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1、土质学与土力学四川广播土质学与土力学四川广播电视大学电视大学第九章第九章 地基承载力地基承载力 概述 地基的变形和失稳 原位试验确定地基承载力 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力 确定地基极限承载力的理论公式 按规范确定地基的容许承载力 影响地基承载力的因素 地基的变形和失稳 某谷仓的地基整体破坏 地基的变形和失稳 19401940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆 地基的变形和失稳 在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏 地基的变形和失稳 19641964年日本新泻（年日本新泻（NiigataNiigata）地震地基的大面积液化）地震地基的大面积液化 19641964
2、年日本新泻（年日本新泻（NiigataNiigata）地震地基的大面积液化）地震地基的大面积液化 地基的变形和失稳 地基液化引起的建筑物破坏 地基的变形和失稳 某宫殿，左部分建于某宫殿，左部分建于17091709年；右部分建于年；右部分建于16221622年。沉降达年。沉降达2.22.2米，米，存在明显的沉降差。存在明显的沉降差。墨西哥的沉降问题是世界著名的 地基的变形和失稳 比萨斜塔-不均匀沉降的典型始建于始建于11731173年，年，6060米高。米高。12711271年建成年建成平均沉降平均沉降2 2米，最大沉降米，最大沉降4 4米。倾斜米。倾斜5.55.5 ，顶部，顶部偏心偏心2.12
3、.1米米 地基的变形和失稳 大阪 Nishinomiya 桥的桥墩破坏. 6个桥墩中至少2个严重破坏，其可能的原因是岸边桥墩的大变形导致第一组桥墩过载。日本日本19951995年年1 1月月1717日阪神大地震日阪神大地震原位试验确定地基承载力 n一、载荷试验法一、载荷试验法 p pu up p0 0s s千斤顶千斤顶荷载板荷载板平衡架平衡架拉锚拉锚由拐点得地基极限承载由拐点得地基极限承载力力pu，除以安全系数，除以安全系数Fs得容许承载力得容许承载力pp-sp-s曲线确定地基承载力特征值曲线确定地基承载力特征值: :1. p-s1. p-s曲线有明确的比例界限曲线有明确的比例界限时，取比例界
4、限所对应的荷载时，取比例界限所对应的荷载值值 2.2.极限荷载能确定，且值小于极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载值的对应比例界限的荷载值的2 2倍时，倍时，取极限荷载值的一半取极限荷载值的一半 3.3.不能按上述两点确定时，取不能按上述两点确定时，取s/b=0.01s/b=0.010.0150.015对应荷载值；对应荷载值；但值不应大于最大加载量的一但值不应大于最大加载量的一半半 原位试验确定地基承载力 n二、静力触探试验法二、静力触探试验法 探头探头QfQcF钻杆钻杆用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土
5、的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量 方法介绍：方法介绍：探头阻力探头阻力Q Q可分为两可分为两个部分个部分1.1.锥头阻力锥头阻力Q Qc c 2.2.侧壁摩阻力侧壁摩阻力Q Qf f 比贯入阻力：比贯入阻力：探头单位截面积的阻力探头单位截面积的阻力 原位试验确定地基承载力 n二、静力触探试验法二、静力触探试验法 梅耶霍夫公式： 国内建议公式：式中Ps：贯入阻力（kPa） B：基础宽度 D：埋置深度KpaKpa式中：f 承
6、载力设计值，fk标准值 ， r1天然容重， r0为基底以上土的加权平均容重，地下水以下取浮容重；B ，D相应于基础宽度和埋置深度的承载力修正系数，查表。 原位试验确定地基承载力 三、标准贯入试验法三、标准贯入试验法试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为入器放至孔底，然后用质量为63.5kg63.5kg的锤，以的锤，以76cm76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm15cm，然后测继续打然后测继续打30cm30cm的所需要锤击数，该击数称为的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数标准贯入
7、击数 方法介绍：方法介绍：建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力 原位试验确定地基承载力 四、旁压试验四、旁压试验 水箱水箱量测量测钻孔内进行横向载荷试验,用以测定较深处土层的变形模量和承载力 V0 V0VPh puh pcr poh按塑性区开展深度确定地基的容许承载力 一、塑性区的发展范围一、塑性区的发展范围 zzbdq= = dp013 3根据弹性理论，根据弹性理论，地基中任意点由条地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主形均布压力所引起的附加大、小主应力应力
8、 假定在极限平衡区土的静止侧压力系数假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K K0 0=1=1，M M点点土的自重应力所引起的大小主应力均为土的自重应力所引起的大小主应力均为 ( (d dz) )M M点点达到极限平衡状态，大、小主应达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件力满足极限平衡条件M按塑性区开展深度确定地基的容许承载力 塑性区边界方程塑性区边界方程塑性区最大深度塑性区最大深度zmaxmax一、塑性区的发展范围一、塑性区的发展范围 按塑性区开展深度确定地基的容许承载力 二、临塑荷载二、临塑荷载p pcrcr和界限荷载和界限荷载当当zmaxmax0 0，地基所能承受，地基所能承受的基底
