第九章地基承載力第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三§9.1地基承載力概述一、地基承載力概念

建筑物荷載通過基礎作用于地基，對地基提出兩個方面的要求1.變形要求建筑物基礎在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)

2.強度要求建筑物的基底壓力，應該在地基所允許的承載能力之內(nèi)地基承載力：地基所能承受荷載的能力第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三二、地基變形的三個階段

0sppcrpuabcp＜pcrpcr＜p＜pup≥pua.線性變形階段塑性變形區(qū)連續(xù)滑動面oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關系接近于直線，土中τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)b.彈塑性變形階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)c.破壞階段bc段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三三、地基的破壞形式

地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載pcr地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉變?yōu)槠茐碾A段）時，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pu1.整體剪切破壞a.p-s曲線上有兩個明顯的轉折點，可區(qū)分地基變形的三個階段b.地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動面c.荷載達到極限荷載后，基礎急劇下沉，并可能向一側傾斜，基礎兩側地面明顯隆起第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三2.局部剪切破壞a.p-s曲線轉折點不明顯，沒有明顯的直線段b.塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)c.荷載達到極限荷載后，基礎兩側地面微微隆起3.沖剪破壞b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面

c.荷載達到極限荷載后，基礎兩側地面不隆起，而是下陷a.p-s曲線沒有明顯的轉折點第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三§9.2按塑性區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力一、塑性區(qū)的發(fā)展范圍

zzbdq=dpβ0△σ1△σ3根據(jù)彈性理論，地基中任意點由條形均布壓力所引起的附加大、小主應力

假定在極限平衡區(qū)土的靜止側壓力系數(shù)K0=1，M點土的自重應力所引起的大小主應力均為(d＋z)M點達到極限平衡狀態(tài)，大、小主應力滿足極限平衡條件M第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax二、臨塑荷載pcr和界限荷載當zmax＝0，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載塑性區(qū)開展深度在某一范圍內(nèi)所對應的荷載為界限荷載中心荷載偏心荷載第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三三、例題分析

【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度＝19kN/m3，飽和土的重度sat＝21kN/m3,抗剪強度指標為

=20°，c=20kPa,求(1)該地基承載力p1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化【解答】(1)(2)地下水位上升時，地下水位以下土的重度用有效重度說明：當?shù)叵滤簧仙龝r，地基的承載力將降低第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三§9.3按極限荷載確定地基承載力一、普朗特爾極限承載力理論

1920年，普朗特爾根據(jù)塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無重量介質時，導出達到破壞時的滑動面形狀及極限承載力公式

PbccddⅠⅡⅡ45o＋

/245o－

/2ⅢⅢ將無限長，底面光滑的荷載板至于無質量的土(＝0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時，塑性區(qū)分成五個區(qū)Ⅰ區(qū)：主動朗肯區(qū)，1豎直向，破裂面與水平面成45o＋

/2Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－

/2第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三普朗特爾理論的極限承載力理論解式中：承載力系數(shù)當基礎有埋深d時式中：二、太沙基極限承載力理論

底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦力，能阻止基底土發(fā)生剪切位移，基底以下土不會發(fā)生破壞，處于彈性平衡狀態(tài)PaabccddⅠⅡⅡⅢ45o＋

/245o－

/2ⅢⅠ區(qū)：彈性壓密區(qū)(彈性核)Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對數(shù)螺線

Ⅲ區(qū)：被動朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－

/2第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三太沙基理論的極限承載力理論解Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，均與有關，太沙基給出關系曲線，可以根據(jù)相關曲線得到上式適用于條形基礎整體剪切破壞情況，對于局部剪切破壞，將c和tan均降低1/3

