地基基承承載載力力第7章第7章地地基基承承載載力力二、、按按塑塑性性取取的的發(fā)發(fā)展展深深度度確確定定承承載載力力三、、地地基基極極限限承承載載力力一、、地地基基破破壞壞的的模模式式地基基承承受受建建筑筑物物荷荷載載地基基應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)改改變變地基基變變形形地基基失失穩(wěn)穩(wěn)7.1地地基基破破壞壞的的模模式式地基基變變形形——與地地基基土土的的壓壓縮縮性性有有關(guān)關(guān)建筑筑物物基基礎(chǔ)礎(chǔ)沉沉降降或或沉沉降降差差上部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)傾傾斜斜、、開(kāi)開(kāi)裂裂或或損損壞壞沉降降傾斜斜開(kāi)裂裂地基基失失穩(wěn)穩(wěn)——與地地基基土土的的強(qiáng)強(qiáng)度度有有關(guān)關(guān)地基基土土發(fā)發(fā)生生滑滑動(dòng)動(dòng)——剪剪切切破破壞壞上部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)倒倒塌塌在粘粘土土地地基基上上的的某某谷谷倉(cāng)倉(cāng)地地基基破破壞壞情情況況1940年在在軟軟粘粘土土地地基基上上的的某某水水泥泥倉(cāng)倉(cāng)的的傾傾覆覆水泥泥倉(cāng)倉(cāng)地地基基整整體體破破壞壞藍(lán)粘粘土土石頭頭和和粘粘土土地基基土土可可能能的的滑滑動(dòng)動(dòng)方方向向巖石石黃粘粘土土地基基土土不不堪堪重重負(fù)負(fù)而而滑滑動(dòng)動(dòng)地基基承承載載力力：：地基基承承受受荷荷載載的的能能力力。。數(shù)數(shù)值值上上用用地地基基單單位位面面積積上上所所能能承承受受的的荷荷載載來(lái)來(lái)表表示示。。極限限承承載載力力地基基承承受受荷荷載載的的極極限限能能力力。。數(shù)數(shù)值值上上等等于于地地基基所所能能承承受受的的最最大大荷荷載載。。容許許承承載載力力保留留足足夠夠安安全全儲(chǔ)儲(chǔ)備備，，且且滿滿足足一一定定變變形形要要求求的的承承載載力力。。建筑筑物物地地基基設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的基基本本要要求求：：穩(wěn)定定要要求求：：荷荷載載小小于于承承載載力力（（抗抗力力））變形要求：變變形小于設(shè)計(jì)計(jì)允許值S[S]與土的強(qiáng)度有有關(guān)與土的壓縮性性有關(guān)地基承載力沉降計(jì)算（分分層總和法））地基土體因承承載能力不足足出現(xiàn)的破壞壞均為剪切破破壞淺基礎(chǔ)的地基基剪切破壞的的模式有：整體剪切破壞壞局部剪切破壞壞沖剪破壞整體剪切破壞壞的特點(diǎn)整體剪切破壞壞：是在基礎(chǔ)礎(chǔ)荷載作用下下，地基發(fā)生生連續(xù)剪切滑滑動(dòng)面的破壞壞模式。由普普朗德?tīng)枺≒randtl）在1920年提出。整體剪切破壞壞多發(fā)生于土質(zhì)質(zhì)堅(jiān)實(shí)，基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深淺的地地基。opSpcra階段1彈性壓密階段段當(dāng)p<pcr時(shí)：p由0→逐漸增大；p~s為線性關(guān)系；；地基土逐漸壓壓密，但不出出現(xiàn)破壞；基礎(chǔ)下沉；Fp階段2局部破壞階段段puopSpcrab當(dāng)pcr<p<pu時(shí)：隨p逐漸增大；首先在在基礎(chǔ)邊緣出出現(xiàn)破壞區(qū)域域p~s為曲線關(guān)系；；破壞區(qū)域的范范圍隨p增大而發(fā)展；；直至連成片片?；A(chǔ)沉降增大大；階段3完全破壞段opSpcrpuab當(dāng)p>pu時(shí)：隨p逐漸增大；地基土土體沿形成的的滑動(dòng)面向外外滑動(dòng)；基礎(chǔ)四周地表表隆起：基礎(chǔ)急劇下沉沉：臨塑荷載pcr極限荷載pu局部剪切破壞壞的特點(diǎn)局部剪切破壞壞：是在基礎(chǔ)礎(chǔ)荷載作用下下，地基某一一范圍內(nèi)發(fā)生生剪切破壞區(qū)區(qū)的破壞模式式。