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1、土力学与地基基础,姬凤玲,深圳大学土木工程学院,第四章 土的抗剪强度与地基承载力,土的抗剪强度地基承载力应力路径,第二节 地基承载力,概述,地基承载力计算的理论公式,按照规范法确定地基承载力,一 概述,地基承载力,地基土的破坏形式,地基承载力,指地基土单位面积上所能承受的荷载。,单位：kPa,地基土的破坏形式,整体剪切破坏,局部剪切破坏,冲切剪切破坏,整体剪切破坏,地基土为密砂或坚硬粘土,基础埋深浅,局部剪切破坏,地基土为一般粘土或有一定压缩性的砂土,基础埋深较大,冲剪破坏,地基土为压缩性较大的松砂或软土,二、地基承载力计算的理论公式,临塑荷载,临界荷载,极限荷载,临塑荷载,在外荷载作用下，地
2、基中刚开始产生塑性变形（即剪切破坏）时，地基土所承受的荷载。,地基的临塑荷载和临界荷载,临界荷载,在外荷载作用下，地基中产生了塑性变形（即剪切破坏），但塑性变形被控制在一定的范围内，不影响建筑物安全，此时，地基土所承受的荷载。,塑性变形区的范围,（1）依据弹性理论求出地基任意点的主应力表达式。,（2）再应用极限平衡条件推求塑性区边界方程。,建筑物荷载产生的附加应力+地基土自重产生的应力,（1）依据弹性理论求出地基中任意点的主应力表达式。,建筑物荷载产生的附加应力,（1）依据弹性理论求出地基中任意点的主应力表达式。,建筑物荷载产生的附加应力+地基土自重产生的应力,（2）再应用极限平衡条件推求塑性
3、区边界方程。,塑性区边界方程：,塑性展开区的最大深度：,利用导数求解,代入：,塑性展开区的最大深度：,塑性展开区达到最大深度时的基底压力,采用临塑荷载作为地基承载力，偏于保守。,当地基中塑性变形区的最大深度为：,中心荷载：,偏心荷载：,临界荷载,可以采用临界荷载作为地基承载力。,地基的极限荷载,在外荷载作用下，地基中的塑性变形区发展为连续贯通的破坏面，地基丧失整体稳定性而破坏，地基所承受的荷载达到极限值，此极限值就是地基的极限荷载。,极限荷载公式较多。,Terzaghi极限荷载公式,基本假设,（1）均质地基、条形基础、中心荷载、地基破坏形式为整体剪切破坏。,（2）基础底面粗糙，即基础底面与土之
4、间有摩擦力存在。,（3）当基础埋置深度d时，基底面以上两侧土体用相当的均布荷载代替。,可以采用临塑荷载或临界荷载作为地基承载力。,讨论：,可以采用极限荷载除以安全系数K作为地基承载力。,上述方法所确定的地基承载了能够保证地基土不发生失稳破坏，但并不能保证地基土因变形太大而引起的上部结构破坏或建筑物的正常使用。,若采用上述方法来确定地基承载力，还必须要计算地基沉降量。要保证这两个方面都满足要求。,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）中提出了两种确定地基承载力的方法。（课本P297-300）,用原位测试法确定地基承载力特征值,用地基强度理论确定地基承载力特征值,三、按照规范法确定地基承
5、载力,用原位测试法确定地基承载力特征值,原位测试方法包括静力载荷试验、标准贯入试验、静力触探试验等。主要是以静力载荷试验为主。,现场静力载荷试验,o,P,S,Pcr,pu,a,b,A,B,C,当P-S曲线不能明显区分个阶段，取对应于沉降时的荷载作为地基承载力,当P-S曲线上有比例界限时，取比例界限荷载Pcr作为,当极限荷载Pu2 Pcr，,根据现场载荷试验的P-S曲线确定,地基承载力特征值的修正,（课本299页）,用地基强度理论确定地基承载力特征值,地基基础设计中，地基承载力验算方法,中心荷载时，地基承载力要满足：,偏心荷载时，地基承载力要满足：,其中：,F=450kN,0.8m,1.2m,填
6、土,粘土,例1、某矩形基础所受荷载如下，埋深d=2m。地基土第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得粘土层的，若设计基础底面尺寸为2.4m1.6m，是否安全？,F=450kN,0.8m,1.2m,填土,粘土,例2、某矩形基础所受荷载如下，埋深d=2m。地基土第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得粘土层的，若设计基础底面尺寸为2.4m1.6m，是否安全？,M=100kN.m,2.4m,以及,问题：是否满足以下条件，建筑物就一定安全？,（1）中心荷载时,（2）偏心荷载时,注意：当存在软弱下卧层时，还需要进行软弱下卧层承载力演算。,软弱下卧层承载力演算,软弱下卧层承载力验算公式:,软弱下卧
7、层顶面处土的自重应力,软弱下卧层顶面处的附加应力,软弱下卧层顶面处经过深度修正后的地基承载力值,软弱下卧层顶面处土的自重应力的计算：,注意：自重应力要从地面开始计算,软弱下卧层顶面处土的附加应力的计算：,采用简化计算：,基底附加压力按照角度向下扩散,附加应力简化计算图,对于矩形基础：附加应力向两个方向扩散,对于条形基础：附加应力只沿宽度方向扩散,0.25,0.5,6,10,20,30,25,23,3,5,10,地基应力扩散角,注：Es1为上层土压缩模量 Es2为下层土压缩模量,注：z/b0.25时取；z/b0.时不变,软弱下卧层顶面处经过深度修正后的地基承载力值计算,fak:软弱下卧层的地基承
8、载力特征值（kPa）,d:软弱下卧层埋深的地基承载力修正系数,m:软弱下卧层顶面以上的土的加权平均容重（kN/m3）,d:软弱下卧层的埋深(m).,软弱下卧层承载力的修正,m：软弱下卧层埋深范围内土体加权容重。(地下水位下用浮容重),d：软弱下卧层埋深。,（课本301页）,例3、设计某矩形基础底面尺寸为3.0m3.5m，埋深d=2.3m。所受荷载及地基条件如下图所示。求（1）粉质粘土与淤泥质粘土层经过修正后的地基承载力值。（2）设地基压力扩散角取=23，试根据图中资料演算基础尺寸是否满足地基承载力要求？,作业：,1、课本P187：4.11,2、本课件：例1、例2、例3,3、有一条形基础b=3.0m，埋深d=1m，地基土容重=18kN/m3，内摩擦角为20，粘聚力为15kPa，已知承载力系数Nc=15，Nq=6.5，N=3.5，根据太沙基公式计算地基极限荷载和地基承载力。,
