土力学：地基承载力.ppt

1、土 力 学,第一节 概述 第二节 地基的变形与失稳 第三节 地基的极限承载力pu 第四节 地基的容许承载力,第八章 地基承载力,第八章 第1页/共36页,土 力 学,第一节 概述,极限平衡状态：当土中一点的剪应力达到土的抗剪强度时，这一点的土就处于极限平衡状态。 塑性区：若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态，这一区域就称为极限平衡区，或塑性区。 地基稳定性：地基在外荷载作用下，抵抗破坏的安全、稳定程度。 地基承载力：地基承受荷载的能力。 极限承载力pu：地基即将丧失稳定性时的承载力。 容许承载力R：地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力。,第八章 第2页/共36

2、页,影响地基承载力的因素 地基土的性质 基础的埋深、宽度、形状 荷载倾斜与偏心的影响 覆盖层抗剪强度的影响 地下水位的影响 下卧层的影响,第八章 第3页/共36页,土 力 学,第二节 地基的变形与失稳,一、竖直荷载下地基破坏的形式,三种形式： （1）整体剪切破坏 （general shear failure） （2）局部剪切破坏 （local shear failure） （3）冲剪破坏 （punching shear failure）,第八章 第4页/共36页,土 力 学,地基的破坏形式主要取决于地基土的特性和基础的埋深。 Vesic.A.B. 提出采用刚度指标 Ir 来判别地基土的破坏形式

3、,第八章 第5页/共36页,土 力 学,二、地基变形的三个阶段,发生整体剪切破坏的地基的变形过程可分为三个阶段： 1.压密变形 （oa段） 2.局部剪损 （ab段） 3.整体剪切破坏阶段 （bc段）,第八章 第6页/共36页,三个阶段之间存在着两个界限荷载 临塑荷载pcr ：（地基中开始出现塑性破坏区时的荷载）对应于p-s曲线上的a点 极限荷载pu： （极限承载力）对应于p-s曲线上的b点,第八章 第7页/共36页,土 力 学,第三节 地基的极限承载力,基本假定： （1）基础底面光滑 （2）地基土无重量(=0) （3）不考虑基础侧面荷载作用(q=0),1、当荷载达到极限荷载pu时，地基内出现连

4、续的滑裂面。滑裂土体可分为三个区： I.朗肯主动区 II.过渡区 III.朗肯被动区,一、普朗特尔-瑞斯纳公式 （一） L.Prandtl课题（1920）,第八章 第8页/共36页,土 力 学,2、按上述假定Plantl求得地基中只考虑粘聚力c的极限承载力表达式,第八章 第9页/共36页,（二）H.Reissner课题（1924）,H.Reissner求得=0，c=0，仅考虑基础两侧地基土重量时，由基础侧面荷载q=D产生的极限承载力公式,第八章 第10页/共36页,土 力 学,索科洛夫斯基用差分法求得c=0，q=0，仅考虑容重时的极限承载力公式,（三）索科洛夫斯基课题,第八章 第11页/共36

5、页,土 力 学,（四）极限承载力的计算通式,对于实际工程中c、q、均不为零的各种情况可将（8-22）和（8-24）合并，即可得极限承载力的计算通式,式中Nq、Nc、N称为承载力系数，它们都是的函数，可以查表8-1求得。,第八章 第12页/共36页,地基承载力由三部分组成： 1、滑动土体自重所产生的抗力； 2、基础两侧均布荷载q所产生的抗力； 3、滑裂面上粘聚力c所产生的抗力。,第八章 第13页/共36页,二、 Terzaghi（太沙基）课题,基本假定： （1）地基基础间摩擦力很大。当地基破坏时，基础底下的土楔体ABC处于弹性平衡状态，称为弹性核。AC面与水平面呈角。,第八章 第14页/共36页

6、,土 力 学,（2）地基破坏时沿着CDF曲面滑动，出现连续的滑动面。DF面与水平面的夹角为45-/2。ADF为朗肯被动区，ACD为对数螺线过渡区。 （3）将基础底面以上的地基土看作均布荷载q=D，不考虑其强度，将这一部分土体视为松散体。,第八章 第15页/共36页,第八章 第16页/共36页,在上述假定的基础上，可以从刚性核的静力平衡条件求极限承载力,第八章 第17页/共36页,土 力 学,三、 Hansen（汉森）公式,第八章 第18页/共36页,一、地基容许承载力的概念,极限承载力pu：地基即将丧失稳定性时的承载力。 容许承载力R：地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时

7、的承载力。 地基的容许承载力不仅取决于地基的性质，基础宽度、基础埋深，而且取决于建筑物的容许沉降量。,第四节 地基的容许承载力,第八章 第19页/共36页,此时地基已产生局部破坏，但尚未发展到整体破坏，有一定的安全余度，地基土强度已经比较充分发挥；整个地基仍可近似当成弹性半空间体。,二、按控制地基中塑性区的发展范围确定地基容许承载力,临塑荷载时，地基中开始出现极限平衡区极限荷载时，地基产生破坏 常选用临塑荷载和临界荷载作为容许承载力,第八章 第20页/共36页,1、条形基础均布荷载极限平衡区的最大发展深度,第八章 第21页/共36页,2,第八章 第22页/共36页,2、条形均布荷载作用下的临塑

8、荷载和临界荷载,比较一下，可以得到临塑荷载和临界荷载的承载力系数,第八章 第23页/共36页,第八章 第24页/共36页,三、按地基规范承载力表确定地基容许承载力,根据室内试验指标查表f0,承载力基本值（f0）：是指按有关规范规定的一定的基础宽度和埋深条件下的地基承载能力，按有关规范查表确定。 承载力标准值（fk）：是指按有关规范规定的标准方法试验并经统计处理后的地基承载能力。 承载力设计值（f）：地基承载力标准值经过深宽修正后的地基承载力。,统计处理后得fk,深宽修正得f,容许承载力R,第八章 第25页/共36页,表8-4 碎石土承载力标准值fk(kPa),表8-6 粘性土承载力基本值f0(

9、kPa),第八章 第26页/共36页,表8-7 沿海地区淤泥和淤泥质土承载力基本值f0(kPa),第八章 第27页/共36页,也可以根据野外的测试结果查规范确定承载力标准值,表8-13 素填土承载力标准值fk(kPa),表8-12 粘性土承载力标准值fk(kPa),第八章 第28页/共36页,（一）载荷试验,四、原位试验求地基容许承载力,第八章 第29页/共36页,（二）静力触探试验,1、梅耶霍夫公式 2、国内建议公式,第八章 第30页/共36页,（三）标准贯入试验,1、GBJ7-89规范（根据标准贯入击数N63.5）,粘性土承载力标准值（kPa）,砂土承载力标准值（kPa）,第八章 第31页/共36页,2、太沙基和皮克公式 3、梅耶霍夫公式,第八章 第32页/共36页,（四）旁压试验,第八章 第33页/共36页,五、按极限承载力确定地基容许承载力,由试验或根据上一节中的理论求出极限承载力pu后，除以一个安全系数K，可以作为地基的容许承载力，此时安全系数为23。,第八章 第34页/共36页,确定容许承载力方法 1、根据塑性区发展理论求容许承载力 2、根据地基