《08第八章 淺基礎的地基承載力 土力學課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《08第八章 淺基礎的地基承載力 土力學課件（30頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第八章第八章 淺基礎的地基承載力淺基礎的地基承載力8.18.1 概述概述8.2 8.2 淺基礎的地基臨塑荷載淺基礎的地基臨塑荷載8.3 8.3 淺基礎的地基極限承載力淺基礎的地基極限承載力8.4 8.4 按原位測試成果確定地基承載力按原位測試成果確定地基承載力8.5 8.5 按按地基規(guī)范地基規(guī)范確定地基承載力確定地基承載力 8.1 8.1 概述概述 一、地基承載力概念一、地基承載力概念 二、地基變形的三個階段二、地基變形的三個階段 三、地基變形的三個階段三、地基變形的三個階段一一、地基承載力概念、地基承載力概念 建筑物荷載通過基礎作用于地基，對地基提出兩個建筑物荷載通過基礎作用于地基，對地基提

2、出兩個方面的要求方面的要求:1.1.變形要求變形要求 建筑物基礎在荷載作用下產生最大沉降量或建筑物基礎在荷載作用下產生最大沉降量或沉降差，應該在該建筑物所允許的范圍內沉降差，應該在該建筑物所允許的范圍內。2.2.穩(wěn)定要求穩(wěn)定要求 建筑物的基底壓力，應該在地基所允許的承建筑物的基底壓力，應該在地基所允許的承載能力之內載能力之內。地基承載力地基承載力：地基所能承受荷載的能力：地基所能承受荷載的能力 。二、地基變形的三個階段二、地基變形的三個階段 0 0sppcrpuabcppcrpcrppuppua.a.線性變形階段線性變形階段塑性變塑性變形區(qū)形區(qū)連續(xù)滑動面連續(xù)滑動面oaoa段，荷載小，主要產生壓

3、縮變形，荷段，荷載小，主要產生壓縮變形，荷載與沉降關系接近于直線，土中載與沉降關系接近于直線，土中f f,地基處于彈性平衡狀態(tài)地基處于彈性平衡狀態(tài)。b.b.彈塑性變形階段彈塑性變形階段abab段，荷載增加，荷載與沉降關系呈曲段，荷載增加，荷載與沉降關系呈曲線，地基中局部產生剪切破壞，出現(xiàn)塑線，地基中局部產生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)性變形區(qū)。c.c.破壞階段破壞階段bcbc段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化荷載增加，沉降急劇變化。三、地基的破壞形式三、地基的破壞形式 地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉變?yōu)閺椝苄宰冃蔚鼗_始出現(xiàn)剪切破壞（

4、即彈性變形階段轉變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載階段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載p pcrcr 。地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉變?yōu)槠茐碾A段）時，地地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉變?yōu)槠茐碾A段）時，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載基所承受的基地壓力稱為極限荷載p pu u.。1.1.整體剪切破壞整體剪切破壞a.a.p-sp-s曲線上有兩個明顯的轉折點，可區(qū)分地基變形的三個階段曲線上有兩個明顯的轉折點，可區(qū)分地基變形的三個階段。b.b.地基內產生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)地基內產生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動面的滑動面。

5、c.c.荷載達到極限荷載后，基礎急劇下沉，并可能向一側傾斜，基荷載達到極限荷載后，基礎急劇下沉，并可能向一側傾斜，基礎兩側地面明顯隆起礎兩側地面明顯隆起。2.2.局部剪切破壞局部剪切破壞a.a.p-sp-s曲線轉折點不明顯，沒有明顯的直線段曲線轉折點不明顯，沒有明顯的直線段。b.b.塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內部某一區(qū)域內。塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內部某一區(qū)域內。c.c.荷載達到極限荷載后，基礎兩側地面微微隆起。荷載達到極限荷載后，基礎兩側地面微微隆起。3.3.刺入剪切破壞刺入剪切破壞b.b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面 c.c.荷載達到極限荷載后，基礎兩

