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1、第 六 章 天 然 地 基 承 載 力 (bearing capacity) n 6.1地 基 承 載 力 概 述n 6.2按 極 限 平 衡 區(qū) 發(fā) 展 范 圍 確 定 地 基 承 載 力n 6.3按 極 限 荷 載 確 定 地 基 極 限 承 載 力n 6.4按 地 基 規(guī) 范 確 定 地 基 承 載 力n 6.5按 原 位 測(cè) 試 成 果 確 定 地 基 承 載 力主要內(nèi)容 6.1 地 基 承 載 力 概 述n 一 、 地 基 承 載 力 概 念 建 筑 物 荷 載 通 過(guò) 基 礎(chǔ) 作 用 于 地 基 ， 對(duì) 地 基 提 出 兩 個(gè) 方 面 的 要 求1.變 形 要 求 建 筑 物 基

2、礎(chǔ) 在 荷 載 作 用 下 產(chǎn) 生 最 大 沉 降 量 或 沉 降 差 ， 應(yīng)該 在 該 建 筑 物 所 允 許 的 范 圍 內(nèi) （ 容 許 承 載 力 ） 2.穩(wěn) 定 要 求 （ 強(qiáng) 度 要 求 ） 建 筑 物 的 基 底 壓 力 ， 應(yīng) 該 在 地 基 所 允 許 的 最 大 承 載 能 力 之 內(nèi)（ 極 限 承 載 力 ） 地 基 承 載 力 ： 地 基 所 能 承 受 荷 載 的 能 力 極 限 承 載 力容 許 承 載 力 n 二 、 地 基 變 形 的 三 個(gè) 階 段 0s ppa pka kcp p a pa p pk p pk a.線 性 變 形 階 段 塑 性 變 形 區(qū) 連

3、 續(xù) 滑 動(dòng) 面oa段 ， 荷 載 小 ， 主 要 產(chǎn) 生 壓 縮 變 形 ， 荷 載 與 沉降 關(guān) 系 接 近 于 直 線 ， 土 中 f,地 基 處 于 彈性 平 衡 狀 態(tài)b.彈 塑 性 變 形 階 段ak段 ， 荷 載 增 加 ， 荷 載 與 沉 降 關(guān) 系 呈 曲 線 ， 地基 中 局 部 產(chǎn) 生 剪 切 破 壞 ， 出 現(xiàn) 塑 性 變 形 區(qū)c.破 壞 階 段kc段 ， 塑 性 區(qū) 擴(kuò) 大 ， 發(fā) 展 成 連 續(xù) 滑 動(dòng) 面 ， 荷 載增 加 ， 沉 降 急 劇 變 化 n 三 、 地 基 的 破 壞 形 式 地 基 開(kāi) 始 出 現(xiàn) 剪 切 破 壞 （ 即 彈 性 變 形 階 段

4、轉(zhuǎn) 變 為 彈 塑 性 變 形 階 段 ） 時(shí) ，地 基 所 承 受 的 基 地 壓 力 稱 為 臨 塑 荷 載 pa 地 基 瀕 臨 破 壞 （ 即 彈 塑 性 變 形 階 段 轉(zhuǎn) 變 為 破 壞 階 段 ） 時(shí) ， 地 基 所 承 受的 基 地 壓 力 稱 為 極 限 荷 載 pk1. 整 體 剪 切 破 壞 pS ap kp 條 件 ： 密 實(shí) 砂 土 或 硬 粘 土 或 基 礎(chǔ) 埋 置 較 淺 且荷 載 快 速 增 加 ap 臨 塑 荷 載kp 極 限 荷 載 2.局 部 剪 切 破 壞a. p-s曲 線 轉(zhuǎn) 折 點(diǎn) 不 明 顯 ， 沒(méi) 有 明 顯 的 直 線 段b. 塑 性 變 形

