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1、第六章 天然地基承载力 (bearing capacity),6.1地基承载力概述 6.2按极限平衡区发展范围确定地基承载力 6.3按极限荷载确定地基极限承载力 6.4按地基规范确定地基承载力 6.5按原位测试成果确定地基承载力,主要内容,6.1 地基承载力概述,一、地基承载力概念,建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求,1.变形要求,建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内（容许承载力）,2.稳定要求（强度要求）,建筑物的基底压力，应该在地基所允许的最大承载能力之内（极限承载力）,地基承载力：地基所能承受荷载的能力,极限承载力,容许承载力,二
2、、地基变形的三个阶段,a.线性变形阶段,塑性变形区,连续滑动面,oa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中f,地基处于弹性平衡状态,b.弹塑性变形阶段,ak段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区,c.破坏阶段,kc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化,三、地基的破坏形式,地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地基所承受的基地压力称为临塑荷载pa,地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为极限荷载pk,1. 整体剪切破坏,条件： 密实砂土或硬粘土 或基础埋置较浅且
3、荷载快速增加,临塑荷载,极限荷载,2.局部剪切破坏,a. p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段,b. 塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内,c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起,3. 冲切破坏,b. 地基不出现明显连续滑动面,c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷,a. p-s曲线没有明显的转折点,条件： 中密砂土或一般粘性土 或基础埋深较大时,条件： 松 砂 通常不能直接作为地基,6.2 地基的临塑压力,一、塑性区的发展范围,根据弹性理论，地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力,假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1，N点土的自重应力
4、所引起的大小主应力均为 (Hz),N点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件,塑性区边界方程,塑性区最大深度zmax,二、临塑荷载pcr和界限荷载,当zmax0，地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载.,塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为界限荷载（容许承载力）,中心荷载,思考： 由Pa计算式可知，Pa仅与c、H、有关，而与基础宽度无关,为什么？,例题,某条基，底宽b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度19kN/m3，饱和土的重度sat21kN/m3,抗剪强度指标为 =20，c=20kPa,求(1)该地基承载力p1/4 ,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承载力有何变化？,【解
5、答】,(1),(2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度,说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低,6.3 浅基础地基极限承载力的理论近似解,勃朗特-维西克（Prandtl-Vesic ） 公式,6.4 按规范确定地基承载力,一、 铁路桥涵地基基础设计规范,地 基,容许承载力,基本承载力,宽度修正系数,深度修正系数,局部冲刷线,二、 建筑地基基础设计规范,承载力 特征值,宽度修正系数,深度修正系数,修正后的承载力特征值,6.5 按原位测试成果确定地基承载力,一、载荷试验法,pk,0,s,由拐点得地基极限承载力pu，除以安全系数Fs得容许承载力p,p-s曲线确定地基承载力特征值:,1
6、. p-s曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对应的荷载值。,2.极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半。,3.不能按上述两点确定时，取s/b=0.010.015对应荷载值；但值不应大于最大加载量的一半。,二、静力触探试验法,Qf,Qc,用静压力将装有探头的触探器压入土中，通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小，把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系，从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系，从而可以确定变形模量和压缩模量,方法介绍：,探头阻力Q可分为两个部分,1.锥头阻力Qc,2.侧壁摩阻力Qf,比贯入阻力：探头单位截面积的阻力,三、标准贯入试验法,试验时，先行钻孔，再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底，然后用质量为63.5kg的锤，以76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm，然后测继续打30cm的所需要锤击数，该击数称为标准贯入击数,方法介绍：,建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系，可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力,本章小结,主 要 内 容,地基的破坏形态及变形阶段,地基临塑压力,浅基础的极限承力的近似解,按规范确定地基极限承载力,地基承载力原位试验,掌握,掌握,