地基與基礎工程學習項目二地基土的工程特性與承載力05地基土承載力的確定一、地基承載力概述

地基承載力是指地基土單位面積上所能承受荷載的能力，以kPa計。地基極限承載力是指地基土不致失穩(wěn)時單位面積上所能承受的最大荷載。地基承載力特征值是由載荷試驗測定的地基土壓力-變形曲線線性變形段內規(guī)定的變形所對應的壓力。工程設計中，必須限制建筑物基礎底面的壓力，使其不得超過地基承載力特征值，以保證地基不會發(fā)生剪切破壞而失去穩(wěn)定，同時也使建筑物不致因基礎產生過大的沉降，而影響其正常使用。一、地基承載力概述

確定地基承載力的方法：原位試驗法：通過現(xiàn)場直接試驗確定承載力理論公式法：根據(jù)土的抗剪強度指標用理論公式計算確定承載力規(guī)范經(jīng)驗法：根據(jù)設計規(guī)范中推薦的表值或公式計算確定承載力原位試驗法包括靜載荷試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗、旁壓試驗等，其中荷載試驗法是最直接、最可靠的方法。1.試驗方法載荷試驗裝置一般包括加荷裝置、反力提供裝置和沉降量測裝置三部分。二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值堆重平臺反力法地錨反力架法二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值載荷試驗是通過在一定尺寸的剛性承壓板上分級施加靜荷載，用百分表觀測各級荷載作用下天然地基土隨壓力的變形情況。當連續(xù)兩小時每小時沉降量小于等于0.1mm時，認為沉降已達相對穩(wěn)定標準，施加下一級荷載。二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值加載由小到大分級進行，每級增加的壓力值視土質軟硬程度而定，對較松軟的土，一般為10—25KPa；對較堅硬的土，一般按50一100KPa的等級增加。每加一級荷載，必須待沉降基本穩(wěn)定時，量測承壓板的沉降量后，再加下一級荷載。沉降基本穩(wěn)定，通常指：對于粘性土,30min內的沉降值小于0.05mm；對于砂性土,30min內的沉降值小于0.1mm。淺層載荷試驗出現(xiàn)下列情況之一時，即可終止加載（1）承壓板周圍的土明顯地側向擠出；（2）沉降S急劇增大，荷載-沉降(p-s)曲線出現(xiàn)陡降段；（3）在某一級荷載下，24h內沉降速率不能達到穩(wěn)定；（4）沉降量與承壓板寬度b或直徑d之比大于或等于0.06。二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值深層載荷試驗出現(xiàn)下列情況之一時，即可終止加載（1）沉降S急驟增大，荷載—沉降（p-s)曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且沉降量超過0.04倍的承壓板直徑；（2）在某級荷載下，24小時內沉降速率不能達到穩(wěn)定；（3）本級沉降量大于前一級沉降量的5倍。（4）當持力層土層堅硬，沉降量很小時，最大加載量不小于設計要求的2倍。二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值

由載荷試驗可得承壓板下地基土的各級壓應力pi與相應的穩(wěn)定沉降量si之間的p-s曲線。臨塑荷載Pcr是指在外荷載作用下，地基中剛開始產生塑性變形(即局部剪切破壞)時，基礎底面單位面積上所承受的荷載。極限荷載Pu是指地基即將失去穩(wěn)定性時，土體將要從基底被擠出時，作用于地基上的外荷載。二、利用荷載試驗成果確定地基承載力特征值地基承載力特征值的確定應符合下列規(guī)定：1.當p-s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值。2.滿足終止加載條件的前三款之一時，其對應的前一級荷載定為極限荷載，當極限荷載小于對應比例界限荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半。3.當不能按上述兩款要求確定時，壓板面積為0.25~0.50m2時，可取s/b（或s/d）=0.01~0.015所對應的荷載，但其值不應大于最大加載量的一半。三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值

在計算地基承載力的理論公式中，一種是根據(jù)土體極限平衡條件導得的臨塑荷載和臨界荷載計算公式，另一種是根據(jù)地基土剛塑性假定而導得的極限承載力計算公式。三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值

1.臨塑荷載與臨界荷載的計算

荷載作用下地基剪切變形階段是土中塑性區(qū)范圍隨著作用荷載的增加而不斷發(fā)展的階段，

地基中即將發(fā)生塑性區(qū)時相應的基底荷載稱為臨塑荷載，用表示。地基中的塑性區(qū)發(fā)展到一定程度時的荷載稱為臨界荷載。三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值1）臨塑荷載2）臨界荷載工程中塑性區(qū)范圍只要不超出某一限度，就不致危及建筑物的安全和正常使用。一般中心受壓基礎可取為

，偏心受壓基礎可取，與此相應的地基承載力用、表示，稱為臨界荷載。

三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值2.極限承載力的計算

（1）按照假定滑動面法求解

先假定在極限荷載作用時土中滑動面的形狀，然后根據(jù)滑動土體的靜力平衡條件求解。按照這種方法得到的極限荷載公式比較簡單，使用方便，目前在實踐中應用較多。（2）按照極限平衡理論求解根據(jù)塑性平衡理論導出在已知邊界條件下，滑動面的數(shù)學方程式來求解。由于在數(shù)學求解時遇到很大的困難，因此僅能對某些邊界條件比較簡單的情況求其解析解。三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值太沙基公式是利用塑性理論推導出條形基礎在中心荷載作用下的極限承載力公式。三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值

1）地基土較密實且地基土產生完全的剪切整體滑動破壞，即荷載試驗結果p-s曲線上有明顯的第二拐點情況2）地基土較松軟，則荷載試驗結果p-s曲線上沒有明顯的拐點三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值太沙基公式中的承載力系數(shù)三、根據(jù)理論公式確定地基承載力特征值

工程實踐中，根據(jù)建筑物的不同要求，地基承載力特征值可以選用臨塑荷載或臨界荷載，也可以用極限承載力除以一定的安全系數(shù)。如果從安全角度考慮，可取兩者的較小值作為地基承載力特征值。

應注意：理論公式在導出過程中，做了許多簡化和假定，所以計算結果是近似的，僅作為確定地基承載力的參考。另外理論公式只考慮了地基土強度，沒有考慮變形，所以必要時還應驗算基礎沉降。四、根據(jù)設計規(guī)范確定地基承載力特征值

四、根據(jù)設計規(guī)范確定地基承載力特征值

b>2m

ｂ—基礎底面的寬度(或直徑)(m)，當b<2m時，取b=2m計算，當b>10m時，按b=10m計算；h—基礎的埋置深度(m)，對于受水流沖刷的基礎，由一般沖刷線算起，不受水流沖刷的基礎，由天然地面算起，位于挖方內的基礎，由挖方后的地面算起，當ｈ<3，?。?3m計算；四、根據(jù)設計規(guī)范確定地基承載力特征值

—基底持力層土的天然重度(kN/m３)，若持力層在水面以下且為透水者，應取浮重度；

—基底以上土層的加權平均重度(kN/m３)，換算時若持力層在水面以下且不透水時，不論基底以上土的透水性質如何，一律取飽和重度；當透水時，水中部分土層則應取浮重度。四、根據(jù)設計規(guī)范確定地基承載力特征值

K1、K2—基底寬度、深度修正系數(shù)，根據(jù)基底持力層土的類別按表2-5-9