第八章土的承載力課件

1、本章重點(diǎn)地基破壞模式地基承載力Bearing Capacity of Foundation Soil地基承載力特征值2、如何滿足地基設(shè)計的條件？如何滿足地基設(shè)計的條件？ 承載力？承載力？ 變形？變形？3、確定承載力的三種方法、確定承載力的三種方法載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)理論公式計算理論公式計算經(jīng)驗(yàn)方法（規(guī)范表格法）經(jīng)驗(yàn)方法（規(guī)范表格法）1、地基承載力的概念、地基承載力的概念 建筑物地基設(shè)計的基本要求1 1）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力） p p pu /Fs =f pu /Fs =f 2 2）變形要求）變形要求：變形小于設(shè)計允許值變形小于設(shè)計允許值S S SS（1 1

2、）沉降量）沉降量 （2 2）沉降差）沉降差（3 3）傾斜）傾斜 （4 4）局部傾斜）局部傾斜載荷試驗(yàn)成果載荷試驗(yàn)成果pcr puS荷載沉降曲線荷載沉降曲線 p一、豎直荷載下地基破壞的形式一、豎直荷載下地基破壞的形式整體破壞整體破壞 密實(shí)砂土，堅(jiān)硬粘土，淺埋密實(shí)砂土，堅(jiān)硬粘土，淺埋局部剪切破壞局部剪切破壞 土質(zhì)較軟土質(zhì)較軟沖剪破壞沖剪破壞 軟粘土，深埋軟粘土，深埋液化液化 飽和松砂飽和松砂二、豎直和水平荷載下地基破壞形式二、豎直和水平荷載下地基破壞形式表面滑動表面滑動 水平力大水平力大深層滑動深層滑動 豎直荷載大豎直荷載大地基土可能的滑動方向地基土可能的滑動方向一、荷載沉降曲線、臨塑荷載、極限荷

3、載一、荷載沉降曲線、臨塑荷載、極限荷載pcrpupcr pu臨塑荷載連續(xù)滑動面和極限荷載塑性區(qū)發(fā)展和臨界荷載pcr pu地基土開始出現(xiàn)剪切地基土開始出現(xiàn)剪切破壞破壞s連續(xù)滑動連續(xù)滑動面面允許地基中有一定的塑性區(qū)，作為設(shè)計承載力允許地基中有一定的塑性區(qū)，作為設(shè)計承載力-地基中塑性區(qū)的發(fā)展 地基土中某一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)：地基土中某一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)： ， 極限平衡應(yīng)力狀態(tài)（塑性區(qū)）極限平衡應(yīng)力狀態(tài)（塑性區(qū)）sin23131ctgcDctgcDpz)2sin2sin(塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)的最大深度Zmax 對應(yīng)對應(yīng)Zmax=0臨塑荷載；臨塑荷載； 對應(yīng)對應(yīng)Zmax=B/4，B/3臨界荷載。臨界荷載

4、。 Pcr p1/4, p1/3=N B /2+Nq d+Ncc（對于三個荷載，三個系數(shù)不同。）（對于三個荷載，三個系數(shù)不同。）各種臨界荷載的承載力系數(shù)各種臨界荷載的承載力系數(shù) Pcr 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg 0 p1/4 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg (Nq-1)/2p1/3 1+ / ctg - /2+ ) (1-Nq )ctg 2(Nq-1)/31 1、極限平衡理論求地基極限承載力、極限平衡理論求地基極限承載力2 2、其他求極限承載力的方法、其他求極限承載力的方法主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1 1 極限狀態(tài)極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某

5、一特定狀態(tài)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài) 而而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求時不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求時 這一特定狀態(tài)這一特定狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)對于該功能的極限狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)對于該功能的極限狀態(tài)2 2 承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài) 一般是結(jié)構(gòu)的內(nèi)力超過其承載一般是結(jié)構(gòu)的內(nèi)力超過其承載能力能力3 3 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài) 一般是以結(jié)構(gòu)的變形、裂縫和一般是以結(jié)構(gòu)的變形、裂縫和振動參數(shù)超過設(shè)計允許的限值為依據(jù)振動參數(shù)超過設(shè)計允許的限值為依據(jù)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)確定地基的承載力根據(jù)承載能力極限狀態(tài)確定地基的承載力極限狀態(tài)極限狀態(tài)地基極限承載力地基極限承載力地基在發(fā)生剪切破壞時的荷載強(qiáng)

6、度地基在發(fā)生剪切破壞時的荷載強(qiáng)度一、地基承載力理論公式法一、地基承載力理論公式法（一）極限平衡理論（一）極限平衡理論1.平衡方程：平衡方程：2.極限平衡條件極限平衡條件3.假設(shè)與邊界條件假設(shè)與邊界條件（二）普朗特（二）普朗特-瑞斯納承載力公式瑞斯納承載力公式1.條形基礎(chǔ)地基的滑裂面形狀條形基礎(chǔ)地基的滑裂面形狀2.極限承載力極限承載力puD D平面問題的平衡方程平面問題的平衡方程xzxzz（1）0zxxzx（2）極限平衡條件極限平衡條件Sincctg23131（3） z zx x 1.1.普朗特普朗特( (Prandtl) )的基本假設(shè)的基本假設(shè)1 1）基礎(chǔ)底面是絕對光滑的（）基礎(chǔ)底面是絕對光滑

