土力学第六章天然地基承载力(精品资料)资料

1、第六章天然地基承载力引言采用设问法，引出本章要研究的内容。结合第四章的铁道校区的主教学楼案例，启发学生引出地基承载力的计 算问题，进一步引出一下概念：天然地基、人工地基、地基承载力、极限承 载力、容许承载力。§ 6.1地基的破坏形态一、地基破坏的三种形态1 .整体剪切破坏(general shear failure)基底剪切破坏面与地面贯通，形成一弧形滑动面。密实砂土，基础埋深 很浅；或饱和粘土，荷载急速增加的情况下，极易造成整体剪切破坏。2. 局部剪切破坏(local shear failure)地基中剪切面延伸到一定位置，未扩展到地面。一般性粘土或中密砂土, 基础埋深较浅；或基础

2、埋深较大时，无论是砂性土或粘性土地基，最常见的 破坏形态是局部剪切破坏。注意三种地基破坏形态的破 坏面对比，PS 曲线对比。3. 冲切破坏(punching shear failure)松砂或其它松散结构的土，易造成冲切破坏。基础边形成的剪切破坏面 垂直向下的发展。第一种在理论上研究较多；第三种在理论上研究得很少，因为作为建筑 物地基，很少选择在松砂或其它松散结构的土层上，故无研究必要；第二种 破坏形态在天然地基中经常遇到，其理论工作在前一阶段进展较慢，近年来 研究已有了突破性进展。介绍冲切破坏 研究的进展情 况。二、地基变形的三个阶段地基的变形可分为三个阶段：1. 当P < Pa时，为

3、弹性变形阶段；2. 当Pa < P < Pk时，为弹塑性混合变形阶段;3. 当P > Pk时，为塑性变形阶段。三、确定地基容许承载力的方法1. 按控制地基中塑性区开展深度的方法。 只要地基中塑性区的开展深度小于 某一界限值，地基就具有足够的安全储备。2. 按理论公式推求地基的极限荷载 Pk再除以安全系数的方法。3. 按规范提供的经验公式确定地基的容许承载力。4. 按原位测试的方法确定地基的容许承载力。结合整体剪切破坏的 PS曲线对比，介绍后面几节的内容是围绕这四种方法讲解。§6.2地基临塑压力、地基临塑压力当地基土中仅个别12个点的应力达到极限平衡时，基底压力称为临

4、塑压力(critical edge pressure)二、理论公式推导过程(6-1)土体自重 在N点产生 的应力1、3(H+Z)3= Ko1=K0(H+Z)为简化计 算，假设K0=1，相当于 静水压力的 受力状态。1 p H3图6.4临塑压力计算图式采用设问法，师 生互动，推导时 围绕土中一点 的极限平衡方 程。1.计算图式2.推导过程 条形基础下任一点N的是由p H引起的大小主应力1和3dzcossin 假定N点达到了极限平衡，将1、3代入极限平衡方程得:sin(HZ) c cot由上式求得N点的深度:sinHta n塑性区的最大深度Zmax诗0，得到=0=12Zmax-(cot临塑压力pa

5、。当 Zmax=0 时， 求得PapH /丄（cot=0得：(c cosPacot2当=0时,pa=cHling pa,c (lim cot所以Pac.H当=0， H=0时（即地基在 表面荷载作用下）：Pa=czone of passive stateZonL(miomc.ctg讨论：临塑压力与那些因素有关？为什么与基础宽度无关?图6.5破坏图 式2 基本假设(1) 基底光 滑，剪应力为 零；(2) 地基土 自重为零，即,c 工 0、qo工0，算出地基极限压I力Pk;§6.3浅基础地基极限承载力的近似解一、普朗德尔的极限承载力理论3计算Pk(1)极限平 衡区Ia=ob=o n-bn=

6、on- nn i= i-(p i+ i)si n =pk'-(pi +1计算图式pk' )sir=pk' 1-sin )-pisin式中pi=c.ctg ,a与深度无关，它在BC上的分布为常数(2) 极限平衡区川p=ob=om+mb=om+mm 1= 3+(pi+ 3)sin = =q o(1+sin )+pisin p与深度无关，它在BE'上的分布为常数。法向应力a 对B的力矩对数螺旋线的表达式为:r°etg.BC22法向应力b 对B的力矩b.BE'2首先介绍本节的公式推导思路，分三步走，循循善诱，娓娓道来。详细讲解计算图式。对数螺旋线 上的

