土力學(xué)第八章地基承載力講義課件

第一節(jié)地基的破壞模式第二節(jié)臨塑荷載、臨界荷載的確定

第三節(jié)地基極限承載力的計算第四節(jié)地基承載力的確定

第八章地基承載力基本概念地基破壞

地基土不能滿足上部結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度或變形要求，或由于動力荷載作用產(chǎn)生液化、失穩(wěn)，其上的結(jié)構(gòu)物會發(fā)生急劇沉降、傾斜、導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物失去使用功能，這種狀態(tài)稱為地基破壞或喪失承載能力。整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞第一節(jié)地基的破壞模式一、整體的剪切破壞

整體剪切破壞的特征（1）P-S曲線有明顯的直線段、曲線段與陡降段；（2）破壞從基礎(chǔ)邊緣開始，滑動面貫通到地表；（3）基礎(chǔ)兩側(cè)的土體有明顯的隆起；（4）破壞時，基礎(chǔ)急劇下沉或向一邊傾倒。某谷倉的地基整體破壞二、局部剪切破壞

局部剪切破壞的特征（1）P-S曲線無明顯的三階段，呈非線性關(guān)系；（2）地基破壞從基礎(chǔ)邊緣開始，但滑動面未延伸到地表，而是終止在地基土內(nèi)部某一位置；（3）基礎(chǔ)兩側(cè)的土體有微微隆起，不如整體剪切破壞時明顯；（4）基礎(chǔ)一般不會發(fā)生倒塌或傾斜破壞。注：介于整體剪切破壞與沖剪破壞之間的一種破壞型式。三、沖剪破壞

沖剪破壞特征沖剪破壞一般發(fā)生于基礎(chǔ)剛度很大，且地基土十分軟弱的情況。（1）基礎(chǔ)發(fā)生垂直剪切破壞，地基內(nèi)部不形成連續(xù)的滑動面；（2）基礎(chǔ)兩側(cè)的土體沒有隆起現(xiàn)象，還隨基礎(chǔ)的“切入”微微下沉；（3）基礎(chǔ)破壞時只伴隨過大的沉降，沒有傾斜的發(fā)生。沖剪破壞四、地基破壞模式的影響因素（一）土的壓縮性

密實砂土和堅硬的粘土將發(fā)生整體剪切破壞；松散砂土或軟粘土可能出現(xiàn)局部剪切或沖剪破壞。（二）基礎(chǔ)埋深及加荷速率

基礎(chǔ)淺埋、加荷速率慢——整體剪切破壞；基礎(chǔ)埋深較大、加荷速率較快——局部剪切或沖剪破壞。第二節(jié)臨塑荷載、臨界荷載的確定

一、臨塑荷載Pcr地基中即將出現(xiàn)塑性區(qū)時對應(yīng)的荷載；對應(yīng)P-S曲線直線段的終點二、臨塑荷載的理論推導(dǎo)（一）彈性力學(xué)解答

地表作用均布條形荷載，地表下任一點M處的大、小主應(yīng)力可按下式計算：（教材P.60公式2-34）其中:PO——均布條形荷載大??；

——M點與荷載兩端點的夾角(二)考慮基礎(chǔ)埋深時對彈性力學(xué)解答的修正在地基中任一點M，設(shè)基礎(chǔ)為無限長條形基礎(chǔ)，則由基底附加應(yīng)力在M點引起的大、小主應(yīng)力仍可近似用下式計算，即：

M點同時具有土的自重應(yīng)力。假設(shè)當(dāng)土將產(chǎn)生塑性流動，達(dá)到極限平衡狀態(tài)時，土象流體一樣，各點處自重應(yīng)力沿各個方向的應(yīng)力相等。

(三)塑性區(qū)邊界方程的推導(dǎo)根據(jù)莫爾庫侖強(qiáng)度理論建立的極限平衡條件可知，當(dāng)土中某單元體處于極限平衡狀態(tài)時，作用在單元體上的大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件:

上式即為塑性區(qū)的邊界方程，它是的函數(shù)?？衫L出塑性區(qū)的邊界線，如圖所示。

(四)臨塑荷載

Zmax=0意味著在地基內(nèi)部即將出現(xiàn)塑性區(qū)的情況，此時對應(yīng)的荷載即為臨塑荷載Pcr。臨塑荷載Pcr（說明：b為條形基礎(chǔ)寬度）臨界荷載公式的統(tǒng)一形式：上述承載力系數(shù)都是土的內(nèi)摩擦角的函數(shù)，為方便查用，已制成表格。第三節(jié)地基極限承載力的計算

地基的極限承載力地基內(nèi)部整體達(dá)到極限平衡時的荷載。求解方法：（1）根據(jù)靜力平衡和極限平衡條件建立微分方程，根據(jù)邊界條件求出地基整體達(dá)到極限平衡時各點應(yīng)力的精確解。由于這一方法只對一些簡單的條件得到了解析解，其他情況則存在求解困難，故此法不常用；（2）求極限承載力的方法——假定滑動面法假設(shè)滑動面的形狀，然后以滑動面所包圍的土體為隔離體，根據(jù)靜力平衡條件求出極限荷載。這種方法概念明確，計算簡單，得到廣泛的應(yīng)用。一、按極限平衡理論求解極限荷載（方法1）1、靜力平衡條件2、極限平衡條件在較簡單的邊界條件下求得其解析解

（一）普朗特爾極限承載力公式（1920年）

根據(jù)塑性理論研究了剛性體壓入介質(zhì)中，介質(zhì)達(dá)到破壞時，滑動面的形狀及極限壓應(yīng)力的公式。推導(dǎo)時，假設(shè)：介質(zhì)是無質(zhì)量的(=0)；荷載為無限長的條形荷載；荷載板底面是光滑的。二、按假定滑動面確定極限荷載（方法2）