6、側地面不隆起，而是下陷荷載達到極限荷載后，基礎兩側地面不隆起，而是下陷a.a.p-sp-s曲線沒有明顯的轉折點曲線沒有明顯的轉折點8.2 8.2 淺基礎的地基臨塑荷載淺基礎的地基臨塑荷載一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍二、臨塑荷載二、臨塑荷載p pcrcr和界限荷載和界限荷載三、例題三、例題一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍 zzdbq=0 dp013 3)sin(00031dp 根據彈性理論，根據彈性理論，地基中地基中任意點由條形均布壓力所引任意點由條形均布壓力所引起的附加大、小主應力起的附加大、小主應力 假定在極限平衡區(qū)土的靜止側壓力假定在極限平衡區(qū)土的靜止側壓力系數(shù)系數(shù)K

7、K0 0=1=1，M M點土的自重應力所引起的點土的自重應力所引起的大小主應力均為大小主應力均為 0 0d d z zz)sin(000031ddpM M點達到極限平衡狀態(tài)，大、點達到極限平衡狀態(tài)，大、小主應力滿足極限平衡條件小主應力滿足極限平衡條件。dcdpz0000tgsinsin)(M塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)邊界方程dcdpz0000tgsinsin)(塑性區(qū)最大深度塑性區(qū)最大深度zmax01sincos000dpddzddpz00maxtgc2ctg二、臨塑荷載二、臨塑荷載pcr和界限荷載和界限荷載 當當zmax0 0，地基，地基所能承受的基底附加所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載壓力為臨塑

8、荷載。dctgctgcdpcr002)(塑性區(qū)開展深度塑性區(qū)開展深度在某一范圍內所對應在某一范圍內所對應的荷載為界限荷載的荷載為界限荷載。dctgbdctgcp004/12/)4/(dctgbdctgcp003/12/)3/(中心荷載中心荷載偏心荷載偏心荷載三、例題三、例題【例例8-18-1】某條基，底寬某條基，底寬b b=1.5m=1.5m，埋深，埋深d d=2m=2m，地基土的重度，地基土的重度 19kN/m19kN/m3 3，飽和土的重度，飽和土的重度 satsat21kN/m21kN/m3 3,抗剪強度指標為抗剪強度指標為 =20=20，c c=20kPa,=20kPa,求求(1)(1

9、)該地基承載力該地基承載力p p1/4 1/4,(2),(2)若地下水位上若地下水位上升至地表下升至地表下1.51.5m m，承載力有何變化，承載力有何變化?【解解】kPadctgbdctgcp1.2442/)4/(004/1(1)(1)(2)(2)地下水位上升時，地下水位以下土的重度用有效重度地下水位上升時，地下水位以下土的重度用有效重度3/0.11mkNwsatkPadctgbdctgcp7.2252/)4/(004/130/0.172115.0195.1mkN說明：當?shù)叵滤簧仙龝r，地基的承載力將降低說明：當?shù)叵滤簧仙龝r，地基的承載力將降低。某條形基礎，寬某條形基礎，寬1.5m，埋深，

10、埋深1.0m。地基土層分布為：第一層。地基土層分布為：第一層素填土，厚素填土，厚0.8m，密度，密度1.80g/cm3，含水量，含水量35；第二層粘性；第二層粘性土，厚土，厚6m，密度，密度1.82g/cm3，含水量，含水量38，土粒相對密度，土粒相對密度2.72，土的粘聚力土的粘聚力10kPa，內摩擦角，內摩擦角13。求該基礎的臨塑荷載。求該基礎的臨塑荷載 ，臨界荷載臨界荷載 和和 。若地下水位上升到基礎地面，假定土的抗。若地下水位上升到基礎地面，假定土的抗剪強度指標不變，其剪強度指標不變，其 、相應為多少？相應為多少？crp4/1p3/1p3/1p4/1pcrp例【解】：04.182.02

