土力学第八章课件

1、第八章第八章 地基承载力地基承载力河海大学河海大学 岩土工程研究所岩土工程研究所Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University8 81 1 概述概述 由于地基土在建筑物荷载作用下产生变形，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或者沉降差，使上部引起基础过大的沉降或者沉降差，使上部结构倾斜、开裂以致毁坏或失去使用价值。结构倾斜、开裂以致毁坏或失去使用价值。 地基中有哪些问题需要考虑呢？地基中有哪些问题需要考虑呢？ 由于建筑物的荷载过大，超过了地基土所由于建筑物的荷载过大，超过了地基土所能承受的能力

2、而使地基产生滑动破坏。能承受的能力而使地基产生滑动破坏。8 81 1 概述概述 建筑物基础的沉降量或沉降差必须在该建建筑物基础的沉降量或沉降差必须在该建筑物所允许的范围内（筑物所允许的范围内（变形要求变形要求）。）。 地基必须满足哪些条件呢？地基必须满足哪些条件呢？ 建筑物的基底压力应该在地基所允许的承建筑物的基底压力应该在地基所允许的承载能力之内（载能力之内（稳定要求稳定要求）。）。 特殊的建筑物如堤坝、水闸等地基还应满特殊的建筑物如堤坝、水闸等地基还应满足抗渗、防冲等特殊要求。足抗渗、防冲等特殊要求。8 81 1 概述概述 地基承载力不足而使地基破坏的地基承载力不足而使地基破坏的根本原因根

3、本原因是是由于荷载过大，使地基中的剪应力达到或超过了由于荷载过大，使地基中的剪应力达到或超过了地基土的抗剪强度。地基土的抗剪强度。 整体剪切破坏整体剪切破坏 局部剪切破坏局部剪切破坏 冲剪破坏冲剪破坏地基中剪切破坏的型式有地基中剪切破坏的型式有 地基承载力不足而使地基破坏的地基承载力不足而使地基破坏的实质实质是基础是基础下持力层土的剪切破坏。下持力层土的剪切破坏。8-1 概概 述述 载荷试验可用于确定岩土地基的承载力和变形特性。载荷试验可用于确定岩土地基的承载力和变形特性。试验时，用一定面积的承载板向地基施加竖向荷载，观察试验时，用一定面积的承载板向地基施加竖向荷载，观察地基变形和破坏现象。地

4、基变形和破坏现象。 由于载荷试验时力的作用方式与建筑物相似，试验由于载荷试验时力的作用方式与建筑物相似，试验成果具有较好的可比性，故在工程实践中得到广泛应用。成果具有较好的可比性，故在工程实践中得到广泛应用。载荷试验的最大缺点是周期长、费用高。载荷试验的最大缺点是周期长、费用高。试坑载荷试验试验深度钻孔载荷试验动力载荷试验加荷性质静力载荷试验平板载荷试验 承载板形式螺旋板载荷试验 浅层平板载荷试验可适用于确定浅部地基土层的浅层平板载荷试验可适用于确定浅部地基土层的承压板下承压板下应力主要影响范围内的承载力。承压板面积应力主要影响范围内的承载力。承压板面积不应小于不应小于0.25m0.25m2

5、2，对于软土不应小于对于软土不应小于0.5m0.5m2 2。 深深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层（埋深大于（埋深大于等于等于3m3m和地下水位以上）和地下水位以上）及大直径桩桩端土层在承压板下应力及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力主要影响范围内的承载力。 螺旋板螺旋板载荷试验可适用于确定深部地基载荷试验可适用于确定深部地基或地下水位以下的或地下水位以下的地基土地基土承载力承载力。8-1 概概 述述8.1.1 平板载荷试验仪器设备平板载荷试验仪器设备承载板、加荷装置、量测设备承载板、加荷装置、量测设备千斤顶荷载板荷载板8.1.1

6、平板载荷试验仪器设备平板载荷试验仪器设备8.1.1 平板载荷试验仪器设备平板载荷试验仪器设备一、承载板一、承载板 承载板是将上部荷载转化成均布基底压力的刚性平板，承载板是将上部荷载转化成均布基底压力的刚性平板，用于模拟建筑物基础的作用。承载板常用刚度大的加肋厚用于模拟建筑物基础的作用。承载板常用刚度大的加肋厚钢板或钢筋混凝土板制成。承载板的面积越大越接近工程钢板或钢筋混凝土板制成。承载板的面积越大越接近工程实际，但面积越大需要加载量越大，试验难度和成本越高。实际，但面积越大需要加载量越大，试验难度和成本越高。 实用上，选用承载板应遵循如下规定：对于松软土宜实用上，选用承载板应遵循如下规定：对于

7、松软土宜采用较大尺寸，坚硬土可采用较小尺寸；上硬下软土层应采用较大尺寸，坚硬土可采用较小尺寸；上硬下软土层应采用较大尺寸，上软下硬土层可采用较小尺寸。采用较大尺寸，上软下硬土层可采用较小尺寸。8.1.1 平板载荷试验仪器设备平板载荷试验仪器设备二、加载设备二、加载设备 载荷试验中，加载设备通常是试验中心，也是费用中载荷试验中，加载设备通常是试验中心，也是费用中的主要部分。加载方式分为两类：的主要部分。加载方式分为两类：( () )以重物为荷载源；以重物为荷载源；( () )油压千斤顶反力加荷法。油压千斤顶反力加荷法。8.1.1 平板载荷试验仪器设备平板载荷试验仪器设备二、加载设备二、加载设备

