地基破壞及地基承載力講義（清楚明了）

地基基承承載載力力第7章第7章地地基基承承載載力力二、、按按塑塑性性取取的的發(fā)發(fā)展展深深度度確確定定承承載載力力三、、地地基基極極限限承承載載力力一、、地地基基破破壞壞的的模模式式地基基承承受受建建筑筑物物荷荷載載地基基應應力力狀狀態(tài)態(tài)改改變變地基基變變形形地基基失失穩(wěn)穩(wěn)7.1地地基基破破壞壞的的模模式式地基基變變形形——與地地基基土土的的壓壓縮縮性性有有關關建筑筑物物基基礎礎沉沉降降或或沉沉降降差差上部部結結構構傾傾斜斜、、開開裂裂或或損損壞壞沉降降傾斜斜開裂裂地基基失失穩(wěn)穩(wěn)——與地地基基土土的的強強度度有有關關地基基土土發(fā)發(fā)生生滑滑動動——剪剪切切破破壞壞上部部結結構構倒倒塌塌在粘粘土土地地基基上上的的某某谷谷倉倉地地基基破破壞壞情情況況1940年在在軟軟粘粘土土地地基基上上的的某某水水泥泥倉倉的的傾傾覆覆水泥泥倉倉地地基基整整體體破破壞壞藍粘粘土土石頭頭和和粘粘土土地基基土土可可能能的的滑滑動動方方向向巖石石黃粘粘土土地基基土土不不堪堪重重負負而而滑滑動動地基基承承載載力力：：地基基承承受受荷荷載載的的能能力力。。數(shù)數(shù)值值上上用用地地基基單單位位面面積積上上所所能能承承受受的的荷荷載載來來表表示示。。極限限承承載載力力地基基承承受受荷荷載載的的極極限限能能力力。。數(shù)數(shù)值值上上等等于于地地基基所所能能承承受受的的最最大大荷荷載載。。容許許承承載載力力保留留足足夠夠安安全全儲儲備備，，且且滿滿足足一一定定變變形形要要求求的的承承載載力力。。建筑筑物物地地基基設設計計的的基基本本要要求求：：穩(wěn)定定要要求求：：荷荷載載小小于于承承載載力力（（抗抗力力））變形要求：變變形小于設計計允許值S[S]與土的強度有有關與土的壓縮性性有關地基承載力沉降計算（分分層總和法））地基土體因承承載能力不足足出現(xiàn)的破壞壞均為剪切破破壞淺基礎的地基基剪切破壞的的模式有：整體剪切破壞壞局部剪切破壞壞沖剪破壞整體剪切破壞壞的特點整體剪切破壞壞：是在基礎礎荷載作用下下，地基發(fā)生生連續(xù)剪切滑滑動面的破壞壞模式。由普普朗德爾（Prandtl）在1920年提出。整體剪切破壞壞多發(fā)生于土質質堅實，基礎礎埋深淺的地地基。opSpcra階段1彈性壓密階段段當p<pcr時：p由0→逐漸增大；p~s為線性關系；；地基土逐漸壓壓密，但不出出現(xiàn)破壞；基礎下沉；Fp階段2局部破壞階段段puopSpcrab當pcr<p<pu時：隨p逐漸增大；首先在在基礎邊緣出出現(xiàn)破壞區(qū)域域p~s為曲線關系；；破壞區(qū)域的范范圍隨p增大而發(fā)展；；直至連成片片?；A沉降增大大；階段3完全破壞段opSpcrpuab當p>pu時：隨p逐漸增大；地基土土體沿形成的的滑動面向外外滑動；基礎四周地表表隆起：基礎急劇下沉沉：臨塑荷載pcr極限荷載pu局部剪切破壞壞的特點局部剪切破壞壞：是在基礎礎荷載作用下下，地基某一一范圍內發(fā)生生剪切破壞區(qū)區(qū)的破壞模式式。由太沙基基（Terzaghi）在1943年提出。局部剪切破壞壞多發(fā)生于土質質松軟，基礎礎埋深較大的的地基。在荷載逐步施施加的初始階階段，p~s就呈非非線性性關系系并無無明顯顯的拐拐點。。隨p逐漸增大；基礎礎下的破壞壞區(qū)域不斷斷發(fā)展，連連成整體。。opSpu當壓力增加加到pu時，剪切破破壞面將繼繼續(xù)延伸到到一定位置置，但未到到達地表。?；A四周周土被擠出出，地面稍稍有隆起。。沖剪破壞的的特點沖剪破壞：：是在基礎礎荷載作用用下，地基基土體發(fā)生生垂直剪切切破壞，使使基礎產生生交大沉降降的破壞模模式。由德德貝爾（DeBeer）在1958年提出。沖剪破壞多發(fā)生于土土質松軟，，基礎埋深深大的地基基。隨著壓力的的增加，基基礎持續(xù)下下沉；因為地基土土的較大壓壓縮以至于于基礎呈現(xiàn)現(xiàn)連續(xù)刺入入。p～s曲線從開始始就呈非線線性，沒有有轉折點；；OpS地基不出現(xiàn)現(xiàn)連續(xù)滑動動面，基礎礎側面地面面不出現(xiàn)隆隆起，因而而基礎邊緣緣下的地基基垂直剪切切破壞。地基承載力力的確定以地基整體體剪切破壞壞的模式確確定承載力力地基承載力力的確定方方法有：按塑性區(qū)的的發(fā)展深度度確定根據(jù)地基承承載力的理理論公式確確定依據(jù)原位試試驗確定1.基本原理—整體剪切切破壞7.2按塑性區(qū)的的發(fā)展深度度確定地基發(fā)生整整體剪切破破壞；破壞區(qū)域的的范圍隨壓壓力增大而而增大；zmaxp破壞區(qū)域的的最大深度度與壓力有有關；確定p與zmax之間的關系系；限制zmax，得到p，作為地基承承載力；2.