1、第四章土的抗剪強度與地基承載力第四章土的抗剪強度與地基承載力 第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件 第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法 第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗 第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載 第五節(jié)地基的破壞形式第五節(jié)地基的破壞形式 第六節(jié)深基礎(chǔ)地基的極限承載力第六節(jié)深基礎(chǔ)地基的極限承載力第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件 一、土的抗剪強度一、土的抗剪強度 (一一)土的抗剪強度的概念土的抗剪強度的概念 土的強度，通常是指土的抗剪強度，而不是土的抗壓強度

2、土的強度，通常是指土的抗剪強度，而不是土的抗壓強度或抗拉強度。這是因為地基受荷載作用后，土中各點同時產(chǎn)或抗拉強度。這是因為地基受荷載作用后，土中各點同時產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中法向應(yīng)力作用將對土體施加約束生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中法向應(yīng)力作用將對土體施加約束力，這是有利的因素力，這是有利的因素;而剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切，這是而剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切，這是不利的因素。若地基中某點的剪應(yīng)力數(shù)值達到該點的抗剪強不利的因素。若地基中某點的剪應(yīng)力數(shù)值達到該點的抗剪強度，則此點的土將沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對滑動，此時度，則此點的土將沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對滑動，此時稱該點發(fā)生強度破壞。如果隨著

3、外荷不斷增大，地基中達到稱該點發(fā)生強度破壞。如果隨著外荷不斷增大，地基中達到強度破壞的點越來越多，即地基中的塑性變形區(qū)范圍不斷擴強度破壞的點越來越多，即地基中的塑性變形區(qū)范圍不斷擴大，最后形成連續(xù)的滑動面，則建筑物的地基會失去整體穩(wěn)大，最后形成連續(xù)的滑動面，則建筑物的地基會失去整體穩(wěn)定而發(fā)生滑動破壞。定而發(fā)生滑動破壞。 土的抗剪強度是指在外力作用下，土體內(nèi)部產(chǎn)生剪應(yīng)力時，土的抗剪強度是指在外力作用下，土體內(nèi)部產(chǎn)生剪應(yīng)力時，土對剪切破壞的極限抵抗能力。土的抗剪強度主要應(yīng)用于地土對剪切破壞的極限抵抗能力。土的抗剪強度主要應(yīng)用于地基承載力的計算和地基穩(wěn)定性分析、邊坡穩(wěn)定性分析、擋土基承載力的計算和地

4、基穩(wěn)定性分析、邊坡穩(wěn)定性分析、擋土墻及地下結(jié)構(gòu)物上的土壓力計算等。墻及地下結(jié)構(gòu)物上的土壓力計算等。下一頁返回第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件 砂土的抗剪強度主要取決于摩擦力。在土的濕度不大時會出砂土的抗剪強度主要取決于摩擦力。在土的濕度不大時會出現(xiàn)一些毛細內(nèi)聚力，但其值甚小，在一般計算中不予考慮?，F(xiàn)一些毛細內(nèi)聚力，但其值甚小，在一般計算中不予考慮。 黏性土的抗剪強度來源于內(nèi)聚力與摩擦力。土的顆粒愈細，黏性土的抗剪強度來源于內(nèi)聚力與摩擦力。土的顆粒愈細，塑性愈大，則內(nèi)聚力所起的作用愈大。塑性愈大，則內(nèi)聚力所起的作用愈大。 (二二)抗剪強度的庫侖定律抗剪強度的庫侖定

5、律 土的抗剪強度與金屬、混凝土等材料的抗剪強度不同，它土的抗剪強度與金屬、混凝土等材料的抗剪強度不同，它不是定值，而是受許多因素的影響。即使同一種土，在不同不是定值，而是受許多因素的影響。即使同一種土，在不同條件下其抗剪強度也不相同，它與剪損前土的密度、含水量、條件下其抗剪強度也不相同，它與剪損前土的密度、含水量、剪切方式、剪切時排水排氣等條件有關(guān)。剪切方式、剪切時排水排氣等條件有關(guān)。 為了研究土的抗剪強度，最簡單的方法是將土樣裝在剪力為了研究土的抗剪強度，最簡單的方法是將土樣裝在剪力匣中，如匣中，如圖圖4-1所示，在土樣上施加一定的法向壓力所示，在土樣上施加一定的法向壓力:，而后，而后再在下

6、匣上施加剪力，再在下匣上施加剪力，T，使上下匣發(fā)生相對錯動，把土樣，使上下匣發(fā)生相對錯動，把土樣在上下匣接觸面處剪壞，從而測得土的抗剪強度在上下匣接觸面處剪壞，從而測得土的抗剪強度:r。取三個。取三個以上土樣，加上不同的法向壓力，分別測得相應(yīng)的抗剪強度，以上土樣，加上不同的法向壓力，分別測得相應(yīng)的抗剪強度，并由此繪出抗剪強度曲線，如并由此繪出抗剪強度曲線，如圖圖4-2 (a)所示。所示。上一頁 下一頁返回第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件試驗證明，在法向壓力變化范圍不大時，抗剪強度與法向壓試驗證明，在法向壓力變化范圍不大時，抗剪強度與法向壓力的關(guān)系近似為一條直線，

7、這就是抗剪強度的庫侖定律，如力的關(guān)系近似為一條直線，這就是抗剪強度的庫侖定律，如圖圖4-2 (b)所示。所示。不論砂土或鉆性土，抗剪強度與法向壓力的關(guān)系都可用直線不論砂土或鉆性土，抗剪強度與法向壓力的關(guān)系都可用直線方程式表示。方程式表示。對砂土對砂土: (4-1)對黏性土對黏性土 (4-2)式中式中: -土的抗剪強度土的抗剪強度(kPa) ; -作用于剪切面上的法向壓力作用于剪切面上的法向壓力(kPa) ; -土的內(nèi)摩擦角土的內(nèi)摩擦角(o); -土的黍占聚力土的黍占聚力(kPa)。 (三三)抗剪強度相關(guān)指標(biāo)抗剪強度相關(guān)指標(biāo)tanfcftanfc上一頁 下一頁返回第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第