8、油压千斤顶的行程满足地基沉降量的要求；地锚发力油压千斤顶的行程满足地基沉降量的要求；地锚发力大于最大加荷；能够补压。大于最大加荷；能够补压。8.1.1 平板载荷试验仪器设备平板载荷试验仪器设备三、量测设备三、量测设备 载荷试验精度由量测设备控制。量测设备按量测对象载荷试验精度由量测设备控制。量测设备按量测对象分力和位移量测两种：按深度分表层量测和地下量测两种。分力和位移量测两种：按深度分表层量测和地下量测两种。1.1.承载板受力量测：承载板上受到的竖向力需要准确量测，承载板受力量测：承载板上受到的竖向力需要准确量测，规范规定竖向力量测精度要高于规范规定竖向力量测精度要高于95%95%。常用量测

9、方法有：。常用量测方法有：力传感器法和压力表量测。力传感器法和压力表量测。2.2.载荷板的沉降量量测：规范载荷板的沉降量量测：规范要求精度达到要求精度达到0.1mm0.1mm。8.1.1 平板载荷试验仪器设备平板载荷试验仪器设备三、量测设备三、量测设备3.3.地下量测：在承载板下不同深度处进行力和深层位移的地下量测：在承载板下不同深度处进行力和深层位移的观测及其它量（如：孔隙水应力、桩土应力比等）观测，观测及其它量（如：孔隙水应力、桩土应力比等）观测，这时，先打钻孔将各种传感器埋入到地下设计的不同深度，这时，先打钻孔将各种传感器埋入到地下设计的不同深度，采用电测方法记录。采用电测方法记录。8.

10、1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用一、试验步骤一、试验步骤1.1.试验准备：熟悉试验点试验准备：熟悉试验点( (每个场地不宜少于每个场地不宜少于3 3点点，当场地，当场地内岩土体不均时，应适当增加内岩土体不均时，应适当增加 ) )工作环境。确定试验时承工作环境。确定试验时承载板的最大压力，由此计算理论最大荷载和实际应准备的载板的最大压力，由此计算理论最大荷载和实际应准备的最大荷载。了解试验期间的气候情况、交通条件，安排试最大荷载。了解试验期间的气候情况、交通条件，安排试验进程。掌握试验区土层情况、地下水情况。由以上条件验进程。掌握试验区土层情况、地下水情况。由以上

11、条件制定出详细试验计划，在计划中既要有各项工作的方式和制定出详细试验计划，在计划中既要有各项工作的方式和时间安排，又要有预计出现各种不利情况时相应的处理措时间安排，又要有预计出现各种不利情况时相应的处理措施和处理所需要的时间；施和处理所需要的时间；8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用一、试验步骤一、试验步骤2.2.试验场地的平整：按照试验要求，在试验高程整理出试试验场地的平整：按照试验要求，在试验高程整理出试验需要的场地（浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高验需要的场地（浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高处），若需要埋设深层测量仪器，在场地平整同时进行。处），

12、若需要埋设深层测量仪器，在场地平整同时进行。具体要求可参见各类载荷试验规范；具体要求可参见各类载荷试验规范；3.3.设备进场：先在实验室内对所有量测设备进行检验，然设备进场：先在实验室内对所有量测设备进行检验，然后包装好并采用适当的运输方式进场，保证设备完好率，后包装好并采用适当的运输方式进场，保证设备完好率，对于易损设备应有备用件；对于易损设备应有备用件；8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用一、试验步骤一、试验步骤4.4.设备安装：首先安装反力荷载及其支撑设备。反力荷载设备安装：首先安装反力荷载及其支撑设备。反力荷载大小按试验最大荷载大小加安全储备计算，要求满

13、足相应大小按试验最大荷载大小加安全储备计算，要求满足相应试验规范。然后安装千斤顶（试验规范。然后安装千斤顶（千斤顶中心和承载板的中心千斤顶中心和承载板的中心一致一致）、力传感器、位移量测传感器（）、力传感器、位移量测传感器（位移传感器支架固位移传感器支架固定点设在不受变形影响的位置上，位移观测点应对称设置定点设在不受变形影响的位置上，位移观测点应对称设置）等；等；8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用一、试验步骤一、试验步骤将设计最大荷载按将设计最大荷载按10101212级级（或相应规范规定的级数）（或相应规范规定的级数）分级，一般分级，一般每级荷载增量相等每级荷

14、载增量相等。分级施加竖直荷载（。分级施加竖直荷载（第一第一级荷载要计入设备重量级荷载要计入设备重量），竖直荷载要求作用于承载板形），竖直荷载要求作用于承载板形心，从而使承载板下基底压力为均布力。测量每级荷载作心，从而使承载板下基底压力为均布力。测量每级荷载作用下承载板的沉降量和其它测量参数。沉降量量测一般在用下承载板的沉降量和其它测量参数。沉降量量测一般在荷载加上后荷载加上后3030分钟、小时、小时、小时分钟、小时、小时、小时等时刻等时刻量测，直到在该级荷载作用下沉降稳定，施加下一级荷载。量测，直到在该级荷载作用下沉降稳定，施加下一级荷载。每级荷载作用下，沉降稳定标准为连续每级荷载作用下，沉降

