土力学与地基基础5

第五章天然地基容许承载力土力学与地基基础目录5.1概述5.2根据理论公式确定地基承载力5.3按《规范》确定地基承载力5.4原位测试确定地基容许承载力

一地基承载力及地基容许承载力的概念二影响地基承载力的几种因素5.1概述三、地基土的变形阶段三、地基土的破坏形态地基承载力及地基容许承载力的概念地基承载力是指地基承受荷载的能力。地基的承载力有极限承载力与容许承载力。地基濒临破坏时的承载力称为极限承载力；有足够的安全度保证地基不破坏，且能保证建筑物的沉降量不超过容许值的承载力称为地基容许承载力。地基设计采用正常使用极限状态，所选用的地基承载力为地基承载力容许值。

一地基承载力及地基容许承载力的概念二影响地基承载力的几种因素5.1概述三、地基土的变形阶段三、地基土的破坏形态影响地基承载力的几种因素1．地基土的堆积年代。2．地基土的成因。3．土的物理力学性质。4．地下水。5．建筑物性质。6．建筑物基础。

一地基承载力及地基容许承载力的概念二影响地基承载力的几种因素5.1概述三、地基土的变形阶段三、地基土的破坏形态地基土的变形阶段第一阶段是地基土的压密阶段，相当于

p—s曲线上的Oa

段。第二阶段是局部剪切阶段，相当于p—s曲线上的ab段，荷载与变形的关系已是曲线关系了。第三阶段是破坏阶段，相当于p—s曲线上的b点以后部分。

建筑物荷载与地基变形的关系

一地基承载力及地基容许承载力的概念二影响地基承载力的几种因素5.1概述三、地基土的变形阶段三、地基土的破坏形态地基土的破坏形态

地基破坏形式

一地基临塑荷载的理论公式简介二地基临界荷载的理论公式简介5.2根据理论公式确定地基承载力三地基极限荷载的理论公式简介地基临塑荷载的理论公式简介

浅埋条形基础临塑荷的计算图式在条形均布荷载作用下，地基的临塑荷载即为基础底面地基土塑性变形深度为零时承受的荷载。其计算公式为：(5-1)例5-1

某条形基础宽5m，基础埋深1.2m，地基土重度

γ=18.0kN/m3,φ=22°,c=15.0kPa,

试计算该地基的临塑荷载

。

一地基临塑荷载的理论公式简介二地基临界荷载的理论公式简介5.2根据理论公式确定地基承载力三地基极限荷载的理论公式简介采用临塑荷载

作为地基承载力是偏于保守的。实践证明，当地基发生局部剪裂时，只要塑性区范围不超出某一限度，就不会影响建筑物的安全和使用。因此，有人建议将塑性区的最大深度zmax达到基础宽度b

的1/3或1/4时，相应的基底应力(分别以p1/3和p1/4表示)作为地基承载力，并称之为临界荷载。其中p1/3作为偏心受压基础的地基承载力，p1/4作为中心受压基础的地基承载力。令

zmax=1/3

代入式(5—1)，可得临界荷载p1/3

的理论公式：地基临界荷载的理论公式简介

(5-2)

一地基临塑荷载的理论公式简介二地基临界荷载的理论公式简介5.2根据理论公式确定地基承载力三地基极限荷载的理论公式简介地基极限荷载的理论公式简介

(一)勃朗特—卡柯公式

勃朗特—卡柯公式是按浅埋条形基础承受中心荷载的条件建立的，并假设：

(1)基底是光滑的，即认为基础底面与土之间没有摩擦力。(2)埋深

范围内土的抗剪强度略去不计，这一部分土被看作为作用在基底水平面上的超载(为基底以上土的加权平均重度)。(3)滑动面的形状如下图所示，滑动土体分成三个滑动区。

用勃朗特——卡柯公式求极限荷载的计算图式地基极限荷载的理论公式简介

根据上述条件和假设，经过推导得出极限荷载的理论公式为：

(5-4)地基极限荷载的理论公式简介

式(5—4)仅适用于条形基础。对于其他形状的基础，可将式(5—4)乘以一些经验修正系数。因此，对于几种不同形状基础的极限荷载，可用如下的一般计算公式

(5-5)勃朗特-卡柯公式的基础形状修正系数地基极限荷载的理论公式简介

(二)太沙基公式

太沙基公式也是按浅埋条形基础承受中心荷载的条件建立的，但假设基底是粗糙的，基底与土之间的摩阻力阻止了基底处剪切位移,因此基底以下的土不发生破坏而处于弹性平衡状态。