11、.188.00.18qkPaqqcpcr2/cot)cot(6.8204.182/180/1313cot)04.1813cot10(kPaqbqcp2/cot)4/cot(4/104.182/180/1313cot)4/5.12.1804.1813cot10(89.7kPa 04.182/180/1313cot)3/5.12.1804.1813cot10(3/1p92.1kPa 當?shù)叵滤簧仙交A底面時，土的孔隙比和浮重度分別為：當?shù)叵滤簧仙交A底面時，土的孔隙比和浮重度分別為：062.1182.11)38.01(72.21)1(wswde10062.11172.211wsed8.3kN

12、/m3此時的臨塑荷載和臨界荷載為：此時的臨塑荷載和臨界荷載為：6.8204.182/180/1313cot)04.1813cot10(2/cot)cot(qqcpcrkPaqbqcp2/cot)4/cot(4/104.182/180/1313cot)4/5.13.804.1813cot10(85.8kPa 04.182/180/1313cot)3/5.13.804.1813cot10(3/1p86.9kPa 8.3 8.3 淺基礎的地基極限承載力淺基礎的地基極限承載力一、普朗特爾極限承載力理論一、普朗特爾極限承載力理論 二、太沙基極限承載力理論二、太沙基極限承載力理論 三、魏錫克極限承載力理論

13、三、魏錫克極限承載力理論四、漢森極限承載力理論四、漢森極限承載力理論 一、普朗特爾極限承載力理論一、普朗特爾極限承載力理論 19201920年，普朗特爾根據塑性理論，在研究剛性物體壓年，普朗特爾根據塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無重量介質時，導出達到破壞時入均勻、各向同性、較軟的無重量介質時，導出達到破壞時的滑動面形狀及極限承載力公式的滑動面形狀及極限承載力公式。Pbcc dd 4545o o /24545o o /2將無限長，底面光滑的荷載板至于無質將無限長，底面光滑的荷載板至于無質量的土量的土(0)的表面上，荷載板下土體處的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)

14、分成五個區(qū)于塑性平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)分成五個區(qū):區(qū)：主動朗肯區(qū)，區(qū)：主動朗肯區(qū)，1 1豎直向，破裂面與豎直向，破裂面與水平面成水平面成4545o o /2/2區(qū)：普朗特爾區(qū)，區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線邊界是對數(shù)螺線 區(qū)：被動朗肯區(qū)，區(qū)：被動朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平向，破裂面與 水平面成水平面成4545o o /2普朗特爾理論的極限承載力理論解普朗特爾理論的極限承載力理論解cucNp 1)2/45(tan)tanexp(ctg02cN式中：式中：承載力系數(shù)承載力系數(shù)當基礎有埋深當基礎有埋深d 時時qcudNcNp0)2/45(tan)tanexp(02qN式中：式中：二、太沙基極限承載力

15、理論二、太沙基極限承載力理論 底面粗糙，基底與土之底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦力，能阻止間有較大的摩擦力，能阻止基底土發(fā)生剪切位移，基底基底土發(fā)生剪切位移，基底以下土不會發(fā)生破壞，處于以下土不會發(fā)生破壞，處于彈性平衡狀態(tài)彈性平衡狀態(tài)。P Pa aa a b bc cc c d dd d 4545o o /24545o o /2區(qū)：彈性壓密區(qū)區(qū)：彈性壓密區(qū)(彈性核彈性核)。區(qū)：普朗特爾區(qū)，區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線。邊界是對數(shù)螺線。區(qū)：被動朗肯區(qū)，區(qū)：被動朗肯區(qū)，1 1水平向，破裂面與水水平向，破裂面與水平面成平面成4545o o /2/2。太沙基理論的極限承載力理論解太沙基理論的極限