15、稳定标准为连续2 2小时每小时沉降小时每小时沉降量小于等于量小于等于0.1mm0.1mm。8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用一、试验步骤一、试验步骤6.6.试验过程中及时绘制沉降时间过程线和荷载与沉降的关试验过程中及时绘制沉降时间过程线和荷载与沉降的关系曲线，即曲线，以便及时发现试验过程中可能出系曲线，即曲线，以便及时发现试验过程中可能出现的异常情况和地基可能出现的破坏情况，以保证试验的现的异常情况和地基可能出现的破坏情况，以保证试验的正确性和安全性；正确性和安全性；7.7.当地基发生破坏或达到设计试验最大荷载时，停止加载，当地基发生破坏或达到设计试验最大荷载

16、时，停止加载，试验结束。试验结束。8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用一、试验步骤一、试验步骤地基破坏的判定：地基破坏的判定：(1)(1)承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；隆起或径向裂缝持续发展；(2)(2)本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5 5倍，荷载与倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；沉降曲线出现明显陡降；(3)(3)某级荷载增量下某级荷载增量下,24,24小时内沉降不能稳定；小时内沉降不能稳定；(4)(4)总沉降量与承压板直径总沉降量

17、与承压板直径( (或宽度或宽度) )之比超过之比超过 0.06.06。8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用二、技术要求二、技术要求 1. 1.浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的或直径的三倍三倍；深层平板载荷试验的试井直径应；深层平板载荷试验的试井直径应等于等于承压板承压板直径；当试井直径直径；当试井直径大于大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径；高度不应小于承压板直径；2.2.试坑或试井底的岩土应试坑或试井底的岩土应避免扰动避免扰动，保持

18、其原状结构和天然，保持其原状结构和天然湿度，并在承压板下铺设不超过湿度，并在承压板下铺设不超过20mm 20mm 的砂垫层找平的砂垫层找平, ,尽快安尽快安装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距进行操作，减少对土的扰动；进行操作，减少对土的扰动；8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用二、技术要求二、技术要求 3. 3.载荷试验宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂载荷试验宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平板载荷试验承压板面积隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平

19、板载荷试验承压板面积不应小于不应小于0.250.25，对软土和粒径较大的填土不应小于，对软土和粒径较大的填土不应小于0.50.5; ;土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用0.50.5; ;岩石载荷试岩石载荷试验承压板的面积不宜小于验承压板的面积不宜小于0.070.07。8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用二、试验记录二、试验记录 载荷试验的观测数据必须校正，这是因为：载荷试验载荷试验的观测数据必须校正，这是因为：载荷试验过程中，由于一些因素的干扰，使得测记的沉降值与真实过程中，由于一些因素的干扰，使得测记的沉降值与真实沉降量存

20、在一定差异，如：设备荷载引起的沉降未量测、沉降量存在一定差异，如：设备荷载引起的沉降未量测、试验区土面未整平、电测传感器的温漂等。这些因素引起试验区土面未整平、电测传感器的温漂等。这些因素引起的误差使得的误差使得曲线不通过坐标原点曲线不通过坐标原点、观测数据有一定观测数据有一定的分散性的分散性等。试验数据的校正首先是使曲线通过坐等。试验数据的校正首先是使曲线通过坐标原点，其次是使曲线成为与观测数据点最接近的光滑曲标原点，其次是使曲线成为与观测数据点最接近的光滑曲线。线。8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用三、成果应用三、成果应用1.1.确定地基承载力确定地基承载

21、力（）对于有直线段的曲线，可用临塑荷载（）对于有直线段的曲线，可用临塑荷载P Pcrcr作为作为允许承载力；允许承载力；（）用相对沉降量确定允许承载力：在曲线上取（）用相对沉降量确定允许承载力：在曲线上取沉降量与承载板边长（或直径）之比的某一沉降量与承载板边长（或直径）之比的某一给定值对应的荷载作为承载力；给定值对应的荷载作为承载力；（）极限荷载法：在曲线上由极限荷载（）极限荷载法：在曲线上由极限荷载u u除以除以安全系数得到允许承载力。安全系数得到允许承载力。8.1.2 试验步骤、资料整理、成果应用试验步骤、资料整理、成果应用三、成果应用三、成果应用2.2.计算地基土变形模量计算地基土变形模

22、量0pdEs深层平板载荷试验：001pdEIs浅层平板载荷试验：8.1.3 平板载荷试验成果精度的主要影响因素平板载荷试验成果精度的主要影响因素1.1.承载板尺寸：承载板边长或直径承载板尺寸：承载板边长或直径B B小于某值时，沉降量小于某值时，沉降量S S与与B B成反比；当大于某值时，成反比；当大于某值时，S S与与B B成正比。圆形承载板该成正比。圆形承载板该值为值为30-35cm30-35cm，方形承载板，该值为，方形承载板，该值为50cm50cm。2.2.沉降稳定标准。沉降稳定标准。3.3.承载板的埋深。承载板的埋深。8.1.4 载荷试验的缺陷载荷试验的缺陷 载荷试验一般受荷面积比较小