7、粘聚力 对B点的力 矩为cr2dcr。2 0由于扇形土 楔体无自重， 由刀Mb=0得1 2Mb aBC2式中围绕摩尔应力园讲解。BC r0，.tgBE' r0.e 22Pk' qotg 45Pk' Nq.q。Nc.c式中 ：(3) 过渡区UNqtg245.e屯2Ncctgtg2 45e屯1Nq 1 ctg2魏西克的极限承载力理论魏西克在Prandtl的基础上作了修正和发展。假定地基无粘聚力，又无过载, 即c=0、qo=O、 和，算出另一极限压力p；。1 .b.N2讨论：当地基土 的 c=0 , H=0 时， 地基的极限承 载力为零，这是 否合理？分析 产生的原因？三、浅

8、基础地基极限承载力对于一般地基，工0老、qo旳，极限压力为：1p； Pk' Pk'' Nq. .H Nc.c 1 .b.N2pkq0iq qNqCccNc1 .b.i . N2当基础形状改变、荷载出现偏心或倾斜时，按下式计算围绕扇形土楔体的静力平衡讲解。简述按规范确定地基承载力的由来。详细阐述公式 各参数的取值 及其代表的意 义。基底以上为多 层土时，2如何§6.4按规范确定地基承载力一、桥规规定的地基容许承载力容许承载力：系指在保证地基稳定(不破坏)的条件下，建筑物的沉降量不 超过容许值的地基承载力，以表示，它相当于=pk /K ( K> 1)。地基基

9、本容许承载力：基础宽度b< 2米，埋置深度H<3米时地基的容许承 载力。1. 求基本容许承载力从有关表中直接查到地基基本容许承载力。(1) 粘性土 Q4冲(洪)积粘性土的0主要由IL和e查表； Q3或以前的冲(洪)积粘性土或半干硬状态粘性土，由Es查表； 残积粘性土的o也由Es查表。(2) 砂性土砂性土由砂土名称、密实度及湿度查表。(3) 碎石类土由碎石类土的名称及密实度查表。(4) 岩石地基由岩石名称、节理发育程度和节理宽度查表。2. 考虑基础深度、宽度影响而提高地基承载力0! b 2 k2 2 H 3式中H 基础埋深(m),不受水流冲刷者，由天然地面算起；受水流冲刷者, 由一般

10、冲刷线算起；位于挖方内，由开挖后地面算起；b基础宽度(m)，当b大于10米时，按10米计算；ki、k2宽度、深度修正系数，按基底以下持力层土的类型决定；1 基底以下持力层土的天然容重；2基底以上土的天然容重。注意：(1) 若基础(或部分)在水面以下，且基底以下持力层为透水者，则基底以 上浸没在水中的土层不论是否透水，2取浮容重。(2) 若持力层为不透水者，故不论基底以上土是否透水，2取饱和容重。(3) 对于稍松砂土和松散的碎石类土地基，k1、k2值可取中密值的50%。3. 软土地基容许承载力1=5.14cu m亦可采用对于小桥和涵洞基础,取值?=02（H 3）式中修建在水中的基础，持力层又是不

11、透水土，水深每高1米，可增加10kPa,为什么?式中m安全系数，视软土灵敏度及建筑物对变形要求选用（1.52.5）; cu不排水剪切强度（kPa）；2基底以上土的容重；H 基础埋深；二、按建规确定地基承载力按照数理统计方法处理，按照土的性能指标平均值查得承载力基本值 fo， 乘上修正系数，得到承载力标准值 fk。fk f0 f式中 i回归修正系数,2.8847.918、i 1 （厂）（n n式中n测试样本数；变异系数，一，当承载力表具有两个指标，则采用综合变异系数1 2其中1第一指标变异系数；2第二指标变异系数； 第二指标折减系数。1. 由土的物理力学指标确定承载力基本值2. 由标准贯入试验和

12、轻便动力触探试验确定承载力标准值3. 承载力设计值f的计算基 础 宽 度、 深 度 修 正 系 数, 按 基 底 下 土 的 类 型 查 表6-2 2；h 基 础埋深（m）， 一般自室外 地面算起；b 基 础宽度（m）， b<3m 按 3m 计算，如 b>6m,取 6m；基f fk b （b 3） d 0（d 0.5）此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除0基底以上土的加权平均容重;§6.5 原位测试确定地基承载力一、何载试验（plateloadi ngtest):直接测试方 法，相当于在 原位进行地 基和基础的 模拟是试验。地基破坏的 判定（1）明显 侧向 挤出 或发 生裂 纹；（2）荷载 增量 很小， 沉降 急剧与桥规承载力公式对比增某荷增下小3，24时 内沉 降不 能稳 疋；此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除(4) s/b>0.06二、静力触探试验(cone penetration test, CPT);三、动力触探试验(dynamic penetration test)；轻型10 kg, 50c