9、附加压力为的基底附加压力为临塑荷临塑荷载载塑性区开展深度在某一范围内塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为所对应的荷载为界限荷载界限荷载中心荷载中心荷载偏心荷载偏心荷载 确定地基极限承载力的理论公式 一、普朗特尔极限承载力理论一、普朗特尔极限承载力理论 普朗特尔公式是求解宽度为B的条形基础，置于地基表面，在中心荷载P作用下的极限荷载Pu值。普朗特尔的基本假设及结果，归纳为如下几点：（1）地基土是均匀，各向同性的无重量介质，即认为土的r=0，而只具有C，的材料。（2）基础底面光滑，即基础底面与土之间无摩擦力存在，所以基底的压应力垂直于地面。（3）当地基处于极限平衡状态时，将出现连续的滑动面，其
10、滑动区域将由朗肯主动区I，径向剪切区II或过渡区和朗肯被动区III所组成。 确定地基极限承载力的理论公式 一、普朗特尔极限承载力理论一、普朗特尔极限承载力理论 Pbcc dd 4545o o / 24545o o / 2将无限长，将无限长，底面光滑底面光滑的荷载板至于的荷载板至于无质量的土无质量的土( ( 0)0)的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡的表面上，荷载板下土体处于塑性平衡状态时，塑性区分成五个区状态时，塑性区分成五个区区：区：主动朗肯区，主动朗肯区， 1 1竖直向，破裂面与水竖直向，破裂面与水平面成平面成4545o o / 2/ 2区：区：普朗特尔区，边普朗特尔区，边界是对数螺线界是
11、对数螺线 区：区：被动朗肯区，被动朗肯区， 1 1水平向，破裂面与水水平向，破裂面与水平面成平面成4545o o / 2/ 2 确定地基极限承载力的理论公式 普朗特尔理论的极限承载力理论解普朗特尔理论的极限承载力理论解式中：式中：承载力系数承载力系数当基础有埋深当基础有埋深d d 时时式中式中：二、太沙基极限承载力理论二、太沙基极限承载力理论 底面粗糙，底面粗糙，基底与土之间有较大的基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，处移，基底以下土不会发生破坏，处于弹性平衡状态于弹性平衡状态P Pa aa a b bc cc c d d
12、d d 4545o o / 24545o o / 2区：区：弹性压密区弹性压密区( (弹性核弹性核) )区：区：普朗特尔区，边普朗特尔区，边界是对数螺线界是对数螺线 区：区：被动朗肯区，被动朗肯区， 1 1水水平向，破裂面与水平面成平向，破裂面与水平面成4545o o / 2/ 2 确定地基极限承载力的理论公式 太沙基理论的极限承载力理论解太沙基理论的极限承载力理论解Nr、Nq、Nc均为承载力系数，均与均为承载力系数，均与 有关，太沙基给出关系曲线，可有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到以根据相关曲线得到上式适用于条形基础整体剪切破坏情况，对于局部剪切破坏，将上式适用于条形基础整体剪
13、切破坏情况，对于局部剪切破坏，将c c和和tantan 均降低均降低1/31/3 方形基础方形基础局部剪切破坏时地基极限承载力局部剪切破坏时地基极限承载力Nr 、Nq 、Nc 为局部剪切破坏时承载力系数，也为局部剪切破坏时承载力系数，也可以根据相关可以根据相关曲线得到曲线得到对于方形和圆形基础，太沙基提出采用经验系数修正后的公式对于方形和圆形基础，太沙基提出采用经验系数修正后的公式 圆形基础圆形基础三、汉森极限承载力理论三、汉森极限承载力理论 对于对于均质地基均质地基、基础底面完全光滑基础底面完全光滑，受，受中心倾斜荷载中心倾斜荷载作用作用式中式中：汉森公式汉森公式Sr、Sq、Sc 基础的形状
14、系数基础的形状系数ir、iq、ic 荷载倾斜系数荷载倾斜系数dr、dq、dc 深度修正系数深度修正系数gr、gq、gc 地面倾斜系数地面倾斜系数br、bq、bc 基底倾斜系数基底倾斜系数Nr、Nq、Nc 承载力系数承载力系数说明：说明：相关系数均可以有相关公式进行计算相关系数均可以有相关公式进行计算 确定地基极限承载力的理论公式 确定地基极限承载力的理论公式 地基的容许承载力将上述各公式算出的极限承载力Pu，除以安全系数Fs，即得到地基的容许承载力PPu/Fs Fs:2-3 在设计时，基底压力P 应满足PP的要求。 按规范确定地基的容许承载力自学 影响地基承载力的因素一、土的容重和地下水位1、
15、若地下水位在理论滑动面以下，则土的容重一律采用湿容重。2、若地下水位从理论滑动以下上升到地面或地面以上，则土的容重由原来的天然湿容重降为浮容重，此时地基的承载力也将相应的降低。对于c0的无粘性土，这种降低更明显，地基的承载力与土的容重成正比的减少。3、若地下水位上升至与基底齐平处，则要将公式中的第一项容重用浮容重计算即可，此时地基的承载力为： 影响地基承载力的因素一、土的容重和地下水位4、若地下水位在滑动面与基础底面之间，一般可以近似假定滑动面的最大深度等于基础宽度B，此时，基底以下土的容重可采用平均值并按下式计算： 式中：d地下水位至基底的距离 水位以上土的天然湿容重 则承载力公式可表示为：
16、 5、若地下水位在基底与地面之间，则按下式计算： 式中:d1 为地下水位至地面的距离。 影响地基承载力的因素二、基础的宽度 地基的承载力还与基础的尺寸和形状有关。由承载力的 公式可知。基础的宽度B越大，承载力越高。但当基础的宽度达到某一数值以后，承载力不再随着宽 度的增加而增加。规范中规定，当B6m时，采用B6m进行宽度修正的限制 也含有此意。 另外，对二粘性地基，由于B增大，虽然基底压力可减小， 但应力影响深度增加，有可能使基础的沉降加大。 影响地基承载力的因素三、基础的埋置深度 增加D同样可以提高地基的承载力。 由于D增加，基底尽压力将减小，相应的可以减少 基础的沉降。 因此，增加D对提高软粘土地基的稳定性和减少沉降 均有明显效果，常被采用，但基础埋深太深，基础 开挖也愈困难。 结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！36
