注岩土力学讲义土的抗剪强度课件

第五节地基承载力一、地基剪切破坏模式（一）地基剪切破坏的三种模式地基的剪切破坏模式主要有三种：整体剪切破坏、刺入剪切破坏和局部剪切破坏。（1）整体剪切破坏。有轮廓分明的从地基到地面的连续剪切滑动面，邻近基础的土体有明显的隆起，可使上部结构随基础发生突然倾斜，造成灾难性破坏。（2）刺入剪切破坏。地基不出现明显连续的剪切滑动面，以竖向下沉变形为主。随荷载的增加，地基土不断被压缩，基础竖向下沉，垂直刺入地基中，基础之外的土体无变形。基础除在竖向有突然的小移动之外，既没有明显的失稳，也没有大的倾斜。（3）局部剪切破坏。随荷载的增加，紧靠基础的土层会出现轮廓分明的剪切滑动面，滑动面不露出地表，在地基内某一深度处终止。基础竖向下沉显著，基础周边地表有隆起现象。只有产生大于基础宽度之半的下沉量时，滑动面才会露于地表。任何情况下，建筑物均不会发生灾难性倾倒，基础总是下沉，深埋于地基之中。（二）破坏模式p-s曲线的特点三种破坏模式的p-s曲线虽然各有特点，但整体剪切破坏明显存在三个变形阶段，见图18-29。1．线性变形阶段荷载p较小时，出现oa直线段，土粒发生竖向位移，孔隙减小，产生地基的压密变形，土中各点均处于弹性应力平衡状态，地基中应力一应变关系可用弹性力学理论求解。2．塑性变形阶段如图中ac段，a点的荷载为地基边缘将出现塑性区的临界值，故称a点的荷载为临塑荷载pcr。曲线ac段表明p-s不再是线性关系，变形速率不断加大，主要是塑性变形。随荷载的加大，塑性变形区从基础边缘逐渐开展并加大加深，荷载加大到c点时，塑性变形区扩展为连续滑动面，则地基濒临失稳破坏，故称c点对应的荷载为极限荷载pu。p-s曲线上的峰值荷载（图中曲线1、2）或p-s曲线变化率变为恒值起始点的荷载（曲线3）均定为户。值。ac段上任意一点对应的荷载均称为塑性荷载。pcr与pu可视为塑性荷载中的特殊点。3．完全破坏阶段p-s曲线c点以下]的阶段，基础急剧下沉，荷载不能增加（图中曲线1、2）或荷载增加不多（曲线3）。奔二、临塑荷载尾、界限荷载、忧极限荷载、破我坏荷载埋临塑荷袄载祸p依c喊是指地基中刚慢要出现塑性剪冶切区的临界荷贫载。扮塑性荷载是指裹地基中发生任异一大小塑性区彩时，其相应的挨荷载。如基底屑宽度抱为坡b缴，塑性区开展袄深度头为权b/辆4捧或骤b/踩3督时，相应的荷视载为符、捐称为界限荷载石。忠极限荷告载例p和u逗指使地基发生场失稳破坏前的闷那级荷载。仗破坏荷载是指悦基地发生失稳咽破坏时的荷载川。哲三、地基承载观力概念墨尺呢地基承载力是逮指单位面积上州地基所能承受场的荷载。地基避承受这一荷载渔时，在强度方子面，相对于破认坏状态的极限掠荷载有足够大外的安全储备；汤而所产生的变聚形均在容许的类范围内。绑酒均四、地基承载谷力的确定方法暂按应《地基规旺范》规定确定笔地基承载力。恳地基承载力特逢征值也可由载雀荷试验或其他修原位测试公式氏计算，并结合芝工程实践经验挥等方法综合确定。矿（一）按《地之基规范》规定尝确定地基承载坟力炒当基础宽度大露于改3哑m慕或埋置深度大邪于仁0.5蚂m炭时，从荷载试波验或其他原位喘测试、经验值注等方券法确定的地基阵承载力特征值及，尚应按下式透修正低(兽18-51)龙式中肤：味f忙a勿-队-牵修正后的地基商承载力特征坟值逗(kPa洒)巾；询f敌ak粗-棍-诱地基承载力特秀征震值怖(kPa创)润，按规范的原绵则确定；苏、须-钞-贯分别为基础宽领度和埋深的地挥基承载力修正卸系数，按基底锡下土的类别查辆规范表取值；棉γ搏-线-承基础底面以下撑土的重未度宇(谜kN/m哪3砍)靠，地下水位以鲜下取浮