土力學(xué)第,章地基承載力與土坡穩(wěn)定分析

第9章

地基承載力與土坡穩(wěn)定分析內(nèi)容提要9.1地基的主要破壞形式和破壞過程9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載9.3地基極限承載力計(jì)算公式9.4地基承載力確定方法9.5土坡穩(wěn)定性分析無粘性土土坡穩(wěn)定分析粘性土土坡穩(wěn)定分析第9章9.1地基的主要破壞形式

和破壞過程9.1地基的主要破壞形式和破壞過程地基失穩(wěn)的兩種情形強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題：建筑物荷載過大，超過了地基所能承受的荷載能力而使地基失穩(wěn)破壞。變形問題：由于建筑物荷載作用下，地基和基礎(chǔ)產(chǎn)生了過大的沉降和沉降差，使建筑物產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性損壞或喪失使用功能。地基承載力地基承載力：地基土單位面積上所能承受荷載的能力。地基極限承載力：地基不致失穩(wěn)時(shí)地基土單位面積上所能承受的最大荷載。地基容許承載力：考慮一定安全儲(chǔ)備后的地基承載力。9.1地基的主要破壞形式和破壞過程地基破壞型式?jīng)_剪破壞整體剪切破壞局部剪切破壞9.1地基的主要破壞形式和破壞過程oPSPcrPuab臨塑荷載極限荷載整體剪切破壞密實(shí)砂土，堅(jiān)硬粘土，淺埋基礎(chǔ)曲線開始近直線，隨后沉降陡增兩側(cè)土體明顯隆起9.1地基的主要破壞形式和破壞過程臨塑荷載：地基土體從壓密階段恰好過渡到剪切階段，即將出現(xiàn)塑性破壞區(qū)時(shí)所對(duì)應(yīng)的基底壓力。此時(shí)塑性區(qū)開展的最大深度等于零。極限荷載：當(dāng)?shù)鼗馏w中的塑性變形區(qū)充分發(fā)展并形成連續(xù)貫通的滑移面時(shí)，地基所能承受的最大荷載，也稱為地基極限承載力。oPS局部剪切破壞松軟地基，埋深較大曲線開始就是非線性沒有明顯的驟降段未形成連續(xù)的滑動(dòng)面9.1地基的主要破壞形式和破壞過程松軟地基，埋深較大基礎(chǔ)幾乎垂直下切兩側(cè)無土體隆起沖剪破壞oPS9.1地基的主要破壞形式和破壞過程地基破壞型式整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞沖剪破壞9.1地基的主要破壞形式和破壞過程整體剪切破壞9.1地基的主要破壞形式和破壞過程地基破壞型式oPS9.1地基的主要破壞形式和破壞過程9.1地基的主要破壞形式和破壞過程oPSPcrPuab地基破壞過程壓密階段（線性變形階段）剪切階段（彈塑性變形階段）破壞階段壓密階段：土中各點(diǎn)的剪應(yīng)力均小于土的抗剪強(qiáng)度，土體處于彈性平衡狀態(tài)，基礎(chǔ)的沉降主要由于土體壓密變形（彈性變形引起）。剪切階段：地基中的塑性變形區(qū)逐步擴(kuò)大，土體處于彈塑性混合狀態(tài)。破壞階段：基礎(chǔ)急劇下沉或地基土體從基礎(chǔ)四周大量擠出隆起，地基產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。第9章9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載oPSPcrPu容許承載力：臨塑荷載：極限荷載：9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載求解思路 依據(jù)彈性理論求出地基任意點(diǎn)自重應(yīng)力和附加應(yīng)力的表達(dá)式，再應(yīng)用極限平衡條件推求塑性區(qū)邊界方程，最后通過限定塑性開展區(qū)的最大深度為零從而獲得臨塑荷載的計(jì)算公式。無埋深一、基本假定

1、地基受條形均布荷載；

2、各向的自重應(yīng)力相等。二、塑性區(qū)邊界方程

1、無埋深情況下M點(diǎn)的大小主應(yīng)力9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載有埋深有埋深情況下地基中任意點(diǎn)的大小主應(yīng)力為：9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載當(dāng)M點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，該點(diǎn)的大、小主應(yīng)力應(yīng)滿足極限平衡條件：塑性區(qū)邊界方程9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載塑性區(qū)最大深度Zmax9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載當(dāng)Zmax=0時(shí)，表示地基中剛要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性區(qū)，相應(yīng)的荷載即為臨塑荷載Pcr