23、，加荷影响深度不载荷试验一般受荷面积比较小，加荷影响深度不超过二倍承压板边长超过二倍承压板边长( (或直径或直径) )，因此当地基土在深，因此当地基土在深度上是非均质时，应考虑在不同深度上进行载荷试度上是非均质时，应考虑在不同深度上进行载荷试验或用不同大小的承压板进行载荷试验。另外载荷验或用不同大小的承压板进行载荷试验。另外载荷试验加荷时间也比较短，按常规试验方法，并不能试验加荷时间也比较短，按常规试验方法，并不能提供建筑物最终固结沉降的数据。提供建筑物最终固结沉降的数据。 载荷试验有的在试坑内进行、也有的在钻孔底载荷试验有的在试坑内进行、也有的在钻孔底进行。由于钻孔底不易整平，孔底土易受扰动

24、，设进行。由于钻孔底不易整平，孔底土易受扰动，设置承压板也较困难对试验结果严重影响，故目前置承压板也较困难对试验结果严重影响，故目前大多已不采用钻孔载荷试验。大多已不采用钻孔载荷试验。8 81 1 概述概述 整体剪切破坏整体剪切破坏线性变形阶段：线性变形阶段：主要产生压缩主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于变形，荷载与沉降关系接近于直线直线, ,地基处于弹性平衡状态地基处于弹性平衡状态O Ospabc弹塑性变形阶段弹塑性变形阶段: :荷载与沉降荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区。剪切破坏，出现塑性变形区。破坏阶段：塑性区扩大，发展破坏阶段：

25、塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化。降急剧变化。8 81 1 概述概述 整体剪切破坏整体剪切破坏临塑荷载临塑荷载p pcrcr: :地基开始出现剪切地基开始出现剪切破坏破坏( (即弹性变形阶段转变为弹即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段塑性变形阶段) )时，地基所承受时，地基所承受的基底压力。的基底压力。 pcr fuO Ospabc极限荷载极限荷载f fu u: :地基濒临破坏地基濒临破坏( (即弹即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段塑性变形阶段转变为破坏阶段) )时，地基所承受的基底压力。时，地基所承受的基底压力。(2)(2)随着荷载增加，压密区随着荷载

26、增加，压密区I I向两侧挤压，土中产生塑性区，塑向两侧挤压，土中产生塑性区，塑性区先在基础边缘产生，然后逐步扩大形成性区先在基础边缘产生，然后逐步扩大形成IIII、IIIIII塑性区。基塑性区。基础的沉降增长率较前一阶段增大，故础的沉降增长率较前一阶段增大，故 p ps s曲线呈曲线状。曲线呈曲线状。(1)(1)当基础上荷载较小时，基础下形成一个三角形压密区当基础上荷载较小时，基础下形成一个三角形压密区I I，随，随同基础压入土中，同基础压入土中，p ps s曲线呈直线关系。曲线呈直线关系。 整体剪切破坏整体剪切破坏p-sp-s曲线曲线上有两个明显的转折点，区上有两个明显的转折点，区分地基变形

27、三个阶段：分地基变形三个阶段：8 81 1 概述概述 整体剪切破坏整体剪切破坏(3)(3)当荷载达到最大值后，土中形成连续滑动面，并延伸到地面，当荷载达到最大值后，土中形成连续滑动面，并延伸到地面，土从基础两侧挤出并隆起，基础沉降急剧增加，整个地基失稳破土从基础两侧挤出并隆起，基础沉降急剧增加，整个地基失稳破坏。坏。8 81 1 概述概述某谷仓的地基整体剪切破坏8 81 1 概述概述1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆 随着荷载的增加，基础下随着荷载的增加，基础下也产生压密区也产生压密区I I及塑性区及塑性区IIII，但，但塑性区仅仅发展到地基某一范塑性区仅

28、仅发展到地基某一范围内，土中滑动面并不延伸到围内，土中滑动面并不延伸到地面，基础两侧地面微微隆起，地面，基础两侧地面微微隆起，没有出现明显的裂缝。没有出现明显的裂缝。 局部剪切破坏局部剪切破坏p-sp-s曲线没有明显曲线没有明显的直线段，地基破坏时曲线也没有的直线段，地基破坏时曲线也没有明显的陡降。明显的陡降。 8 81 1 概述概述 局部剪切破坏局部剪切破坏O Osp p ps s曲线上坡度发生显著曲线上坡度发生显著变化（即变化率最大的点）所变化（即变化率最大的点）所对应的基底压力对应的基底压力p p作为地基的极作为地基的极限承载力限承载力f fu u。 随着荷载的增加，基础下土层发生随着荷

