第八章土的承载力

第八章土的承载力第一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四

本章重点地基破坏模式地基承载力

BearingCapacityofFoundationSoil地基承载力特征值第二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四2、如何满足地基设计的条件？

承载力？变形？3、确定承载力的三种方法 载荷试验 理论公式计算 经验方法（规范表格法）第一节概述1、地基承载力的概念第三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四

建筑物地基设计的基本要求1）稳定要求：荷载小于承载力（抗力）ppu/Fs=f2）变形要求：变形小于设计允许值S[S]（1）沉降量（2）沉降差（3）倾斜（4）局部倾斜第四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四载荷试验成果pcr

puS荷载沉降曲线

p第五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四第二节地基破坏的形式一、竖直荷载下地基破坏的形式☆整体破坏

密实砂土，坚硬粘土，浅埋☆局部剪切破坏

土质较软☆冲剪破坏

软粘土，深埋☆液化

饱和松砂二、竖直和水平荷载下地基破坏形式★表面滑动

水平力大★深层滑动

竖直荷载大第六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四地基土可能的滑动方向某建筑地基

整体破坏第七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四一、荷载沉降曲线、临塑荷载、极限荷载pcrpupcr~pu临塑荷载连续滑动面和极限荷载塑性区发展和临界荷载pcr

pu地基土开始出现剪切破坏s连续滑动面第三节临塑荷载临界荷载极限荷载第八页，共四十一页，编辑于2023年，星期四允许地基中有一定的塑性区，作为设计承载力

--地基中塑性区的发展地基土中某一点应力状态：，极限平衡应力状态（塑性区）塑性区边界方程第九页，共四十一页，编辑于2023年，星期四塑性区的最大深度Zmax对应Zmax=0—临塑荷载；对应Zmax=B/4，B/3—临界荷载。Pcrp1/4,p1/3=NB/2+Nq

d+Ncc（对于三个荷载，三个系数不同。）第十页，共四十一页，编辑于2023年，星期四各种临界荷载的承载力系数Nq

Nc

N

Pcr1+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg0p1/41+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg(Nq-1)/2p1/31+/ctg-

/2+)(1-Nq)ctg2(Nq-1)/3第十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四第四节地基极限承载力1、极限平衡理论求地基极限承载力2、其他求极限承载力的方法主要内容：第十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四1极限状态结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时这一特定状态称为结构对于该功能的极限状态2承载能力极限状态一般是结构的内力超过其承载能力3正常使用极限状态

一般是以结构的变形、裂缝和振动参数超过设计允许的限值为依据根据承载能力极限状态确定地基的承载力极限状态地基极限承载力地基在发生剪切破坏时的荷载强度第十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四一、地基承载力－理论公式法（一）极限平衡理论1.平衡方程：2.极限平衡条件3.假设与边界条件（二）普朗特-瑞斯纳承载力公式1.条形基础地基的滑裂面形状2.极限承载力puDD第十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四平面问题的平衡方程（1）（2）极限平衡条件（3）z

zx

x

第十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四1.普朗特(Prandtl)的基本假设1）基础底面是绝对光滑的（，保证竖直荷载是主应力2）无重介质的假设：即在式（1）中=0根据公式（1）、（2）和（3）以及边界条件，利用塑性力学中的滑移线法可以求解条形基础的地基承载力PuDD第十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四I区垂直应力pu为大主应力，与水平方向夹角452=pukapuPuⅢ区水平方向为大主应力，与水平方向夹角45-23=D1kpDq=D第十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四作用在隔离体上的力：pu、

D、pa、pp、c、R所有力对A点力矩平衡puR隔离体r0rApppaDcr0r极限平衡第二区：r=r0etgⅡ区：过度区第十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期四第十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期四2.极限承载力pu其中Nq

、Nc为承载力系数第二十页，共四十一页，编辑于2023年，星期四二、其它半经验承载力公式（一）太沙基公式（二）汉森公式（三）其它承载力公式第二十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四（一）太沙基公式1.基本条件2.假设的滑裂面形状3.极限承载力公式第二十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四1.基本条件（1）考虑地基土的自重，基底土的重量0（2）基底可以是粗糙的（3）忽略基底以上部分土本身的阻力,简化为上部均布荷载q=D第二十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四2.假设的滑裂面形状被动区过渡区弹性核第二十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四Ep=Ep1+Ep2+Ep3WpuB考虑弹性核的平衡1.当基底绝对粗糙时，夹角为；2.考虑刚性核的平衡：荷载：pu自重：W粘聚力：C被动土压力：EpEp1：土体自重Ep2：滑裂面上粘聚力Ep3：侧向荷载第二十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四其中：第二十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四太沙基公式中的承载力因数N、Nq、Nc查图8-10，以为变量比普朗特-瑞斯纳承载力公式偏大，因为考虑了基底摩擦和土体自重第二十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四极限承载力的三部分滑动土体自重产生的抗力滑裂面上的粘聚力产生的抗力侧荷载D产生的抗力第二十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期四（1）影响滑裂面形状的大小，承载力因数的大小。滑动土体的体积,q的分布范围,滑裂面的大小。(2)宽度B增加为2B,滑动体体积增加为原来的22倍(提供的抗力),由此增加的承载力增加为原来的2倍.(BN/2线性增加）B增加，q的分布面积线性增加，qNq不变。B增加，滑裂面面积线性增加，cNc不变第二十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期四（3）qNq,与侧面荷载大小，和荷载分布范围有关-滑裂面形状有关。滑裂面形状与有关。Nq是的函数(4)cNc与粘聚力，和滑裂面长度有关、滑裂面形状有关。滑裂面形状与有关。Nc是的函数第三十页，共四十一页，编辑于2023年，星期四第五节

地基的容许承载力

和地基承载力特征值容许承载力ffpu/Fss[s]第三十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四极限承载力和容许承载力的区别极限承载力pu地基达到完全剪切破坏时的荷载容许承载力f同时满足强度和变形要求的荷载第三十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四承载力的特征值fak比例界限pcr当pu<2pcr时，取极限承载力一半渐变型曲线s/b=0.01—0.015低压缩性土s/b=0.02高压缩性土第三十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四深度宽度修正的特征值第三十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四2.局部塑性区地基承受荷载的不同阶段弹性阶段-临塑荷载3.极限承载力特征值fa(设计承载力)特征值fa(设计承载力)第三十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四地基承载力修正特征值fa的确定办法：①要求较高：fa=Pcr

②一般情况下：fa=P1/4

或P1/3

或者：③用极限荷载计算：fa=Pu/Fs

Fs

---安全系数第三十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四确定地基承载力特征值的方法1.现场试验法：载荷试验、标准贯入试验、静力触探等。要进行修正。2.规范公式计算法，不做宽度深度修正3.根据经验确定承载力特征值，做宽度深度修正第三十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四现场试验载荷板试验－深浅均可旁压仪

－较深地基十字板

－饱和软粘土第三十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期四现场载荷试验千斤顶荷载板第三十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期四平板载荷试验要点