《土力學》地基承載力課件

第八章

地基承載力

1ppt課件第八章

地基承載力

1ppt課件主要內容

－本課程重點地基勘探

Siteinvestigation地基承載力

BearingCapacityofFoundationSoil主要內容

－本課程重點地基勘探Siteinvestiga第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、勘探要求：了解地基的工程地質和水文條件，為確定地基承載力和進行基礎設計提供依據(jù)1資料：平面圖和地形圖建筑物的形式和荷載管線，地下室第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、勘探要求：1資料內容

土層分布，水平位置和深度每層土物理力學性質e,cEs

地下水位置及性質Groundwater

其他地質問題：古滑坡，古墓，洞穴，老河道古井雜填

泥炭粉質粘土粘土砂礫石布點

一般性勘察：針對持力層，平面

(1~1.5)b(3~4)b20~50m

控制性勘察：壓縮層，比一般性勘察深第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、

泥炭粉質粘土粘土砂礫石雜填地基勘探泥炭粉質粘土粘土砂礫石雜填地基勘探二、勘探方法物探－地球物理勘探坑探－明挖鉆探－鉆孔觸探現(xiàn)場測試－原位試驗地基勘探二、勘探方法物探－地球物理勘探地基勘探1物探GeophysicalExploration地球物理勘探方法:重力場,磁電場,聲,彈性波,放射性勘探,地震勘探(規(guī)范,剪切波速)優(yōu)點:簡單迅速缺點:間接判斷,

較大范圍.地基勘探1物探GeophysicalExploration地球物2坑探trialpits優(yōu)點:直觀,取原狀樣，蘭旗營9m坑缺點:一般3~4m,地下水以下危險,地基勘探2坑探trialpits優(yōu)點:直觀,取原狀樣，蘭旗最常用的辦法,可達100m以下劃分地層確定地下水取樣可以進行觸探及原位試驗鉆探

ExplorationDrilling地基勘探回轉式鉆機最常用的辦法,可達100m以下鉆探

Exploration4觸探

動力觸探和靜力觸探

DynamicPenetration,StaticConePenetration(1)動力觸探DynamicPenetration

管狀探頭

標準貫入試驗SPT,63.5kg,76cm距,貫入深度30cm的擊數(shù),N63.5錐狀探頭

輕型10kg,50cm落距,貫入深度30cm

中型28kg

重型63.5kg碎石,礫石地層 特重型120kg地基勘探4觸探動力觸探和靜力觸探

DynamiSPTStandardPenetrationTest地基勘探穿心錘錘墊觸探桿貫入器頭出水孔貫入器身貫入器靴標準貫入試驗SPT地基勘探穿心錘錘墊觸探桿貫入器頭出水孔貫入器身貫入器靴地基勘探地基勘探4觸探

動力觸探和靜力觸探

(1)動力觸探

管狀探頭標準貫入試驗SPT,63.5kg,76cm落距，貫入深度30cm的擊數(shù),N63.5SPT用測得的標準貫入垂擊數(shù)N，判定砂土的密實度或粘性土的密度，確定地基和單樁的承載力；還可評定砂土的震動液化勢。標準貫入試驗適用于砂性土與粘性土。地基勘探4觸探動力觸探和靜力觸探(1)動力觸探S4觸探

動力觸探和靜力觸探

(1)動力觸探

管狀探頭

標準貫入試驗SPT,63.5kg,76cm距,貫入深度30cm的擊數(shù),N63.5錐狀探頭

輕型10kg,50cm落距,貫入深度30cm中型28kg重型63.5kg碎石,礫石地層特重型120kg地基勘探4觸探動力觸探和靜力觸探(1)動力觸探地地基勘探輕型動力觸探10kg中型動力觸探28kg重型動力觸探63.5kg穿心錘錘墊觸探桿尖錘頭錐狀探頭地基勘探輕型動力觸探中型動力觸探重型動力觸探穿心錘錘墊觸探桿(2)靜力觸探StaticConePenetration

單橋探頭端部Ps=Q/A比貫入阻力雙橋探頭端部和側壁土的密實度壓縮性強度樁和地基的承載力地基勘探電纜傳感器傳感器傳感器單橋探頭雙橋探頭(2)靜力觸探StaticConePenetratio靜力觸探是可以迅速、連續(xù)的反映土質變化劃分土層,承載力、壓縮性、不排水抗剪強度、砂土密實度等靜力觸探適用于粘性土和砂類土示意圖地基勘探靜力觸探是可以迅速、連續(xù)的反映土質變化示意圖地基勘探5現(xiàn)場試驗Insitutesting十字板VaneShear－飽和軟粘土載荷板試驗LoadingPlate－深淺均可旁壓儀Pressuremeter