方形基礎局部剪切破壞時地基極限承載力Nr

、Nq

、Nc為局部剪切破壞時承載力系數(shù)，也可以根據(jù)相關曲線得到對于方形和圓形基礎，太沙基提出采用經(jīng)驗系數(shù)修正后的公式

圓形基礎第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三三、漢森極限承載力理論

對于均質地基、基礎底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用式中：漢森公式Sr、Sq、Sc

——基礎的形狀系數(shù)ir、iq、ic

——荷載傾斜系數(shù)dr、dq、dc

——深度修正系數(shù)gr、gq、gc

——地面傾斜系數(shù)br、bq、bc

——基底傾斜系數(shù)Nr、Nq、Nc

——承載力系數(shù)說明：相關系數(shù)均可以有相關公式進行計算第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三§9.4按原位測試成果確定地基承載力一、載荷試驗法

pup0s千斤頂荷載板平衡架拉錨由拐點得地基極限承載力pu，除以安全系數(shù)Fs得容許承載力[p]p-s曲線確定地基承載力特征值:1.p-s曲線有明確的比例界限時，取比例界限所對應的荷載值2.極限荷載能確定，且值小于對應比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半

3.不能按上述兩點確定時，取s/b=0.01～0.015對應荷載值；但值不應大于最大加載量的一半

第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三二、靜力觸探試驗法

探頭QfQcF鉆桿用靜壓力將裝有探頭的觸探器壓入土中，通過壓力傳感器及電阻應變儀測出土層對探頭的貫入阻力。探頭貫入阻力的大小直接反映了土的強度的大小，把貫入阻力與荷載試驗所得到的地基容許承載力建立相關關系，從而即可按照實測的貫入阻力確定地基的容許承載力值。還可以把土的貫入阻力與土的變形模量及壓縮模量建立相關關系，從而可以確定變形模量和壓縮模量

方法介紹：探頭阻力Q可分為兩個部分1.錐頭阻力Qc

2.側壁摩阻力Qf

比貫入阻力：探頭單位截面積的阻力

第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三三、標準貫入試驗法試驗時，先行鉆孔，再把上端接有鉆桿的標準貫入器放至孔底，然后用質量為63.5kg的錘，以76cm的高度自由下落將貫入器先擊入土中15cm，然后測繼續(xù)打30cm的所需要錘擊數(shù)，該擊數(shù)稱為標準貫入擊數(shù)

方法介紹：建立標準貫入擊數(shù)與地基承載力之間的對應關系，可以得到相應標準貫入擊數(shù)下的地基承載力第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三§9.5按《地基規(guī)范》確定地基承載力一、按抗剪強度指標確定地基承載力1.抗剪強度指標標準值ck、ka.根據(jù)室內(nèi)n組三軸試驗結果，計算土性指標的平均值、標準差和變異系數(shù)平均值標準差變異系數(shù)b.計算內(nèi)摩擦角和粘聚力的統(tǒng)計修正系數(shù)ψφ

、ψcc.計算內(nèi)摩擦角和粘聚力的標準值第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三2.確定地基承載力特征值當e≤0.033b，根據(jù)土的抗剪強度指標確定地基承載力fa

——土的抗剪強度指標確定的地基承載力特征值Mb、Md、Mc

——承載力系數(shù)（可根據(jù)k查表得到)——地基土的重度，地下水位以下取浮重度d——基礎埋置深度(m)，從室外地面標高計算m——基礎底面以上土的加權重度，地下水位以下取浮重度b

——基礎地面寬度，大于6m時，按6m取值，對于砂土小于3m時按3m取值ck

——基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標準值第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三3.確定地基承載力特征值修正《規(guī)范》規(guī)定：當b＞3m或d＞0.5m，從載荷試驗或其他原位測試、經(jīng)驗等方法確定的地基承載力特征值應該進行修正fa

——修正后的地基承載力特征值fak

——地基承載力特征值，根據(jù)強度指標確定ηb、η

d——基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)（可查表）說明：《規(guī)范》規(guī)定地基承載力特征值還可以由載荷試驗或其它原位測試、并結合工程經(jīng)驗等方法綜合確定第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期三某建筑物尺寸16×32m，某基礎底面埋深為4.4m。基底以下持力層為粉質粘土，浮重度

內(nèi)摩擦角標準值，粘聚力。根據(jù)上述條件，用《建筑地