29、载的增加，基础下土层发生压缩变形，基础出现持续下沉，当荷载压缩变形，基础出现持续下沉，当荷载继续增加，基础周围附近土体发生竖向继续增加，基础周围附近土体发生竖向剪切破坏，使基础刺入土中，地基不出剪切破坏，使基础刺入土中，地基不出现连续的滑动面，基础两侧地面不出现现连续的滑动面，基础两侧地面不出现隆起。隆起。 冲剪破坏冲剪破坏p-sp-s曲线没有明显的转折曲线没有明显的转折点。点。8 81 1 概述概述 冲剪破坏冲剪破坏 p ps s曲线上平均下沉梯度接近常数曲线上平均下沉梯度接近常数且出现不规则下沉时对应的基底压力且出现不规则下沉时对应的基底压力p p作为地基的极限承载力作为地基的极限承载力f

30、 fu u 。O Osp8 81 1 概述概述冲剪破坏 较坚硬或密实的土较坚硬或密实的土 地基的破坏方式主要与地基土的性质尤其是压地基的破坏方式主要与地基土的性质尤其是压缩性有关。缩性有关。8 81 1 概述概述 地基究竟会发生哪种方式的破坏呢？地基究竟会发生哪种方式的破坏呢？ 软弱粘土或松砂土软弱粘土或松砂土静载荷试验或其他原位试验静载荷试验或其他原位试验8 81 1 概述概述 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法根据土的性质指标查规范（如建筑地基基础设计规范）根据土的性质指标查规范（如建筑地基基础设计规范）理论公式计算理论公式计算8 82 2 按塑性区开展深度确定地基承载力按塑性区开展

31、深度确定地基承载力 允许塑性区有一定的开展范围，又保证地基能最允许塑性区有一定的开展范围，又保证地基能最大限度的安全、正常承担结构荷载时的基底压力确定大限度的安全、正常承担结构荷载时的基底压力确定为为地基的地基的设计承载力设计承载力。)()2sin2(31zddp213(45)2(45)22tgc tgdtgcdpz)2sin2sin(2 zMxzdpd13)2sin2(21dp38 82 2 按塑性区开展深度确定地基承载力按塑性区开展深度确定地基承载力dtgcdpz)2sin2sin(2cos2(2)0sindzpdddtgcctgdpz)2(maxmaxzz稳定稳定maxzz稳定没有保证稳

32、定没有保证228 82 2 按塑性区开展深度确定地基承载力按塑性区开展深度确定地基承载力112qcNNtgctg2212maxctgctgcctgdctgzp荷载与塑性区开展深度关系：荷载与塑性区开展深度关系：2ctgctgNc2NctgmaxqcpzNdNcN8 82 2 按塑性区开展深度确定地基承载力按塑性区开展深度确定地基承载力荷载与塑性区开展深度关系：荷载与塑性区开展深度关系：maxqcpzNdNcNbz31max0maxzbz41maxcrqcpdNcNcqcNdNbNf3131cqcNdNbNf41418 82 2 按塑性区开展深度确定地基承载力按塑性区开展深度确定地基承载力注意：

33、注意：第一项对应基底以下土容重；第一项对应基底以下土容重； 第二项对应基底以上土容重第二项对应基底以上土容重； 地下水位以下的容重一律采用浮容重。地下水位以下的容重一律采用浮容重。cqpcNdNbNf2114pfP12NN13pfP23NNpcrfP0N8 82 2 按塑性区开展深度确定地基承载力按塑性区开展深度确定地基承载力地下水位在滑动面与基底之间地下水位在滑动面与基底之间)()( 111bhbhbh12qcpbNdNcNdbh18 82 2 按塑性区开展深度确定地基承载力按塑性区开展深度确定地基承载力地下水位在地面与基底之间地下水位在地面与基底之间020220000()()hdhhdd0

34、12qcpbNdNcNdbh28 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力极限承载力极限承载力f fu u：地基所能承受的最大基底压力。：地基所能承受的最大基底压力。允许承载力允许承载力f fa a：uasffF浅基础：浅基础：db深基础：深基础：db容许承载力：指满足（容许承载力：指满足（1）地基不会产生剪切破坏而失稳；）地基不会产生剪切破坏而失稳；（2）地基变形引起的建筑物沉降及沉降差等应限制在）地基变形引起的建筑物沉降及沉降差等应限制在允许范围内时地基土所能承担的最大荷载。允许范围内时地基土所能承担的最大荷载。8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力一、普朗特极限

35、承载力公式一、普朗特极限承载力公式假定：假定：当地基处于极限（或塑性）平衡状态时，将出现连续当地基处于极限（或塑性）平衡状态时，将出现连续的滑动面，其滑动区域即将由朗肯主动区的滑动面，其滑动区域即将由朗肯主动区，径向剪，径向剪切区切区和朗肯被动区和朗肯被动区所组成。所组成。地基土是均匀、各向同性的无重量介质，即认为基底地基土是均匀、各向同性的无重量介质，即认为基底下土的容重等于零，而只具有下土的容重等于零，而只具有c c、 的材料。的材料。 基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在。基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在。因此，水平面为大主应力面，竖直面为小主应力面。因此，水平面为大

36、主应力面，竖直面为小主应力面。 当基础有埋置深度当基础有埋置深度d d时，将基础底面以上的两侧土体时，将基础底面以上的两侧土体用当量均布超载用当量均布超载q=q= 0 0d d来代替。来代替。8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式一、普朗特极限承载力公式efdbp baaq= 0d045204520tgrr eOg8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式一、普朗特极限承载力公式fuq=0dcF22aupf tgc tg2btg202ppdtgc tg22tgbeOa1geb 2b8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基

