《土力學(xué) 天然地基承載力》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《土力學(xué) 天然地基承載力（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第六章 天然地基承載力 引言 結(jié)合第四章的鐵道校區(qū)的主教學(xué)樓案例，啟發(fā)學(xué)生引出地基承載力的計算問題，進一步引出一下概念：天然地基、人工地基、地基承載力、極限承載力、容許承載力。 § 6.1 地基的破壞形態(tài) 一、地基破壞的三種形態(tài) 1．整體剪切破壞(general shear failure) 基底剪切破壞面與地面貫穿，形成一弧形滑動面。密實砂土，基本埋深很淺；或飽和粘土，荷載急速增長的狀況下，極易導(dǎo)致整體剪切破壞。 2．局部剪切破壞(local shear failure) 地基中剪切面延伸到一定位置，未擴展到地面。一般性粘土或中密砂

2、土，基本埋深較淺；或基本埋深較大時，無論是砂性土或粘性土地基，最常用的 破壞形態(tài)是局部剪切破壞。 圖6.1 整體剪切破壞 圖6.2 局部剪切破壞 3．沖切破壞(punching shear failure) 松砂或其他松散構(gòu)造的土，易導(dǎo)致沖切破壞?；具呅纬傻募羟衅茐拿娲怪毕蛳碌陌l(fā)展。 備 注 采用設(shè)問法，引出本章要研究的內(nèi)容。 注意三種地基破壞形態(tài)的破壞面對比，P~S曲線對比。

3、 圖6.3 沖切破壞 第一種在理論上研究較多；第三種在理論上研究得很少，由于作為建筑物地基，很少選擇在松砂或其他松散構(gòu)造的土層上，故無研究必要；第二種破壞形態(tài)在天然地基中常常遇到，其理論工作在前一階段進展較慢，近年來研究已有了突破性進展。 二、地基變形的三個階段 地基的變形可分為三個階段： 1. 當(dāng)P ≤ Pa 時，為彈性變形階段； 2. 當(dāng)Pa < P < Pk時，為彈塑性混合變形階段； 3. 當(dāng)P > Pk 時，為塑性變形階段。 三、擬定地基容許承載力的措施 1. 按控制地基中塑性區(qū)開展深度的措施。只要地基中塑性區(qū)的開展深度不不小于某一界線值，地基

4、就具有足夠的安全儲藏。 2. 按理論公式推求地基的極限荷載Pk再除以安全系數(shù)的措施。 3. 按規(guī)范提供的經(jīng)驗公式擬定地基的容許承載力。 4. 按原位測試的措施擬定地基的容許承載力。 備 注 簡介沖切破壞研究的進展?fàn)顩r。 結(jié)合整體剪切破壞的P~S曲線對比，簡介背面幾節(jié)的內(nèi)容是環(huán)繞這四種措施解說。 § 6.2 地基臨塑壓力 一、地基臨塑壓力 本地基土中僅個別1~2個點的應(yīng)力達到極限平衡時，基底壓力稱為臨塑壓力(critical edge pressure)。 二

5、、理論公式推導(dǎo)過程 1. 計算圖式 圖6.4臨塑壓力計算圖式 2. 推導(dǎo)過程 ① 條形基本下任一點N的是由引起的大小主應(yīng)力 和 （6-1） ②土體自重在N點產(chǎn)生的應(yīng)力s1￠￠、s3￠￠ s1￠￠ = g × (H+Z) s3￠￠ = K0 ×s1￠￠ = K0 (H+Z) ③為簡化計算，假設(shè)K0=1，相稱于靜水壓力的受力狀態(tài)。 備 注 采用設(shè)問法，師生互動，推導(dǎo)時環(huán)繞土中一點的極限平衡方程。

6、 ④ 假定N點達到了極限平衡，將s1、s3代入極限平衡方程得： 由上式求得N點的深度： Z = ⑤塑性區(qū)的最大深度Zmax 由，得到 = =0 y=p/2 -j Zmax = ⑥臨塑壓力pa。 當(dāng)Zmax=0時，求得pa =0 得： ⑦當(dāng)j=0時，pa=c×p+g×H 因此 pa 當(dāng)j=0，H=0時（即地基在表面荷載作用下）： Pa=c×p 備 注 討論：臨塑壓力與那些因素有關(guān)？為什么與基本寬度無關(guān)？

7、 § 6.3 淺基本地基極限承載力的近似解 一、普朗德爾的極限承載力理論 1.計算圖式 圖6.5 破壞圖式 2．基本假設(shè) （1）基底光滑，剪應(yīng)力為零； （2）地基土自重為零，即g=0，c≠0、q0≠0，算出地基極限壓力； 3. 計算 （1）極限平衡區(qū)Ⅰ sa=ob=on-bn=on-nn1=s1-(pi+s1)sinf=pk’-(pi+pk’)sinf=pk’(1-sinf)-pisinf 式中pi=c.ctgf，sa與深度無關(guān)，它在BC上的分布為常數(shù)。 （2）極限平衡區(qū)Ⅲ sp=ob=om+mb=om+mm1=s3+(pi+s

8、3)sinf= =q0(1+sinf)+pisinf sp與深度無關(guān)，它在BE’上的分布為常數(shù)。 （3）過渡區(qū)Ⅱ 對數(shù)螺旋線的體現(xiàn)式為： 備 注 一方面簡介本節(jié)的公式推導(dǎo)思路，分三步走，循循善誘，娓娓道來。 具體解說計算圖式。 環(huán)繞摩爾應(yīng)力園解說。 法向應(yīng)力sa對B的力矩為； 法向應(yīng)力sb對B的力矩為； 對數(shù)螺旋線上的粘聚力對B點的力矩為 由于扇形土楔體無自重，由∑MB=0得 式中 ， 式中：