5、區(qū) 不 延 伸 到 地 面 ， 限 制 在 地 基 內(nèi) 部 某 一 區(qū) 域 內(nèi)c. 荷 載 達(dá) 到 極 限 荷 載 后 ， 基 礎(chǔ) 兩 側(cè) 地 面 微 微 隆 起3. 沖 切 破 壞 b. 地 基 不 出 現(xiàn) 明 顯 連 續(xù) 滑 動(dòng) 面 c. 荷 載 達(dá) 到 極 限 荷 載 后 ， 基 礎(chǔ) 兩 側(cè) 地 面 不 隆 起 ， 而 是 下 陷a. p-s曲 線 沒(méi) 有 明 顯 的 轉(zhuǎn) 折 點(diǎn) pS ap kp 條 件 ： 中 密 砂 土 或一 般 粘 性 土 或 基 礎(chǔ) 埋 深較 大 時(shí)pS 條 件 ：松 砂通 常 不 能 直接 作 為 地 基 6.2 地 基 的 臨 塑 壓 力一 、 塑 性 區(qū)

6、的 發(fā) 展 范 圍 zz bd q= Hp 1 3 13 ( sin )p H 根 據(jù) 彈 性 理 論 ， 地 基 中 任 意 點(diǎn) 由條 形 均 布 壓 力 所 引 起 的 附 加 大 、小 主 應(yīng) 力 假 定 在 極 限 平 衡 區(qū) 土 的 靜 止 側(cè) 壓 力 系 數(shù)K0=1， N點(diǎn) 土 的 自 重 應(yīng) 力 所 引 起 的 大 小 主應(yīng) 力 均 為 (H z)13 ( sin ) zp d （ H ）N點(diǎn) 達(dá) 到 極 限 平 衡 狀 態(tài) ， 大 、小 主 應(yīng) 力 滿 足 極 限 平 衡 條 件 ( ) sinsin tgp H cz HN 塑 性 區(qū) 邊 界 方 程塑 性 區(qū) 最 大 深 度

7、 zm ax cos 1 0sindz p Hd max cctg 2 tgp Hz H二 、 臨 塑 荷 載 pcr和 界 限 荷 載當(dāng) zm ax 0， 地 基 所 能 承 受 的基 底 附 加 壓 力 為 臨 塑 荷 載 . m a x 0 ( )2a z H c ctgp p Hctg 塑 性 區(qū) 開(kāi) 展 深 度 在 某 一 范 圍內(nèi) 所 對(duì) 應(yīng) 的 荷 載 為 界 限 荷 載（ 容 許 承 載 力 ） 1/4 ( /4)/2c ctg H bp Hctg 1/3 ( /3)/2c ctg H bp Hctg 中 心 荷 載 ( ) sinsin tgp H cz H 思 考 ：由 P

8、a計(jì) 算 式 可 知 ， Pa僅 與 c、 H、 、 有 關(guān) ， 而 與 基 礎(chǔ) 寬 度 無(wú) 關(guān) ,為 什 么 ？ 例 題n 某 條 基 ， 底 寬 b=1.5m， 埋 深 d=2m， 地 基 土 的 重 度 19kN/m3， 飽和 土 的 重 度 sat 21kN/m3,抗 剪 強(qiáng) 度 指 標(biāo) 為 =20 ， c=20kPa,求 (1)該 地基 承 載 力 p1/4 ,(2)若 地 下 水 位 上 升 至 地 表 下 1.5m， 承 載 力 有 何 變 化 ？【 解 答 】 kPadctg bdctgcp 1.2442/ )4/(4/1 (1)(2)地 下 水 位 上 升 時(shí) ， 地 下 水

9、 位 以 下 土 的 重 度 用 有 效 重 度 3/0.11 mkNwsat kPadctg bdctgcp 7.2252/ )4/( 004/1 30 /0.172 115.0195.1 mkN說(shuō) 明 ： 當(dāng) 地 下 水 位 上 升 時(shí) ， 地 基 的 承 載 力 將 降 低 6.3 淺 基 礎(chǔ) 地 基 極 限 承 載 力 的 理 論 近 似 解勃 朗 特 -維 西 克 （ Prandtl-Vesic ） 公 式Pbc cd d 45o / 245o / 2 2tan (45 ) exp( tan )2qN ( 1)cotc qN N 2( 1)tanqN N 2 112k c qp N

10、c N H b N 6.4 按 規(guī) 范 確 定 地 基 承 載 力一 、 鐵 路 橋 涵 地 基 基 礎(chǔ) 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 0 1 1 2 2 2 3k b k H （ ） （ ）H b 21地 基容許承載力 基本承載力 寬度修正系數(shù) 深度修正系數(shù) 原 河 床 面一 般 沖 刷 線局 部 沖 刷 線2m 10mb 3mH 局 部 沖 刷 線 二 、 建 筑 地 基 基 礎(chǔ) 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范d b m地 基 承載力特征值 寬度修正系數(shù) 深度修正系數(shù)3m 6mb 0.5md a ak b d m( 3) ( 0.5)f f b d 修正后的承載力特征值 6.5 按 原 位 測(cè) 試 成 果 確 定 地