8、一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件 1.土的抗剪強度土的抗剪強度黏性土的抗剪強度指標(biāo)變化范圍頗大，諸如結(jié)構(gòu)破壞、法向黏性土的抗剪強度指標(biāo)變化范圍頗大，諸如結(jié)構(gòu)破壞、法向有效壓力下的固結(jié)程度、剪切方式等因素對它們的影響要比有效壓力下的固結(jié)程度、剪切方式等因素對它們的影響要比對砂土大得多。黏性土內(nèi)摩擦角對砂土大得多。黏性土內(nèi)摩擦角 的變化范圍大致為的變化范圍大致為0o30o；黏聚力黏聚力c一般為一般為10100 kPa，有的堅硬鉆土甚至更高。，有的堅硬鉆土甚至更高。 砂土的內(nèi)摩擦角一般隨其粒度變細而逐漸降低。礫砂、粗砂土的內(nèi)摩擦角一般隨其粒度變細而逐漸降低。礫砂、粗砂、中砂的砂、中砂的 值約為值約為

9、32o40o，細砂、粉砂的，細砂、粉砂的 值約為值約為28o36o。松散砂的。松散砂的 角與天然休止角角與天然休止角(也叫天然坡度角，也叫天然坡度角，即砂堆自然形成的最陡角度即砂堆自然形成的最陡角度)相近，密砂的相近，密砂的 角比天然休止角角比天然休止角大。飽和砂土比同樣密度的干砂大。飽和砂土比同樣密度的干砂 值少值少1o20o 。 影響土的抗剪強度的因素很多，主要包括以下兒個方面影響土的抗剪強度的因素很多，主要包括以下兒個方面:土顆粒的礦物成分、形狀及顆粒級配土顆粒的礦物成分、形狀及顆粒級配;初始密度初始密度;含水含水量量;土的結(jié)構(gòu)擾動情況土的結(jié)構(gòu)擾動情況;有效應(yīng)力有效應(yīng)力;應(yīng)力歷史應(yīng)力歷史

10、;試驗條件。試驗條件。 2.土的摩擦力土的摩擦力 上一頁 下一頁返回第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件摩擦力中除包括顆粒與顆粒的表面摩擦之外，還包括顆粒間摩擦力中除包括顆粒與顆粒的表面摩擦之外，還包括顆粒間的咬合力的咬合力(即聯(lián)鎖作用即聯(lián)鎖作用)。咬合力是指的當(dāng)顆粒嵌人其他顆粒。咬合力是指的當(dāng)顆粒嵌人其他顆粒之間，在產(chǎn)生相對滑動時，將嵌人的顆粒撥出所需的力。顯之間，在產(chǎn)生相對滑動時，將嵌人的顆粒撥出所需的力。顯然，密砂的咬合然，密砂的咬合(聯(lián)鎖聯(lián)鎖)作用要大于松砂，如作用要大于松砂，如圖圖4-3所示。所示。3.土的黏聚力土的黏聚力土的黏聚力包括原始黏聚力、加固黏聚

11、力及毛細黏聚力三部土的黏聚力包括原始黏聚力、加固黏聚力及毛細黏聚力三部分。分。二、土的極限平衡條件二、土的極限平衡條件(一一)黏性土黏性土勁勁h土的抗剪強度曲線表達式為土的抗剪強度曲線表達式為: 。把曲線延。把曲線延伸并與伸并與 軸交于軸交于O點，如點，如圖圖4-4所示，則所示，則當(dāng)達到極限平衡狀態(tài)時，從圖當(dāng)達到極限平衡狀態(tài)時，從圖4-4的兒何關(guān)系中可以得到的兒何關(guān)系中可以得到: (4-3)cftantancpOOccccccpppppOOaO2)()()()(sin31313131 上一頁 下一頁返回第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件通過三角函數(shù)關(guān)系的換算，上式

12、變?yōu)橥ㄟ^三角函數(shù)關(guān)系的換算，上式變?yōu)? (4-4) (4-5)上式就是黏性土的極限平衡條件公式。上式就是黏性土的極限平衡條件公式。由圖由圖4-4可求出剪切破裂面的位置，即可求出剪切破裂面的位置，即 (4-6) (4-7)但在極限平衡狀態(tài)時，通過土中一點可以出現(xiàn)不止一個，而但在極限平衡狀態(tài)時，通過土中一點可以出現(xiàn)不止一個，而是一對滑動面，如圖是一對滑動面，如圖4-4中中a及及a所示，這一對滑動面與最大所示，這一對滑動面與最大主應(yīng)力主應(yīng)力 的作用面成的作用面成 的交角，即與最小主應(yīng)力作的交角，即與最小主應(yīng)力作用面成用面成 的交角，而這一對滑動面之間的夾角在的交角，而這一對滑動面之間的夾角在 作作用

13、方向上等于用方向上等于 。)245tan(2)245(tan231c)245tan(2)245(tan213c 902cr245cr)245(1)245(190上一頁 下一頁返回第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件 (二二)無鉆性土無鉆性土 在在圖圖4-5中，以應(yīng)力圓表示砂土內(nèi)某點的應(yīng)力狀態(tài)。直中，以應(yīng)力圓表示砂土內(nèi)某點的應(yīng)力狀態(tài)。直線線 表示土的抗剪強度。若該點處于極限平衡狀表示土的抗剪強度。若該點處于極限平衡狀態(tài)，則抗剪強度曲線必定與應(yīng)力圓相切，如態(tài)，則抗剪強度曲線必定與應(yīng)力圓相切，如圖圖4-5中的圓中的圓2所所示。作用于滑動面上的法向應(yīng)力示。作用于滑動面上的法

14、向應(yīng)力 與剪應(yīng)力與剪應(yīng)力 即為圓即為圓2上的上的點點a,若土中某點的應(yīng)力圓不與該土的抗剪強度曲線相切，如若土中某點的應(yīng)力圓不與該土的抗剪強度曲線相切，如圖圖4-5中圓中圓1所示，則說明此點的應(yīng)力尚處于彈性平衡狀態(tài)。所示，則說明此點的應(yīng)力尚處于彈性平衡狀態(tài)。若應(yīng)力圓與抗剪強度曲線相割，如若應(yīng)力圓與抗剪強度曲線相割，如圖圖4-5中圓中圓3所示，則從理所示，則從理論上講該點早已破壞，實際上在這里已產(chǎn)生塑性流動和應(yīng)力論上講該點早已破壞，實際上在這里已產(chǎn)生塑性流動和應(yīng)力重分布。重分布。 土體處在極限平衡狀態(tài)時，從土體處在極限平衡狀態(tài)時，從圖圖4-5的幾何關(guān)系中可以得的幾何關(guān)系中可以得到到: (4-8)通