－較深地基地基勘探5現(xiàn)場試驗Insitutesting十字板Van十字板HDFFMmax=F×D地基勘探十字板HDFFMmax=F×D地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探千斤頂荷載板現(xiàn)場載荷試驗地基勘探千斤頂荷載板平板載荷試驗要點0.50.5m,0.710.71m,1.01.0m不少于3點8-10級每級穩(wěn)定的標準承載力的特征值地基勘探平板載荷試驗要點0.50.5m,0.710.7地基破壞的判定(1)明顯側向擠出或發(fā)生裂紋(2)荷載增量很小,沉降急劇增加,(3)某級荷載增量下,24小時內沉降不能穩(wěn)定(4)s/b>0.06的荷載作為破壞荷載載荷試驗

pcrpuS荷載沉降曲線地基勘探地基破壞的判定載荷試驗

pcrpuS荷載沉降曲線地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探承載力的特征值fak比例界限pcr當pu<1.5pcr時，取極限承載力一半漸變型曲線s/b=0.01—0.015低壓縮性土s/b=0.02高壓縮性土地基勘探承載力的特征值fak比例界限pcr地基勘探深度寬度修正的特征值I0形狀影響系數(shù),圓：079；方：088地基勘探深度寬度修正的特征值I0形狀影響系數(shù),圓：079；方：08旁壓試驗水箱量測鉆孔內進行橫向載荷試驗,用以測定較深處土層的變形模量和承載力V0

V0VPhpuh

pcr

poh地基勘探旁壓試驗水箱量測鉆孔內進行橫向載荷試驗,用以測定較深處土層的地基勘探地基勘探6室內試驗物理性質力學特性直剪試驗,

三軸,

壓縮(滲透)地基勘探6室內試驗物理性質地基勘探三勘探報告1一般情況2結果地形和平面鉆孔布置圖土層剖面土性地下水和不良地質問題3意見和建議評價,設計施工建議,地基處理意見地基勘探三勘探報告1一般情況地基勘探思考題在建筑物場地上勘探,一般要做哪些項目的勘探?對于重要建筑物一般要采用什么試驗方法確定承載力？如何確定砂土地基的密實度？地基勘探思考題在建筑物場地上勘探,一般要做哪些項目的勘探?地基勘探第8章地基承載力

BearingCapacityofFoundationSoil32ppt課件第8章地基承載力

BearingCapacityo第1節(jié)地基承載力1建筑物地基設計的基本要求2地基在外荷載作用下的破壞形式3極限平衡理論求地基極限承載力4其他求極限承載力的方法5地基的臨塑荷載、臨界荷載與容許承載力第1節(jié)地基承載力1建筑物地基設計的基本要求一、地基承載力定義極限承載力

Ultimatebearingcapacity

承載地基在發(fā)生剪切破壞時的荷載強度

The

intensityofbearingpressureatwhichthesupportinggroundisexpectedtofailinshear一、地基承載力定義極限承載力1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）

ppu/Fs=f

2）變形要求：變形小于設計允許值S[S]（1）沉降量（2）沉降差（3）傾斜（4）局部傾斜1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式整體破壞

密實砂土，堅硬粘土，淺埋局部剪切破壞

土質較軟沖剪破壞

軟粘土，深埋液化飽和松砂2)豎直和水平荷載下地基破壞形式表面滑動水平力大深層滑動豎直荷載大2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式2.局部剪切松軟地基，埋深較大；曲線開始就是非線性，沒有明顯的驟降段。3.沖剪破壞松軟地基，埋深較大；荷載板幾乎垂直下切，兩側無土體隆起。1.整體破壞土質堅實,基礎埋深淺；曲線開始近直線，隨后沉降陡增，兩側土體隆起。GeneralshearfailureLocalshearfailurePunchingshearfailure1.整體破壞PS2.局部剪切PS3.沖剪破壞PS深土層表面土2.局部剪切3.沖剪破壞1.整體破壞Generalshea某谷倉的地基整體破壞某谷倉的地基整體破壞1940年在軟粘土地基上的某水泥倉的傾覆1940年在軟粘土地基上的某水泥倉的傾覆水泥倉地基

整體破壞藍粘土石頭和粘土地基土可能的滑動方向巖石辦公樓外墻黃粘土水泥倉地基

整體破壞藍粘土石頭和粘土地基土可能的滑動方向巖石在軟粘土上的密砂地基的沖剪破壞在軟粘土上的密砂地基的沖剪破壞2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式整體破壞

密實砂土，堅硬粘土，淺埋局部剪切破壞

土質較軟沖剪破壞

軟粘土，深埋液化飽和松砂2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式1964年日本新瀉（Niigata）地震地基的大面積液化

1964年日本新瀉（Niigata）地震地基的大面積液化地基液化引起的建筑物破壞地基液化引起的建筑物破壞3豎直荷載和水平荷載下建筑物地基破壞的形式深層滑動PhPv表層滑動PhPv3豎直荷載和水平荷載下建筑物地基破壞的形式深層滑動PhPv4地基的變形

1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）

ppu/Fs=f

2)變形要求：變形小于設計允許值S[S](1)沉降量(2)沉降差相鄰柱基(3)傾斜砌體承重結構

(4)局部傾斜4地基的變形

1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷某宮殿，左部分建于1709年；右部分建于1622年。沉降達2.2米，存在明顯的沉降差。墨西哥的沉降問題是世界著名的某宮殿，左部分建于1709年；右部分建于1622年。沉降達2比薩斜塔-不均勻沉降的典型始建于1173年，60米高。1271年建成平均沉降2米，最大沉降4米。傾斜5.5，頂部偏心2.1米比薩斜塔-不均勻沉降的典型始建于1173年，60米高。127大Nishinomiya橋的橋墩破壞.6個橋墩中至少2個嚴重破壞，其可能的原因是岸邊橋墩的大變形導致第一組橋墩過載。日本1995年1月17日阪神大地震大Nishinomiya橋的橋墩破壞.6個橋墩中至少2相鄰建筑物施工引起的原有建筑物的局部傾斜（軟粘土地基）相鄰建筑物施工引起的原有建筑物的局部傾斜膨脹土地基上建筑物的開裂（美國—加拿大）潛在性膨脹土的分布限與熱帶和溫帶的半干旱地區(qū)內。這種條件助長了蒙特石形成。很多國家都發(fā)現(xiàn)了膨脹土。印度的黑棉土《膨脹土上的基礎》陳孚華TU4431膨脹土地基上建筑物的開裂（美國—加拿大）潛在性膨脹土的分布限膨脹土對建筑物的危害活動區(qū)域膨脹土對建筑物的危害活動區(qū)域小節(jié)1）破壞形式