9、 二、 魏西克的極限承載力理論 魏西克在Prandtl的基本上作了修正和發(fā)展。假定地基無粘聚力，又無過載，即c=0、q0=0、g≠0，算出另一極限壓力。 三、淺基本地基極限承載力 對于一般地基，g≠0、≠0、q0≠0，極限壓力為： 當(dāng)基本形狀變化、荷載浮現(xiàn)偏心或傾斜時，按下式計算 備 注 環(huán)繞扇形土楔體的靜力平衡解說。 討論：本地基土的c=0，H=0時，地基的極限承載力為零，這與否合理？分析產(chǎn)生的因素？

10、 § 6.4 按規(guī)范擬定地基承載力 一、《橋規(guī)》規(guī)定的地基容許承載力 容許承載力：系指在保證地基穩(wěn)定（不破壞）的條件下，建筑物的沉降量不超過容許值的地基承載力，以[s]表達，它相稱于[s]=pk /K （K> 1）。 地基基本容許承載力：基本寬度b≤2米，埋置深度H≤3米時地基的容許承載力。 1． 求基本容許承載力 從有關(guān)表中直接查到地基基本容許承載力。 （1） 粘性土 ① Q4沖（洪）積粘性土的s0重要由IL和e查表； ② Q3或此前的沖（洪）積粘性土或半干硬狀態(tài)粘性土，由ES查表； ③殘積粘性土的s0也由ES

11、查表。 （2）砂性土 砂性土由砂土名稱、密實度及濕度查表。 （3）碎石類土 由碎石類土的名稱及密實度查表。 （4）巖石地基 由巖石名稱、節(jié)理發(fā)育限度和節(jié)理寬度查表。 2． 考慮基本深度、寬度影響而提高地基承載力 式中H—基本埋深（m），不受水流沖刷者，由天然地面算起；受水流沖刷者，由一般沖刷線算起；位于挖方內(nèi)，由開挖后地面算起； b—基本寬度（m），當(dāng)b不小于10米時，按10米計算； k1、k2—寬度、深度修正系數(shù)，按基底如下持力層土的類型決定； g1—基底如下持力層土的天然容重； g2—基底以上土的天然容重。 注 意： （1） 若基本（或部分）在水面

12、如下，且基底如下持力層為透水者，則基底以上浸沒在水中的土層不管與否透水，g2取浮容重。 （2） 若持力層為不透水者，故不管基底以上土與否透水，g2取飽和容重。 （3） 對于稍松砂土和松散的碎石類土地基，k1、k2值可取中密值的50%。 3． 軟土地基容許承載力 [s] = 5.14cu 對于小橋和涵洞基本，亦可采用 [s] = 備 注 簡述按規(guī)范擬定地基承載力的由來。 具體論述公式各參數(shù)的取值及其代表的意義。 基底以上為多層土?xí)r，g2如何取值？ 修建在

13、水中的基本，持力層又是不透水土，水深每高1米，[s]可增長10kPa，為什么？ 式中 m—安全系數(shù)，視軟土敏捷度及建筑物對變形規(guī)定選用（1.5~2.5）； cu—不排水剪切強度（kPa）； g2—基底以上土的容重； H—基本埋深； 二、按《建規(guī)》擬定地基承載力 按照數(shù)理記錄措施解決，按照土的性能指標(biāo)平均值查得承載力基本值，乘上修正系數(shù)，得到承載力原則值。 式中 ?回歸修正系數(shù) 式中 n?測試樣本數(shù)； d?變異系數(shù)，，當(dāng)承載力表具有兩個指標(biāo)，則采用綜合變異系數(shù) 其中 d1?第一指標(biāo)變異系數(shù)； d2?第二指標(biāo)變

14、異系數(shù)； x?第二指標(biāo)折減系數(shù)。 1. 由土的物理力學(xué)指標(biāo)擬定承載力基本值 2. 由原則貫入實驗和輕便動力觸探實驗擬定承載力原則值 3. 承載力設(shè)計值f的計算 式中 、—基本寬度、深度修正系數(shù)，按基底下土的類型查表6-22； h—基本埋深（m），一般自室外地面算起； b—基本寬度（m），b<3m按3m計算，如b>6m，取6m； g—基底如下土的天然容重； g0—基底以上土的加權(quán)平均容重； 備 注 與橋規(guī)承載力公式對比 § 6.5 原位測試擬定地基承載力 一、荷載實

15、驗(plate loading test)： 直接測試措施，相稱于在原位進行地基和基本的模擬是實驗。 地基破壞的鑒定 （1） 明顯側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋； （2） 荷載增量很小，沉降急劇增長； （3） 某級荷載增量下，24小時內(nèi)沉降不能穩(wěn)定； （4） s/b>0.06 二、靜力觸探實驗(cone penetration test，CPT)； 三、動力觸探實驗(dynamic penetration test)； 輕型10 kg，50cm落距，貫入深度30cm的錘擊數(shù)N10。 重型63.5 kg，76cm落距，貫入深度10cm的錘擊數(shù)N63.5。 超重型120 kg，100cm落距，貫入深度10cm的錘擊數(shù)N120。 四、原則貫入實驗(standard penetration test)； 五、旁壓實驗(pressure meter test，PMT)； 六、十字板實驗(vane shear test)。 備 注 結(jié)合自己的現(xiàn)場實驗解說。