15、過三角函數(shù)關(guān)系的換算，式通過三角函數(shù)關(guān)系的換算，式(4-8)還可寫成還可寫成:tanf3131sinOOaO上一頁 下一頁返回第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡條件件 (4-9) (4-10)式式(4-8)和式和式(4-9)就是無黏性土的極限平衡條件。就是無黏性土的極限平衡條件。)245(tan231)245(tan213上一頁 返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法一、土的抗剪強度的測定一、土的抗剪強度的測定(一一)直接剪切試驗直接剪切試驗1.試驗設(shè)備試驗設(shè)備直剪試驗儀如直剪試驗儀如圖圖4-6所示。試驗盒分為上盒、下盒兩部分，土所示。試驗盒分為上盒、

16、下盒兩部分，土樣夾在上、下兩塊透水石之間，上、下盒的界面處在樣夾在上、下兩塊透水石之間，上、下盒的界面處在20 mm厚土樣高度的中間，這就是固定的剪切破壞面。厚土樣高度的中間，這就是固定的剪切破壞面。 2.試驗過程試驗過程 首先施加豎向壓力，然后在儀器的一端施加剪力。在施加首先施加豎向壓力，然后在儀器的一端施加剪力。在施加直剪力后，既有上下盒之間的錯動直剪力后，既有上下盒之間的錯動(相對位移，即剪切變形相對位移，即剪切變形)，又有上下盒的共同變形。測出鋼環(huán)儀的徑向變形不斷增加，又有上下盒的共同變形。測出鋼環(huán)儀的徑向變形不斷增加，當(dāng)達到某一數(shù)值當(dāng)達到某一數(shù)值(即土的抗剪強度值即土的抗剪強度值)時

17、，如果繼續(xù)施力，就時，如果繼續(xù)施力，就會出現(xiàn)力加不上去，量測變形的儀表指針出現(xiàn)倒退的情況，會出現(xiàn)力加不上去，量測變形的儀表指針出現(xiàn)倒退的情況，這就是破壞的開始，說明此時已超過廠土的抗剪強度。鋼環(huán)這就是破壞的開始，說明此時已超過廠土的抗剪強度。鋼環(huán)儀徑向變形的最大值乘以鋼環(huán)常數(shù)就是土的抗剪強度值。如儀徑向變形的最大值乘以鋼環(huán)常數(shù)就是土的抗剪強度值。如果繼續(xù)施力，剪切變形會繼續(xù)增加，果繼續(xù)施力，剪切變形會繼續(xù)增加，下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法量測變形的儀表指針雖然倒退，但不會退到零，基本穩(wěn)定在量測變形的儀表指針雖然倒退，但不會退到零，基本穩(wěn)定在某一數(shù)值，這時鋼環(huán)儀

18、顯示的變形值乘以鋼環(huán)常數(shù)所得到的某一數(shù)值，這時鋼環(huán)儀顯示的變形值乘以鋼環(huán)常數(shù)所得到的抗剪強度值稱為殘余抗剪強度。前面鋼環(huán)儀徑向變形的最大抗剪強度值稱為殘余抗剪強度。前面鋼環(huán)儀徑向變形的最大值乘以鋼環(huán)常數(shù)所得土的抗剪強度稱為峰值抗剪強度。值乘以鋼環(huán)常數(shù)所得土的抗剪強度稱為峰值抗剪強度。 3.試驗特點試驗特點 (1)直剪試驗儀的優(yōu)點是儀器構(gòu)造簡單、傳力明確、操作方直剪試驗儀的優(yōu)點是儀器構(gòu)造簡單、傳力明確、操作方便、試樣薄、固結(jié)快、省時、儀器剛度大，不可能發(fā)生橫向便、試樣薄、固結(jié)快、省時、儀器剛度大，不可能發(fā)生橫向變形，僅根據(jù)豎向變形量就可計算試樣體積的變化。這些變形，僅根據(jù)豎向變形量就可計算試樣體

19、積的變化。這些優(yōu)點使直剪儀至今還被廣泛應(yīng)用。優(yōu)點使直剪儀至今還被廣泛應(yīng)用。 (2)直剪試驗儀的缺點是所受外力狀態(tài)比較簡單，試樣內(nèi)的直剪試驗儀的缺點是所受外力狀態(tài)比較簡單，試樣內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)又比較復(fù)雜，應(yīng)力、應(yīng)變分布不均勻。剪切破壞面應(yīng)力狀態(tài)又比較復(fù)雜，應(yīng)力、應(yīng)變分布不均勻。剪切破壞面事先已確定，這不能真實反映實際的復(fù)雜情況。在試驗直至事先已確定，這不能真實反映實際的復(fù)雜情況。在試驗直至破壞的過程中，受剪切的實際面積在不斷縮小，上下盒邊緣破壞的過程中，受剪切的實際面積在不斷縮小，上下盒邊緣處的應(yīng)力集中很明顯，所以剪切面上的應(yīng)力、應(yīng)變很不均勻處的應(yīng)力集中很明顯，所以剪切面上的應(yīng)力、應(yīng)變很不均勻又難測

20、定。直剪儀有一個明顯缺點就是不能控制排水條件，又難測定。直剪儀有一個明顯缺點就是不能控制排水條件，不能測試試樣中的孔隙水壓力及其變化。不能測試試樣中的孔隙水壓力及其變化。上一頁 下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法 (二二)三軸剪切試驗三軸剪切試驗 1.試驗原理及設(shè)備組成試驗原理及設(shè)備組成 三軸剪切儀也就是三軸壓縮儀，試樣破壞的本質(zhì)是壓一剪三軸剪切儀也就是三軸壓縮儀，試樣破壞的本質(zhì)是壓一剪型。土樣是一個圓柱體，高型。土樣是一個圓柱體，高75100 mm，直徑為，直徑為3850 mm，用橡皮薄膜套起來，置于壓力室中。土樣三向受壓，可以發(fā)用橡皮薄膜套起來，置于壓力室中。土

21、樣三向受壓，可以發(fā)生橫向變形，通過液壓加周圍壓力，通過杠桿系統(tǒng)加豎向壓生橫向變形，通過液壓加周圍壓力，通過杠桿系統(tǒng)加豎向壓力。當(dāng)壓力及其組合達到一定程度時，土樣就會按規(guī)律產(chǎn)生力。當(dāng)壓力及其組合達到一定程度時，土樣就會按規(guī)律產(chǎn)生一個斜向破裂面或沿弱面破裂。一個斜向破裂面或沿弱面破裂。 2.試驗分類試驗分類 三軸試驗根據(jù)土樣的排水條件可分為三軸試驗根據(jù)土樣的排水條件可分為: (1)不固結(jié)不排水試驗。該試驗簡稱為不固結(jié)不排水試驗。該試驗簡稱為UU試驗，和直剪儀試驗，和直剪儀中的快剪相當(dāng)。中的快剪相當(dāng)。UU試驗的本質(zhì)是自始至終關(guān)閉排水閥門，不試驗的本質(zhì)是自始至終關(guān)閉排水閥門，不能排水。因為不能排水，所

