1、2.4 淺基礎(chǔ)的地基承載力淺基礎(chǔ)的地基承載力 一、地基承載力概念一、地基承載力概念 地基極限承載力地基極限承載力pu bd 地基承載力特征值地基承載力特征值 fak：由載荷試驗測定的地由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值。所對應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值。ps圖2-16 按載荷試驗成果確定地基承載力特征值 （a）低壓縮性土 （b）高壓縮性土puupsp（a）（b）1p修正后的地基承載力特征值修正后的地基承載力特征值 fa：指在保證指在保證地地基穩(wěn)定基穩(wěn)定的條件下，地基的條件下，地基變形不超過允許值

2、變形不超過允許值的的地基承載力。地基承載力。 可表達(dá)為：可表達(dá)為： 式中式中pu為地基極限承載力，為地基極限承載力，K為安全系數(shù)，為安全系數(shù)，為由地基允許變形值控制的系數(shù)。為由地基允許變形值控制的系數(shù)。Kpfuaps圖 2 - 1 5 壓 力 - 沉 降 關(guān) 系 曲 線pufa12up/ Ksa 從定義及上式可看出，地基承載力特征值從定義及上式可看出，地基承載力特征值 fa的的大小，取決于兩個條件：大小，取決于兩個條件：1）要有一定的強度安全儲備，即）要有一定的強度安全儲備，即fa = pu / K ；2）地基變形不應(yīng)大于相應(yīng)的允許值。且在）地基變形不應(yīng)大于相應(yīng)的允許值。且在多多數(shù)情況下，數(shù)情

3、況下，fa是由地基變形允許值控制的是由地基變形允許值控制的。 綜上所述，綜上所述，地基承載力并非定值地基承載力并非定值，與下列因素，與下列因素有關(guān)：有關(guān)： 地基變形允許值；地基變形允許值； 土的類別和狀態(tài)；土的類別和狀態(tài)； 基礎(chǔ)大小、形狀（主要是基礎(chǔ)寬度）；基礎(chǔ)大小、形狀（主要是基礎(chǔ)寬度）； 基礎(chǔ)埋深；基礎(chǔ)埋深； 荷載性質(zhì)。荷載性質(zhì)。 二、地基承載力特征值的確定二、地基承載力特征值的確定 （一）地基承載力特征值確定的方法（一）地基承載力特征值確定的方法 1.根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)以根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)以理論公式理論公式計算；計算； 2.由由現(xiàn)場載荷現(xiàn)場載荷試驗的試驗的ps曲線或曲線或其他原位測其

4、他原位測試試方法確定；方法確定； 3.按規(guī)范提供的按規(guī)范提供的承載力表承載力表確定；確定； 4.在土質(zhì)基本相同的情況下，在土質(zhì)基本相同的情況下，參照鄰近建筑參照鄰近建筑物的工程經(jīng)驗物的工程經(jīng)驗確定。確定。 （二）地基承載力特征值確定的原則（二）地基承載力特征值確定的原則上述確定地基承載力特征值的方法是各有長上述確定地基承載力特征值的方法是各有長短、互為補充的，必要時可按多種方法綜合短、互為補充的，必要時可按多種方法綜合確定。確定。確定的精細(xì)程度宜按地基基礎(chǔ)設(shè)計等級以及確定的精細(xì)程度宜按地基基礎(chǔ)設(shè)計等級以及地基等級、結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗適當(dāng)選擇，以免出地基等級、結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗適當(dāng)選擇，以免出現(xiàn)現(xiàn)不必要的過

5、分嚴(yán)格不必要的過分嚴(yán)格和和無區(qū)別地隨意簡化無區(qū)別地隨意簡化這這兩種偏向。兩種偏向。尤其是，如果掌握了這些方法，在實踐中又尤其是，如果掌握了這些方法，在實踐中又能能充分調(diào)查并合理利用當(dāng)?shù)匾延械亟?jīng)驗充分調(diào)查并合理利用當(dāng)?shù)匾延械亟?jīng)驗，往，往往只須通過不多的勘察測試工作，就能比較往只須通過不多的勘察測試工作，就能比較正確地確定地基承載力值。正確地確定地基承載力值。 確定地基承載力特征值的原則確定地基承載力特征值的原則 1. 按土的抗剪強度指標(biāo)確定按土的抗剪強度指標(biāo)確定 （1）地基極限承載力理論公式）地基極限承載力理論公式 fa = pu / K （24） 式中式中K安全系數(shù)，其取值與地基基礎(chǔ)設(shè)安全系數(shù)

