土力学与地基基础71课件

土力学与地基基础地基承载力的确定主讲人：米伟亚主要内容01概述02地基的破坏形式03地基临塑、临界荷载确定04地基承载力的确定建筑物地基设计的基本要求：稳定要求：荷载小于承载力（抗力）与土的强度有关一、概述地基承载力变形要求：变形小于设计允许值S≤[S]与土的压缩性有关沉降计算（分层总和法）建筑物因地基问题引起破坏有两种原因：一、概述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，使上部结构倾斜、开裂以致毁坏或失去使用价值。由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层所能承受的能力而使地基产生滑动破坏。加拿大特朗斯康谷仓事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm，24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m，东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损。一、概述概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。

在粘土地基上的整体剪切破坏情况美国纽约某水泥仓库一、概述地基承载力是指地基土单位面积上所能承受荷载的能力，以kPa计。一般认为地基承载力可分为容许承载力和极限承载力。容许承载力≈承载力标准值(特征值)留足够安全储备，且满足一定变形要求的承载力。也即能够保证建筑物正常使用所要求的地基承载力。极限承载力是地基土不致失稳时地基土单位面积上所能承受的最大荷载。在工程设计中为了保证地基土不发生剪切破坏而失去稳定，同时也为使建筑物不致因基础产生过大的沉降和差异沉降，而影响其正常使用，必须限制建筑物基础底面的压力，使其不得超过地基的承载力设计值。一、概述载荷试验研究表明，建筑地基在荷载作用下往往由于承载力不足而产生剪切破坏，其破坏形式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏及冲切破坏三种。二、地基的破坏形式地基变形具有明显的三个阶段：压密阶段(0A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≤Pcr（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,Pcr≤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、地基的破坏形式1.整体剪切破坏

（1）整体破坏PS蓝粘土石头和粘土地基土可能的滑动方向岩石办公楼外墙黄粘土二、地基的破坏形式水泥仓地基整体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、地基的破坏形式2.局部剪切破坏

（2）局部剪切SP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。二、地基的破坏形式3.刺入剪切破坏(冲剪破坏)（3）冲剪破坏PS深土层表面土在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏二、地基的破坏形式无基础埋深时有基础埋深d时三、地基临塑、临界荷载确定（一）地基塑性区边界方程当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：将上式代入，整理可得塑性区的边界方程为：三、地基临塑、临界荷载确定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代入式(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：三、地基临塑、临界荷载确定（二）地基临塑荷载和临界荷载大量工程实践表明，用pcr作为地基承载力设计值是比较保守和不经济的。工程中允许塑性区发展到一定范围，一般中心受压基础可取zmax=B/4，偏心受压基础可取zmax=B/3，与此相应的地基承载力用p1/4、p1/3表示，称为临界荷载。对应Zmax=0—临塑荷载；对应Zmax=b/4，b/3—塑性（临界）荷载。Pcr,p1/4,p1/3=Nbb+Nd

0d+Ncc（对于三个荷载，三个系数不同,它只与土的内摩擦角有关。）注意！γ—基底以下土层的重度γ0—基底以上土层的加权平均重度地下水位以下的容重一律采用浮容重。临界荷载地基承载力的确定四、地基极限承载力的确定原位试验0102规范法理论计算0403经验法太沙基公式适用范围：适用于基础底面粗糙的条形基础（l/lb

≥5，d≤b）。理论假定：（1）条形基础，均布荷载作用；（2）地基发生滑动时，滑动面的形状两端为直线，中间为曲线，左右对称。（3）滑动面分为三区：但Ⅰ区内土体不是处于朗肯主动状态，而是处于弹性压密状态，它与基础底面一起移动，并假定滑动面与水平面成j角。Ⅱ区、Ⅲ区与普朗特尔解相似，分别是辐射线和对数螺旋曲线组成过渡区与朗肯被动状态区。被动区过渡区刚性核四、地基极限承载力的确定1、按理论公式计算地基极限承载力根据φ，查承载力系数曲线图得Nc,Nr,Nc四、地基极限承载力的确定太沙基地基极限承载力基本公式地基的极限承载力与建筑物的安全和经济密切相关，尤其对重大工程或承受倾斜荷载的建筑物更为重要。各类建筑物采用不同的基础型式、尺寸、埋深，置于不同地基土质情况下，极限承载力的大小可能悬殊很大。影响地基的极限承载力的因素很多，可归结为以下几个方面：四、地基极限承载力的确定影响极限承载力的因素1.地基的破坏形式2.地基土的指标3.基础设计尺寸4.荷载作用方向5.荷载作用时间按《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）四、地基极限承载力的确定2、按规范方法确定地基承载力

(1)载荷试验确定地基土承载力特征值fak四、地基极限承载力的确定3、按原位试验确定地基承载力

根据P-S曲线确定加载分级不应少于8级。最大加载量不应小于设计要求的两倍。每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载：1）承载板周围的土明显地侧向挤出；2）沉降s急聚增大，荷载-沉降(p-s)曲线出现陡降段；3）在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定；4）沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。(1)载荷试验确定地基土承载力特征值fak四、地基极限承载力的确定3、按原位试验确定地基承载力现场载荷试验

四、地基极限承载力的确定标准贯入试验标准贯入试验(SPT)是动力触探的一种，它利用一定的锤击动能（锤重63.5kg，落距76cm）,将一定规格的对开管式的贯入器打入钻孔孔底的士中，根据打入土中的贯阻抗，判别土层的工程性质。贯入阻抗用贯入器贯入土中30cm的锤击数N63.5表示,N63.5也称为标贯击数。标准贯入试验成果的应用

确定土的物理性质;

确定土的力学参数;

确定地基土的允许承载力；判定地震液化。(2)其他原位测试确定地基承载力特征值四、地基极限承载力的确定3、按原位试验确定地基承