22、以也不能固結(jié)。不能排水是問題能排水。因為不能排水，所以也不能固結(jié)。不能排水是問題的本質(zhì)方面，因而，也簡稱不排水剪。也因為不能排水，自的本質(zhì)方面，因而，也簡稱不排水剪。也因為不能排水，自始至終存在孔隙水壓力，隨著加荷增大，孔隙水壓力越來越始至終存在孔隙水壓力，隨著加荷增大，孔隙水壓力越來越大，而有效應(yīng)力是常量。大，而有效應(yīng)力是常量。上一頁 下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法 (2)固結(jié)不排水試驗。該試驗簡稱為固結(jié)不排水試驗。該試驗簡稱為CU試驗，和直剪儀中的試驗，和直剪儀中的固結(jié)快剪相當(dāng)。固結(jié)快剪相當(dāng)。CU試驗的前一階段施加各向相等圍壓，打開試驗的前一階段施加各向相等

23、圍壓，打開排水閥門，允許排水固結(jié)，直到固結(jié)完成。試驗的后一階段，排水閥門，允許排水固結(jié)，直到固結(jié)完成。試驗的后一階段，關(guān)閉排水閥門，施加豎向壓力，在不排水條件和主應(yīng)力差關(guān)閉排水閥門，施加豎向壓力，在不排水條件和主應(yīng)力差 作用下使土樣剪壞。前一階段沒有孔隙水壓力，后一階段有作用下使土樣剪壞。前一階段沒有孔隙水壓力，后一階段有孔隙水壓力?？紫端畨毫?。 (3)固結(jié)排水試驗。該試驗簡稱為固結(jié)排水試驗。該試驗簡稱為CD試驗，和直剪儀中的試驗，和直剪儀中的慢剪相當(dāng)。該試驗自始至終開著排水閥門，允許排水，在施慢剪相當(dāng)。該試驗自始至終開著排水閥門，允許排水，在施加各向相等圍壓條件下實現(xiàn)排水固結(jié)，再在排水條件下

24、施加加各向相等圍壓條件下實現(xiàn)排水固結(jié)，再在排水條件下施加豎向壓力直至土樣剪切破壞。在試驗過程中，因為能充分排豎向壓力直至土樣剪切破壞。在試驗過程中，因為能充分排水所以孔隙水壓力為零。水所以孔隙水壓力為零。 (三三)現(xiàn)場剪切試驗現(xiàn)場剪切試驗 1.試驗種類試驗種類 現(xiàn)場剪切試驗可分為現(xiàn)場剪切試驗可分為:大面積直剪試驗大面積直剪試驗;水平推剪試驗水平推剪試驗;十字十字板剪切試驗。板剪切試驗。)(31上一頁 下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法 2.試驗過程試驗過程 十字板是橫斷面呈十字形、帶刃口的金屬板，高度為十字板是橫斷面呈十字形、帶刃口的金屬板，高度為100120mm，

25、轉(zhuǎn)動直徑為，轉(zhuǎn)動直徑為5075mm，板厚為，板厚為23 mm。試驗。試驗時先用鉆機鉆孔至試驗土層以上時先用鉆機鉆孔至試驗土層以上750 mm處，再下套管并用處，再下套管并用提土器將套管底部的殘土清除，或不用鉆機，將套管直接壓提土器將套管底部的殘土清除，或不用鉆機，將套管直接壓人或打人到試驗土層以上人或打人到試驗土層以上750 mm處，再清除套管內(nèi)的土，處，再清除套管內(nèi)的土，然后將十字板裝在鉆桿下端，穿過套管壓人到試驗土層中并然后將十字板裝在鉆桿下端，穿過套管壓人到試驗土層中并盡量避免擾動。再通過地面上的扭力設(shè)備對鉆桿施加扭矩，盡量避免擾動。再通過地面上的扭力設(shè)備對鉆桿施加扭矩，使已壓人試驗土層

26、中的十字板轉(zhuǎn)動至土體被剪壞，切出一個使已壓人試驗土層中的十字板轉(zhuǎn)動至土體被剪壞，切出一個圓柱狀的破壞面圓柱狀的破壞面(包括圓柱的側(cè)面和頂、底面包括圓柱的側(cè)面和頂、底面)。 3.試驗成果試驗成果 根據(jù)試驗結(jié)果按下式計算十字板剪切試驗得到的土的抗剪根據(jù)試驗結(jié)果按下式計算十字板剪切試驗得到的土的抗剪強度強度 值值: (4-11)f)3/(22DHDMf上一頁 下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法式中式中H、D一十字板的高度和轉(zhuǎn)動直徑一十字板的高度和轉(zhuǎn)動直徑(cm) ; M一剪切破壞時的扭力矩一剪切破壞時的扭力矩(kN.cm)。 二、抗剪強度指標(biāo)測定方法二、抗剪強度指標(biāo)測定方

27、法 (一一)總應(yīng)力強度指標(biāo)的側(cè)定總應(yīng)力強度指標(biāo)的側(cè)定 總應(yīng)力法按排水條件的不同，在采用三軸壓縮儀做試驗時，總應(yīng)力法按排水條件的不同，在采用三軸壓縮儀做試驗時，分為不排水剪、排水剪及固結(jié)不排水剪三種試驗方法。當(dāng)采分為不排水剪、排水剪及固結(jié)不排水剪三種試驗方法。當(dāng)采用直剪儀做試驗時，與上述三種試驗對應(yīng)，分別稱為快剪、用直剪儀做試驗時，與上述三種試驗對應(yīng)，分別稱為快剪、慢剪與固結(jié)快剪。慢剪與固結(jié)快剪。 (1)不排水剪不排水剪(快剪快剪)。試驗時，無論在法向應(yīng)力下還是在剪。試驗時，無論在法向應(yīng)力下還是在剪切過程中都不讓土中的水排出，試驗中土的含水量不變。切過程中都不讓土中的水排出，試驗中土的含水量不變