由太沙基基（Terzaghi）在1943年提出。局部剪切破壞壞多發(fā)生于土質(zhì)質(zhì)松軟，基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深較大的的地基。在荷載逐步施施加的初始階階段，p~s就呈非非線性性關(guān)系系并無(wú)無(wú)明顯顯的拐拐點(diǎn)。。隨p逐漸增大；基礎(chǔ)礎(chǔ)下的破壞壞區(qū)域不斷斷發(fā)展，連連成整體。。opSpu當(dāng)壓力增加加到pu時(shí)，剪切破破壞面將繼繼續(xù)延伸到到一定位置置，但未到到達(dá)地表。?；A(chǔ)四周周土被擠出出，地面稍稍有隆起。。沖剪破壞的的特點(diǎn)沖剪破壞：：是在基礎(chǔ)礎(chǔ)荷載作用用下，地基基土體發(fā)生生垂直剪切切破壞，使使基礎(chǔ)產(chǎn)生生交大沉降降的破壞模模式。由德德貝爾（DeBeer）在1958年提出。沖剪破壞多發(fā)生于土土質(zhì)松軟，，基礎(chǔ)埋深深大的地基基。隨著壓力的的增加，基基礎(chǔ)持續(xù)下下沉；因?yàn)榈鼗镣恋妮^大壓壓縮以至于于基礎(chǔ)呈現(xiàn)現(xiàn)連續(xù)刺入入。p～s曲線從開(kāi)始始就呈非線線性，沒(méi)有有轉(zhuǎn)折點(diǎn)；；OpS地基不出現(xiàn)現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)動(dòng)面，基礎(chǔ)礎(chǔ)側(cè)面地面面不出現(xiàn)隆隆起，因而而基礎(chǔ)邊緣緣下的地基基垂直剪切切破壞。地基承載力力的確定以地基整體體剪切破壞壞的模式確確定承載力力地基承載力力的確定方方法有：按塑性區(qū)的的發(fā)展深度度確定根據(jù)地基承承載力的理理論公式確確定依據(jù)原位試試驗(yàn)確定1.基本原理—整體剪切切破壞7.2按塑性區(qū)的的發(fā)展深度度確定地基發(fā)生整整體剪切破破壞；破壞區(qū)域的的范圍隨壓壓力增大而而增大；zmaxp破壞區(qū)域的的最大深度度與壓力有有關(guān)；確定p與zmax之間的關(guān)系系；限制zmax，得到p，作為地基承承載力；2.地基塑性變變形區(qū)的邊邊界方程；；q=0dp0zMb條形基礎(chǔ)承承受豎向均均布基底壓壓力；d0b由基底附加加壓力在M點(diǎn)產(chǎn)生的主主應(yīng)力為；；M點(diǎn)位于塑性性破壞區(qū)的的邊緣上；；（1）線荷載作作用下的地地基附加應(yīng)應(yīng)力線荷載作用用下的應(yīng)力力狀態(tài)屬于于彈性力學(xué)學(xué)中的平面應(yīng)變問(wèn)題，按廣廣義虎克定定律和y＝0的條件可得得：因此，在平平面問(wèn)題中中需要計(jì)算算的應(yīng)力分分量只有z、x和xz三個(gè)。假設(shè)地基中中原有的自自重應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)為：則M點(diǎn)總的大、、小主應(yīng)力力為：因M點(diǎn)位于塑性性破壞區(qū)的的邊緣上；；則M點(diǎn)的大、小小主應(yīng)力滿滿足極限平平衡條件；；將M點(diǎn)的大、小小主應(yīng)力代代入上式，，得：該式即為地地基塑性變變形區(qū)的邊邊界方程。。表示在一一定基底壓壓力p作用下，塑塑性區(qū)邊界界上任一點(diǎn)點(diǎn)的深度z與0角的關(guān)系。。pzmax求塑性變形形區(qū)邊界方方程的極值值。令得該式即為地地基塑性變變形區(qū)的最最大深度與與基底壓力力p的關(guān)系。3.臨塑荷載令zmax=0，得臨臨塑荷載pcr為：臨塑荷載由由兩部分組組成:這兩部分都都是內(nèi)摩擦擦角的函數(shù)數(shù)。第一部分為為地基土粘粘聚力的作作用;第二部分為為基礎(chǔ)兩側(cè)側(cè)超載或基基礎(chǔ)埋深的的影響;3.臨界荷載臨界荷載：：是指允許許地基產(chǎn)生生一定范圍圍塑性區(qū)所所對(duì)應(yīng)的荷荷載。