37、础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式一、普朗特极限承载力公式8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力一、普朗特极限承载力公式一、普朗特极限承载力公式cqucNdNf0245tan02taneNqtgNNqc18 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式( (一一) )基本假设基本假设均质地基，条形基础，中心荷载，地基破坏形式为整均质地基，条形基础，中心荷载，地基破坏形式为整体剪切破坏。体剪切破坏。 基础底面粗糙，即它与土之间有摩擦力存在。基础底面粗糙，即它与土之间有摩擦力存在。当基础有埋置深度当基础有埋置深度d d时，

38、将基础底面以上的两侧土体时，将基础底面以上的两侧土体用当量均布超载用当量均布超载q=q= 0 0d d来代替。来代替。8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式cddbp baaq= 0d04520tgrr e0452( (一一) )基本假设基本假设8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式babuPWCCpPpP214Wb tguuPf b2coscbCc ab( (二二) )基本公式基本公式212cos4upPPcbtgb tg8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基

39、极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式( (三三) )基底完全光滑基底完全光滑012uqcfbNdNcN 区不是弹性楔体，与区不是弹性楔体，与 区、区、区一样同时达到塑性区一样同时达到塑性极限平衡状态，此时极限平衡状态，此时 区成为朗肯主动区。区成为朗肯主动区。045220452tgqNetg1cqNNctg21.8cNN tgcddbpd dbpbp baabaaq= 0dq= 0d045204520tgrr e045204528 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式( (四四) )基底完全粗糙基底完全粗糙cd

40、dbpd dbpbp baabaaq= 0dq= 0d045204520tgrr e045204522124upPPcbtgb tg(1)(1)假设假设 0 0，c c0 0，求仅由，求仅由 0 0d d引起的反力引起的反力P PPqPq；(2)(2)假设假设 0 0， 0 0d d0 0，求仅由，求仅由c c引起的反力引起的反力P Pc c；(3)(3)假设假设 0 0d d0 0， c c0 0，求仅由求仅由 引起的反力引起的反力P P ；ppqpcpPPPP8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式( (四四) )基底完全粗糙基

41、底完全粗糙cddbpd dbpbp baabaaq= 0dq= 0d045204520tgrr e04520452012uqcfbNdNcN32202cos452tgqeN1cqNNctg8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式( (五五) )太沙基公式的修正应用太沙基公式的修正应用cddbpd dbpbp baabaaq= 0dq= 0d045204520tgrr e04520452*012uqcfbNdNc N局部剪切破坏形式的地基：局部剪切破坏形式的地基：*12323cctgtg8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限

42、承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式( (五五) )太沙基公式的修正应用太沙基公式的修正应用00.61.2uqcfRNdNcN整体剪切破坏圆形基础圆形基础*00.61.2uqcfRNdNc N局部剪切破坏8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力二、太沙基极限承载力公式二、太沙基极限承载力公式( (五五) )太沙基公式的修正应用太沙基公式的修正应用00.41.2uqcfbNdNcN整体剪切破坏方形基础方形基础*00.41.2uqcfbNdNc N局部剪切破坏8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力三、魏锡克极限承载力公式三、魏锡克极限承载力公式cqu

43、cNdNbNf021tan20t452qNeg1cqNNctg21rqNNtg8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力三、魏锡克极限承载力公式三、魏锡克极限承载力公式12urr rqqq qqqqccc ccccfbN s d i gbqN s d i gbcN s d i gbqcSSS， ，基础形状系数qcddd， ，考虑超载土剪阻力影响的深度系数qciii， ，荷载倾斜系数qcggg， ，基础倾斜系数qc， ，土的压缩性影响系数qcbbb， ，地面倾斜系数8 83 3 浅基础地基极限承载力浅基础地基极限承载力三、饱和软土地基斯开普顿极限承载力公式三、饱和软土地基斯开普顿极限

44、承载力公式uucfcNq5 1 0.21 0.22.5cbdNdblb当bfuq= 0ddbfuq= 0ddbfuq= 0ddrb7.5 1 0.22.5cbNdbl当8 84 4 规范方法确定地基承载力规范方法确定地基承载力原位测试原位测试 载荷试验载荷试验 静力触探试验静力触探试验 圆锥动力触探试验圆锥动力触探试验 标准贯入试验标准贯入试验 十字板剪切试验十字板剪切试验 旁压试验旁压试验 扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验 8 84 4 规范方法确定地基承载力规范方法确定地基承载力载荷试验载荷试验承载力特征值的确定承载力特征值的确定 当当ps曲线上有比例界限时取该比曲线上有比例界限时取该比例界限所对

