土力学第八章地基承载力讲义课件

第一节地基的破坏模式第二节临塑荷载、临界荷载的确定

第三节地基极限承载力的计算第四节地基承载力的确定

第八章地基承载力基本概念地基破坏

地基土不能满足上部结构物强度或变形要求，或由于动力荷载作用产生液化、失稳，其上的结构物会发生急剧沉降、倾斜、导致结构物失去使用功能，这种状态称为地基破坏或丧失承载能力。整体剪切破坏局部剪切破坏冲剪破坏第一节地基的破坏模式一、整体的剪切破坏

整体剪切破坏的特征（1）P-S曲线有明显的直线段、曲线段与陡降段；（2）破坏从基础边缘开始，滑动面贯通到地表；（3）基础两侧的土体有明显的隆起；（4）破坏时，基础急剧下沉或向一边倾倒。某谷仓的地基整体破坏二、局部剪切破坏

局部剪切破坏的特征（1）P-S曲线无明显的三阶段，呈非线性关系；（2）地基破坏从基础边缘开始，但滑动面未延伸到地表，而是终止在地基土内部某一位置；（3）基础两侧的土体有微微隆起，不如整体剪切破坏时明显；（4）基础一般不会发生倒塌或倾斜破坏。注：介于整体剪切破坏与冲剪破坏之间的一种破坏型式。三、冲剪破坏

冲剪破坏特征冲剪破坏一般发生于基础刚度很大，且地基土十分软弱的情况。（1）基础发生垂直剪切破坏，地基内部不形成连续的滑动面；（2）基础两侧的土体没有隆起现象，还随基础的“切入”微微下沉；（3）基础破坏时只伴随过大的沉降，没有倾斜的发生。冲剪破坏四、地基破坏模式的影响因素（一）土的压缩性

密实砂土和坚硬的粘土将发生整体剪切破坏；松散砂土或软粘土可能出现局部剪切或冲剪破坏。（二）基础埋深及加荷速率

基础浅埋、加荷速率慢——整体剪切破坏；基础埋深较大、加荷速率较快——局部剪切或冲剪破坏。第二节临塑荷载、临界荷载的确定

一、临塑荷载Pcr地基中即将出现塑性区时对应的荷载；对应P-S曲线直线段的终点二、临塑荷载的理论推导（一）弹性力学解答

地表作用均布条形荷载，地表下任一点M处的大、小主应力可按下式计算：（教材P.60公式2-34）其中:PO——均布条形荷载大小；

——M点与荷载两端点的夹角(二)考虑基础埋深时对弹性力学解答的修正在地基中任一点M，设基础为无限长条形基础，则由基底附加应力在M点引起的大、小主应力仍可近似用下式计算，即：

M点同时具有土的自重应力。假设当土将产生塑性流动，达到极限平衡状态时，土象流体一样，各点处自重应力沿各个方向的应力相等。

(三)塑性区边界方程的推导根据莫尔库仑强度理论建立的极限平衡条件可知，当土中某单元体处于极限平衡状态时，作用在单元体上的大、小主应力满足极限平衡条件:

上式即为塑性区的边界方程，它是的函数。可绘出塑性区的边界线，如图所示。

(四)临塑荷载

Zmax=0意味着在地基内部即将出现塑性区的情况，此时对应的荷载即为临塑荷载Pcr。临塑荷载Pcr（说明：b为条形基础宽度）临界荷载公式的统一形式：上述承载力系数都是土的内摩擦角的函数，为方便查用，已制成表格。第三节地基极限承载力的计算

地基的极限承载力地基内部整体达到极限平衡时的荷载。求解方法：（1）根据静力平衡和极限平衡条件建立微分方程，根据边界条件求出地基整体达到极限平衡时各点应力的精确解。由于这一方法只对一些简单的条件得到了解析解，其他情况则存在求解困难，故此法不常用；（2）求极限承载力的方法——假定滑动面法假设滑动面的形状，然后以滑动面所包围的土体为隔离体，根据静力平衡条件求出极限荷载。这种方法概念明确，计算简单，得到广泛的应用。一、按极限平衡理论求解极限荷载（方法1）1、静力平衡条件2、极限平衡条件在较简单的边界条件下求得其解析解

（一）普朗特尔极限承载力公式（1920年）

根据塑性理论研究了刚性体压入介质中，介质达到破坏时，滑动面的形状及极限压应力的公式。推导时，假设：介质是无质量的(=0)；荷载为无限长的条形荷载；荷载板底面是光滑的。二、按假定滑动面确定极限荷载（方法2）