允許塑性區(qū)區(qū)開(kāi)展深度度的范圍大大小與建筑筑物的重要要性、荷載載性質(zhì)和大大小、基礎(chǔ)礎(chǔ)形式和特特性、地基基土的物理理力學(xué)性質(zhì)質(zhì)等有關(guān)。。根據(jù)工程實(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，，在中心荷荷載作用下下，控制塑塑性區(qū)最大大開(kāi)展深度度為b/4，偏心荷載作作用下控制制為b/3，對(duì)一般建筑筑物是允許許的。令zmax=b/4，，得p1/4為：令zmax=b/3，，得p1/3為：第一部分表表現(xiàn)為基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度和地地基土重度度的影響；；第二、第第三部分反反映了地基基土粘聚力力和基礎(chǔ)埋埋深對(duì)承載載力的影響響，這兩部部分組成了了臨塑荷載載。pcr、p1/3、p1/4可寫(xiě)成統(tǒng)一一形式：7.3地基極限承承載力一、普朗德德?tīng)?瑞斯斯納公式普朗德?tīng)枺≒randtl，1920）利用塑性力力學(xué)的滑移移線場(chǎng)理論論，針對(duì)無(wú)無(wú)埋深條形形基礎(chǔ)得到到極限承載載力的理論論解，瑞斯斯納（Reissner，，1924）將其推廣到到有埋深的的情況。假定：1.條形基礎(chǔ)，，具有足夠夠大的剛度度；2.基底完全光光滑；3.地基土體具具有剛塑性性，重度為為零；4.基礎(chǔ)埋深為為零。當(dāng)荷載達(dá)到到極限荷載載pu時(shí)，地基內(nèi)內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)續(xù)的滑裂面面。普朗德?tīng)枌⒄麄€(gè)塑性性區(qū)域分為為五個(gè)部分分：ⅢⅡⅠ1個(gè)Ⅰ區(qū)—朗肯主動(dòng)區(qū)區(qū)：pu為大主應(yīng)力力，AC與水平向夾夾角4522個(gè)Ⅱ區(qū)—過(guò)渡區(qū)區(qū)：r=r0eθtg2個(gè)Ⅲ區(qū)—朗肯被動(dòng)區(qū)區(qū)：水平方方向?yàn)榇笾髦鲬?yīng)力，EF與水平平向夾角45-2b地面ABCEFⅡⅢpu=pupaI區(qū)III區(qū)區(qū)0d3=0d1ppr0rpupppacR隔離體分析析AⅢⅡⅠb地面ABCEFⅡⅢ在該式的基基礎(chǔ)上，瑞瑞斯納（Reissner，，1924）進(jìn)一步考慮慮基礎(chǔ)埋深深對(duì)承載力力的影響，，把基礎(chǔ)埋埋深范圍內(nèi)內(nèi)基底兩側(cè)側(cè)土體重量量作為作用用在基底面面上的超載載q=γ0d，得到相應(yīng)應(yīng)的地基極極限承載力力公式：二、太沙基基極限承載載力公式基本假設(shè)：：1基底完全粗粗糙。當(dāng)?shù)鼗茐膲臅r(shí)，基礎(chǔ)礎(chǔ)底下的土土楔體ABC處于彈性平平衡狀態(tài)，，稱為彈性性核。AC面與水平面面呈角。ABC2地基破壞時(shí)時(shí)沿著CDF曲面滑動(dòng)，，出現(xiàn)連續(xù)續(xù)的滑動(dòng)面面。DF面與水平面面的夾角為為45o-/2。ADF為朗肯被動(dòng)動(dòng)區(qū)，ACD為對(duì)數(shù)螺線線過(guò)渡區(qū)。。pu9045-/2q=0dABCDF3將基底以上上的地基土土看作均布布荷載q=0d，不考慮其其強(qiáng)度。bCBDFEAG地面ⅢⅡⅠ4條形基礎(chǔ)作作用均布?jí)簤毫?，地基基發(fā)生整體體剪切破壞壞。隔離體分析析N、Nq、Nc——承載力系數(shù)數(shù)，都是土的內(nèi)內(nèi)摩擦角的函數(shù)，可可從下圖中中實(shí)線查得得。太沙基極限限承載力公公式可近似似推廣到圓圓形、方形形基礎(chǔ)，及及局部剪切切破壞情況況。局部剪切破破壞：N‘c、N’q、N‘r：修正后的的承載力力系數(shù)，，可由修修正后的的內(nèi)摩擦擦角'查圖中中虛線得得到。局部破壞壞整體破壞壞圓形基礎(chǔ)礎(chǔ)：方形基礎(chǔ)礎(chǔ)整體破壞壞局部破壞其他極限承載載力計(jì)算公式