45、应的荷载值；例界限所对应的荷载值； 满足前三条终止加载条件之一时其满足前三条终止加载条件之一时其对应的前一级荷载定为极限荷载，对应的前一级荷载定为极限荷载，当该值小于对应比例界限的荷载值当该值小于对应比例界限的荷载值的的2倍时取极限荷载值的一半；倍时取极限荷载值的一半； 不能按上述两条要求确定时，当压不能按上述两条要求确定时，当压板面积为板面积为0,250.5m2时，可取时，可取s/b=0.010.015所对应的荷载值，所对应的荷载值，但其值不应大于最大加载量的一半。但其值不应大于最大加载量的一半。pcr puS荷载沉降曲线荷载沉降曲线静力触探试验静力触探试验 用静压力将一个内部装有阻力传感器

46、的用静压力将一个内部装有阻力传感器的探头均匀地压入土中，由于土层成分和结构探头均匀地压入土中，由于土层成分和结构不同，探头的贯入阻力各异，传感器将贯入不同，探头的贯入阻力各异，传感器将贯入阻力，通过电讯号和机械系统，传至自动记阻力，通过电讯号和机械系统，传至自动记录仪，绘出随深度的变化曲线。录仪，绘出随深度的变化曲线。根据贯入阻根据贯入阻力与土强度间关系，通过触探曲线分析，即力与土强度间关系，通过触探曲线分析，即可对复杂的土体进行地层划分，并获得地基可对复杂的土体进行地层划分，并获得地基容许承载力，弹性模量和变形模量等指标；容许承载力，弹性模量和变形模量等指标；另外，还可据以选择桩基的持力层和

47、预估单另外，还可据以选择桩基的持力层和预估单桩承载力等。桩承载力等。 8 84 4 规范方法确定地基承载力规范方法确定地基承载力静力触探试验静力触探试验单桥探头单桥探头 端部端部双桥探头双桥探头 端部和侧壁端部和侧壁电缆电缆传感器传感器传感器传感器传感器传感器单桥探头单桥探头双桥探头双桥探头静力触探试验数据记录数据记录贯入速度贯入速度 2 cm/sSandClayBuried CrustClay静力触探试验成果静力触探试验成果 1.1.划分土层；划分土层； 2 2、评定地基土的强度参数；、评定地基土的强度参数； 3 3、评定土的变形参数；、评定土的变形参数； 4 4、评定地基土的承载力；、评定

48、地基土的承载力； 5 5、预估单桩承载力。、预估单桩承载力。CPT的缺陷不同类型的触探机手推式静力触探机手推式静力触探机 自行式静力触探机自行式静力触探机 散装式静力触探机散装式静力触探机 拖挂式静力拖挂式静力触探机触探机 拖拉式触探机 国外静探设备静力触探设备组成贯入油缸 量测系统 探头探头量测系统贯入系统CPT单桥探头和双桥探头 静力触探探头规格 锥头截锥头截面积面积A（cm2）探头探头直径直径D（mm）锥角锥角 ()单桥探头单桥探头双桥探头双桥探头有限侧壁有限侧壁长度长度L (mm)摩擦筒摩擦筒侧壁面侧壁面积积(cm2)摩擦筒摩擦筒长度长度L (cm) 1035.7 6057200179

49、1543.770300219 2050.4813001891、划分土层界线 根据静探根据静探曲线的形态以曲线的形态以及不同深度处及不同深度处端阻和侧阻值端阻和侧阻值的大小对地基的大小对地基土进行力学分土进行力学分层，并确定分层，并确定分层界线。层界线。4、评定地基土的承载力 实用公式实用公式适用条件适用条件来源来源f0=0.075ps+42上海硬壳层上海硬壳层同济大学同济大学f0=0.070ps+37上海淤泥质粘性土上海淤泥质粘性土f0=0.075ps+38上海灰色粘性土上海灰色粘性土f0=0.055ps+45上海粉土上海粉土f0=0.05ps+73一般粘性土一般粘性土 1500ps6000建

50、设部综勘院建设部综勘院f0=0.104ps+25.9淤泥质土、一般粘性土、老粘土淤泥质土、一般粘性土、老粘土300ps6000武汉联合实验组武汉联合实验组f0=0.038ps+54.6淤泥质土、一般粘性土淤泥质土、一般粘性土 300ps3000f0=0.097ps+76老粘性土老粘性土 3000ps6000f05.25ps-103中、粗砂中、粗砂 1000ps10000f0=0.02ps+59.5粉、细砂粉、细砂 1000ps15000f0=0.02ps+50上江中下游粉、细砂（地下水位）上江中下游粉、细砂（地下水位） 500ps武汉冶金勘察公司武汉冶金勘察公司f0=150lgps-355粘质

51、粉土粘质粉土 300ps3600河南省设计院河南省设计院5、预估单桩承载力 1 1、上海市地基基础设计规范上海市地基基础设计规范（DBJ08DBJ0811 118989） ）（niiippsbblfUApKR1k12 2、高层建筑岩土工程勘查规程高层建筑岩土工程勘查规程（JDJ72-80JDJ72-80）适用于计算沿海软土地区预制打入桩单桩承载力标准值适用于计算沿海软土地区预制打入桩单桩承载力标准值适用于一般粘性土和沙土适用于一般粘性土和沙土 )(11niiisiPpcklfUAqKR3 3、铁道部、铁道部静力触探规则静力触探规则nifisiPbcbbulfUAqQ1孔压静力触探孔压静力触探C

