土力学地基版 3

第七章天然地基承载力与地基强度检算§7.1地基承载力简介§7.2现场荷载试验确定地基容许承载力§7.3理论公式确定地基容许承载力§7.4规范法确定地基容许承载力§7.5地基强度检算主要内容本章知识要点1.理解地基承载力的概念，描述地基的破坏变形阶段；2.掌握地基破坏的形态；3.了解理论公式确定地基承载力的方法；4.掌握地基承载力的规范确定方法；5.掌握地基强度检算的方法。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30.5cm24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。地基承载力不足引起的破坏实例原因：没有地基勘察，地基承载力不足所致一、地基承载力和容许承载力的概念地基承载力：地基承受荷载的能力称为地基承载力极限承载力：指地基即将丧失稳定性时的承载力地基容许承载力：指在保证地基稳定和建筑物沉降量不超过容许值的条件下，地基单位面积所能承受的最大压应力。第一节地基承载力简介二、影响地基承载力的因素地基土的堆积年代地基土的成因土的物理力学性质地下水建筑物性质建筑物基础0spabc第一阶段：（压密阶段）直线变形阶段第二阶段：局部剪切阶段第三阶段：破坏阶段p＜pcrpcr＜p＜pu塑性变形区p≥pu连续滑动面一、地基土的变形阶段（由荷载试验得到）第二节

现场荷载试验确定地基容许承载力pcr400pu600二、地基的破坏形态1.整体剪切破坏(1)p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段(2)地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面(3)荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起0spabcpcrpu

图7-2（a）密实砂土、硬黏性土、基础埋置相对较小2.局部剪切破坏(1)p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段(2)塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内(3)荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起0spapcrpubc图7-2（b）中等密实砂土地基3.冲剪破坏（1）p-s曲线没有明显的转折点（2）地基不出现明显连续滑动面

（3）荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷0sppcrpupu表面试验深层试验

图7-2（c）松砂或软土地基在软黏土上的密砂地基的冲剪破坏根据p-s曲线确定地基的容许承载力（1）对于密实砂土、一般硬黏土等低压缩性土，其曲线通常有较明显的直线段，一般可用直线段末端A点所对应的临塑荷载作为地基的容许承载力。（2）对于稍松的砂土、新填土、可塑性黏土等中、高压缩性土，可取压缩变形量为0.02b所对应的荷载，用p0.02表示。图7-2p-s曲线与地基破坏形态（3）对于少数硬黏性土，临塑荷载接近极限荷载Pu，Pu/K作为地基的容许承载力一、临塑荷载根据弹性理论，地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力

假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1，M点土的自重应力所引起的大小主应力均为

2h＋

1z第三节

理论公式确定地基容许承载力z2βMzσ1σ3bhq=

2hpM点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件，将大、小主应力代入并整理得塑性区的边界方程临塑荷载Pcr为塑性区最大深度Zmax=0时的基底压力塑性区最大深度Zmax可由dz/dβ=0求得：（2β=π/2-φ）Zmax=0二、临界荷载中心受压基础偏心受压基础取Zmax=B/4所对应荷载取Zmax=B/3所对应荷载太沙基公式底面粗糙，基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，处于弹性平衡状态Ⅰ区：弹性压密区(弹性核)Ⅱ区：边界是对数螺线Ⅲ区：被动朗肯区，

1水平向，破裂面与水平面成45o-

/2条形基础整体剪切破坏太沙基理论的极限承载力理论解Nr、Nq、Nc均为承载力系数，均与

有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到三、极限荷载q=γ2h图7-5太沙基公式的承载力系数曲线局部剪切破坏时地基极限承载力圆形基础方形基础第四节规范法确定地基容许承载力一、按《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10093-2017）确定地基承载力地基土基本承载力σ0指建筑物基础的宽度b≤2m；埋置深度h≤3m时地基容许承载力。规范规定：(1)当基础宽度b(m)，对于矩形基础为短边宽度，对于圆形或正多边形基础为

，（F为基础的底面积m2）。(2)各类岩土地基基本承载力表中的数值允许内插；(3)原位测试方法及成果的应用，可参照国家和铁道部有关标准的规定。1.岩石地基的基本承载力确定因素：岩石类别P35,表1-22节理间距节理发育情况查表7-1例:某石灰岩地基,经试验测定:饱和单轴极限抗压强度为35MPa,节理间距为1-1.2m,多为密闭节理.试确定此岩石地基基本承载力.