7、的（ ，保證，保證豎直荷載是主應(yīng)力豎直荷載是主應(yīng)力2 2）無重介質(zhì)的假設(shè)：即在式（）無重介質(zhì)的假設(shè)：即在式（1 1）中）中 =0=0根據(jù)公式（根據(jù)公式（1 1）、（）、（2 2）和（）和（3 3）以及邊界條件，利）以及邊界條件，利用塑性力學(xué)中的滑移線法可以求解條形基礎(chǔ)的地用塑性力學(xué)中的滑移線法可以求解條形基礎(chǔ)的地基承載力基承載力 P Pu uD DI I區(qū)區(qū)垂直應(yīng)力垂直應(yīng)力p pu u為大主應(yīng)力，為大主應(yīng)力，與水平方向夾角與水平方向夾角45452 2 =pu kapuPu區(qū)區(qū)水平方向?yàn)榇笾鲬?yīng)力，水平方向?yàn)榇笾鲬?yīng)力，與水平方向夾角與水平方向夾角4545 - - 2 2q= D作用在隔離體上的力：

8、作用在隔離體上的力：pu 、 D 、pa 、 pp 、c、R所有力對所有力對A A點(diǎn)力矩平衡點(diǎn)力矩平衡puR隔離體隔離體r0rApppaDcr0r 極限平衡第二區(qū)：極限平衡第二區(qū)：r=r0e tg區(qū)：過度區(qū)區(qū)：過度區(qū)aauaKcKpp2pppKcqKp22.2.極限承載力極限承載力p pu uctgNNtgeNCNDNpqctgqcqu) 1()245(2 其中其中Nq 、Nc為承載力系數(shù)為承載力系數(shù)二、其它半經(jīng)驗(yàn)承載力公式二、其它半經(jīng)驗(yàn)承載力公式（一）太沙基公式（一）太沙基公式（二）漢森公式（二）漢森公式（三）其它承載力公式（三）其它承載力公式（一）太沙基公式（一）太沙基公式1.1.基本條件

9、基本條件2.2.假設(shè)的滑裂面形狀假設(shè)的滑裂面形狀3.3.極限承載力公式極限承載力公式1.基本條件（1）考慮地基土的自重，基底土的重量）考慮地基土的自重，基底土的重量0（2）基底可以是粗糙的）基底可以是粗糙的（3）忽略基底以上部分土本身的阻力）忽略基底以上部分土本身的阻力,簡化為上部均布荷載簡化為上部均布荷載q= D2.2.假設(shè)的滑裂面形狀假設(shè)的滑裂面形狀被動區(qū)過渡區(qū)彈性核Ep=Ep1+Ep2+Ep3 Wp uB考慮彈性核的平衡考慮彈性核的平衡1 1. .當(dāng)基底絕對粗糙時，夾當(dāng)基底絕對粗糙時，夾角為角為 ；2. 2. 考慮剛性核的平衡：考慮剛性核的平衡：荷載：荷載：p p u u自重：自重：W

10、W粘聚力：粘聚力：C C被動土壓力：被動土壓力：E Ep pEp1：土體自重土體自重E Ep2p2：滑裂面上粘聚力：滑裂面上粘聚力E Ep3 p3 ：側(cè)向荷載：側(cè)向荷載qcuqNcNNBp2232221coscos1cos2pqpcpkNtgkNktgN其中：太沙基公式中的承載力因數(shù)太沙基公式中的承載力因數(shù) N N 、N Nq q、N Nc c查圖查圖8-108-10，以，以 為變量為變量比比普朗特普朗特- -瑞斯納瑞斯納承載力公式偏大，因承載力公式偏大，因?yàn)榭紤]了基底摩擦和土體自重為考慮了基底摩擦和土體自重極限承載力的三部分極限承載力的三部分qcqNcNNB2滑動土體自重產(chǎn)生的抗力滑動土體自

11、重產(chǎn)生的抗力滑裂面上的粘聚力產(chǎn)生的抗力滑裂面上的粘聚力產(chǎn)生的抗力側(cè)荷載側(cè)荷載 D D產(chǎn)生的產(chǎn)生的抗抗力力（1 1） 影響滑裂面形狀的大小，承載力因數(shù)影響滑裂面形狀的大小，承載力因數(shù)的大小?；瑒油馏w的體積的大小?；瑒油馏w的體積, , q q的分布范圍的分布范圍, , 滑滑裂面的大小。裂面的大小。(2) (2) 寬度寬度B B增加為增加為2 2B,B,滑動體體積增加為原滑動體體積增加為原來的來的2 22 2倍倍( (提供的抗力提供的抗力),),由此增加的承載力由此增加的承載力增加為原來的增加為原來的2 2倍倍.(.( BNBN /2/2線性增加）線性增加）B B增加，增加，q q的分布面積線性增加

12、，的分布面積線性增加，qNqNq q不變。不變。B B增加，滑裂面面積線性增加，增加，滑裂面面積線性增加， cNcNc c不變不變（3 3）qNqNq,q,與側(cè)面荷載大小，和荷載分布與側(cè)面荷載大小，和荷載分布范圍有關(guān)范圍有關(guān)- -滑裂面形狀有關(guān)。滑裂面形狀滑裂面形狀有關(guān)?；衙嫘螤钆c與 有關(guān)。有關(guān)。 N Nq q是是 的函數(shù)的函數(shù)(4) (4) cNcNc c與粘聚力，和滑裂面長度有關(guān)、與粘聚力，和滑裂面長度有關(guān)、滑裂面形狀有關(guān)?；衙嫘螤钣嘘P(guān)?；衙嫘螤钆c滑裂面形狀與 有關(guān)。有關(guān)。 N Nc c是是 的函數(shù)的函數(shù)第五節(jié)第五節(jié) 地基的容許承載力地基的容許承載力和地基承載力特征值和地基承載力特征值容許承載力容許承載力f f f pu / Fs s s極限承載力和容許承載力的區(qū)別極限承載力和容