第8章 地基承载力

1、土力学地基基础土力学地基基础 Soil Mechanics and Soil Mechanics and Foundation EngineeringFoundation Engineering河南工程学院土木工程学院河南工程学院土木工程学院孙彦飞孙彦飞8.1、地基承载力的确定、地基承载力的确定（一）试验方法测试地基承载力（一）试验方法测试地基承载力 1 1、平板荷载试验确定地基承载力：、平板荷载试验确定地基承载力： 出现下列情况土体被认为已经达到破坏状态：出现下列情况土体被认为已经达到破坏状态： （1 1）荷载板周围的土有明显侧向挤出；）荷载板周围的土有明显侧向挤出； （2 2）荷载）荷载p

2、 p增加很小，但沉降量增加很小，但沉降量s s却急剧增大，荷载沉降却急剧增大，荷载沉降曲线出现陡降段；曲线出现陡降段； （3 3）在某一级荷载下，）在某一级荷载下，24h24h内沉降速率不能达到稳定标准。内沉降速率不能达到稳定标准。 （4 4）沉降量与承压板宽度或直径之比）沉降量与承压板宽度或直径之比( (s/bs/b) )大于或等于大于或等于0.060.06。千斤顶千斤顶荷载板荷载板承载力特征值按载荷试验承载力特征值按载荷试验p ps s关系曲线确定，应满足的要求：关系曲线确定，应满足的要求： （1 1）当）当p ps s曲线上有比例界限时，取该比较界限所对应曲线上有比例界限时，取该比较界限

3、所对应的荷载值；的荷载值； （2 2）当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的）当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2 2倍时，取倍时，取极限荷载值的一半；极限荷载值的一半； （3 3）当不能按上述两款确定时，当压板面积为）当不能按上述两款确定时，当压板面积为0.250.250.50m2,0.50m2,可可s/bs/b=0.01=0.010.0150.015所对应的荷载，但其值不应大所对应的荷载，但其值不应大于最大加荷载量的一半。于最大加荷载量的一半。 （4 4）同一土层参加统计的实验点不应少于三点，当试验）同一土层参加统计的实验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的实测值的极差不超过

4、其平均值的30%30%时，取此平均值作为时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值该土层的地基承载力特征值fakfak。2、螺旋板载荷试验、螺旋板载荷试验 螺旋板载荷试验的承压板，应为刚性圆形板，面积宜为螺旋板载荷试验的承压板，应为刚性圆形板，面积宜为200200500500，螺旋板载荷试验适用于粘土和砂土地基用于深层或地下水位以下的土层螺旋板载荷试验适用于粘土和砂土地基用于深层或地下水位以下的土层（二）理论公式确定地基承载力理论公式确定地基承载力 当偏心距当偏心距e0.33e0.33倍基础底面宽度时：倍基础底面宽度时： 地基土承载力特征值：地基土承载力特征值： f fa a= =M Mb b

5、 b+Mb+Md d m md d+M+Mc cc ck kf fa a：相当于深宽修正后的承载力特征值：相当于深宽修正后的承载力特征值 ：基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度 m m: : 基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有 效重度效重度M Mb b、M Md d、M Mc c 为承载力系数：根据内摩擦角为承载力系数：根据内摩擦角k k，查表，查表7.97.9确确 定定b b ：基底宽度，当基底宽度，当b b6m6m时，按时，按6m6m考虑。对于砂土考虑。对于砂土 小于小于3m3m时

6、，按时，按3m3m考虑。考虑。c ck k : : 基底下一倍基础底面短边宽深度内土的黏聚力标准基底下一倍基础底面短边宽深度内土的黏聚力标准 值。值。d : d : 基础埋置深度基础埋置深度（三）地基承载力特征值的修正（三）地基承载力特征值的修正 当基础宽度当基础宽度3m3m且埋置深度且埋置深度0.5m0.5m时，从荷载试验或时，从荷载试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，按下式修正：按下式修正： fa=fak+ b (b-3)+ d m(d-0.5) b b3m3m和和b b未知的情况下，都取未知的情况下，都取b=3mb=3

7、m 所以上式可写成：所以上式可写成：fa=fak+ d m(d-0.5)f fakak：静载荷试验确定的承载力特征值（标准值）：静载荷试验确定的承载力特征值（标准值）f fa a：修正后的承载力特征值（设计值）：修正后的承载力特征值（设计值） b b、 d d ：基础宽度和埋深的地基承载力系数，按基底下基础宽度和埋深的地基承载力系数，按基底下土的类别查表取值。土的类别查表取值。 ：基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度 m m: : 基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取 有效重度有效重度b :

8、 b : 基底宽度，当基底宽度，当b b3m3m和和b b未知的情况下，都取未知的情况下，都取b=3m; b=3m; b b6m6m时按时按6m6m计算。计算。d : d : 基础埋置深度基础埋置深度, ,一般自室外地面标高算起。在填方平一般自室外地面标高算起。在填方平 整地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工整地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室， 如采用箱形基础或筏形基础时，基础埋置深度自室外如采用箱形基础或筏形基础时，基础埋置深度自室外 地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应