28、。 (2)排水剪排水剪(慢剪慢剪)。試驗時，無論在法向應(yīng)力作用下還是在。試驗時，無論在法向應(yīng)力作用下還是在整個剪切過程中都讓土樣排水，土樣在應(yīng)力變化過程中始終整個剪切過程中都讓土樣排水，土樣在應(yīng)力變化過程中始終處于孔隙水應(yīng)力為零的完全固結(jié)狀態(tài)。處于孔隙水應(yīng)力為零的完全固結(jié)狀態(tài)。 (3)固結(jié)不排水剪固結(jié)不排水剪(固結(jié)快剪固結(jié)快剪)。試驗時，先讓土樣在法向應(yīng)。試驗時，先讓土樣在法向應(yīng)力下完全固結(jié)，在剪切的全過程中則不讓土樣含水量變化。力下完全固結(jié)，在剪切的全過程中則不讓土樣含水量變化。上一頁 下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法 總應(yīng)力法的三種試驗結(jié)果是不一樣的。一般慢剪

29、所得的總應(yīng)力法的三種試驗結(jié)果是不一樣的。一般慢剪所得的 值值最大，快剪所得的最大，快剪所得的 值最小，固結(jié)快剪居中。所得的值最小，固結(jié)快剪居中。所得的c值亦值亦不相同，如不相同，如圖圖4-7所示。在強度與穩(wěn)定計算中究竟采用哪種方所示。在強度與穩(wěn)定計算中究竟采用哪種方法的抗剪強度指標(biāo)值，應(yīng)視工程實際情況而定。法的抗剪強度指標(biāo)值，應(yīng)視工程實際情況而定。 快剪快剪(不排水剪不排水剪)的強度相當(dāng)于土體受力后出現(xiàn)孔隙水應(yīng)力且的強度相當(dāng)于土體受力后出現(xiàn)孔隙水應(yīng)力且絲毫沒有消散時的強度。如地基是厚度很大的飽和鉆土，預(yù)絲毫沒有消散時的強度。如地基是厚度很大的飽和鉆土，預(yù)計在加荷期間土層來不及排水，往往施工期間

30、就可能失去穩(wěn)計在加荷期間土層來不及排水，往往施工期間就可能失去穩(wěn)定，這時可采用快剪的強度指標(biāo)校核施工期間的穩(wěn)定。反之，定，這時可采用快剪的強度指標(biāo)校核施工期間的穩(wěn)定。反之，如建筑施工期長而透水性小的土層很薄，在加荷期間地基能如建筑施工期長而透水性小的土層很薄，在加荷期間地基能充分排水固結(jié)，則可采用慢剪的強度指標(biāo)校核穩(wěn)定。又如，充分排水固結(jié)，則可采用慢剪的強度指標(biāo)校核穩(wěn)定。又如，建筑物施工期內(nèi)由結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的固結(jié)能基本完成，但后來建筑物施工期內(nèi)由結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的固結(jié)能基本完成，但后來又有突加的使用荷載又有突加的使用荷載(如水池、水塔充水，谷倉、料倉裝料如水池、水塔充水，谷倉、料倉裝料等等)，在新的

31、應(yīng)力情況下土層來不及排水，此類情況可采用固，在新的應(yīng)力情況下土層來不及排水，此類情況可采用固結(jié)快剪的強度指標(biāo)校核穩(wěn)定。一般情況下，地基在施工與使結(jié)快剪的強度指標(biāo)校核穩(wěn)定。一般情況下，地基在施工與使用階段的固結(jié)程度往往不易準(zhǔn)確估計，根據(jù)實踐經(jīng)驗并考慮用階段的固結(jié)程度往往不易準(zhǔn)確估計，根據(jù)實踐經(jīng)驗并考慮一定的安全度，實用上常采用固結(jié)快剪的強度指標(biāo)來核算穩(wěn)一定的安全度，實用上常采用固結(jié)快剪的強度指標(biāo)來核算穩(wěn)定。定。上一頁 下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法 總應(yīng)力法由于運用方便，所以是日前用得最多的方法，但在總應(yīng)力法由于運用方便，所以是日前用得最多的方法，但在應(yīng)用上還存在

32、缺陷。首先它只能考慮三種特定的固結(jié)情況，應(yīng)用上還存在缺陷。首先它只能考慮三種特定的固結(jié)情況，不能反映其他固結(jié)情況下的不能反映其他固結(jié)情況下的c、 值。實際上，地基受荷載值。實際上，地基受荷載作用后經(jīng)歷不同的固結(jié)度，即使在同一時刻，地基中不同位作用后經(jīng)歷不同的固結(jié)度，即使在同一時刻，地基中不同位置的土又處于不同的固結(jié)度，但總應(yīng)力法對整個土層只采用置的土又處于不同的固結(jié)度，但總應(yīng)力法對整個土層只采用相應(yīng)于某一特定固結(jié)度的抗剪強度，與實際不符。其次，在相應(yīng)于某一特定固結(jié)度的抗剪強度，與實際不符。其次，在地質(zhì)條件稍復(fù)雜的情況下，哪怕是粗略地估計地基土的固結(jié)地質(zhì)條件稍復(fù)雜的情況下，哪怕是粗略地估計地基土

33、的固結(jié)度也是困難的。這些都說明總應(yīng)力法對地基實際情況的模擬度也是困難的。這些都說明總應(yīng)力法對地基實際情況的模擬是很粗略的。因此，如果需要更精確地評定地基的強度與穩(wěn)是很粗略的。因此，如果需要更精確地評定地基的強度與穩(wěn)定，就應(yīng)采用更完善的方法，如有效應(yīng)力法。定，就應(yīng)采用更完善的方法，如有效應(yīng)力法。 (二二)有效應(yīng)力強度指標(biāo)的側(cè)定有效應(yīng)力強度指標(biāo)的側(cè)定 有效應(yīng)力法中抗剪強度與有效應(yīng)力的關(guān)系如有效應(yīng)力法中抗剪強度與有效應(yīng)力的關(guān)系如圖圖4-8所示。所示。根據(jù)土樣剪切試驗的根據(jù)土樣剪切試驗的 關(guān)系曲線，可求得有效應(yīng)力的關(guān)系曲線，可求得有效應(yīng)力的抗剪強度指標(biāo)抗剪強度指標(biāo) 、 。取得。取得 、 后，校核地基強

34、度與后，校核地基強度與穩(wěn)定可按下述步驟進行穩(wěn)定可按下述步驟進行:cfc上一頁 下一頁返回第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法第二節(jié)土的抗剪強度試驗方法 (1)求出欲驗算階段的地基應(yīng)力分布。求出欲驗算階段的地基應(yīng)力分布。 (2)按固結(jié)理論算出或根據(jù)現(xiàn)場實測資料得出所研究時刻地按固結(jié)理論算出或根據(jù)現(xiàn)場實測資料得出所研究時刻地基中孔隙水應(yīng)力的分布，從而知道地基中有效應(yīng)力的分布?；锌紫端畱?yīng)力的分布，從而知道地基中有效應(yīng)力的分布。 (3)根據(jù)根據(jù) 、 求出該階段的地基極限承載力，并與外荷求出該階段的地基極限承載力，并與外荷比較，判斷土的強度與穩(wěn)定是否得到保證。比較，判斷土的強度與穩(wěn)定是否得到保證。 有效應(yīng)力法在

