第九章 地基承載力

第九章地基承載力第1頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)第一節(jié)概述極限平衡狀態(tài)：當(dāng)土中一點(diǎn)的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，這一點(diǎn)的土就處于極限平衡狀態(tài)。塑性區(qū)：若土體中某一區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)都達(dá)到極限平衡狀態(tài)，這一區(qū)域就稱為極限平衡區(qū)，或塑性區(qū)。地基穩(wěn)定性：地基在外荷載作用下，抵抗破壞的安全、穩(wěn)定程度。地基承載力：地基承受荷載的能力。極限承載力pu：地基即將喪失穩(wěn)定性時(shí)的承載力。容許承載力[R]：地基穩(wěn)定有足夠的安全度，并且變形控制在建筑物的容許范圍內(nèi)時(shí)的承載力。第2頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)影響地基承載力的因素地基土的性質(zhì)基礎(chǔ)的埋深、寬度、形狀荷載傾斜與偏心的影響覆蓋層抗剪強(qiáng)度的影響地下水位的影響下臥層的影響第3頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)第二節(jié)地基的變形與失穩(wěn)一、豎直荷載下地基破壞的形式三種形式：（1）整體剪切破壞（generalshearfailure）（2）局部剪切破壞（localshearfailure）（3）沖剪破壞（punchingshearfailure）第4頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)地基的破壞形式主要取決于地基土的特性和基礎(chǔ)的埋深。Vesic.A.B.提出采用剛度指標(biāo)Ir

來(lái)判別地基土的破壞形式第5頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)二、地基變形的三個(gè)階段發(fā)生整體剪切破壞的地基的變形過(guò)程可分為三個(gè)階段：1.壓密變形（oa段）2.局部剪損（ab段）3.整體剪切破壞階段（bc段）第6頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)三個(gè)階段之間存在著兩個(gè)界限荷載臨塑荷載pcr：（地基中開(kāi)始出現(xiàn)塑性破壞區(qū)時(shí)的荷載）對(duì)應(yīng)于p-s曲線上的a點(diǎn)極限荷載pu：

（極限承載力）對(duì)應(yīng)于p-s曲線上的b點(diǎn)第7頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)第三節(jié)地基的極限承載力基本假定：（1）基礎(chǔ)底面光滑（2）地基土無(wú)重量(γ=0)（3）不考慮基礎(chǔ)側(cè)面荷載作用(q=0)1、當(dāng)荷載達(dá)到極限荷載pu時(shí)，地基內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)的滑裂面?；淹馏w可分為三個(gè)區(qū)：

I.朗肯主動(dòng)區(qū)

II.過(guò)渡區(qū)

III.朗肯被動(dòng)區(qū)一、普朗特爾-瑞斯納公式（一）L.Prandtl課題（1920）ⅡⅠIII第8頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)2、按上述假定Plantl求得地基中只考慮粘聚力c的極限承載力表達(dá)式第9頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)（二）H.Reissner課題（1924）H.Reissner求得γ=0，c=0，僅考慮基礎(chǔ)兩側(cè)地基土重量時(shí)，由基礎(chǔ)側(cè)面荷載q=γD產(chǎn)生的極限承載力公式第10頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)索科洛夫斯基用差分法求得c=0，q=0，僅考慮容重γ時(shí)的極限承載力公式（三）索科洛夫斯基課題第11頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)（四）極限承載力的計(jì)算通式對(duì)于實(shí)際工程中c、q、γ均不為零的各種情況可將（9-22）和（9-24）合并，即可得極限承載力的計(jì)算通式式中Nq、Nc、Nγ稱為承載力系數(shù)，它們都是φ的函數(shù)，可以查表9-1求得。第12頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)地基承載力由三部分組成：1、滑動(dòng)土體自重所產(chǎn)生的抗力；2、基礎(chǔ)兩側(cè)均布荷載q所產(chǎn)生的抗力；3、滑裂面上粘聚力c所產(chǎn)生的抗力。第13頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)二、Terzaghi（太沙基）課題基本假定：（1）地基基礎(chǔ)間摩擦力很大。當(dāng)?shù)鼗茐臅r(shí)，基礎(chǔ)底下的土楔體ABC處于彈性平衡狀態(tài)，稱為彈性核。AC面與水平面呈φ角。ACB第14頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)（2）地基破壞時(shí)沿著CDF曲面滑動(dòng)，出現(xiàn)連續(xù)的滑動(dòng)面。DF面與水平面的夾角為45o-/2。ADF為朗肯被動(dòng)區(qū)，ACD為對(duì)數(shù)螺線過(guò)渡區(qū)。（3）將基礎(chǔ)底面以上的地基土看作均布荷載q=D，不考慮其強(qiáng)度，將這一部分土體視為松散體。在上述假定的基礎(chǔ)上，可以從剛性核的靜力平衡條件求極限承載力第15頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)φ第16頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)三、Hansen（漢森）公式第17頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)例題9-4：條形基礎(chǔ)寬度1.5m，埋深3m，地基為均勻粉質(zhì)粘土，土的容重γ=17.6kN/m3，c=8kPa，φ=24°，μ=0.35，E=5MPa，按太沙基公式求地基的極限承載力。解：1.判斷地基的破壞形式∵Ir<