9、出地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应出 室内标高算起。室内标高算起。8.2、地基破坏的模式、地基破坏的模式 地基破坏主要是由于基础下持力层抗剪强度地基破坏主要是由于基础下持力层抗剪强度不够，土体产生剪切破坏所致，地基的破坏模式不够，土体产生剪切破坏所致，地基的破坏模式可分为：可分为：1.1.整体破坏整体破坏 （密实砂土，坚硬粘土）2.2.局部剪切破坏局部剪切破坏（土质较软）3.3.冲剪破坏冲剪破坏 （软粘土、深埋）在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏1 1、临塑荷载：指在外荷载作用下，地基中刚刚开始产生塑、临塑荷载：指在外荷载作用下，地基中刚刚开始产生塑性变形（局部剪切破坏）时基础底面单位

10、面积上所承受性变形（局部剪切破坏）时基础底面单位面积上所承受的荷载。对应荷载的荷载。对应荷载沉降曲线上的沉降曲线上的P Pcrcr的值。的值。计算公式：计算公式：cqcrcNdNp02cotcotcNtan1cqNN2、临界荷载：地基中塑性变形达到一定深度时，基础底面、临界荷载：地基中塑性变形达到一定深度时，基础底面的压力。的压力。对于中心荷载基础：对于中心荷载基础：偏心荷载基础：偏心荷载基础：max/4zbmax/3zbcqocNdNbNP313/1cqocNdNbNP414/18.4 8.4 地基极限承载力计算地基极限承载力计算1 1、地基的荷载、地基的荷载沉降曲线沉降曲线2 2、地基变形

11、的三个阶段、地基变形的三个阶段3 3、极限荷载：地基在外荷载作用下产生的应力达到极限平衡、极限荷载：地基在外荷载作用下产生的应力达到极限平衡时的荷载。对应荷载时的荷载。对应荷载沉降曲线上的沉降曲线上的p pu u值。值。（1 1）普朗德尔）普朗德尔瑞斯纳公式瑞斯纳公式 1 1）基本假定：）基本假定： 假定条形基础具有足够大的刚度；假定条形基础具有足够大的刚度； 基础底面光滑；基础底面光滑； 地基土体为刚塑性材料；地基土体为刚塑性材料； 地基土重度为地基土重度为0 0； 基础置于地基表面。基础置于地基表面。2）地基极限承载力公式 瑞斯纳在此基础上考虑了基础埋深的影响，得出地基极限承载力计算公式为

12、：cucNP 1)2/45(tan)tanexp(cot2cNqcuqNcNP)2/45(tan)tanexp(2qN（2 2）太沙基公式：适用于基础底面粗糙的条形基础，并推）太沙基公式：适用于基础底面粗糙的条形基础，并推广应用于方形和圆形基础。广应用于方形和圆形基础。 1 1）基本假定：）基本假定： 条形基础，均布荷载，基底粗糙；条形基础，均布荷载，基底粗糙； 地基发生滑动时，滑动面的形状，两端为直线，中间地基发生滑动时，滑动面的形状，两端为直线，中间为曲线，左右对称；为曲线，左右对称； 滑动面分为三个区；滑动面分为三个区； 不考虑基地以上填土的抗剪强度；不考虑基地以上填土的抗剪强度；计算公

13、式：计算公式：公式形式与一般计算公式相同，但承载力系数不同；公式形式与一般计算公式相同，但承载力系数不同；地基发生局部剪切破坏地基发生局部剪切破坏方形基础：圆形基础：12ucqpbNcNqN1223ucqpbNcNdNbNqNcNPqcu6 . 02 . 1bNqNcNPqcu4 . 02 . 1地基承载力：K为地基承载力安全系数，K=2-3upfK（3 3）斯凯普顿地基承载力计算公式：）斯凯普顿地基承载力计算公式：1 1）适用条件：）适用条件： 饱和软粘土，内摩擦角为饱和软粘土，内摩擦角为0 0； 浅基础，浅基础， 矩形基础，考虑了矩形基础，考虑了b/lb/l的影响。的影响。2 2）极限承载

14、力公式：）极限承载力公式： 地基承载力：地基承载力：2.5db5 (1 0.2 )(1 0.2)ubdpcdlb1.11.5upfKK（4 4）汉森地基承载力计算公式）汉森地基承载力计算公式1 1）适用条件：）适用条件： 倾斜荷载作用；倾斜荷载作用； 考虑了考虑了l/b、矩形基础、条形基础；、矩形基础、条形基础； 适用于适用于dbdb的情况，考虑了的情况，考虑了d/bd/b的影响。的影响。2 2）极限承载力公式：）极限承载力公式：安全系数：安全系数：K K不小于不小于2.0.2.0.ccccccqqqqqqrrrrrrubgidscNbgidsdNbgidsbNP0214 4、影响极限荷载的因素：、影响极限荷载的因素：（1 1）地基破坏的形式，其中地基发生整体剪切破坏时，