节理发育程度

节理间距

cm

岩石类别节理很发育节理发育节理不发育或较发育2～2020～40大于40硬质岩1500～20002000～3000＞3000较软岩800～10001000～15001500～3000软

岩500～800700～1000900～1200极软岩200～300300～400400～500表7-1岩石地基的基本承载力σ0（KPa）2.碎石类土地基的基本承载力确定因素：土的名称P36，表1-24土的密实程度P29,表1-14查表7-2土

名

密实程度松

散稍

密中

密密

实卵石土、粗圆砾土300～500500～650650～10001000～1200碎石土、粗角砾土200～400400～550550～800800～1000细圆砾土200～300300～400400～600600～850细角砾土200～300300～400400～500500～700表7-2碎石类土地基的基本承载力σ0（KPa）3.砂类土地基的基本承载力确定因素：砂土的名称P37表1-25砂土的密实程度P27表1-12细砂、粉砂潮湿程度P31表1-17

查表7-3土名

湿度密实程度稍

松稍密中密密实砾砂、粗砂与湿度无关200370430550中砂与湿度无关150330370450细砂稍湿或潮湿100230270350饱

和-190210300粉砂稍湿或潮湿-190210300饱

和-90110200例

某砂样,粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重的50%,土粒重度γsat=26.6kN/m3,天然重度γ=19.4kN/m3,含水率w=12%,最大孔隙比emax=0.81,最小孔隙emin=0.41.试确定此砂样地基的基本承载力.天然孔隙比e=0.534相对密实度Dr=0.69土处于密实状态解：粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重的50%,

查表为中砂密实中砂，基本承载力为σ0=450kPa4.粉土地基的基本承载力eW101520253035400.5400380(355)----0.6300290280(270)---0.7250235225215(205)--0.8200190180170(165)--0.9160150145140130(125)-1.0130125120115110105(100)表7-4粉土地基的基本承载力σ0（KPa）5.Q4冲、洪积黏性土地基的基本承载力确定因素：孔隙比液性指数查表7-5eIL

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.5450440430420400380350310270240220--0.6420410400380360340310280250220200180-0.74003703503303102902702402201901701601500.83803303002802602402302101801601501401300.93202802602402202101901801601401301201001.0250230220210190170160150140120110--1.1--16015014013012011010090---表7-5Q4冲、洪地基的基本承载力σ0（KPa）例有一Q4黏性土样,试验测得土粒重度γs=26.8kN/m3,含水率w=22.2%,液限wL=32%,塑限wp=18%,天然重度γ=18.7kN/m3试确定此天然土样的基本承载力.例某完全饱和土，e=0.80,土粒重度γs=27.5KN/m3，液限wL=31%，塑限wp=25.6%试确定此地基的基本承载力.天然孔隙比e=0.75液性指数IL=0.3查表7-5，基本承载力为σ0=305kPa完全饱和土，饱和度为1，可求得含水率w=29.1%液性指数IL=0.63，查表并内插基本承载力为σ0=224kPa6.Q3及其以前冲洪积黏性土地基的基本承载力由0.1至0.2压力段的压缩模量来确定Es（0.1-0.2）查表7-67.残积黏性土地基的基本承载力由0.1至0.2压力段的压缩模量来确定Es（0.1-0.2）压缩模量