用太沙基公式求极限荷载的计算图式地基极限荷载的理论公式简介

经过推导得出极限荷载的理论公式为：

(5-6)上式适用于条形荷载下的整体剪切破坏（地基土密实砂土和坚硬黏土）。地基极限荷载的理论公式简介

对于局部剪切破坏（软黏土和松砂），太沙基建议采用经验方法调整按剪强度指标c和φ，即c=2c/3,φ=arctan(2/3tanφ)

代替式(5—6)的c

和φ，按式（5-7）计算极限荷载

太沙基公式的承载力系数曲线(5-7)地基极限荷载的理论公式简介对于方形和圆形基础，太沙基根据经验建议采用下列公式计算：圆形基础（

为基础半径）:

(5-8)

方形基础（

为方形基础的宽度）:(5-9)

一按《规范》确定地基承载力二地基强度验算5.3按《规范》确定地基承载力确定地基承载力时，先根据现场勘察结果及地基土的物理性质指标查表确定地基承载力基本容许值[fa0]，再对基本容许值[fa0]进行修正得到地基承载力容许值[fa]

。

按《规范》确定地基承载力

1．地基承载力基本容许值应首先考虑由载荷试验或其他原位测试取得,其值不应大于地基极限承载力的1/2。对于小桥、涵洞，当受现场条件限制，或载荷试验和原位测试确有困难时，也可按照规范有关规定采用。2．地基承载力基本容许值尚应根据基底埋深、基础宽度及地基土的类别进行修正。3．软土地基承载力容许值可按本节（四）的规定进行确定。4．其他特殊岩土地基承载力基本容许值可参照各地区经验或相应的标准确定。

一、规定按《规范》确定地基承载力1.碎石类土地基的承载力基本容许值

二、地基土承载力基本容许值[

fa0]的确定碎石类土地基的承载力基本容许值[fa0]按《规范》确定地基承载力2.岩石地基的承载力基本容许值

二、地基土承载力基本容许值[

fa0]的确定岩石地基的承载力基本容许值[fa0]按《规范》确定地基承载力3.砂类土地基的承载力基本容许值

二、地基土承载力基本容许值[fa0]的确定砂类地基的承载力基本容许值[fa0]按《规范》确定地基承载力4.粉土类土地基的承载力基本容许值

二、地基土承载力基本容许值[fa0]的确定粉土类地基的承载力基本容许值[fa0]按《规范》确定地基承载力5.黏性土地基的承载力基本容许值（1）老黏性土地基的承载力基本容许值

二、地基土承载力基本容许值[fa0]的确定老黏性土地基的承载力基本容许值[fa0]按《规范》确定地基承载力5.黏性土地基的承载力基本容许值（2）一般黏性土地基的承载力基本容许值

二、地基土承载力基本容许值[fa0]的确定按《规范》确定地基承载力5.黏性土地基的承载力基本容许值（3）新近沉积黏性土地基的承载力基本容许值

二、地基土承载力基本容许值[fa0]的确定新近黏性土地基的承载力基本容许值[fa0]按《规范》确定地基承载力确定地基承载力基本容许值后，需按下式对地基承载力基本容许值进行宽度、深度修正，修正后为地基土承载力容许值[fa]

。当基础位于水中不透水地层上时，[fa]按平均常水位至一般冲刷线的水深每米再增大10kPa。

三、地基土承载力容许值[fa]的确定按《规范》确定地基承载力地基承载力容许值[fa]

由三部分组成:1．地基承载力基本容许值[fa0

]

，由地基土的物理性质确定2．k1γ1(b-2)

是基础宽度b>2m时地基承载力的增加值。3.