16、承載力理論解cqucNdNbNp02/1 N Nr r、N Nq q、N Nc c均為承載力系數(shù)，均與均為承載力系數(shù)，均與 有關，太沙基給出有關，太沙基給出關系曲線，可以根據相關曲線得到關系曲線，可以根據相關曲線得到。上式適用于條形基礎整體剪切破壞情況，對于局部上式適用于條形基礎整體剪切破壞情況，對于局部剪切破壞，將剪切破壞，將c c和和tantan 均降低均降低1/31/3 。方形基礎方形基礎 局部剪切破壞時地基極限承載力局部剪切破壞時地基極限承載力:03/22/1cqucNdNbNp N Nr r 、N Nq q 、N Nc c 為局部剪切破壞時承載力系數(shù)，也可為局部剪切破壞時承載力系數(shù)，

17、也可以根據相關曲線得到以根據相關曲線得到。對于方形和圓形基礎，太沙基提出采用經驗系數(shù)修對于方形和圓形基礎，太沙基提出采用經驗系數(shù)修正后的公式正后的公式:cqucNdNbNp2.14.00 圓形基礎圓形基礎cqucNdNbNp2.16.00三、魏錫克極限承載力理論三、魏錫克極限承載力理論 bNqNcNpqcu2/1 考慮土的自重，條形基礎在中心荷載作用下的考慮土的自重，條形基礎在中心荷載作用下的極限承載力公式：極限承載力公式：查表或由下列各式求得：查表或由下列各式求得：NNNqc、)2/45(tan2tan eNqcot)1(qcNNtan)1(2qNN四、漢森極限承載力理論四、漢森極限承載力理

18、論 對于均質地基、基礎底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用對于均質地基、基礎底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用式中：式中：ccccccqqqqqqubgidScNbgidSdNbgidSbNp02/1漢森公式漢森公式:SrSr、SqSq、ScSc 基礎的形狀系數(shù)基礎的形狀系數(shù)i ir r、i iq q、i ic c 荷載傾斜系數(shù)荷載傾斜系數(shù)d dr r、d dq q、d dc c 深度修正系數(shù)深度修正系數(shù)g gr r、g gq q、g gc c 地面傾斜系數(shù)地面傾斜系數(shù)b br r、b bq q、b bc c 基底傾斜系數(shù)基底傾斜系數(shù)N Nr r、N Nq q、N Nc c 承載力系數(shù)承載力系數(shù)說明

19、：相關系數(shù)均可以有相關公式進行計算說明：相關系數(shù)均可以有相關公式進行計算。某條形基礎寬某條形基礎寬1.5m，埋深，埋深1.2m，地基為粘性土，密，地基為粘性土，密度度1.84 g/cm3，土的粘聚力，土的粘聚力8kPa，內摩擦角，內摩擦角15。試按太沙基理論計算：試按太沙基理論計算：1）整體剪切破壞時地基極限承載力為多少？取安全）整體剪切破壞時地基極限承載力為多少？取安全系數(shù)為系數(shù)為2.5，地基容許承載力為多少？，地基容許承載力為多少？2）分別加大基礎埋深至）分別加大基礎埋深至1.6m、2.0m，承載力有何變，承載力有何變化？化？3）若分別加大基礎埋深至）若分別加大基礎埋深至1.8m、2.1m

20、，承載力有何，承載力有何變化？變化？4）若地基土內摩擦角為）若地基土內摩擦角為20，粘聚力為，粘聚力為12kPa，承，承載力有何變化？載力有何變化？5）比較以上計算結果，可得出哪些規(guī)律？）比較以上計算結果，可得出哪些規(guī)律？例【解】1.80，則，則4.45，12.9，15查表得查表得1）由）由cNqNN2/bNqNcNpqcu226.3kPa Kpu90.5kPa 2）基礎埋深為）基礎埋深為1.6m時：時：2/8.15.14.1845.46.14.189.128up259.0kPa 基礎埋深為基礎埋深為2.0m時：時：2/8.15.14.1845.40.24.189.128up291.8kPa