11、基 承 載 力一 、 載 荷 試 驗(yàn) 法 千 斤 頂荷 載 板 平 衡 架拉 錨 pu p k0s 由 拐 點(diǎn) 得 地 基 極 限 承載 力 pu， 除 以 安 全 系數(shù) Fs得 容 許 承 載 力 p p-s曲 線 確 定 地 基 承載 力 特 征 值 :1. p-s曲 線 有 明 確 的 比 例 界 限時(shí) ， 取 比 例 界 限 所 對(duì) 應(yīng) 的 荷 載值 。 2.極 限 荷 載 能 確 定 ， 且 值 小 于對(duì) 應(yīng) 比 例 界 限 的 荷 載 值 的 2倍 時(shí) ，取 極 限 荷 載 值 的 一 半 。 3.不 能 按 上 述 兩 點(diǎn) 確 定 時(shí) ， 取s/b=0.01 0.015對(duì) 應(yīng) 荷

12、 載 值 ；但 值 不 應(yīng) 大 于 最 大 加 載 量 的 一半 。 n 二 、 靜 力 觸 探 試 驗(yàn) 法 探 頭 QfQ c F鉆 桿 用 靜 壓 力 將 裝 有 探 頭 的 觸 探 器 壓 入 土 中 ， 通 過(guò)壓 力 傳 感 器 及 電 阻 應(yīng) 變 儀 測(cè) 出 土 層 對(duì) 探 頭 的 貫 入 阻力 。 探 頭 貫 入 阻 力 的 大 小 直 接 反 映 了 土 的 強(qiáng) 度 的 大小 ， 把 貫 入 阻 力 與 荷 載 試 驗(yàn) 所 得 到 的 地 基 容 許 承 載力 建 立 相 關(guān) 關(guān) 系 ， 從 而 即 可 按 照 實(shí) 測(cè) 的 貫 入 阻 力 確定 地 基 的 容 許 承 載 力 值

13、 。 還 可 以 把 土 的 貫 入 阻 力 與土 的 變 形 模 量 及 壓 縮 模 量 建 立 相 關(guān) 關(guān) 系 ， 從 而 可 以確 定 變 形 模 量 和 壓 縮 模 量 方 法 介 紹 ：探 頭 阻 力 Q可 分 為兩 個(gè) 部 分 1.錐 頭 阻 力 Qc 2.側(cè) 壁 摩 阻 力 Qf 比 貫 入 阻 力 ： 探 頭 單 位 截 面 積 的 阻 力 AQQAQp fcs 三 、 標(biāo) 準(zhǔn) 貫 入 試 驗(yàn) 法 試 驗(yàn) 時(shí) ， 先 行 鉆 孔 ， 再 把 上 端 接 有鉆 桿 的 標(biāo) 準(zhǔn) 貫 入 器 放 至 孔 底 ， 然 后 用 質(zhì)量 為 63.5kg的 錘 ， 以 76cm的 高 度 自

14、 由 下落 將 貫 入 器 先 擊 入 土 中 15cm， 然 后 測(cè) 繼續(xù) 打 30cm的 所 需 要 錘 擊 數(shù) ， 該 擊 數(shù) 稱 為標(biāo) 準(zhǔn) 貫 入 擊 數(shù) 方 法 介 紹 ：器 靴貫 入器 身器 頭鉆 桿 建 立 標(biāo) 準(zhǔn) 貫 入 擊 數(shù) 與 地 基 承 載 力 之間 的 對(duì) 應(yīng) 關(guān) 系 ， 可 以 得 到 相 應(yīng) 標(biāo) 準(zhǔn) 貫 入擊 數(shù) 下 的 地 基 承 載 力 本 章 小 結(jié)主要內(nèi)容 地 基 的 破 壞 形 態(tài) 及 變 形 階 段 地 基 臨 塑 壓 力 淺 基 礎(chǔ) 的 極 限 承 力 的 近 似 解 按 規(guī) 范 確 定 地 基 極 限 承 載 力 地 基 承 載 力 原 位 試 驗(yàn) 掌 握掌 握