普郎轎特爾好導(dǎo)出阻極限儉承載憲力的伏理論憂解:（二）踏瑞斯諾燒極限承別載力公拔式若考慮湯基礎(chǔ)有埋深d，則將基利底平面錯以上的可覆土以循壓應(yīng)力q代替攔，瑞斧斯諾(Re器iss坐uer趨,19似24)得出極泊限承載唯力的表哥達(dá)式為笑：（三葛）太沙香基極掀限承車載力潔公式1、假紛定（1）基底粗問糙：由債于在繩基底魔下存恐在摩襖擦力盆，阻匆止了第基底夾下I區(qū)土穗楔體搏的剪禍切位夾移，綢這部厭分土島體不終發(fā)生轎破壞腸而處嗚于彈筍性狀龜態(tài)，裳象一閃個“之彈性敬核”旋隨著怒基礎(chǔ)嘆一起擇向下骨移動禾。（2）地度基土姓有重武量（在0），但忽暑略地基嶺土重度站對滑移編形狀的農(nóng)影響。（3）不考毛慮基底下兩側(cè)土減體的抗么剪強(qiáng)度惱，只作厚為超載蔬考慮。太沙基歐滑動面回的形狀2、太沙汗基極限降承載力摩公式Nr、Nc、Nq為無捏量綱殿的承奪載力炕系數(shù)寧，都斷是的函封數(shù)，歪可通立過查取表圖上的方蕉法求源得。（四）惠魏西克廚極限承呢載力公亦式——條形劇基礎(chǔ)弊在中爺心荷厚載作搞用下莫的極植限承霧載力斤公式公式的筐形式雖代然與太汁沙基公掀式相同姿，但承室載力系僚數(shù)取值粗都有所親不同。魏西嚴(yán)克還珠研究馬了基礎(chǔ)底兼面的形點狀、荷載偏孔心、傾斜、基礎(chǔ)兩孟側(cè)覆蓋碌土層的或抗剪強(qiáng)苦度、基底排和地扭面傾眠斜、土的壓籠縮性影燦響等，對承載責(zé)力公部式進(jìn)蘋行了朽修正。承載力蒙公式修費(fèi)正（1）基礎(chǔ)競形狀的繭影響：（2）荷載謎偏心和墾傾斜的胃影響（3）基黑礎(chǔ)兩箱側(cè)的事覆蓋譽(yù)層抗醉剪強(qiáng)度度的鴉影響（五）窄漢森極股限承載擦力公式考慮了界基礎(chǔ)形驕狀與荷南載傾斜誰的影響策；系數(shù)查表1．地基年承載六力——地基土飛單位面妙積上所黨能承受懶荷載的漸能力2．極限承塊載力地基土阿體內(nèi)部最整體達(dá)知到極限保平衡時餃的承載私力。當(dāng)荷駱載超早過地汗基極腎限承牛載力靈時，元地基猾將失職穩(wěn)。3．容許承捏載力使土的坡強(qiáng)度、譽(yù)變形均漲滿足要幟求的承吐載力。一、基事本伴概念第四節(jié)潑地碼基承載泉力的確紋定說明：地基容哨許承載喪力的確貧定是信長期錯工程給實踐頑的結(jié)融果，睛反映列了一移個國接家地框基基潑礎(chǔ)研厚究的烘水平必。以《建筑地梅基基礎(chǔ)殼設(shè)計規(guī)密范》為例，更其名稱擱在19符57、197鏟4、19趟89、200封1年的股規(guī)范肺中分誘別為閣地耐榜力、葬標(biāo)準(zhǔn)誰值、迫設(shè)計焰值、殃特征球值。4．地基承民載力特窄征值由載荷膏試驗測定景的地仿基土壓力翁變形卡曲線線性躲變化段內(nèi)規(guī)悄定的變糕形所對院應(yīng)的壓丹力值，肚其最大欺值為比睛例界限跡值。二、地攤基承載訓(xùn)力特征澇值的確視定方法（一）傍理論公度式法根據(jù)假整體籃剪切庸破壞噴的模悟式，涌假設(shè)六滑裂三面，館按極嚼限平傅衡條曬件求稈得的浮極限駐承載原力公泛式，行用極限承糠載力除等以安全平系數(shù)獲得地找基承載助力。如《港口工襖程技術(shù)步規(guī)范》JT資J2術(shù)19粥-8壟7中推記薦的孩地基依極限穩(wěn)承載角力公慢式，晌安全牙系數(shù)寧為2~膝3。（二）精地基載叛荷試驗緊法淺層歐平板狠載荷毒試驗深層平治板載荷征試驗確定方杜法：P-s曲線直此線段末息端——陡降型常曲線極限飽荷載擔(dān)除以頌安全供系數(shù)變形控衣制——緩變副型曲餐線（一）《公路橋燙涵地基獸與基礎(chǔ)慨設(shè)計規(guī)辨范》（JTJ銷0索24—85）1、規(guī)范承汁載力表——根據(jù)歇大量碰的地駝基載荷論試驗資料秋及已建成橋捐梁的使酷用經(jīng)冶驗，觀經(jīng)過之統(tǒng)計板分析墾后得找到的。2、承載要力的遮深寬陶修正設(shè)計綢的基惑礎(chǔ)寬輸度b>在2m，埋置深戰(zhàn)度d>3葡m（但d/b馳<4時）宋，地掙基容器許承峰載力衣可以測在查遍表的鈔基礎(chǔ)復(fù)上修典正提稻高，豎規(guī)范俱給出槽了下辭述計您算公居式：三、群按規(guī)再范確劈燕定（二）《港口工煤程地基訊規(guī)范》（JT星J2港50圾—9迷8）當(dāng)?shù)叵灮屑夹拰６刃∥Ｓ诨蛞暤扔?.確0m、基礎(chǔ)埋學(xué)深為0.反5~角1.帆5m時，稍地基退承載墳力設(shè)顧計值滔根據(jù)農(nóng)巖石崗和土熱的野外武特征、密實度或標(biāo)準(zhǔn)囑貫入盆錘擊籍?dāng)?shù)，按表布格確定口。