21、3）基礎寬度為基礎寬度為1.8m時：時：2/8.18.14.1845.42.14.189.128up231.3kPa 236.2kPa 基礎寬度為基礎寬度為2.1m時：時：2/8.11.24.1845.42.14.189.128up 4）內摩擦角為）內摩擦角為20、粘聚力為、粘聚力為12kPa時：時：4.0 7.44，17.7，cNqNN2/0.45.14.1844.72.14.187.1712up431.9kPa 5）比較上述計算結果可以看出，地基極限承載力隨著基礎埋）比較上述計算結果可以看出，地基極限承載力隨著基礎埋深、基礎寬度和土的抗剪強度指標的增加而增大，影響最大的深、基礎寬度和土的抗

22、剪強度指標的增加而增大，影響最大的是土的抗剪強度指標，其次是埋深。是土的抗剪強度指標，其次是埋深。8.4 8.4 按原位測試成果確定地基承載力按原位測試成果確定地基承載力一、載荷試驗法一、載荷試驗法二、靜力觸探試驗法二、靜力觸探試驗法三、標準貫入試驗法三、標準貫入試驗法一、載荷試驗法一、載荷試驗法 p pu up p0 0s s千斤頂千斤頂荷載板荷載板平衡架平衡架拉錨拉錨由拐點得地基極限承由拐點得地基極限承載力載力pu，除以安全系，除以安全系數(shù)數(shù)F Fs s得容許承載力得容許承載力 p p-sp-s曲線確定地基承曲線確定地基承載力特征值載力特征值:1.p-s1.p-s曲線有明確的曲線有明確的比

23、例界限時，取比例界限比例界限時，取比例界限所對應的荷載值所對應的荷載值。2.2.極限荷載能確定，極限荷載能確定，且值小于對應比例界限的且值小于對應比例界限的荷載值的荷載值的2 2倍時，取極限倍時，取極限荷載值的一半荷載值的一半。3.3.不能按上述兩點確不能按上述兩點確定時，取定時，取s/bs/b=0.01=0.010.0150.015對應荷載值；但值不應大對應荷載值；但值不應大于最大加載量的一半于最大加載量的一半。二、靜力觸探試驗法二、靜力觸探試驗法 探頭探頭QfQcF鉆桿鉆桿 用靜壓力將裝有探頭的觸探器壓入土中，用靜壓力將裝有探頭的觸探器壓入土中，通過壓力傳感器及電阻應變儀測出土層對探通過壓

24、力傳感器及電阻應變儀測出土層對探頭的貫入阻力。探頭貫入阻力的大小直接反頭的貫入阻力。探頭貫入阻力的大小直接反映了土的強度的大小，把貫入阻力與荷載試映了土的強度的大小，把貫入阻力與荷載試驗所得到的地基容許承載力建立相關關系，驗所得到的地基容許承載力建立相關關系，從而即可按照實測的貫入阻力確定地基的容從而即可按照實測的貫入阻力確定地基的容許承載力值。還可以把土的貫入阻力與土的許承載力值。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關系，從而可變形模量及壓縮模量建立相關關系，從而可以確定變形模量和壓縮模量以確定變形模量和壓縮模量。方法介紹：方法介紹：探頭阻力探頭阻力Q Q可分可分為兩個部分為

25、兩個部分1.1.錐頭阻力錐頭阻力Q Qc c 2.2.側壁摩阻力側壁摩阻力Q Qf f 比貫入阻力：探頭單位截面積的阻力比貫入阻力：探頭單位截面積的阻力 AQQAQpfcs三、標準貫入試驗法三、標準貫入試驗法 試驗時，先行鉆孔，再把上端接有試驗時，先行鉆孔，再把上端接有鉆桿的標準貫入器放至孔底，然后用質鉆桿的標準貫入器放至孔底，然后用質量為量為63.5kg63.5kg的錘，以的錘，以76cm76cm的高度自由下的高度自由下落將貫入器先擊入土中落將貫入器先擊入土中15cm15cm，然后測繼，然后測繼續(xù)打續(xù)打30cm30cm的所需要錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為的所需要錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為標準貫入擊數(shù)標準貫入擊