：承載力系數(shù)9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載將臨塑荷載作為地基承載力是偏于保守的。

塑性區(qū)開展深度只要控制在一定范圍內(nèi)，就不會(huì)影響建筑物的安全和正常使用。

在中心荷載作用下，可容許地基塑性區(qū)最大深度zmax=b/4；在偏心荷載作用下，可容許zmax=b/3。9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載在中心荷載下Zmax可控制在基礎(chǔ)寬度的1/4，偏心荷載下控制在基礎(chǔ)寬度的1/3，相應(yīng)的荷載用臨界荷載、表示：9.2地基的臨塑荷載和臨界荷載第9章9.3地基極限承載力計(jì)算公式9.3地基極限承載力計(jì)算公式求解思路 首先假定地基土在極限狀態(tài)下滑動(dòng)面的形狀，然后根據(jù)滑動(dòng)土體的靜力平衡條件建立地基極限承載力的計(jì)算公式。普朗德爾極限承載力公式（二）塑性區(qū)Ⅰ朗肯主動(dòng)區(qū)；Ⅱ徑向剪切區(qū)；Ⅲ朗肯被動(dòng)區(qū)。（一）基本假定1、條形均布垂直荷載；2、基底光滑；3、土體無重量；4、整體剪切破壞。9.3地基極限承載力計(jì)算公式普朗德爾1920年普朗德爾極限承載力公式9.3地基極限承載力計(jì)算公式雷斯諾修正埋深1924年普朗德爾極限承載力公式9.3地基極限承載力計(jì)算公式太沙基極限承載力公式(a)理論滑動(dòng)面(b)簡(jiǎn)化的滑動(dòng)面隔離體基本假定基底以下土體具有重力基礎(chǔ)底面粗糙，阻止基底處剪切位移發(fā)生基底以下土處于彈性平衡狀態(tài)9.3地基極限承載力計(jì)算公式9.3地基極限承載力計(jì)算公式太沙基極限承載力公式太沙基極限承載力公式9.3地基極限承載力計(jì)算公式方形基礎(chǔ)：圓形基礎(chǔ)：容許承載力：安全系數(shù)K=2~39.3地基極限承載力計(jì)算公式太沙基極限承載力公式極限承載力的來源pu9.3地基極限承載力計(jì)算公式

梅耶霍夫地基極限承載力公式9.3地基極限承載力計(jì)算公式承載力系數(shù)Nγ

、Nc、Nq不僅決定于土的內(nèi)摩擦角φ，而且還與β

值有關(guān)，由圖9-10查得。漢森極限地基極限承載力公式9.3地基極限承載力計(jì)算公式在普朗德爾理論的基礎(chǔ)上，考慮了基礎(chǔ)形狀和埋置深度、傾斜荷載、地面傾斜及基礎(chǔ)底面傾斜等因素的影響對(duì)地基極限承載力計(jì)算公式進(jìn)行修正，每種修正均需在承載力系數(shù)Nγ

、Nc、Nq上乘以相應(yīng)的修正系數(shù)。第9章9.4地基承載力確定方法1、極限承載力預(yù)留安全儲(chǔ)備2、按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》確定地基承載力

按原位測(cè)試法確定地基承載力特征值按地基強(qiáng)度理論確定地基承載力特征值地基承載力設(shè)計(jì)值9.4地基承載力確定方法原位測(cè)試—地基承載力的靜荷載試驗(yàn)法oPS靜荷載試驗(yàn)9.4地基承載力確定方法至少進(jìn)行3個(gè)試驗(yàn)，分別確定出承載力基本值fa1、

fa2、fa3…fan其中有famin、famax、fa

當(dāng)極差不大于均值的30%時(shí)，取均值為承載力特征值（修

正前的容許承載力）

；

當(dāng)大于30%時(shí)，增加試驗(yàn)。9.4地基承載力確定方法

fak——靜載荷試驗(yàn)確定的特征值

fa——深寬修正后的承載力特征值b

，d——寬度、深度修正系數(shù)，m——地基以下、以上的土（平均）容重寬度修正埋深修正注意：b大于6m，按6m計(jì)，小于3m，按3m計(jì)，d小于0.5m，按0.5m計(jì)。9.4地基承載力確定方法用原位測(cè)試法確定地基承載力特征值

