土力学原理-地基承载力的确定（土力学课件）

任务10地基承载力的确定学容Content概述地基临塑荷载及临界荷载的确定按理论公式计算地基极限承载力123习内按规范方法确定地基承载力4教学目标1.知道地基临塑荷载及临界荷载的确定2.知道按理论公式计算地基极限承载力3.学会按规范方法确定地基承载力地基临塑荷载及临界荷载的确定按规范方法确定地基承载力按理论公式计算地基极限承载力

重点难点10.1地基临塑荷载及临界荷载学容Content概述地基的破坏型式地基临塑、临界荷载确定123习内案例4一、概述地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力。为了保证地基在荷裁作用下，不至于出现整体剪切破坏而丧失其稳定性，在地基计算中必须验算地基的承载力。加拿大特朗斯康谷仓的地基破坏情况二、地基的破坏型式试验研究表明，建筑地基在荷载作用下往拄由于承载力不足而产生剪切破坏，其破坏型式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏及冲切破坏三种。二、地基的破坏型式1.整体剪切破坏地基变形具有明显的三个阶段：压密阶段(oa段）当P较小时,基础形成一个三角形压密区Ⅰ,P-S曲线基本呈直线关系，P≤Pa（比例极限）；剪切阶段(ab段）随P↑,压密区向两侧挤压,基础边缘处开始出现塑性区,P-S呈曲线关系,Pa≤P<Pu(极限荷载)；破坏阶段(bc段)当P达到Pu时,土中形成连续滑动面,并延伸到地面,土从基础两侧挤出隆起,基础沉降急剧增加,整个地基失稳破坏，紧密砂土硬粘性土,浅地基常发生该破坏形式。二、地基的破坏型式2.局部剪切破坏地基变形无明显三阶段,P-S曲线一开始就呈现非线性关系,塑性区滑动面不发展到地面,基础两侧地面微微隆起,曲线也有一个转折点,但不明显.局部剪切破坏常发生于中等密实砂土地基。二、地基的破坏型式3.刺入剪切破坏(冲剪破坏)随P↑,基础下土层发生压缩变形,基础下沉,P继续↑,基础周围土体发生竖向剪切破坏,使基础刺入土中,地面不隆起,P-S曲线无明显转折点。常发生于软土地基。三、地基临塑、临界荷载确定（一）地基塑性区边界方程无基础埋深时有基础埋深d时三、地基临塑、临界荷载确定

当M点处于极限平衡状态时，该点的大、小主应力应满足极限平衡条件式：将上式代人，整理可得塑性区的边界方程为：三、地基临塑、临界荷载确定（二）地基临塑荷载和临界荷载临塑荷载是指地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力。塑性区发展的最大深度zmax。由的条件求得，即：解得时三、地基临塑、临界荷载确定（二）地基临塑荷载和临界荷载将β0代人式(5．35)得塑性区发展最大深度zmax的表达式为：在上式中令zmax＝0，可得临塑荷载的表达式为：临界荷载工程实践表明，即使地基发生局部剪切破坏，地基中塑性区有所发展，只要塑性区范围不超出某一限度。就不致影响建筑物的安全和正常使用。地基中塑性区发展到容许深度时对应的荷载，称为临界荷载[案例]某条基宽5m，基底埋深1.2m，地基土γ＝18.0kN/m2，φ＝22º，c＝15.0kPa，试计算该地基的临塑荷载pcr及p1/4。[解]1）求临塑荷载2）求临界荷载学习小结01020304（1）概述（2）地基的破坏型式（3）地基临塑、临界荷载确定（4）案例10.2地基承载力确定学容Content按理论公式计算地基极限承载力按规范方法确定地基承载力按原位试验确定地基承载力123习内1、按理论公式计算地基极限承载力太沙基公式适用条件：基底粗糙的条形基础整体剪切破坏，埋深d<b。假定地基滑动面的形状如图分三个区：Ⅰ区——因基底粗糙,处于压密状态,与基底成φ角；

Ⅱ区——与普朗特尔公式一样；

Ⅲ区——朗金被动区。bd1、按理论公式计算地基极限承载力太沙基地基承载力系数[案例1]某条形基础宽5m，基底埋深1.2m，地基土γ＝18.0kN/m2，φ＝22º，c＝15.0kPa，试采用太沙基公式确定其承载力设计值。[解]按太沙基公式计算承载力设计值根据φ=22º，查承载力系数曲线图得：

由太沙基公式计算极限承载力：取安全系数K=3，可得承载力设计值：2、按规范方法确定地基承载力按《公路桥涵地基与基础设计规范》规定确定地基承载力按《建筑地基基础设计规范》确定地基承载力

fk－地基承载力标准值；KPa；

ηb、ηd－基础宽度，埋深修正系数；

γ－基底以下土的天然重度，地下水位以下取γˊ；

b－基底宽（m）b<3m取b>6m按6m计算；

γo－基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取γˊd－基础埋深（m）3、按原位试验确定地基承载力