地基塑性變變形區(qū)的邊邊界方程；；q=0dp0zMb條形基礎承承受豎向均均布基底壓壓力；d0b由基底附加加壓力在M點產生的主主應力為；；M點位于塑性性破壞區(qū)的的邊緣上；；（1）線荷載作作用下的地地基附加應應力線荷載作用用下的應力力狀態(tài)屬于于彈性力學學中的平面應變問題，按廣廣義虎克定定律和y＝0的條件可得得：因此，在平平面問題中中需要計算算的應力分分量只有z、x和xz三個。假設地基中中原有的自自重應力場場為：則M點總的大、、小主應力力為：因M點位于塑性性破壞區(qū)的的邊緣上；；則M點的大、小小主應力滿滿足極限平平衡條件；；將M點的大、小小主應力代代入上式，，得：該式即為地地基塑性變變形區(qū)的邊邊界方程。。表示在一一定基底壓壓力p作用下，塑塑性區(qū)邊界界上任一點點的深度z與0角的關系。。pzmax求塑性變形形區(qū)邊界方方程的極值值。令得該式即為地地基塑性變變形區(qū)的最最大深度與與基底壓力力p的關系。3.臨塑荷載令zmax=0，得臨臨塑荷載pcr為：臨塑荷載由由兩部分組組成:這兩部分都都是內摩擦擦角的函數(shù)數(shù)。第一部分為為地基土粘粘聚力的作作用;第二部分為為基礎兩側側超載或基基礎埋深的的影響;3.臨界荷載臨界荷載：：是指允許許地基產生生一定范圍圍塑性區(qū)所所對應的荷荷載。允許塑性區(qū)區(qū)開展深度度的范圍大大小與建筑筑物的重要要性、荷載載性質和大大小、基礎礎形式和特特性、地基基土的物理理力學性質質等有關。。根據(jù)工程實實踐經驗，，在中心荷荷載作用下下，控制塑塑性區(qū)最大大開展深度度為b/4，偏心荷載作作用下控制制為b/3，對一般建筑筑物是允許許的。令zmax=b/4，，得p1/4為：令zmax=b/3，，得p1/3為：第一部分表表現(xiàn)為基礎礎寬度和地地基土重度度的影響；；第二、第第三部分反反映了地基基土粘聚力力和基礎埋埋深對承載載力的影響響，這兩部部分組成了了臨塑荷載載。pcr、p1/3、p1/4可寫成統(tǒng)一一形式：7.3地基極限承承載力一、普朗德德爾-瑞斯斯納公式普朗德爾（Prandtl，1920）利用塑性力力學的滑移移線場理論論，針對無無埋深條形形基礎得到到極限承載載力的理論論解，瑞斯斯納（Reissner，，1924）將其推廣到到有埋深的的情況。假定：1.條形基礎，，具有足夠夠大的剛度度；2.基底完全光光滑；3.地基土體具具有剛塑性性，重度為為零；4.基礎埋深為為零。當荷載達到到極限荷載載pu時，地基內內出現(xiàn)連續(xù)續(xù)的滑裂面面。普朗德爾將將整個塑性性區(qū)域分為為五個部分分：ⅢⅡⅠ1個Ⅰ區(qū)—朗肯主動區(qū)區(qū)：pu為大主應力力，AC與水平向夾夾角4522個Ⅱ區(qū)—過渡區(qū)區(qū)：r=r0eθtg2個Ⅲ區(qū)—朗肯被動區(qū)區(qū)：水平方方向為大主主應力，EF與水平平向夾角45-2b地面ABCEFⅡⅢpu=pupaI區(qū)III區(qū)區(qū)0d3=0d1ppr0rpupppacR隔離體分析析AⅢⅡⅠb地面ABCEFⅡⅢ在該式的基基礎上，瑞瑞斯納（Reissner，，1924）進一步考慮慮基礎埋深深對承載力力的影響，，把基礎埋埋深范圍內內基底兩側側土體重量量作為作用用在基底面面上的超載載q=γ0d，得到相應應的地基極極限承載力力公式：二、太沙基基極限承載載力公式基本假設：：1基底完全粗粗糙。當?shù)鼗茐膲臅r，基礎礎底下的土土楔體ABC處于彈性平平衡狀態(tài)，，稱為彈性性核。AC面與水平面面呈角。ABC2地基破壞時時沿著CDF曲面滑動，，出現(xiàn)連續(xù)續(xù)的滑動面面。DF面與水平面面的夾角為為45o-/2。ADF為朗肯被動動區(qū)，ACD為對數(shù)螺線線過渡區(qū)。。pu9045-/2q=0dABCDF3將基底以上上的地基土土看作均布布荷載q=0d，不考慮其其強度。bCBDFEAG地面ⅢⅡⅠ4條形基礎作作用均布壓壓力，地基基發(fā)生整體體剪切破壞壞。隔離體分析析N、Nq、Nc——承載力系數(shù)數(shù)，都是土的內內摩擦角的函數(shù)，可可從下圖中中實線查得得。太沙基極限限承載力公公式可近似似推廣到圓圓形、方形形基礎，及及局部剪切切破壞情況況。局部剪切破破壞：N‘c、N’q、N‘r：修正后的的承載力力系數(shù)，，可由修修正后的的內摩擦擦角'查圖中中虛線得得到。局部破壞壞整體破壞壞圓形基礎礎：方形基礎礎整體破壞壞局部破壞其他極限承載載力計算公式