Mb、Md、Mc——承載力系數(shù)，表9-14

fa

——由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值

b

——基礎(chǔ)底面寬度

ck——基礎(chǔ)底面下一倍短邊寬的深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值注意：b大于6m時(shí)按6m取值；對(duì)于沙土小于3m時(shí)按3m取值。9.4地基承載力確定方法按地基強(qiáng)度理論確定地基承載力特征值地基承載力的原位測(cè)試方法現(xiàn)場(chǎng)靜載荷試驗(yàn)靜力觸探動(dòng)力觸探標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)

9.4地基承載力確定方法第9章9.5土坡穩(wěn)定性分析土坡：具有傾斜坡面的土體。邊坡：具有傾斜坡面的巖土體。土坡種類：天然土坡、人工土坡。坡高坡角坡面坡底坡肩坡頂9.5土坡穩(wěn)定分析洪家渡邊坡處理9.5土坡穩(wěn)定分析2007年大連某居民樓9.5土坡穩(wěn)定分析唐家山滑坡堰塞壩及堰塞湖9.5土坡穩(wěn)定分析I-1I-2IIIII3-5cm/d四川丹巴滑坡BackfillontheslopefootLoadingCablepulling形態(tài)排水支擋加固滑動(dòng)區(qū)搬出物質(zhì)抗滑區(qū)增加物質(zhì)減緩斜坡坡度地表排水滲水材料坑道排水種植植物擋土墻樁、墩支撐扶壁固定網(wǎng)錨栓土釘錨桿注漿種植植物國(guó)際巖土學(xué)會(huì)滑坡治理措施9.5土坡穩(wěn)定分析土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的原因邊坡中土體內(nèi)部某個(gè)面上的剪應(yīng)力達(dá)到了它的抗剪強(qiáng)度?；嫔系募魬?yīng)力增加：如填土作用使邊坡的坡高增加、滲流作用使下滑力產(chǎn)生滲透力、降雨使土體飽和，容重增加、地震作用等；滑面上的抗剪強(qiáng)度減?。喝缃饔檬雇馏w軟化、含水量減小使土體干裂，抗滑面面積減小、地下水位上升使有效應(yīng)力減小等。9.5土坡穩(wěn)定分析土坡的穩(wěn)定分析就是利用土力學(xué)理論研究發(fā)生滑坡時(shí)滑面可能的位置和形式、滑面上的剪應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度的大小、抵抗下滑的因素以及如何采取措施等問題。土坡的穩(wěn)定安全度用安全系數(shù)表示。9.5土坡穩(wěn)定分析無粘性土的土坡穩(wěn)定一般情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定下滑力抗滑力安全系數(shù)9.5土坡穩(wěn)定分析無粘性土的土坡穩(wěn)定有滲流情況下的無粘性土土坡穩(wěn)定9.5土坡穩(wěn)定分析粘性土的土坡穩(wěn)定坡面圓坡腳圓中點(diǎn)圓9.5土坡穩(wěn)定分析粘性土的土坡穩(wěn)定

整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析條分法均質(zhì)、簡(jiǎn)單土坡非均質(zhì)土坡、外形復(fù)雜的土坡、部分土坡處在水下的情況。9.5土坡穩(wěn)定分析粘性土的土坡穩(wěn)定

整體圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定分析穩(wěn)定安全系數(shù)：滑動(dòng)面上最大抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比9.5土坡穩(wěn)定分析粘性土的土坡穩(wěn)定

條分法EiEi+1XiXi+1WiNiTibi9.5土坡穩(wěn)定分析粘性土的土坡穩(wěn)定

條分法EiEi+1XiXi+1WiNiTibi（1）重力，已知（2）土條底面上的法向反力和切向反力，n個(gè)獨(dú)立未知數(shù)（3）土條間法向作用力的大小和作用點(diǎn)，2n-2個(gè)獨(dú)立未知數(shù)（4）土條間切向作用力，n-1未知數(shù)（5）安全系數(shù)，1個(gè)未知數(shù)=?4n-23n9.5土坡穩(wěn)定分析粘性土的土坡穩(wěn)定

條分法瑞典條分法簡(jiǎn)化的Bishop條分法Janbu條分法EiEi+