35、理論上比較嚴(yán)格，能比總應(yīng)力法更好地反映抗有效應(yīng)力法在理論上比較嚴(yán)格，能比總應(yīng)力法更好地反映抗剪強度實質(zhì)，能夠檢驗土體處于部分固結(jié)情況下的穩(wěn)定性。剪強度實質(zhì)，能夠檢驗土體處于部分固結(jié)情況下的穩(wěn)定性。因此，工程中，特別是水利工程中有效應(yīng)力法日益推廣。應(yīng)因此，工程中，特別是水利工程中有效應(yīng)力法日益推廣。應(yīng)用有效應(yīng)力法的關(guān)鍵在于求得孔隙水應(yīng)力分布，但很多情況用有效應(yīng)力法的關(guān)鍵在于求得孔隙水應(yīng)力分布，但很多情況下得不到孔隙水應(yīng)力分布的實用解答，往往會影響有效應(yīng)力下得不到孔隙水應(yīng)力分布的實用解答，往往會影響有效應(yīng)力法的應(yīng)用。法的應(yīng)用。 (三三)各種剪切試驗方法的適用范圍各種剪切試驗方法的適用范圍 各種剪切

36、試驗方法的適用范圍如各種剪切試驗方法的適用范圍如圖圖4-9所示。所示。c上一頁 返回第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗 一、固結(jié)不排水剪一、固結(jié)不排水剪 固結(jié)不排水剪習(xí)慣上稱為固結(jié)快剪或固結(jié)不排水剪習(xí)慣上稱為固結(jié)快剪或CU試驗。飽和鉆性試驗。飽和鉆性土的固結(jié)不排水抗剪強度受應(yīng)力歷史的影響，如果土樣在試土的固結(jié)不排水抗剪強度受應(yīng)力歷史的影響，如果土樣在試驗室所受到的各向等壓固結(jié)壓力驗室所受到的各向等壓固結(jié)壓力 小于土樣曾經(jīng)受到過的最小于土樣曾經(jīng)受到過的最大固結(jié)壓力大固結(jié)壓力pc，就是超固結(jié)，就是超固結(jié);如果如果 ，就是正常固結(jié)。，就是正常固結(jié)。這兩種不同的固結(jié)狀態(tài)，抗剪

37、強度性狀是不同的，如這兩種不同的固結(jié)狀態(tài)，抗剪強度性狀是不同的，如圖圖4-10所示。飽和鉆性土在所示。飽和鉆性土在CU試驗時，在各向等壓固結(jié)壓力試驗時，在各向等壓固結(jié)壓力 作作用下能夠充分排水，實現(xiàn)固結(jié)，所以該階段孔隙水壓力為零。用下能夠充分排水，實現(xiàn)固結(jié)，所以該階段孔隙水壓力為零。在后半段，施加切應(yīng)力在后半段，施加切應(yīng)力 在不排水條件下使土樣很快剪在不排水條件下使土樣很快剪壞，此時因為不能排水，所以有孔隙水壓力。由圖壞，此時因為不能排水，所以有孔隙水壓力。由圖4-10可知，可知，正常固結(jié)正常固結(jié)(NC)土在剪切過程中產(chǎn)生剪縮并存在正的孔隙水壓土在剪切過程中產(chǎn)生剪縮并存在正的孔隙水壓力，力，

38、，故有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的左側(cè)，內(nèi)摩擦角，故有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的左側(cè)，內(nèi)摩擦角增加而鉆聚力降低。超固結(jié)增加而鉆聚力降低。超固結(jié)(OC)土在剪切過程，剛開始也有土在剪切過程，剛開始也有一些剪縮并產(chǎn)生正的孔隙水壓力，緊接著開始產(chǎn)生剪脹現(xiàn)象，一些剪縮并產(chǎn)生正的孔隙水壓力，緊接著開始產(chǎn)生剪脹現(xiàn)象，土的超固比土的超固比(pc/p1，其中，其中pc、p1分別為歷史上和當(dāng)前的最大自分別為歷史上和當(dāng)前的最大自重壓力重壓力)越大，剪脹現(xiàn)象越顯著，和剪脹相應(yīng)的孔隙水壓力越大，剪脹現(xiàn)象越顯著，和剪脹相應(yīng)的孔隙水壓力為負值為負值(吸力吸力)， 。cp33331u)(uu下一頁返回第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗第三節(jié)

39、不同排水條件下的剪切試驗此時，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的右側(cè)，且抗剪強度包絡(luò)線表此時，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的右側(cè)，且抗剪強度包絡(luò)線表明，有效應(yīng)力指標(biāo)內(nèi)摩擦角有所降低而鉆聚力有所增加。明，有效應(yīng)力指標(biāo)內(nèi)摩擦角有所降低而鉆聚力有所增加。按總應(yīng)力表示抗剪強度的方程為按總應(yīng)力表示抗剪強度的方程為: (4-12)按有效應(yīng)力表示抗剪強度的方程為按有效應(yīng)力表示抗剪強度的方程為: (4-13) 二、固結(jié)排水剪二、固結(jié)排水剪 固結(jié)排水剪習(xí)慣上稱為慢剪或固結(jié)排水剪習(xí)慣上稱為慢剪或CD試驗，也簡稱排水剪。試驗，也簡稱排水剪。整個試驗過程能充分排水，所以孔隙水壓力始終為零?？倯?yīng)整個試驗過程能充分排水，所以孔隙水壓力始終為

40、零?？倯?yīng)力最后全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，總應(yīng)力圓也是有效應(yīng)力圓，二力最后全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，總應(yīng)力圓也是有效應(yīng)力圓，二者的抗剪強度包絡(luò)線相同。在剪切過程中，者的抗剪強度包絡(luò)線相同。在剪切過程中，NC土發(fā)生剪縮，土發(fā)生剪縮，OC土剛開始也產(chǎn)生剪縮，緊接著就產(chǎn)生剪脹，如土剛開始也產(chǎn)生剪縮，緊接著就產(chǎn)生剪脹，如圖圖4-11所示。所示。 試驗表明，試驗表明，CD試驗試驗NC土的抗剪強度包絡(luò)線通過坐標(biāo)原點即土的抗剪強度包絡(luò)線通過坐標(biāo)原點即cd=0，抗剪強度方程為，抗剪強度方程為: (4-14)cucufctancucufctandftan上一頁 下一頁返回第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗第三節(jié)不同排水條件下的剪

