地基破坏及地基承载力讲义清楚明了

地基承载力第7章第7章地基承载力二、按塑性取的发展深度确定承载力三、地基极限承载力一、地基破坏的模式地基承受建筑物荷载地基应力状态改变地基变形地基失稳7.1地基破坏的模式地基变形—与地基土的压缩性有关建筑物基础沉降或沉降差上部结构倾斜、开裂或损坏沉降倾斜开裂地基失稳—与地基土的强度有关地基土发生滑动—剪切破坏上部结构倒塌在粘土地基上的某谷仓地基破坏情况1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆水泥仓地基

整体破坏蓝粘土石头和粘土地基土可能的滑动方向岩石黄粘土地基土不堪重负而滑动地基承载力：地基承受荷载的能力。数值上用地基单位面积上所能承受的荷载来表示。极限承载力地基承受荷载的极限能力。数值上等于地基所能承受的最大荷载。容许承载力

保留足够安全储备，且满足一定变形要求的承载力。建筑物地基设计的基本要求：稳定要求：荷载小于承载力（抗力）变形要求：变形小于设计允许值S[S]与土的强度有关与土的压缩性有关地基承载力沉降计算（分层总和法）地基基土土体体因因承承载载能能力力不不足足出出现现的的破破坏坏均均为为剪剪切切破破坏坏浅基基础础的的地地基基剪剪切切破破坏坏的的模模式式有有：：整体体剪剪切切破破坏坏局部部剪剪切切破破坏坏冲剪剪破破坏坏整体体剪剪切切破破坏坏的的特特点点整体剪剪切破破坏：：是在在基础础荷载载作用用下，，地基基发生生连续续剪切切滑动动面的的破坏坏模式式。由由普朗朗德尔尔（Prandtl）在19整体多发生生于土土质坚坚实，，基础础埋深深浅的的地基基。opSpcra阶段段1弹性性压压密密阶阶段段当p<pcr时：p由0→→逐逐渐渐增大大；；p~s为线线性性关关系系；；地基基土土逐逐渐渐压压密密，，但但不不出出现现破破坏坏；；基础础下下沉沉；；Fp阶段段2局部部破破坏坏阶阶段段puopSpcrab当pcr<p<pu时：随p逐渐渐增p~s为曲曲线线关关系系；；破坏坏区区域域的的范范围围随随p增大而发展；；直至连成片片。基础沉降增大大；完全破坏段opSpcrpuab当p>pu时：随p逐渐增大；地基土土体沿形成的的滑动面向外外滑动；基础四周地表表隆起：基础急剧下沉沉：临塑荷载pcr极限荷载pu局部剪切破坏坏的特点局部剪切破坏坏：是在基础础荷载作用下下，地基某一一范围内发生生剪切破坏区区的破坏模式式。由太沙基基（Terzaghi）在1943年提出。局部剪切破坏坏多发生于土质质松软，基础础埋深较大的的地基。在荷载逐步施施加的初始阶阶段，p~s就呈非线性关关系并无明显显的拐点。随p逐渐增大；基础下下的破坏区域域不断发展，，连成整体。。opSpu当压力增加到到pu时，剪切破坏坏面将继续延延伸到一定位位置，但未到到达地表。基基础四周土被被挤出，地面面稍有隆起。。冲剪破坏的特特点冲剪破坏：是是在基础荷载载作用下，地地基土体发生生垂直剪切破破坏，使基础础产生交大沉沉降的破坏模模式。由德贝贝尔（DeBeer）在1958年提出。冲剪破坏多发生于土质质松软，基础础埋深大的地地基。随着压力的增增加，基础持持续下沉；因为地基土的的较大压缩以以至于基础呈呈现连续刺入入。p～s曲线从开始就就呈非线性，，没有转折点点；OpS地基不出现连连续滑动面，，基础侧面地地面不出现隆隆起，因而基基础边缘下的的地基垂直剪剪切破坏。地基承载力的的确定以地基整体剪剪切破坏的模模式确定承载载力地基承载力的的确定方法有有：按塑性区的的发展深度度确定根据地基承承载力的理理论公式确确定依据原位试试验确定1.基本原理—整体剪切切破坏7.2按塑性区的的发展深度度确定地基发生整整体剪切破破坏；破坏区域的的范围随压压力增大而而增大；zmaxp破坏区域的的最大深度度与压力有有关；确定p与zmax之间的关系系；限制zmax，得到p，作为地基承承载力；2.地基塑性变变形区的边边界方程；；q=0dp0zMb条形基础承承受竖向均均布基底压压力；d0b由基底附加加压力在M点产生的主主应力为；；M点位于塑性性破坏区的的边缘上；；（1）线荷载作作用下的地地基附加应应力线荷载作用用下的应力力状态属于于弹性力学学中的平面应变问题，按广广义虎克定定律和y＝0的条件可得得：因此，在平平面问题中中需要计算算的应力分分量只有z、x和xz三个。假设地基中中原有的自自重应力场场为：则M点总的大、、小主应力力为：因M点位于塑性性破坏区的的边缘上；；则M点的大、小小主应力满满足极限平平衡条件；；将M点的大、小小主应力代代入上式，，得：该式即为地地基塑性变变形区的边边界方程。。