重度；瑞b-雀-笔基础底面宽林度飞(m困)画，当基宽小像于辽3府m施按嘱3搬m蜜取值，大巴于羽6材m态按恨6育m炮取值；蔬骂γ朵m席-婶-驳基础底面以上咐土的加权平均蚊重许度替(悄kN/m掘3许)赔，地下水位以吐下取有效重度舌；财d-悼-补基础埋置深语度袄(m丢)商，一般自室外乱地面标高算起凭，在填方整平竭地区，可自填刚土地面标高处傅算起，但填土代在上部结构施貌工后完成时，焦应从天然地面缓标高处算起，雷对于地下室，供如采用箱形基功础或筏基时，型基础埋置深度融自室外地面标依高处算起，当泰采用独立基础姐或条形基础时杏，应从室内地秋面标高处算起闪。辈【现例圾18-1钓2旨】在相同的砂葱土地基上，甲沙、乙两基础的卵底面均为正方爸形，且埋深相遍同。基础甲的榜面积为基础乙即的蓄2符倍，根据载荷胃试验得到的承病载力进行深度扰和宽度修正后晒，有：岔A陪．基础甲的承凭载力大于基础榴乙景B堂．基础乙的承铃载力大于基础重甲鞋C找．两个基础的劫承载力相等煎D线．根据基础宽报度不同，基础侄甲的承载力可执能大于或等于傅基础乙的承载有力，但不会小勒于基础乙的承蕉载力车解佳电柴增大基础宽度烦和埋深可以提蛾高地基承载力绍。根据《建筑员地基基础设计丸规范疮》燥(则GB另50007-桨2011愿)期，可对基础宽匹度悠在取3--6荷m凭范围内的基础彼地基承载力进谎行提高修正。芦据题意，影至响两基础地基械承载力的因素酱只有基础宽度潮。答案：D摊【僚例疲18-1详3械】对于相同的至场地，下面哪蜓种情况可以提浸高地基承载力削并减少沉降？为A馅.允加大基础埋深乡，并加做一层容地下室．谋B精．基底压售力酿p(kPa裙)当不变，加大基妈础宽度爪C客．建筑物建成政后抽取地下水杏D扣．建筑物建成闹后，填高室外胜地坪朗解倚弦A捎项，增大基础泄埋深可减小基层底附加应力，灾进而减小基础饿沉降，且由地屠基承载力特征奴值计算公式：匹可知，埋朋深婚d旬值增大，可适欠当提高地基承里载力看；偿B停项，加大基础层宽度可提高地涌基承载力，但纳当基础宽度过酸大时，基础的疮沉降量会增加荣；圣c毯项，抽取地下枪水会增大土的克自重应力，进冶而增大基础沉蜜降量庄；族D粒项，提高室外明地坪，增大了反基底附加应力终，进而会增大昆基础沉降量。答案：A御【截例恶18-1积4想】关于地基承伯载力特征值的遣深度修正式伽攀，下面说法不拖正确的是：蝇A.迟的最大值为弯B郑．市总是大于或等魂于鹿0航，不能为负值壁C关．颤总是大于或等守于碎1爪D虑．迷取基底以上土善的重度，地下吃水以下取浮重非度钢解礼叹漏《建筑地基与你基础设计规范临》规定狼：脆“柏d谦为基础埋深，妨宜为室外地面板标高算料起局”用。规范中并未矮对基础埋深最唯大值作出限值狭。答案：A束【野例腾18-1滤5论】下面哪种情椅况不能提高地井基承载力：枕A蚂.息加大基础宽度终B猎．增加基础埋羞深弓C析．降低地下水司D券．增加基础材津料的强度尺解：岩基的破怠坏主要为剪切晶破坏，因此，饼从理论上看，付极限承载力应抱该主要取决于阔岩体和结构面视的抗剪强度。答案：D蝇类（二）按荷载柔试验确定地基否承载力仁载荷试验是地伴基承载力的原仅位测试方法。筝1叙．浅层平板载事荷试验籍(1舟)球地基土浅层平蒙板载荷试验可庄适用于确定浅街部地基土层的敌承压板下应力填主要影响范围遮内的承载力。伙承压板面积不冷应小冤于羡0.25m献2遮，对于软土不借应小究于艺0.5m边2容。金(2初)怠试验基坑宽度匆不应小于承压验板宽度或直径皆的渴3枣倍。应保持试底验土层的原状妥结构和天懂然湿度。宜在旱拟试压表面用宏粗砂或中砂层辈找平，其厚度掠不超她过焰20m仔m勒。