41、切試驗OC土的抗剪強度包絡(luò)線近似為一條直線，抗剪強度方程為土的抗剪強度包絡(luò)線近似為一條直線，抗剪強度方程為: (4-15) 三、不固結(jié)不排水剪三、不固結(jié)不排水剪 不固結(jié)不排水剪試驗習(xí)慣上稱為快剪或不固結(jié)不排水剪試驗習(xí)慣上稱為快剪或UU試驗。對于飽試驗。對于飽和鉆性土，其和鉆性土，其UU試驗用總應(yīng)力法表示的抗剪強度包絡(luò)線為試驗用總應(yīng)力法表示的抗剪強度包絡(luò)線為一條水平線。一條水平線。 ，只有黏聚力，只有黏聚力c值存在，如值存在，如圖圖4-12所示，所示，總應(yīng)力極限莫爾圓能夠作多個，而有效應(yīng)力圓只能作一個。總應(yīng)力極限莫爾圓能夠作多個，而有效應(yīng)力圓只能作一個。變換變換 、 ，使土樣達到臨界破壞狀態(tài)或極

42、限平衡狀態(tài)，就，使土樣達到臨界破壞狀態(tài)或極限平衡狀態(tài)，就能作出多個總應(yīng)力極限莫爾圓，作它們的公切線，就是抗剪能作出多個總應(yīng)力極限莫爾圓，作它們的公切線，就是抗剪強度包絡(luò)線。強度包絡(luò)線。已們的公切線為一條水平線。此時的土樣在已們的公切線為一條水平線。此時的土樣在地質(zhì)年代里，在一定的應(yīng)力狀態(tài)下，固結(jié)已完成，地質(zhì)年代里，在一定的應(yīng)力狀態(tài)下，固結(jié)已完成，u=0,具有具有一定的有效應(yīng)力。土樣在進人試驗室后，在一定的有效應(yīng)力。土樣在進人試驗室后，在UU試驗中固結(jié)試驗中固結(jié)度不再變化，有效應(yīng)力不再變化。按總應(yīng)力法表示抗剪強度度不再變化，有效應(yīng)力不再變化。按總應(yīng)力法表示抗剪強度有有: (4-16)ddfcta

43、n 013)(21031ufuc上一頁 下一頁返回第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗第三節(jié)不同排水條件下的剪切試驗四、孔隙水壓力計算公式四、孔隙水壓力計算公式(1)畢肖普孔壓計算公式畢肖普孔壓計算公式: (4-17)(2)通常研究飽和土比較多，對于飽和土，通常研究飽和土比較多，對于飽和土，B=1. 0，所以在，所以在UU試驗中試驗中 (4-18)在在CU試驗中，由于前階段固結(jié)完成，試驗中，由于前階段固結(jié)完成， ，得，得: (4-19)式中式中A-孔壓系數(shù)。斯肯普頓根據(jù)大量的三軸試驗，給出孔壓系數(shù)。斯肯普頓根據(jù)大量的三軸試驗，給出A值的經(jīng)驗系數(shù)，見值的經(jīng)驗系數(shù)，見表表4-l。03)(313ABu)(

44、313Au)(31 Au上一頁 返回第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載 一、地基的臨塑荷載一、地基的臨塑荷載 i陸塑荷載是指理論上地基中剛開始出現(xiàn)剪切破壞陸塑荷載是指理論上地基中剛開始出現(xiàn)剪切破壞(塑性變塑性變形形)時基底單位面積上所承受的荷載。時基底單位面積上所承受的荷載。 在均布條形荷載作用下，土中任一點在均布條形荷載作用下，土中任一點M的應(yīng)力來源于三方的應(yīng)力來源于三方面面:基礎(chǔ)底面的附加壓力基礎(chǔ)底面的附加壓力p，基底以下土的自重壓力，基底以下土的自重壓力 ，基，基底處的邊側(cè)荷載底處的邊側(cè)荷載 ，如，如圖圖4-13所示所示(當(dāng)基底以上與基底以下當(dāng)基底以上與基底以下

45、土的重度不同時，可分別代人不同值土的重度不同時，可分別代人不同值)。為了進一步簡化，。為了進一步簡化，假定土的側(cè)壓力系數(shù)假定土的側(cè)壓力系數(shù)K0=1(實際實際K0=0. 350. 8 )。如此，土中。如此，土中任意點任意點M的最大和最小主應(yīng)力應(yīng)為的最大和最小主應(yīng)力應(yīng)為: (4-20) (4-21)zddzdp)2sin2(1dzdp)2sin2(3下一頁返回第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載式中式中 -土的重度土的重度(kN/m3);d-基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深(m);p-基底壓力基底壓力(kN/m2); -M點的視角點的視角(rad)。當(dāng)當(dāng)M點應(yīng)力達到極限平衡時，應(yīng)有點應(yīng)力達

46、到極限平衡時，應(yīng)有: (4-22)將式將式(4-20)及式及式(4-21)代人式代人式(4-22)得得 (4-23)上式規(guī)定了處于極限平衡狀態(tài)的點的坐標(biāo)位置。上式規(guī)定了處于極限平衡狀態(tài)的點的坐標(biāo)位置。 2tan2sin3131ccdccdpztan)2sin2sin(上一頁 下一頁返回第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載按照定義，當(dāng)臨塑荷載作用時，塑性區(qū)剛剛出現(xiàn)，因此可認(rèn)按照定義，當(dāng)臨塑荷載作用時，塑性區(qū)剛剛出現(xiàn)，因此可認(rèn)為此時塑性區(qū)的最大深度為此時塑性區(qū)的最大深度zmax為零。由此即可求出臨塑荷載為零。由此即可求出臨塑荷載的表達式。對式的表達式。對式 (4-23)求導(dǎo)

47、數(shù)，得求導(dǎo)數(shù)，得: (4-24)令令 ，則有：，則有： (4-25)故故 (4-26)將上式代人式將上式代人式(4-24)得得 (4-27) 1sin2cos(2rdpddz0ddzsin2cos22dcccrdpztan)2tan(max上一頁 下一頁返回第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載當(dāng)當(dāng)zmax= 0時，則得臨塑荷載時，則得臨塑荷載pcr的表達式如下的表達式如下: (4-28)式中式中 -基礎(chǔ)埋置深度范圍內(nèi)土的平均重度，有地下水時取基礎(chǔ)埋置深度范圍內(nèi)土的平均重度，有地下水時取浮重度浮重度(kN/m3)d-從地面起至基礎(chǔ)底面處的基礎(chǔ)埋置深度從地面起至基礎(chǔ)底面處的

