基础工程第三章地基承载力及确定

第3章地基承载力3.1基本概念3.2设计理论3.3地基承载力的确定3.4地基承载力的修正13.1基本概念地基承受荷载的能力。为了满足地基强度和稳定性的要求，设计时必须控制基础底面最大压力不得大于某一界限值，这一界限值称为地基承载力。地基承载力有容许值、特征值、极限值等。1、地基承载力2、地基承载力特征值fa：指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值。sp~spcr

pufasa

p23、地基承载力特征值fa的特点：1.地基承载力特征值实质就是容许承载力2.按正常使用极限状态原则确定3.以地基的变形作为控制标准

3重要性系数分项系数分项系数1）容许承载力理论2）极限承载力理论－安全系数法3）极限承载力理论－分项系数法3.2设计理论41)容许承载力理论承载力：塑性区开展范围：Pcr，P1/4，s/b=0.01-0.02（载荷试验）、计算公式荷载：标准值（组合）F塑性区容许承载力:确保地基不发生剪切破坏而失稳，同时又保证建筑物的沉降不超过允许值的最大荷载。51)容许承载力理论在载荷试验中可以由其比例界限确定；按一定沉降比人为规定，例如s/b0.002在理论计算中可以由塑性区发展理论中的临塑荷载pcr、p1/4、p1/3确定。按容许承载力理论确定的承载力，其沉降一般也会满足要求，常常不需进行沉降验算。在这种设计中，工程的安全性和可靠性是无定量的概念。因而是一种经验的设计方法。其设计荷载可取为标准值或标准组合。62)极限承载力理论—安全系数法承载力：极限承载力理论公式、平板载荷试验极限值/安全系数（2~3）荷载：采用标准值（组合）7在这一理论方法中，其安全程度用单一的安全系数K表示，但这一安全系数反映多大的失事概率是不得而知的。对于地基承载力问题，单一安全系数法的一般表达式为：83)极限承载力理论－分项系数承载力（抗力）：采用极限承载力标准值除以抗力分项系数荷载：荷载效应组合的代表值×分项系数

9基于可靠度理论的分项系数设计方法是一种极限状态设计方法。由于工程中的荷载和抗力都是随机变量，有多少可能使荷载大于抗力而失事是一个随机事件。破坏的概率（可能性）决定于两个随机变量的均值（众值，中值及某个分位值）及其分布。

3)极限承载力理论－分项系数103.3地地基承载力力的确定按土的抗剪剪强度指标标以理论公公式计算载荷试验按规范提供供的承载力力表确定（（地方规范范）经验方法111）理论公公式：pcr、p1/4、p1/3以及极限承承载力理论论计算公式式,如太沙沙基、普郎郎德尔、斯斯肯普特、、汉森、魏魏西克公式式等。当偏心距e小于或等等于0.033倍基基础底面宽宽度时，根根据土的抗抗剪强度指指标确定地地基承载力力特征值可可按下式计计算，并应应满足变形形要求：fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck以p1/4=NB/2+Nqd+Ncc为理论依依据1、按土的的抗剪强度度指标确定定2）规范推推荐的公式式≥24°时时，Mb实际比理论论大12fa——由土的的抗剪强度度指标确定定的地基承承载力特征征值；Mb、Md、Mc——承载力力系数，按按规范GB50007-2002查表表确定；b——基础础底面宽度度，大于6m按6m取值，对对于砂土小小于3m按按3m取值值ck——基底下下一倍短边边宽深度内内土的粘聚聚力标准值值。γ——基础础底面以下下土的重度度，地下水水位以下取取浮重度；；γm——基础底底面以上土土的加权平平均重度，，地下水位位以下取浮浮重度；注意：上式式计算结果果不再进行行宽度和深深度的修正正。应进行行地基变形形验算。13承载力系数数Mb、Md、Mc表表3-1土的内摩擦角标准值ψk(°)MbMdMc0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

