《地基与基础工程》课件 2-5地基承载力的确定

地基与基础工程学习项目二地基土的工程特性与承载力05地基土承载力的确定一、地基承载力概述

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。地基极限承载力是指地基土不致失稳时单位面积上所能承受的最大荷载。地基承载力特征值是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。工程设计中，必须限制建筑物基础底面的压力，使其不得超过地基承载力特征值，以保证地基不会发生剪切破坏而失去稳定，同时也使建筑物不致因基础产生过大的沉降，而影响其正常使用。一、地基承载力概述

确定地基承载力的方法：原位试验法：通过现场直接试验确定承载力理论公式法：根据土的抗剪强度指标用理论公式计算确定承载力规范经验法：根据设计规范中推荐的表值或公式计算确定承载力原位试验法包括静载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中荷载试验法是最直接、最可靠的方法。1.试验方法载荷试验装置一般包括加荷装置、反力提供装置和沉降量测装置三部分。二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值堆重平台反力法地锚反力架法二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值载荷试验是通过在一定尺寸的刚性承压板上分级施加静荷载，用百分表观测各级荷载作用下天然地基土随压力的变形情况。当连续两小时每小时沉降量小于等于0.1mm时，认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值加载由小到大分级进行，每级增加的压力值视土质软硬程度而定，对较松软的土，一般为10—25KPa；对较坚硬的土，一般按50一100KPa的等级增加。每加一级荷载，必须待沉降基本稳定时，量测承压板的沉降量后，再加下一级荷载。沉降基本稳定，通常指：对于粘性土,30min内的沉降值小于0.05mm；对于砂性土,30min内的沉降值小于0.1mm。浅层载荷试验出现下列情况之一时，即可终止加载（1）承压板周围的土明显地侧向挤出；（2）沉降S急剧增大，荷载-沉降(p-s)曲线出现陡降段；（3）在某一级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定；（4）沉降量与承压板宽度b或直径d之比大于或等于0.06。二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值深层载荷试验出现下列情况之一时，即可终止加载（1）沉降S急骤增大，荷载—沉降（p-s)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04倍的承压板直径；（2）在某级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定；（3）本级沉降量大于前一级沉降量的5倍。（4）当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值

由载荷试验可得承压板下地基土的各级压应力pi与相应的稳定沉降量si之间的p-s曲线。临塑荷载Pcr是指在外荷载作用下，地基中刚开始产生塑性变形(即局部剪切破坏)时，基础底面单位面积上所承受的荷载。极限荷载Pu是指地基即将失去稳定性时，土体将要从基底被挤出时，作用于地基上的外荷载。二、利用荷载试验成果确定地基承载力特征值地基承载力特征值的确定应符合下列规定：1.当p-s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。2.满足终止加载条件的前三款之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载，当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半。3.当不能按上述两款要求确定时，压板面积为0.25~0.50m2时，可取s/b（或s/d）=0.01~0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。三、根据理论公式确定地基承载力特征值

在计算地基承载力的理论公式中，一种是根据土体极限平衡条件导得的临塑荷载和临界荷载计算公式，另一种是根据地基土刚塑性假定而导得的极限承载力计算公式。三、根据理论公式确定地基承载力特征值

1.临塑荷载与临界荷载的计算

荷载作用下地基剪切变形阶段是土中塑性区范围随着作用荷载的增加而不断发展的阶段，

地基中即将发生塑性区时相应的基底荷载称为临塑荷载，用表示。地基中的塑性区发展到一定程度时的荷载称为临界荷载。三、根据理论公式确定地基承载力特征值1）临塑荷载2）临界荷载工程中塑性区范围只要不超出某一限度，就不致危及建筑物的安全和正常使用。一般中心受压基础可取为

，偏心受压基础可取，与此相应的地基承载力用、表示，称为临界荷载。

三、根据理论公式确定地基承载力特征值2.极限承载力的计算

（1）按照假定滑动面法求解

先假定在极限荷载作用时土中滑动面的形状，然后根据滑动土体的静力平衡条件求解。按照这种方法得到的极限荷载公式比较简单，使用方便，目前在实践中应用较多。（2）按照极限平衡理论求解根据塑性平衡理论导出在已知边界条件下，滑动面的数学方程式来求解。由于在数学求解时遇到很大的困难，因此仅能对某些边界条件比较简单的情况求其解析解。三、根据理论公式确定地基承载力特征值太沙基公式是利用塑性理论推导出条形基础在中心荷载作用下的极限承载力公式。三、根据理论公式确定地基承载力特征值

1）地基土较密实且地基土产生完全的剪切整体滑动破坏，即荷载试验结果p-s曲线上有明显的第二拐点情况2）地基土较松软，则荷载试验结果p-s曲线上没有明显的拐点三、根据理论公式确定地基承载力特征值太沙基公式中的承载力系数三、根据理论公式确定地基承载力特征值

工程实践中，根据建筑物的不同要求，地基承载力特征值可以选用临塑荷载或临界荷载，也可以用极限承载力除以一定的安全系数。如果从安全角度考虑，可取两者的较小值作为地基承载力特征值。

应注意：理论公式在导出过程中，做了许多简化和假定，所以计算结果是近似的，仅作为确定地基承载力的参考。另外理论公式只考虑了地基土强度，没有考虑变形，所以必要时还应验算基础沉降。四、根据设计规范确定地基承载力特征值

四、根据设计规范确定地基承载力特征值

b>2m

ｂ—基础底面的宽度(或直径)(m)，当b<2m时，取b=2m计算，当b>10m时，按b=10m计算；h—基础的埋置深度(m)，对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起，不受水流冲刷的基础，由天然地面算起，位于挖方内的基础，由挖方后的地面算起，当ｈ<3，取ｈ=3m计算；四、根据设计规范确定地基承载力特征值

—基底持力层土的天然重度(kN/m３)，若持力层在水面以下且为透水者，应取浮重度；

—基底以上土层的加权平均重度(kN/m３)，换算时若持力层在水面以下且不透水时，不论基底以上土的透水性质如何，一律取饱和重度；当透水时，水中部分土层则应取浮重度。四、根据设计规范确定地基承载力特征值

K1、K2—基底宽度、深度修正系数，根据基底持力层土的类别按表2-5-9