26、數(shù)。方法介紹：方法介紹：器靴貫入器身器頭鉆桿 建立標準貫入擊數(shù)與地基承載力之建立標準貫入擊數(shù)與地基承載力之間的對應關系，可以得到相應標準貫入間的對應關系，可以得到相應標準貫入擊數(shù)下的地基承載力擊數(shù)下的地基承載力。8.5 8.5 按按地基規(guī)范地基規(guī)范確定地基承載力確定地基承載力一、按抗剪強度指標確定地基承載力一、按抗剪強度指標確定地基承載力二、按工程經驗確定地基承載力二、按工程經驗確定地基承載力一、按抗剪強度指標確定地基承載力一、按抗剪強度指標確定地基承載力1.1.抗剪強度指標標準值抗剪強度指標標準值c ck k、k ka.a.根據室內根據室內n n組三軸試驗結果，組三軸試驗結果，計算土性指標的

27、平均值、標計算土性指標的平均值、標準差和變異系數(shù)準差和變異系數(shù)。/niin11)1/()(122nnnii平均值平均值標準差標準差變異系數(shù)變異系數(shù)b.b.計算內摩擦角和粘聚力的計算內摩擦角和粘聚力的統(tǒng)計修正系數(shù)統(tǒng)計修正系數(shù) 、c c 。2678.4704.11nnccnn2678.4704.11c.c.計算內摩擦角和粘聚力的計算內摩擦角和粘聚力的標準值標準值。kcckc2.2.確定地基承載力特征值確定地基承載力特征值當當e0.0330.033b b，根據土的抗剪，根據土的抗剪強度指標確定地基承載力強度指標確定地基承載力kcmdbacMdMbMffa 土的抗剪強度指標確定的地基承載力特征值土的抗

28、剪強度指標確定的地基承載力特征值Mb、Md、Mc 承載力系數(shù)（可根據承載力系數(shù)（可根據 k k查表得到查表得到)。地基土的重度，地下水位以下取浮重度地基土的重度，地下水位以下取浮重度。d基礎埋置深度基礎埋置深度(m)，從室外地面標高計算，從室外地面標高計算。m基礎底面以上土的加權重度，地下水位以下取浮重度基礎底面以上土的加權重度，地下水位以下取浮重度。b 基礎地面寬度，大于基礎地面寬度，大于6 6m時，按時，按6 6m取值，對于砂土小于取值，對于砂土小于 3 3m時按時按3 3m取值取值。ck 基底下一倍短邊寬深度內土的粘聚力標準值基底下一倍短邊寬深度內土的粘聚力標準值。3.3.確定地基承載力

29、特征值修確定地基承載力特征值修正正規(guī)范規(guī)范規(guī)定：當規(guī)定：當b3m3m或或d0.5m0.5m，地基承載力特征值應，地基承載力特征值應該進行修正該進行修正:fa 修正后的地基承載力特征值修正后的地基承載力特征值。fak 地基承載力特征值，根據強度指標確定地基承載力特征值，根據強度指標確定。b、d基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)（可查表）基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)（可查表）。)5.0()3(dbffmbbaka說明：說明：規(guī)范規(guī)范規(guī)定地基承載力特征值還可以由載荷試驗規(guī)定地基承載力特征值還可以由載荷試驗或其它原位測試、并結合工程經驗等方法綜合確定或其它原位測試、并結合工程經驗等方法綜合確定。二、按工程經驗確定地基承載力二、按工程經驗確定地基承載力1.1.抗剪強度指標標準值抗剪強度指標標準值c ck k、