48、基礎(chǔ)埋置深度(m);c-基礎(chǔ)底面以下土的鉆聚力基礎(chǔ)底面以下土的鉆聚力(kN/m2); -基礎(chǔ)底面以下土的內(nèi)摩擦角基礎(chǔ)底面以下土的內(nèi)摩擦角(o);Nd，Nc承載力系數(shù)，由內(nèi)摩擦角甲按下式求算或查承載力系數(shù)，由內(nèi)摩擦角甲按下式求算或查 表表4-2確確定。定。cNdNdcccdpcdcr2tan)tan(上一頁 下一頁返回第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載 (4-29) 二、地基的臨界荷載二、地基的臨界荷載 若基底壓力小于若基底壓力小于pcr，地基中沒有塑性區(qū)，這時，地基的安，地基中沒有塑性區(qū)，這時，地基的安全度是足夠的。實踐證明，可以容許地基中有不大的塑性區(qū)，全度是足夠的

49、。實踐證明，可以容許地基中有不大的塑性區(qū)，對于建筑物安全并無妨害。如果塑性區(qū)的最大深度對于建筑物安全并無妨害。如果塑性區(qū)的最大深度zmax達到達到基礎(chǔ)寬度基礎(chǔ)寬度b的的1/3或或1/4，這時的基底壓力稱為臨界荷載，分別，這時的基底壓力稱為臨界荷載，分別以以p1/3或或p1/4表示，地基的臨界荷載可作為地基承載力的一種表示，地基的臨界荷載可作為地基承載力的一種指標(biāo)。指標(biāo)。2tantan2tan2tanccNccNcd上一頁 下一頁返回第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載令令zmax=b/4，則很容易求得臨界荷載，則很容易求得臨界荷載p1/4 (4-30)在偏心荷載作用下，

50、且當(dāng)在偏心荷載作用下，且當(dāng) 時，可令時，可令zmax=b/3，求得臨，求得臨界荷載界荷載p1/3作為偏心受壓基石出的地基容許承載力作為偏心受壓基石出的地基容許承載力: (4-31)mmb3cNdNdNdccccbdpcd4/14/12tan)tan41(cNdNdNdccccbdpcd3/13/12tan)tan31(上一頁 下一頁返回第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載第四節(jié)地基的臨塑荷載與臨界荷載式中式中b-基礎(chǔ)寬度，對矩形基礎(chǔ)取短邊長度，對圓形基礎(chǔ)采基礎(chǔ)寬度，對矩形基礎(chǔ)取短邊長度，對圓形基礎(chǔ)采用用 ，F(xiàn)為圓形基礎(chǔ)底面積為圓形基礎(chǔ)底面積;N1/4、N1/3-承載力系數(shù)，由內(nèi)摩擦角承載力系數(shù)，由內(nèi)

51、摩擦角 按下式求算或查表按下式求算或查表4-2確定確定: (4-32)其余符號意義同前。其余符號意義同前。Fb )2tan(3)2tan(43/14/1cNcN上一頁 返回第五節(jié)地基的破壞形式第五節(jié)地基的破壞形式 試驗研究表明，在荷載作用下，建筑物地基的破壞通常是由試驗研究表明，在荷載作用下，建筑物地基的破壞通常是由于承載力不足而引起的剪切破壞。地基剪切破壞的形式可分于承載力不足而引起的剪切破壞。地基剪切破壞的形式可分為沖剪破壞、局部剪切破壞和整體剪切破壞三種，地基的不為沖剪破壞、局部剪切破壞和整體剪切破壞三種，地基的不同破壞形式如同破壞形式如圖圖4-14所示。所示。地基的破壞形式如地基的破壞

52、形式如圖圖4-15所示。所示。壓力壓力-沉降關(guān)系曲線如沉降關(guān)系曲線如圖圖4-16所示。所示。返回第六節(jié)深基礎(chǔ)地基的極限承載力第六節(jié)深基礎(chǔ)地基的極限承載力一、深基礎(chǔ)地基的極限承載力計算一、深基礎(chǔ)地基的極限承載力計算圖圖4-17 ( a)所示即為將淺基礎(chǔ)下的地基破壞情況硬性地用于所示即為將淺基礎(chǔ)下的地基破壞情況硬性地用于深基下的地基，滑動面形狀與淺基礎(chǔ)的一樣?；A(chǔ)旁的土只深基下的地基，滑動面形狀與淺基礎(chǔ)的一樣。基礎(chǔ)旁的土只對地基土起上覆荷載的作用。這種假設(shè)與實際滑動面形狀嚴(yán)對地基土起上覆荷載的作用。這種假設(shè)與實際滑動面形狀嚴(yán)重不符，只是由于運算簡單不需再引人新的概念，因使用方重不符，只是由于運算簡

53、單不需再引人新的概念，因使用方便而被應(yīng)用，但求得的地基極限荷載通常較小。便而被應(yīng)用，但求得的地基極限荷載通常較小。 在基礎(chǔ)相對埋深在基礎(chǔ)相對埋深(d/b)較大時，塑性區(qū)逐漸向基底以上擴展。較大時，塑性區(qū)逐漸向基底以上擴展。圖圖4-18 ( a)相當(dāng)于基礎(chǔ)埋深為零相當(dāng)于基礎(chǔ)埋深為零(因上層土因上層土 ，只起，只起荷載作用荷載作用)的情況，而圖的情況，而圖4-18 (b)則是有一定埋深時的情況。則是有一定埋深時的情況。當(dāng)埋深很大時，則最后達到如圖當(dāng)埋深很大時，則最后達到如圖4-17 ( b )所示的封閉梨形塑所示的封閉梨形塑性區(qū)，這時性區(qū)，這時 。 如圖如圖4-17(c)所示，在基礎(chǔ)刺人土中時，基礎(chǔ)下形成剪切區(qū)，所示，在基礎(chǔ)刺人土中時，基礎(chǔ)下形成剪切區(qū)，基礎(chǔ)旁的土則形成壓密區(qū)。假定剪切區(qū)只發(fā)展到與水平成基礎(chǔ)旁的土則形成壓密區(qū)。假定剪切區(qū)只發(fā)展到與水平成45o角的界面角的界面ab處為止，處為止，ab線以上的土受到剪切區(qū)內(nèi)的擠壓，線以上的