6、，其取值與地基基礎(chǔ)設(shè)計等級、荷載的性質(zhì)、土的抗剪強度指標(biāo)的計等級、荷載的性質(zhì)、土的抗剪強度指標(biāo)的可靠程度、以及地基條件等因素有關(guān)，對可靠程度、以及地基條件等因素有關(guān)，對長長期承載力一般取期承載力一般取K=23。 pu可按太沙基公式、魏錫克公式和漢森公式可按太沙基公式、魏錫克公式和漢森公式等地基極限承載力的理論公式計算（參閱等地基極限承載力的理論公式計算（參閱土力學(xué)土力學(xué)教材）。教材）。 （2）規(guī)范推薦的理論公式）規(guī)范推薦的理論公式當(dāng)荷載為中心荷載或偏心很?。ㄆ木喈?dāng)荷載為中心荷載或偏心很?。ㄆ木鄀l /30，l 為偏心方向基礎(chǔ)邊長）時：為偏心方向基礎(chǔ)邊長）時： faMbb+Mdmd+Mcck

7、 （25）對對飽和軟粘土飽和軟粘土，取不排水抗剪強度指標(biāo)，取不排水抗剪強度指標(biāo)cu（u=0）計算得）計算得短期承載力短期承載力計算公式為：計算公式為： fa = 3.14cu+md （26） 上兩式中：上兩式中： Mb、Md、Mc承載力系數(shù)，按承載力系數(shù)，按k值查表值查表23； m基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度；位以下取有效重度； 基底以下土的重度，地下水位以下取有基底以下土的重度，地下水位以下取有效重度；效重度； k、ck基底下一倍基寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角、基底下一倍基寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角、粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值；粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值； bd b b基礎(chǔ)

8、底面寬度，大于基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時按時按6m考慮；考慮；對于砂土，小于對于砂土，小于3m時按時按3m考慮；考慮； d 基礎(chǔ)埋置深度，基礎(chǔ)埋置深度，一般自室外地面標(biāo)高一般自室外地面標(biāo)高算起算起。 在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時，應(yīng)從天然但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。地面標(biāo)高算起。 對于對于地下室地下室，如采用箱形基礎(chǔ)或筏基時，基，如采用箱形基礎(chǔ)或筏基時，基礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)高算起；礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)高算起； 當(dāng)當(dāng)采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時，應(yīng)從室內(nèi)地采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高

9、算起面標(biāo)高算起。式（式（25）實質(zhì)上就是地基臨界荷載）實質(zhì)上就是地基臨界荷載p1/4公式公式 ，將其作為承載力計算公式來源于原蘇聯(lián)規(guī)范將其作為承載力計算公式來源于原蘇聯(lián)規(guī)范（但（但1983年原蘇聯(lián)規(guī)范已取消，而將其改作年原蘇聯(lián)規(guī)范已取消，而將其改作為沉降計算的界定條件）。對砂土地基當(dāng)為沉降計算的界定條件）。對砂土地基當(dāng)k24o時，以載荷試驗資料技術(shù)修正時，以載荷試驗資料技術(shù)修正p1/4公式公式 中的中的Mb，取，取 。式（式（25）是長期承載力公式，式（）是長期承載力公式，式（26）則是短期承載力公式。一般情況下，粘性土則是短期承載力公式。一般情況下，粘性土的長期承載力比短期承載力要高，但對于

10、超的長期承載力比短期承載力要高，但對于超固結(jié)土（特別是強超固結(jié)土），有可能其長固結(jié)土（特別是強超固結(jié)土），有可能其長期承載力比短期承載力還低。期承載力比短期承載力還低。式（式（25）是按條形荷載推出，應(yīng)用到方形）是按條形荷載推出，應(yīng)用到方形bpM1b 、圓形荷載，雖說偏安全但不甚嚴(yán)格；、圓形荷載，雖說偏安全但不甚嚴(yán)格； p1/4荷荷載作用下土中已出現(xiàn)塑性區(qū)（彈塑性問題），載作用下土中已出現(xiàn)塑性區(qū)（彈塑性問題），但但用彈性理論、用彈性理論、用塑性理論，且推導(dǎo)過程用塑性理論，且推導(dǎo)過程中中c 、z的迭加未考慮方向性；盡管如此，的迭加未考慮方向性；盡管如此，該式在我國已應(yīng)用了幾十年，且經(jīng)過適當(dāng)經(jīng)該式