k2γ2(h-2)是基础底面埋置深度h>3m时地基容许承载力的增加值。

三、地基土承载力容许值[fa]的确定按《规范》确定地基承载力1.软土地基承载力基本容许值[fa0]

应由荷载试验或其他原位测试取得。2．经排水固结方法处理的软土地基，其承载力基本容许值[fa0]

应通过载荷试验或其他原位测试方法确定；经复合地基方法处理的软土地基，其承载力基本容许值应通过载荷试验确定，然后计算修正后的软土地基地基承载力容许值[fa]

。

四、软土地基的承载力容许值[fa]按《规范》确定地基承载力地基承载力容许值[fa]应根据地基受荷阶段及受荷情况，乘以下列规定的抗力系数

。1．使用阶段：（1）当地基承受的作用短期效应组合或作用效应偶然组合时，可取γR=1.25；但对承载力容许值[fa]小于150kPa的地基，应取γR=1.0。

（2）当地基承受的作用短期效应组合仅包括结构自重、预加力、土重、土侧压力、汽车和人群效应时，应取γR=1.0。（3）当基础建于经多年压实未遭破坏的旧桥基（岩石旧桥基除外）上时，不论地基承受的作用情况如何，抗力系数均可取

γR=1.5；对于[fa]

小于150kPa的地基，可取γR=1.25。

五、根据受荷阶段确定地基承载力容许值按《规范》确定地基承载力4）基础建于岩石旧桥基上，应取γR=1.0。2．施工阶段（1）地基在施工荷载作用下，可取γR=1.25。（2）当墩台施工期间承受单向推力时，可取γR=1.5。

五、根据受荷阶段确定地基承载力容许值

一按《规范》确定地基承载力二地基强度验算5.3按《规范》确定地基承载力地基强度验算持力层进行检算时要求作用于持力层上的接触应力应小于、等于持力层容许承载力，按下式进行检算。中心受压偏心受压基础

一、持力层强度验算地基强度验算软弱下卧层进行检算时要求作用于软弱下卧层顶面的应总应力小于、等于软弱下卧层的容许承载力。求出软弱下卧层顶面与基础形心竖向轴线相交处的附加应力及自重应力。叠加后进行检算，如下图所示。

二、软弱下卧层地基强度验算

一荷载试验二触探法5.4原位测试确定地基容许承载力荷载试验荷载试验是在现场试坑中竖立荷载架，直接对地基土分级施加荷载，测定其在各级荷载作用下的沉降量。根据试验数据绘制荷载-沉降曲线(p-s曲线)及每级荷载作用下的沉降-时间曲线(s-t

曲线)，由此判定土的变形模量、地基承载力和土的变形特性等。荷载试验根据建筑物性质、建筑荷载大小、基础埋置深度等因素分为浅层平板载荷试验与深层平板载荷试验。

一、浅层平板载荷试验（见第三章第三节）二、深层平板荷载试验荷载试验深层平板载荷试验可用于确定深部地基及大直径桩桩端在承压板压力主要影响范围内土层的承载力。深层平板载荷试验的承压板采用直径为0.8m的刚性板，紧靠承压板周围外侧的土层高度不应小于0.8m。

二、深层平板荷载试验t深层平板装置图

荷载试验当出现下列现象之一时，即可终止加载：(1)沉降量

急骤增大，在荷载—沉降（p—s）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04d

（d为承压板直径。）；(2)在某级荷载作用下，24h内沉降速率不能达到稳定；(3)本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；(4)当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。

二、深层平板荷载试验荷载试验承载力基本容许值按下列规定取值：1．当p-s

曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；2．当满足终止加载条件前三条之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载值；当该值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载的一半；3．不能按上述两款要求确定时，可取s/d

=0.01～0.015所对应荷载值，但其值不应大于最大加载量的一半。同一土层参加统计的试验点不应少于三点。当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力基本容许值。

二、深层平板荷载试验荷载试验在无侧向限制的条件下,土在受压变形时产生的竖向压应力

与竖向应变

的比值称为变形模量E

。1.浅层平板荷载试验计算变形模量