豎直荷載作用下，有水平荷載時2)變形要求(1)沉降量(2)沉降差相鄰柱基(3)傾斜砌體承重結構

(4)局部傾斜小節(jié)1）破壞形式思考題1在垂直均布荷載作用下,地基的失穩(wěn)有幾種形式?土層的性質各應該是什么樣的?2承受垂直和水平荷載的地基其失穩(wěn)形式有幾種？舉出這類土工建筑物的例子。3如何確定地基的承載力？思考題1在垂直均布荷載作用下,地基的失穩(wěn)有幾種形式?土層的如何滿足地基設計的條件？承載力？變形？確定承載力的三種方法 載荷試驗 理論公式計算 經(jīng)驗方法如何滿足地基設計的條件？承載力？1極限狀態(tài)Limitstate結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時這一特定狀態(tài)稱為結構對于該功能的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)

一般是結構的內力超過其承載能力正常使用極限狀態(tài)

一般是以結構的變形、裂縫和振動參數(shù)超過設計允許的限值為依據(jù)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)確定地基的承載力二地基承載力的理論公式

2極限狀態(tài)定義1極限狀態(tài)Limitstate二地基承載力的理論公式

二地基承載力－理論公式法

普朗特-瑞斯納承載力公式一.極限平衡理論：1.平衡方程：2.極限平衡條件3.假設與邊界條件二.普朗特-瑞斯納承載力公式1.條形基礎地基的滑裂面形狀2.極限承載力puDD二地基承載力－理論公式法

普朗特-瑞斯納承載力平面問題的平衡方程（1）（2）極限平衡條件（3）z

zx

x

xz平面問題的平衡方程（1）（2）極限平衡條件（3）zzx普朗特(Prandtl)的基本假設1.基礎底面是絕對光滑的（，保證豎直荷載是主應力2.無重介質的假設：即在式（1）中=0：根據(jù)公式（1）、（2）和（3）以及邊界條件，利用塑性力學中的滑移線法可以求解條形基礎的地基承載力Pu這一假定下的精確解或解析解.DD普朗特(Prandtl)的基本假設1.基礎底面是絕對光滑的1.極限平衡區(qū)與滑裂面的形狀無重介質地基的滑裂線網(wǎng)BEFBp實際地面DC1.極限平衡區(qū)與滑裂面的形狀無重介質地基的滑裂線網(wǎng)BEFB1.朗肯主動區(qū)：pu為大主應力，與水平方向夾角4522.過度區(qū)：r=r0etg3.朗肯被動區(qū)：水平方向為大主應力，與水平方向夾角45-2地基中的極限平衡區(qū)BEFBp實際地面DCIIIIIIr0r1.朗肯主動區(qū)：pu為大主應力，與水平方向夾角45I區(qū)垂直應力pu為大主應力，破裂面與水平方向夾角452=pukapuPuI區(qū)垂直應力pu為大主應力，=pukapuIII區(qū)水平方向為大主應力，破裂面與水平方向夾角45-23=D1kpDq=DIII區(qū)水平方向為大主應力，3=D1kpⅡ區(qū)：過度區(qū)：極限平衡第二區(qū)：r=r0etgr0rⅡ區(qū)：過度區(qū)：極限平衡r0r作用在隔離體上的力：pu、

D、pa

、pp

、c、R所有力對A點力矩平衡puR隔離體r0rApppaDc作用在隔離體上的力：puR隔離體r0rApppaDc《土力學》地基承載力課件r=r0etg=R過頂點Atg=dr/r

d=r0etgdtgr0e

tgd=tg=dRdrdlrd=Ar=r0etg=tg=dr/rd==+M1：puOA=B/2

+M2：paOC=B/2tg(45+/2) -M3:cCE=dl

-M4:ppGE=B/2e/2tg-M5:

DAG=B/2tg(45+/2)e

/2tgpuR隔離體r0rApppaDcOGEC+M1：pu+M2：pa-M3:c-M4:pp-2.極限承載力pu

Nq,Nc:承載力系數(shù)2.極限承載力puNq,Nc:承載力系數(shù)如果=0,pu=?什么情況下可以作為=0?當?shù)鼗械叵滤仙交瑒訁^(qū)域內時,對極限承載力有影響嗎?哪類土影響大,哪類土影響小?思考題如果=0,pu=?思考題*其它半經(jīng)驗承載力公式一.太沙基公式二.漢森公式三.其它承載力公式*其它半經(jīng)驗承載力公式一.太沙基公式一.太沙基公式1.基本條件2.假設的滑裂面形狀3.極限承載力公式一.太沙基公式1.基本條件1.基本條件（1）考慮地基土的自重基底土的重量0（2）基底可以是粗糙的0=0(不會超過,為什么?)（3）忽略基底以上部分土本身的阻力,簡化為上部均布荷載q=DDmD1.基本條件（1）考慮地基土的自重DmD2.假設的滑裂面形狀被動區(qū)過渡區(qū)剛性核2.假設的滑裂面形狀被動區(qū)過渡區(qū)剛性核Ep=Ep1+Ep2+Ep3WpuB考慮剛性核的平衡1.當基底絕對粗糙時，夾角為；2.考慮剛性核的平衡：荷載：pu自重：W粘聚力：C被動土壓力EpEp1：土體自重Ep2：滑裂面上粘聚力Ep3：側向荷載Ep=Ep1+Ep2+Ep3WpuB考慮剛性核的平衡1.《土力學》地基承載力課件太沙基公式中的承載力因數(shù)N、Nq、Nc查圖8-18，以為變量比普朗特-瑞斯納承載力公式偏大，因為考慮了基底摩擦和土體自重（二）局部剪切破壞（非整體破壞）太沙基公式中的承載力因數(shù)N、Nq、Nc思考題大型建筑物往往是由沉降控制設計小型建筑物往往由承載力控制設計。為什么（基礎的寬度對于地基的承載力和沉降各有什么影響？）思考題大型建筑物往往是由沉降控制設計極限承載力pu的組成BN/2cNcDqNq極限承載力pu的組成BN/2cNcDqNq極限承載力的三部分滑動土體自重產生的抗力滑裂面上的粘聚力產生的抗力側荷載D產生的抗力極限承載力的三部分滑動土體自重產生的抗力滑裂面上的粘聚力產生(1)的影響pu影響滑裂面形狀的大小，承載力因數(shù)的大小.滑動土體的體積,q的分布范圍,滑裂面的大小.(1)的影響pu影響滑裂面形狀的大小，承載力因數(shù)的(2)寬度B增加為2B,滑動體體積增加為原來的22倍(提供的抗力),由此增加的承載力增加為原來的2倍.(BN/2線性增加）B增加，q的分布面積線性增加，qNq不變。B增加，滑裂面面積線性增加，cNc不變pupu(2)寬度B增加為2B,滑動體體積增加為原來的22倍(提供(3)qNq,與側面荷載大小，和荷載分布范圍有關-滑裂面形狀有關?；衙嫘螤钆c有關。Nq,是的函數(shù)pupu(3)qNq,與側面荷載大小，和荷載分布范圍有關-滑裂面形(4)cNc,與粘聚力，和滑裂面長度有關--滑裂面形狀有關?；衙嫘螤钆c有關。Nc,是的函數(shù)pu(4)cNc,與粘聚力，和滑裂面長度有關--滑裂面形狀有關

小結極限承載力理論界和半理論解1Prantl解假設和滑裂面形狀2太沙基解，一般解形式3極限承載力的影響因素,c,，D,B,BEFBp實際地面CIIIIIID45o＋/245o－/2小結BEFBp實際地面CIIIIIID45o＋/245三地基的容許承載力--地基承載力設計值容許承載力f及影響因素

fpu/Fs,s[s]三地基的容許承載力--地基承載力設計值容許承載力f及影響因特征值fa(設計承載力)2.局部塑性區(qū)地基承受荷載的不同階段彈性階段-

臨塑荷載3.極限承載力特征值fa2.局部塑性區(qū)地基承受荷載的不同階段彈性階段-3.地基承載力設計值f的確定辦法：①要求較高：f=Pcr

②一般情況下：f=P1/4

或P1/3

在中國取P1/4或者：③用極限荷載計算：f=Pu/Fs

Fs

---安全系數(shù)地基承載力設計值f的確定辦法：①要求較高：f=Pc1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pcrpu地基土開始出現(xiàn)剪切破壞s連續(xù)滑動面臨塑荷載臨界荷載極限荷載1荷載沉降曲線臨塑荷載、極限荷載pcrpupcr~p允許地基中有一定的塑性區(qū)，作為設計承載力

--考察地基中塑性區(qū)的發(fā)展地基土中某一點應力狀態(tài)：，極限平衡應力狀態(tài)（塑性區(qū)）允許地基中有一定的塑性區(qū)，作為設計承載力

--考察地基中塑性條形荷載塑性區(qū)的計算自重應力：s1=(d+z)s3=k0(d+z)彈性區(qū)的附加應力：合力=：1，3設k0=1.0，則有下式DzM2條形荷載塑性區(qū)的計算自重應力：DzM2塑性區(qū)的計算彈性區(qū)的合力：極限平衡條件：DzM2塑性區(qū)的計算彈性區(qū)的合力：DzM2塑性區(qū)的計算將應力代入極限平衡條件式（2），表示該點既滿足彈性區(qū)；也滿足塑性區(qū)—是彈塑像區(qū)的邊界。在荷載p作用下，得到如下邊界方程：z=f()（3）DzM2塑性區(qū)的計算將應力代入極限平衡條件式（2），表示該點既滿足彈彈塑區(qū)邊界方程塑性區(qū)彈塑區(qū)邊界方程塑性區(qū)塑性區(qū)的最大深度Zmax塑性區(qū)的最大深度ZmaxDM2塑性區(qū)的最大深度Zmax塑性區(qū)的最大深度ZmaxDM2塑性區(qū)的最大深度Zmax對應Zmax=0—臨塑荷載對應Zmax=B/4，B/3—臨界荷載Pcr、

p1/4、p1/3=NB/2+Nq

d+Ncc（對于三個荷載，三個系數(shù)不同。）塑性區(qū)的最大深度Zmax對應Zmax=0—臨塑荷載各種臨界荷載的承載力系數(shù)

