第六讲地基承载力.ppt

1. 概述,第六章 地基承载力,建筑物因地基问题引起的破坏，一般有两种情形：一种是地基在建筑物荷载作用下产生过大的变形或不均匀沉降，从而导致建筑物严重下沉、倾斜或挠曲；另一种是建筑物的荷重过大，使得地基土体内出现剪切破坏区，当剪切破坏区不断扩大，发展成贯穿到地表的连续滑移面时，建筑物将发生严重的塌陷、倾倒等灾难性破坏。因此，地基承受荷载的能力与地基的变形条件和稳定状态是密切相关的。,地基承载力指地基土能承受荷载的能力。,地基承载力由荷载试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。,2. 地基的变形和失稳破坏形式,第六章 地基承载力,整体剪切破坏,局部剪切破坏,冲切破坏, 地基的主要破坏形式,整体剪切破坏 : p-s曲线上出现明显的转折点 ，土中形成 连续滑动面，并延伸到地面，土从基础两侧挤出并隆起 。整体剪切破坏常发生在 浅埋基础下的密砂或硬粘土等坚实地基中。当发生这种类型的破坏时，建筑物突然倾倒。,2. 地基的变形和失稳破坏形式,第六章 地基承载力,局部剪切破坏：随着荷载的增加，基础下也产生压密区及塑性区，但塑性区仅仅发展到地基某一范围内，土中滑动面并不延伸到地面，基础两侧地面微微隆起，没有出现明显的裂缝。曲线也有一个转折点，但不像整体剪切破坏那么明显。局部剪切破坏常发生于中等密实砂土中。,冲切破坏：在基础下没有明显的连续滑动面，随着荷载的增加，基础随着土层发生压缩变形而下沉，当荷载继续增加，基础周围附近土体发生竖向剪切破坏，使基础刺入土中，p- s曲线没有明显的转折点，没有明显的比例界限及极限荷载，这种破坏形式常发生在松砂及软土中。,2. 地基的变形和失稳破坏形式,第六章 地基承载力, 地基破坏的过程,压密阶段(弹性变形阶段),剪切阶段,破坏阶段（塑性变形阶段）,3. 地基临塑荷载和临界荷载,第六章 地基承载力,临塑荷载地基土体从弹性压密阶段恰好过渡到塑性区发展阶 段，即将要产生塑性破坏区时所对应的基底压力称 为临塑荷载，通常用pcr表示。, 临塑荷载,3. 地基临塑荷载和临界荷载,第六章 地基承载力,M点的总应力应该是自重应力与附加应力之和。为简化起见，假定地基的自重应力场如同静水应力场，M点的自重应力 各向相等，则M点的总主应力为,由极限平衡条件得：,3. 地基临塑荷载和临界荷载,第六章 地基承载力,塑性区开展的最大深度zmax可由,2. 地基临塑荷载和临界荷载,第六章 地基承载力,临塑荷载 仅与 有关，而与基础宽度无关,2. 地基临塑荷载和临界荷载,第六章 地基承载力, 临界荷载,用pcr作为地基承载力设计值是比较保守和不经济的。经验表明，在大多数情况下，即使地基中出现一定范围的塑性区，只要其范围不超过某一容许范围，就不致危及建筑物的安全和正常使用。地基塑性区的容许深度与建筑物的类型、荷载性质以及土的特征等因素有关的，但目前尚无统一意见。一般认为，在中心荷载作用下，塑性区的最大开展深度zmax可控制在基础宽度的1/4或1/3，相应的荷载用p1/4或p1/3表示。,4. 地基极限承载力,第六章 地基承载力,地基极限承载力当地基土体中的塑性变形区充分发展 并形成连续 贯通的滑移面时，地基所 能承受的最大荷载。,确定极限承载力的方法很多，但归纳起来，可分为两大类：一类是根据土体的极限平衡理论，确定土中各点达到极限平衡时的应力和滑动面方向，并建立微分方程，根据边界条件求出地基达到极限平衡时各点的精确解。采用这种方法求解时在数学上遇到的困难太大，目前尚无严格的一般解析解，仅能对某些边界条件简单的情况求解。另一类是先假定地基土在极限状态下滑动面的形状，然后根据滑动土体的静力平衡条件求解。这种方法得到的极限承载力计算公式概念明确、计算简单，在工程实践中得到广泛应用。,4. 地基极限承载力,第六章 地基承载力, 普朗特尔-雷斯诺极限承载力公式,设有一宽度为b、底面光滑、受竖向中心荷载作用的条形基础置于无质量的地基表面。当地基土体中的塑性变形区充分发展并形成连续贯通的滑移面，处于极限平衡状态时的滑动面形状如图所示。