(MPa)10152025303540(kPa)380430470510550580620查表7-7压缩模量

(MPa)468101214161820(kPa)190220250270290310320330340（1）新黄土（Q3、Q4）地基的基本承载力确定因素：天然含水率孔隙比液限查表7-88.黄土地基的基本承载力

天然含水率w液限

孔隙比e5101520253035240.7—230190150110——0.924020016012585（50）—1.121017013010060（20）—1.31801401007040——280.7280260230190150110—0.926024020016012585—1.124021017014010060—1.32201801401107040—320.7—280260230180150—0.9—260240200150125—1.1—240210170130100601.3—2201801401007040（2）

老黄土（Q1、Q2）地基的基本承载力确定因素：含水比孔隙比查表7-98.黄土地基的基本承载力

<0.67006005004000.6~0.8500400300250>0.84003002502009.多年冻土地基的基本承载力确定因素：土的名称基础底面的月平均最高土温查表7-10例

某中砂地基，含水率为20%，当地三年以上气温低于0℃月均最高土温为-2℃。试确定此中砂地基基本承载力。盐渍化冻土的盐渍程度界限值见表7-11泥炭化冻土泥炭化程度界限值见表7-12（二）地基容许承载力［σ］的确定适用于基底宽b>2m，埋深h>3m（且h/b≤4）的情况

k1、k2－按土的性质查表7-13；γ１－基底持力层土的天然重度，如地下水位在基底面及以上用；γ２－基底以上土的加权平均重度；b－基底宽b<2m时取b=2m；b>10m时取b=10m；

h－基础埋深，h<3m时取h=3m,h/b＞4时，取h=4b。常水位－在江河、湖泊的某一地点，经过长时期对水位的观测后，得出的在一年或若干年中有50%的水位等于或超过该水位的高程值，称为常水位。图7-6基础宽度对地基承载力的影响示意图图7-7基础埋深对地基承载力的影响示意图公式第二项为基础宽度增加引起地基承载力的增加；公式第三项为基础埋深增加引起地基承载力增加

软土的基本承载力见表7-14（三）软土地基的容许承载力（1）理论公式（2）小桥和涵洞软土地基的容许承载力天然含水率

36404550556575基本承载力

（kPa）100908070605040表7-14软土地基的基本承载力（四）地基承载力的提高（1）主力加附加力（不含长钢轨纵向力）时，地基容许承载力可提高20%。主力加特殊荷载（地震力除外）时，地基容许承载力可按表7-15提高。（3）基底不透水，常水位至一般冲刷线的水压力应加入（2）既有墩台地基基本承载力σ0可根据压密程度予以提高，但提高值不应超过25％。地基情况提高系数基本承载力σ0>500kPa的岩石和土1.4150kPa<σ0≤500kPa的岩石和土1.3100kPa<σ0≤150kPa的土1.2持力层——当地基土由不同工程性质的土层组成时，直接承受建筑物基础的土层称为持力层。

下卧层——持力层下各土层称为下卧层。软弱下卧层——如果下卧层的强度低于持力层时，将该下卧层称为软弱下卧层。第五节地基强度的检算基本概念持力层下卧层下卧层基础天然地面地基上部结构一、持力层强度的检算(1)通过在现场做荷载试验、触探试验等来确定；

（2)通过土的物理性质指标查《铁路桥涵地基与基础设计规范》来确定；(3)通过理论公式确定。

1.确定持力层的承载力

2．

根据作用在基础底面上的荷载确定基底压应力（1）中心受压基础

条形基础

（2）偏心受压基础

PP/APe3.检算持力层强度

（1）（2）（1）通过现场做荷载试验、触探试验等来确定；

（3）通过理论公式确定；

（2）

通过土的物理性质指标查《铁路桥涵地基与基础设计规范》来确定；二、检算软弱下卧层强度hz下卧层顶面Pe3.检算软弱下卧层的强度

［例］矩形基础底面尺寸4m×6m，作用在基础底面的荷载