土力学-天然地基承载力.ppt

第六章 天然地基承载力,一、概 述,地基 foundation soils, subgrade, subsoil, ground,地 基,天然地基和人工地基,人工地基：经过人工处理（以提高承载力，降低沉降等）的地基。,特 点,地基承载力bearing capacity(power) of soil,对地基的要求,地基在不破坏、不产生过大沉降的前提下能够承受的荷载的大小。,（1）上部结构基础地基系统中的重要组成部分。,（2）地基土性质复杂，基础为隐蔽工程，出现问题难以补救。,（1）不破坏。,（2）不产生过大变形（沉降）。,用CFG桩法处理的地基,Fargo 装运谷仓,Fargo装运谷仓位于美国North Dakota州，共10个筒仓。1955年6月因地基破坏而倒塌。,二、地基的典型破坏形态,1. 整体剪切破坏 general shear,密实砂土或硬粘土,临塑荷载,极限荷载,剪切破坏面与地面连通，形成圆弧滑面，地基土从侧面挤出。,pS 曲线是地基土变形、破坏的宏观反映。,2. 局部剪切破坏 local shear,中密砂土或一般粘性土,或基础埋深较大时,破坏面未延伸到地表，地表微微隆起。,梯度基本保持不变,3. 冲切(剪)破坏 punch shear,松软土,基础随荷载增大切入土中，使基底侧面土体发生剪切破坏。基础下沉量大但地基表面无隆起。,三、地基临塑压力（荷载）,临塑压力（荷载）：地基中开始出现塑性破坏点时所对应的压力（荷载）。,问题：上述主应力能否直接叠加？,不能。方向不同。,静水压,塑性区范围,确定塑性区最大深度,与b无关,临界荷载,最大塑性区深度为b/4或b/3时所对应的 p。,理论上的矛盾：在塑性破坏区内，用弹性公式计算应力。,确定临塑荷载,即zmax=0时所对应的荷载。,问题：用临塑荷载控制地基承载力是否合适？,过于保守,塑性破坏区,四、地基极限承载力的理论近似解,地基极限承载力ultimate bearing capacity ：地基破坏时所对应的压力（荷载）。,地基极限承载力,现场试验,地基极限承载力的确定方法,经验公式法,理论方法,Rankine (1857),Prandtl (1920),Terzaghi (40年代),Meyerhof (50年代),Hansen (60年代),Vesic (70年代),1. Prandtl-Reissner地基极限承载力计算公式,Prandtl-Reissner公式假设,Prandtl (1920)建立地基无自重、基础置于地表地基的极限承载力,Reissner (1924)将基础两侧土作为荷载施加于地基，建立承载力计算公式。,（1）地基土的重度,极限承载力,计算模型,（2）基础两侧土2作为荷载施加于地基，即忽略其强度对地基承载力的影响。,（3）地基土的强度符合Mohr-Coulomb准则。,I：主动区,II：过渡区,III：被动区,I,剪切破坏面（滑移面）,破坏面夹角为,均处于极限平衡（破坏）状态,极限承载力,缺陷：基础置于砂土地基表面（c=0，H=0）时,地基极限承载力为0,Prandtl-Reissner公式,地基破坏的模型试验,2. Prandtl-Vesic公式,地基土的自重所对应的极限承载力为,则埋深为H、粘聚力为c、内摩擦角为的地基的极限承载力为,式中,基底以下,基底以上,Prandtl-Vesic公式,3. 地基极限承载力的其它计算方法,Terzaghi 公式,弹性区,基础底面粗糙,Meyerhof 公式,计入基底以上土的抗剪强度，适用于埋深较大的基础。,Hansen 公式,中心倾斜荷载、基础性状的影响等。,在斜坡、成层土地基上时的承载力计算。,Vesic公式,地基土压缩性的影响。,整体剪切破坏计算公式向局部、冲切破坏的推广。,基底以下,五、按规范确定地基承载力,1. 铁路桥涵地基基础设计规范,由地基（基底以下）土确定,容许承载力,基本承载力,宽度修正系数,深度修正系数,一般冲刷线,容许承载力allowable bearing capacit