塑性区共分五个区，即一个I区，两个区和两个区。,I区：主动朗肯区,区：过渡区,区：被动朗肯区,普朗特尔得出的极限承载力理论解为：,普朗特尔地基滑移图式,4. 地基极限承载力,第六章 地基承载力,考虑基础的埋置深度，以连续均布的超载q= r0d来代替基础两侧埋深范围内土体自的重影响,雷斯诺(H.Rezissner) 公式,雷斯诺地基滑移图式,4. 地基极限承载力,第六章 地基承载力,泰勒（Taylor）1948年在考虑基底以下土的重度的基础上，提出考虑滑动土体土重的普朗特尔公式：,4. 地基极限承载力,第六章 地基承载力, 太沙基公式, 基底面粗糙，与地基土之间存在摩擦力。 基底以下土体是有重量的，即0，但忽略地基土重度对滑移 线形状的影响，因为根据极限平衡理论，如果考虑土的重度，塑 性区内的两组滑移线就不一定全是直线。 基底以上两侧的土体视为均布荷载q=0d（d为基础埋深），不 考虑这部分土体抗剪强度的影响。,基本假定,4. 地基极限承载力,第六章 地基承载力,太沙基极限承载力,区：基础底面以下的楔形弹性压密区,区：对数螺旋曲线过渡区,区：朗肯被动区,4. 地基极限承载力,第六章 地基承载力,压缩性较小的密实地基(整体剪切破坏 ) :,松软的压缩性较大的地基(局部剪切破坏 ),地基极限承载力公式改为:,5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力,地基承载力的特征值指由载荷试验测定的地基土压力变形 曲线线性变形段内规定的变形所对应 的压力值，其最大值为比例界限值。, 按土的抗剪强度指标确定, 根据地基极限承载力理论公式确定, 按规范推荐的理论公式确定,以临界荷载理论公式 中的系数为基础确定的，考虑到内摩擦角大时理论值偏小的实际情况，因此对 一部分系数作了调整。,5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力,抗剪强度指标c、的平均值cm、m,标准差c、,变异系数c、,指标c、的统计修正系数,5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力, 载荷试验确定,曲线上有比例界限,曲线上无比例界限,5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力,1) 拐点法,2) k值法,3) 沉降控制法,规范规定可取沉降s=(0.010.015)b所对应的荷载作为承载力特征值faki。 同一土层参加统计的试验点不应小于3点，当试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层地基承载力特征值fak。, 土质地基承载力特征值取值原则,5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力, 如果p-s曲线既有比例界限pcr，又有极限荷载pu，将pu/K与pcr进行 比较，取小值作为地基承载力特征值。K值视岩石裂隙发育情况 而定，对于微风化岩及强风化岩，取K=3；对于中等风化岩，取 K3。 参加统计的试验点不应小于3个，取最小值作为岩石地基承载力特 征值。 岩石地基承载力不需进行深宽修正。, 岩石地基承载力特征值取值原则,另外，对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算:,5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力, 由标准贯入和轻便动力触探试验确定,修正后的锤击数,统计锤击数,砂土承载力特征值fak (kPa),5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力,粘性土承载力特征值fak,粘性土承载力特征值fak,素填土承载力特征值fak,5. 地基承载力确定,第六章 地基承载力, 地基承载力特征值的修正, 按建筑经验确定,