Nq

NcN

Pcr

1+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg0p1/41+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg(Nq-1)/2p1/31+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg2(Nq-1)/3各種臨界荷載的承載力系數(shù)極限承載力和容許承載力的區(qū)別極限承載力pu地基達到完全剪切破壞時的荷載容許承載力f同時滿足強度和變形要求的荷載極限承載力和容許承載力的區(qū)別極限承載力pu地基達到完確定地基承載力設計值的方法1.現(xiàn)場試驗法：載荷試驗、標準貫入試驗、靜力觸探等。要進行修正2.規(guī)范公式計算法，不做寬度深度修正3.根據(jù)經(jīng)驗確定容許承載力，做寬度深度修正確定地基承載力設計值的方法1.現(xiàn)場試驗法：載荷試驗、標準貫入目前規(guī)范中設計承載力的確定<基礎>p17-251.靜載荷試驗fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)fak:靜載荷試驗確定的承載力-特征值（標準值）fa

：深寬修正后的承載力特征值（設計值）千斤頂荷載板目前規(guī)范中設計承載力的確定<基礎>p17-251.靜載荷試目前規(guī)范中設計承載力的確定2.承載力公式法：

fa=Mbb+Mdmd+Mcck

fa:承載力特征值（設計值）——相當與p1/4=NB/2+Nq

d+Ncc但當內摩擦角比較大時，2MbN基礎工程表2-73經(jīng)驗類比法確定設計承載力目前規(guī)范中設計承載力的確定2.承載力公式法：基礎工程表2小結Prandtl基底光滑,無重介質Terzaghi可光滑,可粗糙,0地基承載力極限承載力容許承載力按塑性區(qū)的發(fā)展pcrP1/4P1/3小結Prandtl基底光滑,無重介質地基承載力極限承載本章作業(yè)：8-1、8-3、8-4本章作業(yè)：第八章

地基承載力

104ppt課件第八章

地基承載力

1ppt課件主要內容

－本課程重點地基勘探

Siteinvestigation地基承載力

BearingCapacityofFoundationSoil主要內容

－本課程重點地基勘探Siteinvestiga第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、勘探要求：了解地基的工程地質和水文條件，為確定地基承載力和進行基礎設計提供依據(jù)1資料：平面圖和地形圖建筑物的形式和荷載管線，地下室第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、勘探要求：1資料內容

土層分布，水平位置和深度每層土物理力學性質e,cEs

地下水位置及性質Groundwater

其他地質問題：古滑坡，古墓，洞穴，老河道古井雜填

泥炭粉質粘土粘土砂礫石布點

一般性勘察：針對持力層，平面

(1~1.5)b(3~4)b20~50m

控制性勘察：壓縮層，比一般性勘察深第一節(jié)地基勘探Siteinvestigation一、

泥炭粉質粘土粘土砂礫石雜填地基勘探泥炭粉質粘土粘土砂礫石雜填地基勘探二、勘探方法物探－地球物理勘探坑探－明挖鉆探－鉆孔觸探現(xiàn)場測試－原位試驗地基勘探二、勘探方法物探－地球物理勘探地基勘探1物探GeophysicalExploration地球物理勘探方法:重力場,磁電場,聲,彈性波,放射性勘探,地震勘探(規(guī)范,剪切波速)優(yōu)點:簡單迅速缺點:間接判斷,

較大范圍.地基勘探1物探GeophysicalExploration地球物2坑探trialpits優(yōu)點:直觀,取原狀樣，蘭旗營9m坑缺點:一般3~4m,地下水以下危險,地基勘探2坑探trialpits優(yōu)點:直觀,取原狀樣，蘭旗最常用的辦法,可達100m以下劃分地層確定地下水取樣可以進行觸探及原位試驗鉆探

ExplorationDrilling地基勘探回轉式鉆機最常用的辦法,可達100m以下鉆探

Exploration4觸探

動力觸探和靜力觸探

DynamicPenetration,StaticConePenetration(1)動力觸探DynamicPenetration

管狀探頭

標準貫入試驗SPT,63.5kg,76cm距,貫入深度30cm的擊數(shù),N63.5錐狀探頭

輕型10kg,50cm落距,貫入深度30cm

中型28kg

重型63.5kg碎石,礫石地層 特重型120kg地基勘探4觸探動力觸探和靜力觸探

DynamiSPTStandardPenetrationTest地基勘探穿心錘錘墊觸探桿貫入器頭出水孔貫入器身貫入器靴標準貫入試驗SPT地基勘探穿心錘錘墊觸探桿貫入器頭出水孔貫入器身貫入器靴地基勘探地基勘探4觸探

動力觸探和靜力觸探

(1)動力觸探

管狀探頭標準貫入試驗SPT,63.5kg,76cm落距，貫入深度30cm的擊數(shù),N63.5SPT用測得的標準貫入垂擊數(shù)N，判定砂土的密實度或粘性土的密度，確定地基和單樁的承載力；還可評定砂土的震動液化勢。標準貫入試驗適用于砂性土與粘性土。地基勘探4觸探動力觸探和靜力觸探(1)動力觸探S4觸探