52、PTUCPTU 孔压静力触探孔压静力触探(CPTU)(CPTU)是是2020世纪世纪8080年代在国年代在国际上兴起的新型原位测试技术，具有理论系际上兴起的新型原位测试技术，具有理论系统、功能齐全、参数准确、精度高和稳定性统、功能齐全、参数准确、精度高和稳定性好等优点，既可以用超孔压的灵敏性准确划好等优点，既可以用超孔压的灵敏性准确划分土层、进行土类判别，又可求取土的原位分土层、进行土类判别，又可求取土的原位固结系数、渗透系数、动力参数、结构参数固结系数、渗透系数、动力参数、结构参数等，特别适合软土工程的勘察。等，特别适合软土工程的勘察。CPTU系统简介 美国美国HogentoglerHoge

53、ntogler多功能数字式车载多功能数字式车载CPTUCPTU系统系统由由钻探车、钻探车、CPTCPT系统两部分组成系统两部分组成, ,具有常规具有常规CPTCPT、孔压、地震波和电阻率功能模块孔压、地震波和电阻率功能模块, ,以及以及E4FCSE4FCS实实时数据采集计算机系统与时数据采集计算机系统与CONEPLOTCONEPLOT及及CLEANUPCLEANUP数据处理软件。数据处理软件。 探头规格符合国际标准探头规格符合国际标准: :锥角锥角6060, ,锥底截面积锥底截面积为为10c10c，侧壁摩擦筒表面积，侧壁摩擦筒表面积150c150c，透水石厚，透水石厚度度5mm5mm，位于锥肩

54、位置，位于锥肩位置(u2(u2位置位置) )。CPTUCPTUCPTU测试成果测试成果 1 1、固结系数、固结系数 2 2、渗透系数、渗透系数 3 3、不排水抗剪强度、不排水抗剪强度 4 4、砂土相对密实度、砂土相对密实度 5 5、应力历史、应力历史 6 6、静止侧压力系数、静止侧压力系数 7 7、灵敏度、灵敏度 8 8、剪切波速、剪切波速 9 9、有效应力参数、有效应力参数1 1、土层划分、土层划分2 2、桩基承载力的确定、桩基承载力的确定3 3、地震砂土液化判别、地震砂土液化判别4 4、污染土和填埋生活垃、污染土和填埋生活垃 圾物理力学性质研究圾物理力学性质研究8 84 4 规范方法确定地

55、基承载力规范方法确定地基承载力圆锥动力触探圆锥动力触探轻型动力轻型动力触探触探10kg超重型动力超重型动力触探触探120kg穿心锤穿心锤锤垫锤垫触探杆触探杆尖锤头尖锤头锥状探头锥状探头轻型轻型10 kg，50cm落距，落距，贯入深度贯入深度30cm的锤击数的锤击数N10。重型重型63.5 kg，76cm落距，落距，贯入深度贯入深度10cm的锤击数的锤击数N63.5。重型动力重型动力触探触探63.5kg超重型超重型120 kg，100cm落距，贯入深度落距，贯入深度10cm的的锤击数锤击数N120。测试成果测试成果 1 1、土层划分；、土层划分； 2 2、评价土体的状态或密实程度；、评价土体的状

56、态或密实程度； 3 3、确定地基的承载力和变形模量；、确定地基的承载力和变形模量； 4 4、确定单桩承载力标准值。、确定单桩承载力标准值。N63.5345681012fk(kPa)140170200240320400480碎石土的碎石土的N N63.563.5与容许承载力关系与容许承载力关系8 84 4 规范方法确定地基承载力规范方法确定地基承载力标准贯入试验标准贯入试验锤重锤重63.5 kg，落距，落距 76cm,贯入贯入深度深度30cm的击数，的击数， N63.5。8 84 4 规范方法确定地基承载力规范方法确定地基承载力 根据静载荷试验或其他原位测试或公式计算，并根据静载荷试验或其他原位

57、测试或公式计算，并结合地区工程经验综合确定地基承载力特征值结合地区工程经验综合确定地基承载力特征值f fakak。然。然后按公式进行深宽修正，得到修正后的承载力特征值后按公式进行深宽修正，得到修正后的承载力特征值f fa a才作为设计采用值。才作为设计采用值。030.5aakbdffbd b b， d d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数基础宽度和埋深的地基承载力修正系数。b b基础底面宽度，当基础底面宽度，当b3mb6mb6m时取时取b=6mb=6m计算计算。d d基础埋置深度基础埋置深度( (m m) )，一般自室外地坪起算。在填方整平地区，一般自室外地坪起算。在填方整平地区可自填方表面标高起算，但在上部结构施工后完成填土时应从可自填方表面标高起算，但在上部结构施工后完成填土时应从天然地面标高起算。对地下室，如采用箱形基础和筏基础时，天然地面标高起算。对地下室，如采用箱形基础和筏基础时，自室外地面标高起算。当采用独立基础或条形基础时，应从室自室外地面标高起算。当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高起算。内地面标高起算。8 84 4 规范方法确定地基承载力规范方法确定地基承载力 当偏心距当偏心距e e=0.033b(b=0=0。6MlePG8 85 5 地基承载力的应用地基承载力的应用浅基础设计浅基础设计 设计偏心荷载作用下的基础底