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1、第六章第六章 天然地基承载力天然地基承载力 (bearing capacity) n6.1地基承载力概述地基承载力概述n6.2按极限平衡区发展范围确定地基承载力按极限平衡区发展范围确定地基承载力n6.3按极限荷载确定地基极限承载力按极限荷载确定地基极限承载力n6.4按地基规范确定地基承载力按地基规范确定地基承载力n6.5按原位测试成果确定地基承载力按原位测试成果确定地基承载力主要内容主要内容6.1 地基承载力概述地基承载力概述n一、地基承载力概念一、地基承载力概念 建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求1.1.变形要求变形要
2、求 建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内（容许承载力）在该建筑物所允许的范围内（容许承载力） 2.2.稳定要求（强度要求）稳定要求（强度要求） 建筑物的基底压力，应该在地基所允许的最大承载能力之内建筑物的基底压力，应该在地基所允许的最大承载能力之内（极限承载力）（极限承载力） 地基承载力地基承载力：地基所能承受荷载的能力地基所能承受荷载的能力极限承载力极限承载力容许承载力容许承载力n二、地基变形的三个阶段二、地基变形的三个阶段 0 0sppapkakcppapappkppka.a.线性变形阶段线性变形阶段塑
3、性变形区塑性变形区连续滑动面连续滑动面oaoa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中降关系接近于直线，土中f f, ,地基处于弹性地基处于弹性平衡状态平衡状态b.b.弹塑性变形阶段弹塑性变形阶段akak段，荷载增加段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区c.c.破坏阶段破坏阶段kckc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化增加，沉降急剧变化n三、地基的破坏形式三、地基的破坏形式 地基开始
4、出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基地压力称为地基所承受的基地压力称为临塑荷载临塑荷载pa 地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为基地压力称为极限荷载极限荷载pk1. 整体剪切破坏整体剪切破坏pS条件： 密实砂土或硬粘土 或基础埋置较浅且荷载快速增加临塑荷载极限荷载2.局部剪切破坏局部剪切破坏a. p-sa. p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段曲线转折点不明显，没有明显的直线段b. b. 塑性变形区
5、不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内c. c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起3. 冲切破坏冲切破坏b. b. 地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面 c. c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷a. p-sa. p-s曲线没有明显的转折点曲线没有明显的转折点pS条件： 中密砂土或一般粘性土 或基础埋深较大时pS条件：条件：松松 砂砂通常不通常不能直接作为地基6.2 地基的临塑压力地基的临塑压力一、塑性区的发展范围一、塑性
6、区的发展范围 zzbdq= = Hp13 3根据弹性理论，根据弹性理论，地基中任意点由地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、条形均布压力所引起的附加大、小主应力小主应力 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K0 0=1=1，N点点土的自重应力所引起的大小主土的自重应力所引起的大小主应力均为应力均为 (Hz) )N点达到极限平衡状态，大、点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件小主应力满足极限平衡条件N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zmax二、临塑荷载二、临塑荷载pcr和界限荷载和界限荷载当当zmax0 0，地基所能承受的地基
7、所能承受的基底附加压力为基底附加压力为临塑荷载临塑荷载. .塑性区开展深度在某一范围塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为内所对应的荷载为界限荷载界限荷载（容许承载力）（容许承载力）中心荷载中心荷载思考：思考：由由Pa计算式可知，计算式可知，Pa仅与仅与c、H、 、 有关，而有关，而与基础宽度无关与基础宽度无关,为什么？为什么？例题例题n 某条基，底宽某条基，底宽b=1.5m，埋深埋深d=2m，地基土的重度地基土的重度 19kN/m3，饱和饱和土的重度土的重度 sat21kN/m3,抗剪强度指标为抗剪强度指标为 =20，c=20kPa,求求(1)该地基该地基承载力承载力p1/4 ,(2)若地
8、下水位上升至地表下若地下水位上升至地表下1.5m，承载力有何变化？承载力有何变化？【解答解答】(1)(1)(2)(2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度说明：说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低当地下水位上升时，地基的承载力将降低6.3 浅基础浅基础地基极限承载力的理论近似解地基极限承载力的理论近似解勃朗特勃朗特-维西克（维西克（Prandtl-Vesic ） 公式公式Pbcc dd 4545o o / 24545o o / 26.4 按规范确定地基承载力按规范确定地基承载力一、一、 铁路桥涵地基基础设计规范铁路桥涵地基基础设计规
9、范Hb地 基容许承载力基本承载力宽度修正系数深度修正系数局部冲刷线二、 建筑地基基础设计规范db地 基承载力特征值宽度修正系数深度修正系数修正后的承载力特征值6.5 按原位测试成果确定地基承载力按原位测试成果确定地基承载力一、载荷试验法一、载荷试验法 千斤顶千斤顶荷载板荷载板平衡架平衡架拉锚拉锚p pu up pk k0 0s s由拐点得地基极限承由拐点得地基极限承载力载力pu，除以安全系除以安全系数数F Fs s得容许承载力得容许承载力 p p-sp-s曲线确定地基承载曲线确定地基承载力特征值力特征值: :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，取时，取比例界限比
10、例界限所对应的荷载所对应的荷载值。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=s/b=0.010.010.0150.015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。 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压力传感器及电
11、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的强度的大力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，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可分为可分为两个部分两个部分1.1.锥头阻力锥头
12、阻力Qc 2.2.侧壁摩阻力侧壁摩阻力Qf 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 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，然后用质钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为量为63.563.5kgkg的锤，以的锤，以7676cmcm的高度自由下的高度自由下落将贯入器先击入土中落将贯入器先击入土中1515cmcm，然后测继然后测继续打续打3030cmcm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击数下的地基承载力 本章小结本章小结主主要要内内容容地基的破坏形态及变形阶段地基的破坏形态及变形阶段 地基临塑压力地基临塑压力 浅基础的极限承力的近似解浅基础的极限承力的近似解 按规范确定地基极限承载力按规范确定地基极限承载力 地基承载力原位试验地基承载力原位试验 掌握掌握掌握掌握