表示在一一定基底压压力p作用下，塑塑性区边界界上任一点点的深度z与0角的关系。。pzmax求塑性变形形区边界方方程的极值值。令得该式式即即为为地地基基塑塑性性变变形形区区的的最最大大深深度度与与基基底底压3.临塑塑荷荷载载令zmax=0，，得得临临塑塑荷荷载载pcr为：：临塑塑荷荷载载由由两两部部分分组组成成:这两两部部分分都都是是内内摩摩擦擦角角的的函函数数。。第一一部部分分为为地地基基土土粘粘聚聚力力的的作作用用;第二二部部分分为为基基础础两两侧侧超超载载或或基基础础埋埋深深的的影影响响;3.临界界荷荷载载临界荷载载：是指指允许地地基产生生一定范范围塑性性区所对对应的荷荷载。允许塑性性区开展展深度的的范围大大小与建建筑物的的重要性性、荷载载性质和和大小、、基础形形式和特特性、地地基土的的物理力力学性质质等有关关。根据工程程实践经经验，在在中心荷荷载作用用下，控控制塑性性区最大大开展深深度为b/4，偏心荷载载作用下下控制为为b/3，对一般建建筑物是是允许的的。令zmax=b/4，得p1/4为：令zmax=b/3，得p1/3为：第一部分分表现为为基础宽宽度和地地基土重重度的影影响；第第二、第第三部分分反映了了地基土土粘聚力力和基础础埋深对对承载力力的影响响，这两两部分组组成了临临塑荷载载。pcr、p1/3、p1/4可写成统统一形式式：7.3地基极限限承载力力一、普朗朗德尔-瑞斯纳纳公式普朗德尔尔（Prandtl，1920）利用塑性性力学的的滑移线线场理论论，针对对无埋深深条形基基础得到到极限承承载力的的理论解解，瑞斯斯纳（Reissner，1924）将其推广广到有埋埋深的情情况。假定：1.条形基础础，具有有足够大大的刚度度；2.基底完全全光滑；；3.地基土体体具有刚刚塑性，，重度为为零；4.基础埋深深为零。。当荷载达达到极限限荷载pu时，地基基内出现现连续的的滑裂面面。普朗德尔尔将整个个塑性区区域分为为五个部部分：ⅢⅡⅠ1个Ⅰ区—朗肯主主动区区：pu为大主主应力力，AC与水平平向夹夹角4522个Ⅱ区—过过渡区区：r=r0eθtg2个Ⅲ区——朗肯被被动区区：水水平方方向为为大主主应力力，EF与与水平平向夹夹角45-2b地面ABCEFⅡⅢpu=pupaI区区III区区0d3=0d1ppr0rpupppacR隔离体体分析析AⅢⅡⅠb地面ABCEFⅡⅢ在该式式的基基础上上，瑞瑞斯纳纳（Reissner，，1924）进一步步考虑虑基础础埋深深对承承载力力的影影响，，把基基础埋埋深范范围内内基底底两侧侧土体体重量量作为为作用用在基基底面面上的的超载载q=γ0d，得到到相应应的地地基极极限承承载力力公式式：二、太太沙基基极限限承载载力公公式基本假假设：：1基底完完全粗粗糙。。当地基基破坏坏时，，基础础底下下的土土楔体体ABC处于弹弹性平平衡状状态，，称为为弹性性核。。AC面与水平面面呈角。ABC2地基破坏时时沿着CDF曲面滑动，，出现连续续的滑动面面。DF面与水平面面的夹角为为45º-/2。ADF为朗肯被动动区，ACD为对数螺线线过渡区。。pu9045-/2q=0dABCDF3将基底以上上的地基土土看作均布布荷载q=0d，不考虑其其强度。bCBDFEAG地面ⅢⅡⅠ4条形基础作作用均布压压力，地基基发生整体体剪切破坏坏。隔离体分析析N、Nq、Nc——承载力系数数，都是土的内内摩擦角的函数，可可从下图中中实线查得得。太沙基极限限承载力公公式可近似似推广到圆圆形、方形形基础，及及局部剪切切破坏情况况。局部剪切破破坏：N‘c、N’q、N‘r：修正后的承承载力系数数，可由修修正后的内内摩擦角'查图中虚虚线得到。。局部破坏整体破坏圆形基础：：方形基础整体破坏局部破坏其他极限承承载力计算算公式一、魏锡克克（Vesic,A.S)极限承载载力公式在普朗德尔尔理论的基基础上，考考虑土的自自重。二、梅耶霍霍夫(Meyerhof,G.G.)极限承承载力公式式考虑基底以以上土体抗抗剪强度时时地基的极极限承载力力。三、汉森(Hansen,J.S.)极限承载载力公式汉森在极限限承载力上上的主要贡贡献就是对对承载力进进行数项修修正，包括括非条形荷荷载的基础础形状修正正,埋深范范围内考虑虑土抗剪强强度的深度度修正，基基底有水平平荷载时的的荷载倾斜斜修正,地地面有倾角角b的地面修正正以及基底底有倾角时的基底修修正。极限承载力力pu的组成及影影响因素：