普郎轿特尔好导出阻极限俭承载宪力的伏理论忧解:（二）踏瑞斯诺烧极限承别载力公拔式若考虑汤基础有埋深d，则将基利底平面错以上的可覆土以循压应力q代替拦，瑞斧斯诺(Re器iss坐uer趋,19似24)得出极泊限承载唯力的表哥达式为笑：（三葛）太沙香基极掀限承车载力洁公式1、假纷定（1）基底粗问糙：由债于在绳基底魔下存恐在摩袄擦力盆，阻匆止了第基底夹下I区土穗楔体搏的剪祸切位夹移，绸这部厌分土岛体不终发生轿破坏肠而处呜于弹笋性状龟态，裳象一闪个“之弹性敬核”旋随着怒基础叹一起择向下骨移动禾。（2）地度基土姓有重武量（在0），但忽暑略地基岭土重度站对滑移编形状的农影响。（3）不考毛虑基底下两侧土减体的抗么剪强度恼，只作厚为超载蔬考虑。太沙基欧滑动面回的形状2、太沙汗基极限降承载力摩公式Nr、Nc、Nq为无捏量纲殿的承夺载力炕系数宁，都断是的函封数，歪可通立过查取表图上的方蕉法求源得。（四）惠魏西克厨极限承呢载力公亦式——条形剧基础弊在中爷心荷厚载作搞用下莫的极植限承雾载力斤公式公式的筐形式虽代然与太汁沙基公掀式相同姿，但承室载力系僚数取值粗都有所亲不同。魏西严克还珠研究马了基础底兼面的形点状、荷载偏孔心、倾斜、基础两孟侧覆盖碌土层的或抗剪强苦度、基底排和地扭面倾眠斜、土的压笼缩性影灿响等，对承载责力公部式进苹行了朽修正。承载力蒙公式修费正（1）基础竞形状的茧影响：（2）荷载谜偏心和垦倾斜的胃影响（3）基黑础两箱侧的事覆盖誉层抗醉剪强度度的鸦影响（五）窄汉森极股限承载擦力公式考虑了界基础形骄状与荷南载倾斜谁的影响策；系数查表1．地基年承载六力——地基土飞单位面妙积上所党能承受懒荷载的渐能力2．极限承块载力地基土阿体内部最整体达知到极限保平衡时饺的承载私力。当荷骆载超早过地汗基极肾限承牛载力灵时，元地基猾将失职稳。3．容许承捏载力使土的坡强度、誉变形均涨满足要帜求的承吐载力。一、基事本伴概念第四节泼地码基承载泉力的确纹定说明：地基容哨许承载丧力的确贫定是信长期错工程给实践顽的结融果，睛反映列了一移个国接家地框基基泼础研厚究的烘水平必。以《建筑地梅基基础壳设计规密范》为例，更其名称搁在19符57、197铲4、19趟89、200封1年的股规范肺中分诱别为阁地耐榜力、葬标准谁值、迫设计焰值、殃特征球值。4．地基承民载力特窄征值由载荷膏试验测定景的地仿基土压力翁变形卡曲线线性躲变化段内规悄定的变糕形所对院应的压丹力值，肚其最大欺值为比睛例界限迹值。二、地摊基承载训力特征涝值的确视定方法（一）傍理论公度式法根据假整体篮剪切庸破坏喷的模悟式，涌假设六滑裂三面，馆按极嚼限平傅衡条晒件求秆得的浮极限驻承载原力公泛式，行用极限承糠载力除等以安全平系数获得地找基承载助力。如《港口工袄程技术步规范》JT资J2术19粥-8垄7中推记荐的孩地基依极限稳承载角力公慢式，晌安全牙系数宁为2~膝3。（二）精地基载叛荷试验紧法浅层欧平板狠载荷毒试验深层平治板载荷征试验确定方杜法：P-s曲线直此线段末息端——陡降型常曲线极限饱荷载担除以颂安全供系数变形控衣制——缓变副型曲餐线（一）《公路桥烫涵地基兽与基础慨设计规辨范》（JTJ销0索24—85）1、规范承汁载力表——根据歇大量碰的地驼基载荷论试验资料秋及已建成桥捐梁的使酷用经冶验，观经过之统计板分析垦后得找到的。2、承载要力的遮深宽陶修正设计绸的基惑础宽输度b>在2m，埋置深战度d>3葡m（但d/b驰<4时）宋，地挣基容器许承峰载力衣可以测在查遍表的钞基础复上修典正提稻高，竖规范俱给出槽了下辞述计您算公居式：三、群按规再范确劈燕定（二）《港口工煤程地基讯规范》（JT星J2港50圾—9迷8）当地蜡基有技效宽专度小危于或视等于3.确0m、基础埋学深为0.反5~角1.帆5m时，稍地基退承载坟力设顾计值滔根据农岩石岗和土热的野外武特征、密实度或标准嘱贯入盆锤击籍数，按表布格确定口。