動力觸探和靜力觸探

(1)動力觸探

管狀探頭

標準貫入試驗SPT,63.5kg,76cm距,貫入深度30cm的擊數(shù),N63.5錐狀探頭

輕型10kg,50cm落距,貫入深度30cm中型28kg重型63.5kg碎石,礫石地層特重型120kg地基勘探4觸探動力觸探和靜力觸探(1)動力觸探地地基勘探輕型動力觸探10kg中型動力觸探28kg重型動力觸探63.5kg穿心錘錘墊觸探桿尖錘頭錐狀探頭地基勘探輕型動力觸探中型動力觸探重型動力觸探穿心錘錘墊觸探桿(2)靜力觸探StaticConePenetration

單橋探頭端部Ps=Q/A比貫入阻力雙橋探頭端部和側壁土的密實度壓縮性強度樁和地基的承載力地基勘探電纜傳感器傳感器傳感器單橋探頭雙橋探頭(2)靜力觸探StaticConePenetratio靜力觸探是可以迅速、連續(xù)的反映土質變化劃分土層,承載力、壓縮性、不排水抗剪強度、砂土密實度等靜力觸探適用于粘性土和砂類土示意圖地基勘探靜力觸探是可以迅速、連續(xù)的反映土質變化示意圖地基勘探5現(xiàn)場試驗Insitutesting十字板VaneShear－飽和軟粘土載荷板試驗LoadingPlate－深淺均可旁壓儀Pressuremeter

－較深地基地基勘探5現(xiàn)場試驗Insitutesting十字板Van十字板HDFFMmax=F×D地基勘探十字板HDFFMmax=F×D地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探千斤頂荷載板現(xiàn)場載荷試驗地基勘探千斤頂荷載板平板載荷試驗要點0.50.5m,0.710.71m,1.01.0m不少于3點8-10級每級穩(wěn)定的標準承載力的特征值地基勘探平板載荷試驗要點0.50.5m,0.710.7地基破壞的判定(1)明顯側向擠出或發(fā)生裂紋(2)荷載增量很小,沉降急劇增加,(3)某級荷載增量下,24小時內沉降不能穩(wěn)定(4)s/b>0.06的荷載作為破壞荷載載荷試驗

pcrpuS荷載沉降曲線地基勘探地基破壞的判定載荷試驗

pcrpuS荷載沉降曲線地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探現(xiàn)場載荷試驗地基勘探承載力的特征值fak比例界限pcr當pu<1.5pcr時，取極限承載力一半漸變型曲線s/b=0.01—0.015低壓縮性土s/b=0.02高壓縮性土地基勘探承載力的特征值fak比例界限pcr地基勘探深度寬度修正的特征值I0形狀影響系數(shù),圓：079；方：088地基勘探深度寬度修正的特征值I0形狀影響系數(shù),圓：079；方：08旁壓試驗水箱量測鉆孔內進行橫向載荷試驗,用以測定較深處土層的變形模量和承載力V0

V0VPhpuh

pcr

poh地基勘探旁壓試驗水箱量測鉆孔內進行橫向載荷試驗,用以測定較深處土層的地基勘探地基勘探6室內試驗物理性質力學特性直剪試驗,

三軸,

壓縮(滲透)地基勘探6室內試驗物理性質地基勘探三勘探報告1一般情況2結果地形和平面鉆孔布置圖土層剖面土性地下水和不良地質問題3意見和建議評價,設計施工建議,地基處理意見地基勘探三勘探報告1一般情況地基勘探思考題在建筑物場地上勘探,一般要做哪些項目的勘探?對于重要建筑物一般要采用什么試驗方法確定承載力？如何確定砂土地基的密實度？地基勘探思考題在建筑物場地上勘探,一般要做哪些項目的勘探?地基勘探第8章地基承載力

BearingCapacityofFoundationSoil135ppt課件第8章地基承載力

BearingCapacityo第1節(jié)地基承載力1建筑物地基設計的基本要求2地基在外荷載作用下的破壞形式3極限平衡理論求地基極限承載力4其他求極限承載力的方法5地基的臨塑荷載、臨界荷載與容許承載力第1節(jié)地基承載力1建筑物地基設計的基本要求一、地基承載力定義極限承載力

Ultimatebearingcapacity

承載地基在發(fā)生剪切破壞時的荷載強度

The

intensityofbearingpressureatwhichthesupportinggroundisexpectedtofailinshear一、地基承載力定義極限承載力1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）

ppu/Fs=f

2）變形要求：變形小于設計允許值S[S]（1）沉降量（2）沉降差（3）傾斜（4）局部傾斜1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式整體破壞

密實砂土，堅硬粘土，淺埋局部剪切破壞

土質較軟沖剪破壞

軟粘土，深埋液化飽和松砂2)豎直和水平荷載下地基破壞形式表面滑動水平力大深層滑動豎直荷載大2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式2.局部剪切松軟地基，埋深較大；曲線開始就是非線性，沒有明顯的驟降段。3.沖剪破壞松軟地基，埋深較大；荷載板幾乎垂直下切，兩側無土體隆起。1.整體破壞土質堅實,基礎埋深淺；曲線開始近直線，隨后沉降陡增，兩側土體隆起。GeneralshearfailureLocalshearfailurePunchingshearfailure1.整體破壞PS2.局部剪切PS3.沖剪破壞PS深土層表面土2.局部剪切3.沖剪破壞1.整體破壞Generalshea某谷倉的地基整體破壞某谷倉的地基整體破壞1940年在軟粘土地基上的某水泥倉的傾覆1940年在軟粘土地基上的某水泥倉的傾覆水泥倉地基