劝(3轿)嫩加荷分级不应撑少互于括8存级，最大加载亮量不应小于设蝇计要求的两倍料。帝(4喘)源每级加载后，住按间寇隔勺10mi度n纺、姑10mi恒n本、邮10mi宗n歪、辣15mi孤n序、常15mi特n真，以后为每隔闭半小时测读一崖次沉降量，当瞧在连续两小时肝内，每小时的枯沉降量小误于捐O.1m庆m续时，则认为已顿趋稳定，可加走下一级荷载。厨(5甲)便当出现下列情盾况之一时，即商可终止加载：流①体承压板周围的蔑土明显地侧向膀挤出；鸟②女沉降鼓量筋s纽急骤增大，荷未载一沉降逼（洪p-妨s亲）．曲线出现劳陡降段；宵③甚在某一级荷载会下绣，鞭24顷h类内沉降速率不罚能达到稳定；帅④挤沉降量与承压守板宽度或直径米之比大于或等侍于设0.0晶6统。刃当满足前三种贷情况之一时，重将其对应的前臭一级荷载定为皮极限荷载。材(6昼)女承载力特征值绳的确定应符合欢下列规定：堂①锤当泻p-漂s副曲线上有比例荡界限时，取该类比例界限所对慈应的荷载值；告极限荷载小于品对应比倒界限俱的荷载值炎的须2伟倍时，取极限抚荷载值的一半水；取不能按上述两堪款要求确定时冶，当压板面积甲为帝0.2忠5讽～奸0.50m螺2卧，可雨取扣s/b=0.帆0水1蓄～梳0.015赚所对应的荷载龟，但其值不应挣大于最大加载政量的一半。抢(7氧)蝇同一土层参加束统计的试验点网不应少咬于怎3棉个，当试验实墓测值的极差不碑超过其平均值形的汗30娇%尼时，取此平均闹值作为该土层激的地基承载力滩特征胜值款f子ak跪。混2促．深层平板载殃荷试验要点镇(1刊)就深层平板载荷挣试验可适用于谜确定深部地基健土层及大直径咐桩桩端土层在风承压板下主要怠影响范围内的转承载力。默(2唇)示深层平板载荷宁试验的承压板字采用直径疲为宽0.8帐m干的刚性板，紧尊靠承压板周围分外侧的土层楼高度应不少期于规80c须m哪。净(3楚)协加荷等级可按廊预估极限承载皮力牧的兽1/1旋0敏～枝1/1片5轮分级施加。炼(4疯)像每级加荷后，厘第一个小时内妖按间御隔狼10mi舰n无、虾10mi档n燃、附10mi搬n盏、插15mi静n炒、甲15mi购n眨，以后为每隔兽半小时测读一猪次沉降量。当滚在连续两小时验内，每小时的袋沉降量小树于总0.1m作m祖时，则认为已乐趋稳定，可加暂下一级荷载。介(5懂)责当出现下列情辉况之一时，可葛终止加载：座①阀沉降倒量麦s衬急骤增大，荷怠载言-舟沉奔降栏(p-s丧)涌曲线上有可判虎定极限承载力槐的陡降段，且尿沉降量超俯过躺0.04d(匆d眠为承压板直父径踏)笨；找②运在某级荷载下亡，坝24泽h唐内沉降速率不煤能达到稳定；敌③忆本级沉降量大概于前一级沉降贯量塔的损5梳倍；仿④应当持力层土层维坚硬，沉降量盒很小时，最大墓加载量不小于俯设计要求稠的啦2剩倍。别(6肾)客承载力特征值才的确定应符合糊下列规定：泄①孔当归p-阀s叔曲线上有比例必界限时，取该侧比例界限所对投应的荷载值；摄②鸦满足前三条终贺止加载条件之怀一时，其对应柴的前一级荷载殿定为极限荷载触，当该值小于葱对应比例界限全的荷载值叹的泥2蔬倍时，取极限锦荷载值的一半池；奸③畏不能按上述两箭款要求确定时鹊，可省取扰s/d=0.挣0贵1倚～照0.01蛙5绩所对应的荷载哥值，但其值不洽应大央于最大加载量悟的一半。某(7剧)士同一土层参加疮统计的试验点炎不应少于三点险，当试验实测邀值的极差不超刺过平均值的刮30棕%景时，取此平均告值作为该土层油的地基承载力双特征狂值泉f顿ak症。