11、在我國已應(yīng)用了幾十年，且經(jīng)過適當(dāng)經(jīng)驗修正，故仍保留下來。驗修正，故仍保留下來。式（式（26）理論上完全正確（原蘇聯(lián)學(xué)者弗）理論上完全正確（原蘇聯(lián)學(xué)者弗洛林用極限理論證明過），不僅適用于條形洛林用極限理論證明過），不僅適用于條形荷載，也適用于方形、圓形荷載。形式上，荷載，也適用于方形、圓形荷載。形式上，式（式（26）只不過是式（）只不過是式（25）的一個特殊）的一個特殊形式形式式（式（ 25 ）?。┤=0即得即得，但兩式反映，但兩式反映得理論意義不同，指標(biāo)選用不同，有著實質(zhì)得理論意義不同，指標(biāo)選用不同，有著實質(zhì)上得差別。上得差別。 （3）幾點說明）幾點說明 a. 土的抗剪強度指標(biāo)一般應(yīng)采取質(zhì)量

12、最好土的抗剪強度指標(biāo)一般應(yīng)采取質(zhì)量最好的原狀土樣以三軸壓縮試驗測定，且每層土的原狀土樣以三軸壓縮試驗測定，且每層土的試驗數(shù)量不得少于的試驗數(shù)量不得少于6組；內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值組；內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值k 和粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值和粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值ck可按公式（可按公式（2713）計）計算算 b. 對飽和軟土對飽和軟土（u=0，Mb =0），），增大基增大基底尺寸不可能提高地基承載力底尺寸不可能提高地基承載力，但對，但對k0的的土，增大基底寬度將使承載力隨著土，增大基底寬度將使承載力隨著k 的提高的提高而顯著增加。出于對基礎(chǔ)沉降方面考慮，當(dāng)而顯著增加。出于對基礎(chǔ)沉降方面考慮，當(dāng)b6m時，這些公式將給出過大的承載力值，時，

13、這些公式將給出過大的承載力值，此時，此時，b宜按宜按6m考慮?？紤]。 c. 對對實體基礎(chǔ)實體基礎(chǔ)（如擴展基礎(chǔ)）而言，隨埋深（如擴展基礎(chǔ)）而言，隨埋深d線性增加的承載力將被基礎(chǔ)和回填土重量的線性增加的承載力將被基礎(chǔ)和回填土重量的相應(yīng)增加所部分抵償。特別是對于相應(yīng)增加所部分抵償。特別是對于飽和軟土飽和軟土，Md =1，由于，由于Gm，這兩方面幾乎相抵而收不，這兩方面幾乎相抵而收不到明顯的效益；到明顯的效益； d. 按土的抗剪強度確定的地基承載力特征按土的抗剪強度確定的地基承載力特征值值沒有考慮建筑物對地基變形的要求沒有考慮建筑物對地基變形的要求，因此在，因此在基礎(chǔ)底面尺寸確定后，還應(yīng)進(jìn)行地基變形驗

14、算?；A(chǔ)底面尺寸確定后，還應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算。 e. 地下水位以下土的有效重度約為飽和重度地下水位以下土的有效重度約為飽和重度的一半，因此，對于砂土地基，當(dāng)?shù)叵滤簧系囊话?，因此，對于砂土地基，?dāng)?shù)叵滤簧仙咏讜r，地基承載力將明顯降低。升接近基底時，地基承載力將明顯降低。 2. 按地基載荷試驗確定按地基載荷試驗確定 載荷試驗包括：淺層平板載荷試驗，深層載荷試驗包括：淺層平板載荷試驗，深層平板試驗及螺旋板載荷試驗平板試驗及螺旋板載荷試驗ps圖2-16 按載荷試驗成果確定地基承載力特征值 （a）低壓縮性土 （b）高壓縮性土puupsp（a）（b）1p 根據(jù)載荷試驗成果根據(jù)載荷試驗成果p-s曲

15、線確定地基承載力特曲線確定地基承載力特征值的方法征值的方法 ： （1）密實砂土、硬塑粘土等低壓縮性土）密實砂土、硬塑粘土等低壓縮性土 p-s曲線通常有比較明顯的起始直線段和極限曲線通常有比較明顯的起始直線段和極限值，即呈急進(jìn)破壞的值，即呈急進(jìn)破壞的 “陡降型陡降型”，其承載力特，其承載力特征值一般由征值一般由強度安全控制強度安全控制。 可取直線段末點所對應(yīng)的壓可取直線段末點所對應(yīng)的壓力力p1（比例界限荷載）作為承比例界限荷載）作為承載力特征值，即：載力特征值，即： fai= p1 對于少數(shù)呈對于少數(shù)呈“脆性脆性”破壞的破壞的土，土，p1與極限荷載與極限荷載pu很接近，很接近，故當(dāng)故當(dāng)pu0.5