整體破壞藍粘土石頭和粘土地基土可能的滑動方向巖石辦公樓外墻黃粘土水泥倉地基

整體破壞藍粘土石頭和粘土地基土可能的滑動方向巖石在軟粘土上的密砂地基的沖剪破壞在軟粘土上的密砂地基的沖剪破壞2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式整體破壞

密實砂土，堅硬粘土，淺埋局部剪切破壞

土質較軟沖剪破壞

軟粘土，深埋液化飽和松砂2地基破壞的形式1)豎直荷載下地基破壞的形式1964年日本新瀉（Niigata）地震地基的大面積液化

1964年日本新瀉（Niigata）地震地基的大面積液化地基液化引起的建筑物破壞地基液化引起的建筑物破壞3豎直荷載和水平荷載下建筑物地基破壞的形式深層滑動PhPv表層滑動PhPv3豎直荷載和水平荷載下建筑物地基破壞的形式深層滑動PhPv4地基的變形

1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷載小于承載力（抗力）

ppu/Fs=f

2)變形要求：變形小于設計允許值S[S](1)沉降量(2)沉降差相鄰柱基(3)傾斜砌體承重結構

(4)局部傾斜4地基的變形

1建筑物地基設計的基本要求1）穩(wěn)定要求：荷某宮殿，左部分建于1709年；右部分建于1622年。沉降達2.2米，存在明顯的沉降差。墨西哥的沉降問題是世界著名的某宮殿，左部分建于1709年；右部分建于1622年。沉降達2比薩斜塔-不均勻沉降的典型始建于1173年，60米高。1271年建成平均沉降2米，最大沉降4米。傾斜5.5，頂部偏心2.1米比薩斜塔-不均勻沉降的典型始建于1173年，60米高。127大Nishinomiya橋的橋墩破壞.6個橋墩中至少2個嚴重破壞，其可能的原因是岸邊橋墩的大變形導致第一組橋墩過載。日本1995年1月17日阪神大地震大Nishinomiya橋的橋墩破壞.6個橋墩中至少2相鄰建筑物施工引起的原有建筑物的局部傾斜（軟粘土地基）相鄰建筑物施工引起的原有建筑物的局部傾斜膨脹土地基上建筑物的開裂（美國—加拿大）潛在性膨脹土的分布限與熱帶和溫帶的半干旱地區(qū)內。這種條件助長了蒙特石形成。很多國家都發(fā)現(xiàn)了膨脹土。印度的黑棉土《膨脹土上的基礎》陳孚華TU4431膨脹土地基上建筑物的開裂（美國—加拿大）潛在性膨脹土的分布限膨脹土對建筑物的危害活動區(qū)域膨脹土對建筑物的危害活動區(qū)域小節(jié)1）破壞形式

豎直荷載作用下，有水平荷載時2)變形要求(1)沉降量(2)沉降差相鄰柱基(3)傾斜砌體承重結構

(4)局部傾斜小節(jié)1）破壞形式思考題1在垂直均布荷載作用下,地基的失穩(wěn)有幾種形式?土層的性質各應該是什么樣的?2承受垂直和水平荷載的地基其失穩(wěn)形式有幾種？舉出這類土工建筑物的例子。3如何確定地基的承載力？思考題1在垂直均布荷載作用下,地基的失穩(wěn)有幾種形式?土層的如何滿足地基設計的條件？承載力？變形？確定承載力的三種方法 載荷試驗 理論公式計算 經(jīng)驗方法如何滿足地基設計的條件？承載力？1極限狀態(tài)Limitstate結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時這一特定狀態(tài)稱為結構對于該功能的極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)

一般是結構的內力超過其承載能力正常使用極限狀態(tài)

一般是以結構的變形、裂縫和振動參數(shù)超過設計允許的限值為依據(jù)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)確定地基的承載力二地基承載力的理論公式

2極限狀態(tài)定義1極限狀態(tài)Limitstate二地基承載力的理論公式

二地基承載力－理論公式法

普朗特-瑞斯納承載力公式一.極限平衡理論：1.平衡方程：2.極限平衡條件3.假設與邊界條件二.普朗特-瑞斯納承載力公式1.條形基礎地基的滑裂面形狀2.極限承載力puDD二地基承載力－理論公式法