0

0.03

0.06

0.10

0.14

0.18

0.23

0.29

0.36

0.43

0.51

0.61

0.80

1.10

1.40

1.90

2.60

3.40

4.20

5.00

5.801.00

1.12

1.39

1.55

1.73

1.94

2.17

2.43

2.72

3.06

3.44

3.87

4.37

4.93

5.59

6.35

7.21

8.25

9.44

10.843.14

3.32

3.51

3.71

3.93

4.17

4.42

4.69

5.00

5.31

5.66

6.04

6.45

6.90

7.40

7.95

8.55

9.22

9.97

10.80

11.73注：

ψk---基底下一倍短边宽深度内土的内摩擦角标准值.142、载荷试试验法载荷试验：：包括浅层平板载荷试验和和深层平板载荷试试验，浅层层平板载荷荷试验适用用于浅层地地基，深层层平板载荷荷试验适用用于深层地地基。1516浅层平板载载荷试验1718载荷板的测测试范围：：在现场通过过0.25～0.50m2的载荷板对对扰动较少少的地基土土体直接施施荷，所测测得的成果果一般能反反映相当于于1～2倍倍荷载板宽宽度的深度度以内土体体的平均性性质。规范要求:对地基基础础设计等级级为甲级的建筑物采采用载荷试验、理论公式式计算及其其他原位试试验等方法法综合确定定。19载荷板试验验的主要优优缺点：载荷试验可可靠性高；；费时、耗资资；试验只只能反映浅浅层地基的的承载力。。图载荷荷板与实际际基础对地地基的影响响深度比较较(a)载荷荷试验(b)实际基基础20确定地地基承承载力力特征征值的的方法法(一)p-s曲线““陡降降型””———取值值主要要由地地基强强度控控制，，常出现现于低低压缩缩性土土（二））p-s曲曲线““缓变变型””———取取值主主要由由地基基允许许变形形控制制，常常出现现于中中、高高压缩缩性土土21(一)p-s曲线““陡降降型””取图中中的比比例界界限荷荷载作作为承承载力力特征征值对于少少数呈呈“脆脆性””破坏坏的土土，Pb与与极限限载荷荷很接接近，，当Pu<2Pb时时，取取Pu/2作为为承载载力特特征值值。22（二））p-s曲线““缓变变型””当压板板面积积为0.25～～0.50m2时，规规定取取s/b=0.01～0.015所对对应的的荷载载作为为承载载力特特征值值，，但但其值值不应应大于于最大大加载载量的的一半半。23同一层层土，，应选选择三三个以以上试试验点点，得得到则取取243、岩岩石地地基承承载力力确定定方法法按岩基基载荷荷试验验方法法确定定。按按GB50007-2002附录录H进进行。。对完整整、较较完整整、较较破碎碎的岩岩石地地基承承载力力特征征值，，可根根据室室内饱饱和单单轴抗抗压强强度按按下式式计算算：式中：：fa——岩岩石地地基承承载力力特征征值（（kPa））；frk——岩岩石饱饱和单单轴抗抗压强强度标标准值值（（kPa））,按按下式式计算算：25frk=ψψ×frmψ=1-(1.704/√n+4.678/n2)δψ、δδ、n———分别别为统统计修修正系系数、、变异异系数数和统统计个个数。。frm——岩岩石饱饱和单单轴抗抗压强强度平平均值值；该该值是是以每每组六六个φφ50mm*100mm的饱饱和岩岩样（（对于于粘土土质岩岩，在在确保保施工工期及及使用用期不不致遭遭水浸浸泡时时，可可采用用天然然湿度度的式式样，，不进进行饱饱和处处理））以每每秒500~800kPa的的加载载速度度加载载直至至试样样破坏坏，作作为一一组试试样试试验值值计算算其平平均值值。ψr——折折减系系数。。根据据岩体体完整整程度度以及及结构构面的的间距距、宽宽度、、产状状和组组合，，由地地区经经验确确定。。无经经验时时，对对完整整岩体体可取取0.5；；对较较完整整岩体体可取取0.2~0.5；；对较较破碎碎岩体体可取取0.1~0.2；；该折折减系系数值值未考考虑施施工因因数及及建筑筑物使使用后后风化化作用用的继继续。。26在ψr的确定定中，，关键键的是是要确确定岩岩体的的完整整性，，岩体体的完完整程程度划划分为为完整整、较较完整整、较较破碎碎、破破碎和和极破破碎。。可按按下表表定量量划分分：完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎完整性指数＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15令完整整性指指数为为ζ，，则ζζ=(VPY/VPK)2，，式中中：VPY为岩体体纵波波波速速，VPK为岩块块纵波波波速速。选选定岩岩体、、岩块块测定定波速速时应应有代代表性性。当缺乏乏试验验数据据时可可按GB50007~2002附附录A.0.2执行行。27静力触触探；；动力触触探；；标准贯贯入试试验等等当地基基基础础设计计等级级为甲甲级和和乙级级时，，应结结合室室内试试验成成果综综合分分析，，不宜宜单独独应用用。其他原原位测测试方方法283.4地地基承承载力力的修修正当基础础宽度度大于于3m或埋埋置深深度大大于0.5m时时，从从荷载载试验验或其其他原原位测测试、、经验验值等等方法法确定定的地地基承承载力力特征征值，，尚应应按下下式修修正：：29ηb、ηd——基基础宽宽度和和埋深深的地地基承承载力力修正正系数数。。按基基础下下土的的类别别查表表取值值。