16、m=1m0.5m，故還需對，故還需對fak進(jìn)行修正。進(jìn)行修正。查表查表2 25 5，得承載力修正系數(shù)，得承載力修正系數(shù)b=3.0=3.0，d=4.4=4.4，代入式（，代入式（2 21414），得修正后的地基），得修正后的地基承載力特征值為：承載力特征值為： fa= fak+b (b-3)+dm(d-0.5) =222+3.018.7(3-3)+ 4.418.7(1-0.5) =263 kPa kPa22218025010151013180akf （2 2）基礎(chǔ)埋深為）基礎(chǔ)埋深為2.1m2.1m 這時地基持力層為粉質(zhì)粘土，根據(jù)題給條件，這時地基持力層為粉質(zhì)粘土，根據(jù)題給條件，可以采用規(guī)范推薦的

17、理論公式來確定地基承可以采用規(guī)范推薦的理論公式來確定地基承載力特征值。由載力特征值。由k=21查表查表2 23 3，得，得Mb=0.56，Md=3.25，Mc=5.85。因基底與地下水位平齊，因基底與地下水位平齊，故故 取有效重度取有效重度，即即 =satw =19.110 = 9.1kPa 0 = (18.72+18.20.1)/2.1=18.7 kN/m3 按公式（按公式（2 25 5），地基持力層的承載力特征值），地基持力層的承載力特征值為：為： fa= Mbb+ Mdmd + Mcck =0.569.12+3.2518.72.1+5.8510 =196 kPa 三、地基變形驗算三、地基

18、變形驗算 1. 地基變形驗算的要求地基變形驗算的要求：建筑物的地基變形：建筑物的地基變形計算值計算值應(yīng)不大于地基變形允許值應(yīng)不大于地基變形允許值 ，即，即要求滿足下列條件：要求滿足下列條件： （215）地基變形計算值地基變形計算值：按規(guī)范推薦的沉降計算方法按規(guī)范推薦的沉降計算方法（分層總和法）進(jìn)行計算（未考慮建筑物的地基、（分層總和法）進(jìn)行計算（未考慮建筑物的地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)是一個統(tǒng)一的整體而發(fā)生變形的，基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)是一個統(tǒng)一的整體而發(fā)生變形的，三者將按各自的剛度對變形產(chǎn)生相互制約的作三者將按各自的剛度對變形產(chǎn)生相互制約的作用）。用）。計算時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使計算時，傳

19、至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計入用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計入風(fēng)荷載和地震作用。風(fēng)荷載和地震作用。 地基變形允許值地基變形允許值 ：根據(jù)國內(nèi)外各類建筑：根據(jù)國內(nèi)外各類建筑物長期沉降觀測結(jié)果、考慮建筑物的結(jié)構(gòu)特物長期沉降觀測結(jié)果、考慮建筑物的結(jié)構(gòu)特點和具體使用要求、對地基不均勻沉降的敏點和具體使用要求、對地基不均勻沉降的敏感程度以及結(jié)構(gòu)強度貯備等諸多因素，建感程度以及結(jié)構(gòu)強度貯備等諸多因素，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范提出了表筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范提出了表26所列的建所列的建筑物地基變形允許值。筑物地基變形允許值。對表中未包括的其他建筑物的地基變形允許對

20、表中未包括的其他建筑物的地基變形允許值，可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基變形特征的適應(yīng)值，可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基變形特征的適應(yīng)能力和使用上的要求確定。能力和使用上的要求確定。 2. 地基變形驗算的范圍地基變形驗算的范圍（1）對地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲、乙級的建筑）對地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲、乙級的建筑物，均應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算；物，均應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算；（2）表）表22所列范圍內(nèi)地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為所列范圍內(nèi)地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為丙級的建筑物可不作變形驗算，但如有丙級的建筑物可不作變形驗算，但如有P9頁頁第（第（3）款所列情況之一時，仍應(yīng)作變形驗算。）款所列情況之一時，仍應(yīng)作變形驗算。 3. 地基變形類別地基變形類別 地基變形按其特征可分為四種：地基變形按其特征可分為四種： 沉降量沉降量獨立基礎(chǔ)中心點的沉降值或整獨立基礎(chǔ)中心點的沉降值或整幢建筑物基礎(chǔ)的平均沉降值；幢建筑物基礎(chǔ)的平均沉降值； 沉降差沉降差相鄰兩個柱基的沉降量之差；相鄰兩個柱基的沉降量之差； 傾斜傾斜基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；其距離的比值； 局部傾斜局部傾斜砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值