普朗特-瑞斯納承載力平面問題的平衡方程（1）（2）極限平衡條件（3）z

zx

x

xz平面問題的平衡方程（1）（2）極限平衡條件（3）zzx普朗特(Prandtl)的基本假設1.基礎底面是絕對光滑的（，保證豎直荷載是主應力2.無重介質的假設：即在式（1）中=0：根據(jù)公式（1）、（2）和（3）以及邊界條件，利用塑性力學中的滑移線法可以求解條形基礎的地基承載力Pu這一假定下的精確解或解析解.DD普朗特(Prandtl)的基本假設1.基礎底面是絕對光滑的1.極限平衡區(qū)與滑裂面的形狀無重介質地基的滑裂線網(wǎng)BEFBp實際地面DC1.極限平衡區(qū)與滑裂面的形狀無重介質地基的滑裂線網(wǎng)BEFB1.朗肯主動區(qū)：pu為大主應力，與水平方向夾角4522.過度區(qū)：r=r0etg3.朗肯被動區(qū)：水平方向為大主應力，與水平方向夾角45-2地基中的極限平衡區(qū)BEFBp實際地面DCIIIIIIr0r1.朗肯主動區(qū)：pu為大主應力，與水平方向夾角45I區(qū)垂直應力pu為大主應力，破裂面與水平方向夾角452=pukapuPuI區(qū)垂直應力pu為大主應力，=pukapuIII區(qū)水平方向為大主應力，破裂面與水平方向夾角45-23=D1kpDq=DIII區(qū)水平方向為大主應力，3=D1kpⅡ區(qū)：過度區(qū)：極限平衡第二區(qū)：r=r0etgr0rⅡ區(qū)：過度區(qū)：極限平衡r0r作用在隔離體上的力：pu、

D、pa

、pp

、c、R所有力對A點力矩平衡puR隔離體r0rApppaDc作用在隔離體上的力：puR隔離體r0rApppaDc《土力學》地基承載力課件r=r0etg=R過頂點Atg=dr/r

d=r0etgdtgr0e

tgd=tg=dRdrdlrd=Ar=r0etg=tg=dr/rd==+M1：puOA=B/2

+M2：paOC=B/2tg(45+/2) -M3:cCE=dl

-M4:ppGE=B/2e/2tg-M5:

DAG=B/2tg(45+/2)e

/2tgpuR隔離體r0rApppaDcOGEC+M1：pu+M2：pa-M3:c-M4:pp-2.極限承載力pu

Nq,Nc:承載力系數(shù)2.極限承載力puNq,Nc:承載力系數(shù)如果=0,pu=?什么情況下可以作為=0?當?shù)鼗械叵滤仙交瑒訁^(qū)域內時,對極限承載力有影響嗎?哪類土影響大,哪類土影響小?思考題如果=0,pu=?思考題*其它半經(jīng)驗承載力公式一.太沙基公式二.漢森公式三.其它承載力公式*其它半經(jīng)驗承載力公式一.太沙基公式一.太沙基公式1.基本條件2.假設的滑裂面形狀3.極限承載力公式一.太沙基公式1.基本條件1.基本條件（1）考慮地基土的自重基底土的重量0（2）基底可以是粗糙的0=0(不會超過,為什么?)（3）忽略基底以上部分土本身的阻力,簡化為上部均布荷載q=DDmD1.基本條件（1）考慮地基土的自重DmD2.假設的滑裂面形狀被動區(qū)過渡區(qū)剛性核2.假設的滑裂面形狀被動區(qū)過渡區(qū)剛性核Ep=Ep1+Ep2+Ep3WpuB考慮剛性核的平衡1.當基底絕對粗糙時，夾角為；2.考慮剛性核的平衡：荷載：pu自重：W粘聚力：C被動土壓力EpEp1：土體自重Ep2：滑裂面上粘聚力Ep3：側向荷載Ep=Ep1+Ep2+Ep3WpuB考慮剛性核的平衡1.《土力學》地基承載力課件太沙基公式中的承載力因數(shù)N、Nq、Nc查圖8-18，以為變量比普朗特-瑞斯納承載力公式偏大，因為考慮了基底摩擦和土體自重（二）局部剪切破壞（非整體破壞）太沙基公式中的承載力因數(shù)N、Nq、Nc思考題大型建筑物往往是由沉降控制設計小型建筑物往往由承載力控制設計。為什么（基礎的寬度對于地基的承載力和沉降各有什么影響？）思考題大型建筑物往往是由沉降控制設計極限承載力pu的組成BN/2cNcDqNq極限承載力pu的組成BN/2cNcDqNq極限承載力的三部分滑動土體自重產生的抗力滑裂面上的粘聚力產生的抗力側荷載D產生的抗力極限承載力的三部分滑動土體自重產生的抗力滑裂面上的粘聚力產生(1)的影響pu影響滑裂面形狀的大小，承載力因數(shù)的大小.滑動土體的體積,q的分布范圍,滑裂面的大小.(1)的影響pu影響滑裂面形狀的大小，承載力因數(shù)的(2)寬度B增加為2B,滑動體體積增加為原來的22倍(提供的抗力),由此增加的承載力增加為原來的2倍.(BN/2線性增加）B增加，q的分布面積線性增加，qNq不變。B增加，滑裂面面積線性增加，cNc不變pupu(2)寬度B增加為2B,滑動體體積增加為原來的22倍(提供(3)qNq,與側面荷載大小，和荷載分布范圍有關-滑裂面形狀有關?；衙嫘螤钆c有關。Nq,是的函數(shù)pupu(3)qNq,與側面荷載大小，和荷載分布范圍有關-滑裂面形(4)cNc,與粘聚力，和滑裂面長度有關--滑裂面形狀有關?；衙嫘螤钆c有關。Nc,是的函數(shù)pu(4)cNc,與粘聚力，和滑裂面長度有關--滑裂面形狀有關

小結極限承載力理論界和半理論解1Prantl解假設和滑裂面形狀2太沙基解，一般解形式3極限承載力的影響因素,c,，D,B,BEFBp實際地面C