或固结快剪或固结快剪（剪（CU）建筑物竣工以后较久，荷载又突然增大，或建筑物竣工以后较久，荷载又突然增大，或地基条件等介于上述两种情况之间地基条件等介于上述两种情况之间兰州资源环境职业技术学院水利工程系承载力的概念：承载力的概念：保证建筑物安全可靠，并符合正常使用

11、要求的前提下，地基保证建筑物安全可靠，并符合正常使用要求的前提下，地基土在单位面积上所能承受荷载的能力。土在单位面积上所能承受荷载的能力。极限承载力极限承载力地基发生剪切破坏丧失整体稳定时的地基承载力，是地基所能承地基发生剪切破坏丧失整体稳定时的地基承载力，是地基所能承受的基地压力极限值。受的基地压力极限值。容许承载力容许承载力 同时满足地基的强度稳定和变形要求时的地基承载力，地基极限承载同时满足地基的强度稳定和变形要求时的地基承载力，地基极限承载力除以安全系数。力除以安全系数。 承载力设计值承载力设计值(特征值特征值)任务任务2 2 确定地基承载力确定地基承载力兰州资源环境职业技术学院水利工

12、程系1 1 地基的破坏形式与变形阶段地基的破坏形式与变形阶段兰州资源环境职业技术学院水利工程系1.11.1整体破坏整体破坏 土质坚实（密实砂土，坚硬粘土）土质坚实（密实砂土，坚硬粘土）, ,基础埋浅；曲线开始近直基础埋浅；曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起。它是一种典型的土体强度线，随后沉降陡增，两侧土体隆起。它是一种典型的土体强度破坏，破坏有一定的突然性。破坏，破坏有一定的突然性。整体破坏整体破坏PS兰州资源环境职业技术学院水利工程系1.21.2局部剪切局部剪切 松软地基，埋深较大；曲线开始就是非线性，没有明松软地基，埋深较大；曲线开始就是非线性，没有明显的骤降段。基础两侧土体有部分

13、隆起。是一种以变形显的骤降段。基础两侧土体有部分隆起。是一种以变形为主要特征的破坏模式。为主要特征的破坏模式。局部剪切局部剪切PS兰州资源环境职业技术学院水利工程系1.31.3冲剪破坏冲剪破坏 松软地基（如软粘土），埋深较大；荷载板几乎垂直下切，松软地基（如软粘土），埋深较大；荷载板几乎垂直下切，两侧无土体隆起。是一种典型的以变形为特征的破坏模式。两侧无土体隆起。是一种典型的以变形为特征的破坏模式。冲剪破坏冲剪破坏PS深深土土层层表表面面土土兰州资源环境职业技术学院水利工程系阶段阶段1：弹性变形阶段弹性变形阶段阶段阶段2：局部塑性区局部塑性区阶段阶段3：完全破坏段完全破坏段PS曲线曲线SP0P

14、crPu123比比例例界界限限极极限限荷荷载载临临塑塑荷荷载载1.41.4地基变形的三个阶段地基变形的三个阶段兰州资源环境职业技术学院水利工程系 Zmax=0 pcr = Nq 0d+Ncc其中其中 21ctgNq2ctgctgNc2 2 地基的临塑荷载与临界荷载地基的临塑荷载与临界荷载2.1 2.1 临塑荷载临塑荷载兰州资源环境职业技术学院水利工程系 Zmax= B/4 或或 B/3：p1/4 = N1/4 B +Nq 0 d +Nccp1/3= N1/3 B +Nq 0d +Ncc其中其中 244/1ctgN233/1ctgN2.2 2.2 临界荷载临界荷载兰州资源环境职业技术学院水利工程

15、系3 3 地基的极限荷载地基的极限荷载3.1 3.1 太沙基公式太沙基公式基本假定：基本假定：（1 1）基础为条形基础；）基础为条形基础；（2 2）基础两侧埋深）基础两侧埋深d d范围内的土重被视为边荷载，不考虑这部分范围内的土重被视为边荷载，不考虑这部分土的抗剪强度；土的抗剪强度；（3 3）基础底面时粗糙的；）基础底面时粗糙的；（4 4）在极限荷载作用下，滑动土体共分为五个区。）在极限荷载作用下，滑动土体共分为五个区。兰州资源环境职业技术学院水利工程系cquNcNqNBp21N 、 Nq 、 Nc承载力系数，只取决于承载力系数，只取决于 说明：说明：可近似推广到圆形、方形基础，及局部剪切破坏情况可近似推广到圆形、方形基础，及局部剪切破坏情况太沙基极限荷载公式太沙基极限荷载公式