1载荷试验确定地基土承载力特征值fak

根据P-S曲线确定(1)(2)(3)S(mm)oabcPcrPuP现场载荷试验

标准贯入试验3、按原位试验确定地基承载力2、其他原位测试确定地基承载力特征值3、按原位试验确定地基承载力静力触探试验单桥探头双桥探头学习小结1、按理论公式计算地基极限承载力3、按原位试验确定地基承载力学习小结2、按规范方法确定地基承载力任务10学习小结一、地基临塑荷载及临界荷载的确定三、按规范方法确定地基承载力学习小结二、按理论公式计算地基极限承载力地基承载力确定学容Content按理论公式计算地基极限承载力按规范方法确定地基承载力按原位试验确定地基承载力123习内1、按理论公式计算地基极限承载力太沙基公式适用条件：基底粗糙的条形基础整体剪切破坏，埋深d<b。假定地基滑动面的形状如图分三个区：Ⅰ区——因基底粗糙,处于压密状态,与基底成φ角；

Ⅱ区——与普朗特尔公式一样；

Ⅲ区——朗金被动区。bd1、按理论公式计算地基极限承载力太沙基地基承载力系数[案例1]某条形基础宽5m，基底埋深1.2m，地基土γ＝18.0kN/m2，φ＝22º，c＝15.0kPa，试采用太沙基公式确定其承载力设计值。[解]按太沙基公式计算承载力设计值根据φ=22º，查承载力系数曲线图得：

由太沙基公式计算极限承载力：取安全系数K=3，可得承载力设计值：2、按规范方法确定地基承载力按《公路桥涵地基与基础设计规范》规定确定地基承载力按《建筑地基基础设计规范》确定地基承载力

fk－地基承载力标准值；KPa；

ηb、ηd－基础宽度，埋深修正系数；

γ－基底以下土的天然重度，地下水位以下取γˊ；

b－基底宽（m）b<3m取b>6m按6m计算；

γo－基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取γˊd－基础埋深（m）3、按原位试验确定地基承载力

1载荷试验确定地基土承载力特征值fak

根据P-S曲线确定(1)(2)(3)S(mm)oabcPcrPuP现场载荷试验

标准贯入试验3、按原位试验确定地基承载力2、其他原位测试确定地基承载力特征值3、按原位试验确定地基承载力静力触探试验单桥探头双桥探头学习小结1、按理论公式计算地基极限承载力3、按原位试验确定地基承载力学习小结2、按规范方法确定地基承载力单桩承载力学习内容一、单桩承载力（一）静载试验法（二）经验公式法（规范法）二、单桩承载力确定方法一、概述单桩承载力：是指单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载。二、单桩承载力确定方法（一）静载试验法在桩顶逐级施加轴向荷载，直至桩达到破坏状态为止，并在试验过程中测量每级荷载下不同时间的桩顶沉降，根据沉降与荷载及时间的关系，分析确定单桩轴向承载力容许值。1、概念确定单桩承载力容许值直观可靠，但费时、费力，通常只在大型、重要工程或地质较复杂的桩基工程中进行试验。它还能较直接了解桩的荷载传递特征，提供有关资料。2、静载试验法的特点二、单桩承载力确定方法（一）静载试验法

3、试验装置图1试验装置二、单桩承载力确定方法锚桩法静载试验二、单桩承载力确定方法（一）静载试验法分级加载：试桩加载应分级进行，每级荷载约为预估破坏荷载的1/10-1/15；有时也采用递变加载方式，开始阶段每级荷载取预估破坏荷载的1/2.5-1/5，终了阶段取1/10-1/15。

4、试验方法测读沉降时间：在每级加荷后的第一小时内，按2、5、15、30、45、60min测读一次，以后每隔30min测读一次，直至沉降稳定为止。沉降稳定的标准，通常规定为对砂性土为30min内不超过0.1mm；对黏性土为1h内不超过0.1mm。待沉降稳定后，方可施加下一级荷载。循此加载观测，直到桩达到破坏状态，终止试验。0102二、单桩承载力确定方法（一）静载试验法破坏荷载求得以后，可将其前一级荷载作为极限荷载，从而确定单桩轴向承载力容许值。5、极限荷载和轴向承载力容许值的确定试验曲线法：P-S曲线明显转折点法在P-S曲线上，以曲线出现明显下弯转折点所对应的荷载作为极限荷载，若P-S曲线转折点不明显，可用对数坐标绘制lgP-lgS曲线，可能使转折点显得明确些。图4-4单桩荷载—沉降(P-S)曲线二、单桩承载力确定方法破坏荷载的确定：当出现下列情况之一时，一般认为桩已达破坏状态，所相应施加的荷载即为破坏荷载：

本级荷载下桩的沉降量为前一级荷载下沉降量的2倍，且24h桩的沉降未趋稳定。

桩的沉降量突然增大，总沉量大于40mm，且本级荷载下的沉降量为前一级荷载下沉降量的5倍。0102二、单桩承载力确定方法（二）经验公式法（规范法）（1）钻（挖）孔灌注桩的容许承载力：

1、摩擦桩式中：——单桩轴向受压承载力容许值（kN）；——桩身周长（m）n——