γ———基础础底面面以下下土的的重度度，地地下水水位以以下取取浮重重度；；γm——基基础底底面以以上土土的加加权平平均重重度，，地下下水位位以下下取浮浮重度度；b———基础础底面面宽度度（m），，当基基宽小小于3m时时按3m取取值，，大于于6m时按按6m取值值；d———基础础埋置置深度度（m），，一般般自室室外地地面标标高算算起。。在填填方整整平地地区，，可自自填土土地面面标高高算起起，但但填土土在上上部结结构施施工后后完成成时，，应从从天然然地面面标高高算起起。对对于地地下室室，如如采用用箱形形基础础或筏筏基时时，基基础埋埋置深深度自自室外外地面面标高高算起起；当当采用用独立立基础础或条条形基基础时时，自自室内内地面面标高高算起起。303132例1：：如如图所所示地地质土土性和和独立立基础础尺寸寸，使使用承承载力力公式式计算算持力力层的的承载载力特特征值值。若若地下下水稳稳定下下降1m至至1.7m，问问承载载力特特征值值有何何变化化？33解：由φk=20o,查表表得Mb=0.51、Md=3.06、、Mc=5.66。持力层层地基基承载载力的的特征征值为为：若地下下水稳稳定下下降1—1.7m，，则地地基承承载力力特征征值增增加至至：34例2：：某柱基基，作作用在在设计计处的的荷载载特征征值、、基础础尺寸寸、埋埋置深深度及及地基基条件件如图图所示示，计计算修修正后后的地地基承承载力力特征征值。。图5-335可以查得承承载力特征征值修正系系数：基底以上的的土加权平平均重度为为：持力层承载载力特征值值修正后为为：36例3：某某建筑物物基础宽度度b=3.5m，埋深深d=3m.承受受上部结构构荷载F=2800KN，M=80KN。M。其地基基土层的分分布如图所所示。现在在粉质粘土土层中取土土原状土样样进行三轴轴试验，测测得抗剪强强度参数如如表所示。。试确定粉粉质粘土层层的地基承承载力。37根据抗剪强强度指标的的确定方法法可得：3839（2）根根据条件件，可用规规范推荐的的理论公式式来确定地地基承载力力特征值，，由φk=25.470查表用内插插法409、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Friday,December23,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。06:58:2106:58:2106:5812/23/20226:58:21AM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2206:58:2106:58Dec-2223-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。06:58:2106:58:2106:58Friday,December23,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2206:58:2106:58:21December23,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。23十二二月20226:58:21上上午06:58:2112月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月226:58上上午午12月月-2206:58December23,202216、行行动动出出成成果果，，工工作作出出财财富富。。。。2022/12/236:58:2106:58:2123December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。6:58:21上午午6:58上午午06:58:2112月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Friday,December23,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。06:58:2106:58:2106:5812/23/20226:58:21AM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2206:58:2106:58Dec-2223-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。06:58:2106:58:2106:58Friday,December23,202213、不知香积寺寺，数里入云云峰。。12月-2212月-2206:58:2106:58:21December23,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。23十十二二月月20226:58:21上上午午06:58:2112月月-2215、楚塞三三湘接，，荆门九九派通。。。。十二月226:58上午午12月-2206:58December23,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/236:58:2106:58:2123December202217、空山新新雨后，，天气晚晚来秋。。。6:58:21上午午6:58上午午06:58:2112月-229、杨柳散散和