Ir（cr）∴地基將發(fā)生局部剪切破壞剛性指標(biāo)臨界剛性指標(biāo)2.用太沙基公式求地基極限承載力=367kN/m2第18頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)課后參考例題9-3、9-4完成作業(yè)：習(xí)題9-3考慮習(xí)題9-3若采用普朗特爾-瑞斯納公式，應(yīng)怎樣計(jì)算第19頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)一、地基容許承載力的概念極限承載力pu：地基即將喪失穩(wěn)定性時(shí)的承載力。容許承載力[R]：地基穩(wěn)定有足夠的安全度，并且變形控制在建筑物的容許范圍內(nèi)時(shí)的承載力。地基的容許承載力不僅取決于地基的性質(zhì)，基礎(chǔ)寬度、基礎(chǔ)埋深，而且取決于建筑物的容許沉降量。第四節(jié)地基的容許承載力第20頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此時(shí)地基已產(chǎn)生局部破壞，但尚未發(fā)展到整體破壞，有一定的安全余度，地基土強(qiáng)度已經(jīng)比較充分發(fā)揮；整個(gè)地基仍可近似當(dāng)成彈性半空間體。土力學(xué)二、按控制地基中塑性區(qū)的發(fā)展范圍確定地基容許承載力臨塑荷載時(shí)，地基中開(kāi)始出現(xiàn)極限平衡區(qū)極限荷載時(shí)，地基產(chǎn)生破壞常選用臨塑荷載和臨界荷載作為容許承載力第21頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)1、條形基礎(chǔ)均布荷載極限平衡區(qū)的最大發(fā)展深度第22頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)2β第23頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)2、條形均布荷載作用下的臨塑荷載和臨界荷載比較一下，可以得到臨塑荷載和臨界荷載的承載力系數(shù)第24頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)第25頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)例題9-5：粘性土地基上條形基礎(chǔ)寬度B=2m，埋深D=1.5m，地下水位在基礎(chǔ)埋置高程處。地基土的比重為Gs=2.70，孔隙比e=0.70，水位以上飽和度Sr=0.8，土的強(qiáng)度指標(biāo)c=10kPa，φ=20°。求地基土的臨塑荷載pcr，臨界荷載p1/3、p1/4并與太沙基極限荷載相比較。解：1.求土的天然容重和飽和容重：2.求承載力系數(shù)：第26頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)3.求pcr、p1/4、p1/3：4.用太沙基法求極限荷載：第27頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)三、按地基規(guī)范承載力表確定地基容許承載力根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)查表f0承載力基本值（f0）：是指按有關(guān)規(guī)范規(guī)定的一定的基礎(chǔ)寬度和埋深條件下的地基承載能力，按有關(guān)規(guī)范查表確定。承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fk）：是指按有關(guān)規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法試驗(yàn)并經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理后的地基承載能力。承載力設(shè)計(jì)值（f）：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值經(jīng)過(guò)深寬修正后的地基承載力。統(tǒng)計(jì)處理后得fk深寬修正得f容許承載力[R]第28頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)密實(shí)度土的名稱稍密中密密實(shí)卵石300-500500-800800-1000碎石250-400400-700700-900圓礫200-300300-500500-700角礫200-250250-400400-600表9-4碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk(kPa)表9-6粘性土承載力基本值f0(kPa)第二指標(biāo)IL第一指標(biāo)e00.250.500.751.001.200.54754303903600.64003603252952650.73252952652402101700.8275240220200170135第29頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)表9-7沿海地區(qū)淤泥和淤泥質(zhì)土承載力基本值f0(kPa)天然含水量ω(%)36404550556575f0100908070605040基本值fk深寬修正得設(shè)計(jì)值f第30頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)也可以根據(jù)野外的測(cè)試結(jié)果查規(guī)范確定承載力標(biāo)準(zhǔn)值N1015202530fk(kPa)105145190230N1010203040fk(kPa)85115135160表9-13素填土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk(kPa)表9-12粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk(kPa)第31頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）載荷試驗(yàn)土力學(xué)四、原位試驗(yàn)求地基容許承載力第32頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)（二）靜力觸探試驗(yàn)Ps1、梅耶霍夫公式2、國(guó)內(nèi)建議公式第33頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)（三）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)1、GBJ7-89規(guī)范（根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N63.5）N63.5土類10153050中、粗砂180250340500粉、細(xì)砂140180250340粘性土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）砂土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）N63.5357911131517192123f(kPa)105145190235280325370430515600680第34頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)2、太沙基和皮克公式3、梅耶霍夫公式第35頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)（四）旁壓試驗(yàn)第36頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土力學(xué)五、按極限承載力確定地基容許承載力由試驗(yàn)或根據(jù)上一節(jié)中的理論求出極限承載力pu后，除以一個(gè)安全系數(shù)K，可以作為地基的容許承載力，此時(shí)安全系數(shù)為2~3。第