盒（三）按土的础抗剪强度指标音计算地基承载窜力（不常用）攻当荷载偏心销距乳e纪小于或等对于冷0.03华3纸的基础地面宽榨度（即洞：直e刊≤下0.033纽l乱，艇而杨l莫指的是弯矩作萄用方向的基础扬底面尺寸）时娃，根据由试验蚂和统计得到的谊土的抗剪强度清指标标准值，膀可按下式计算挡地基土承载力纤特征值冲(允18-52)塞式中狠：数f农a直—葛—昨由土的抗剪强永度指标确定的搁地基承载力特倾征秋值达(kPa忠)写；舞M络b应、圆M驱d内、得M晴c嫩—网—盯承载力系数，手可查相应表格蜡；涝b宜—鸽—如基础底面宽度贺，栗b>6韵m宣时病按披6册m抗计，对于砂格土蕉b<3香m位时感按典3盒m幸计；浊c匀k术-标-谷基底下一倍基迎宽深度范围内浩的黏聚力标准师值会(kPa那)迫；炊d鲜、战γ话、寇γ棍m缎—户—扯同前。虚（四）按理论担计算公式确定统地基承载力滥郑1弯．斯肯普顿地暮基极限承载力蜜公式厌诵摧斯肯普顿公式概应用于饱和软锤黏土地基（议=品0有）。攻(盈18-53)素它是饱和软黏众土地基在条形饺荷载作用下的科极限承载力公报式。是普朗特糟尔一雷斯诺极扰限荷萍载公式在恶=0召时的特例。凳对于矩形基础础，参考前人的拥研究成果，斯乖肯普歇顿成(A.苍W花．种Skempt丑o失n亡，喷1952凑)死给出的地基极惰限承载力公式司为肯(18-5涝4)取式中效：拜c-腊-魂地基土黏聚叨力质(kPa矿)识取基底以雄下唱0.707端b喘深度范围内的佩平均值，考虑浊饱和黏性土和链粉土在不排水世条件下的短期亦承载力时，黏谱聚力应采用土秀的不排水抗剪观强尽度涉c迟u曲；竞b柱、备l奏、绿d-模-芹分别为基础的赚宽度、长度和朵埋蒜深发(m龙)糟；支-莫-向基础埋置深红度姑d摸范围内土的加箭权平均重钉度习(滋kN/m摆3昨)精。手工程实际证明要，用斯肯普顿妙公式计算的软锦土地基承载力满与实际情况是者比较接近的，蛮安全系闭数址K碎可么取税1.势1信～珠1.素3吵。浮2茂．太沙基地基抹极限承载力公俭式吓太沙亩基横(K.T睛erzagh络i虾，继1943豆)黑提出了条形浅尸基础的极限荷村载公式。太沙滩基从实用的角泊度狗考虑认为，当涨基础的长宽例比考l/饺b太≥良5假及基础的埋置惹深挤度恶d出≤位6肯时，就可视为容是条形浅基础能。基换底以上的土体姿看作是作用在贱基础两侧底面范上的均布荷朗载窝q=例员d缓，并假定基础悬底面是粗糙的昏。肥太沙基的极限枝承载力公式纹(18海-55)市式中后：杂N叨γ开、概N掉q泉、约N氧c探—嗓—签为承载力系数竟，它们都是无股量纲系数，仅欺与土的内摩擦永角畜有关，可由巡表窑18-斤4遣查得。魔太沙基公式承游载力系数表搅表历18-4穴O掀50捷100域150竞200膨250天3怎0更。蚂350羊400遣450愁N拖γ信O费O纠．保51近1.20絮1.80尘4.0荡11.0芬21.8革45.4痰125口326烫N很q闭1.0竞1.64当2.69虽4.45紫7.42钟12.7掀22.5相41.4匙81.3舱173.3胀N妥c由5.71阴7.32杏9.58赞12.9滴17.6唐25.1皇37.2鄙57.7沫95.7铸172.2刮公削式岂(18-55懒)去只适用于条形服基础，对于圆出形或方形基础万，太沙基提出原了半经验的极葡限荷载公式。飞圆形基础广(18-舟56)复式中败：奶R-拢-透圆形基础的半弃径；为其余符号意义先同前。方形基础藏(18芝-57)谋式晴(1腾8撕—捷55库)扇～糠式编(18-57垒)链只适用于地基川土是整体剪切副破坏的情况，奉即地基土较密车实，火其颂p-倒s看曲线有明显的搅转折点，破坏馆前沉降不大等遇。对于松软土嚷质，地基破坏仔是局部剪切破拳坏，沉降较大侍，其极限荷载糕较小。太沙基尸建议在这种情联况下采用较小虫的；骂、张c奉值代入上述各铲式计算极限承愉载力。即令叹，遗(18-