土力学-天然地基承载力.ppt

第六章 天然地基承载力一、概 述 地基 foundation soils,subgrade,subsoil,ground地 基 天然地基和人工地基 人工地基：经过人工处理（以提高承载力，降低沉降等）的地基。特 点 地基承载力bearing capacity(power)of soil 对地基的要求 地基在不破坏、不产生过大沉降的前提下能够承受的荷载的大小。（1）上部结构基础地基系统中的重要组成部分。（2）地基土性质复杂，基础为隐蔽工程，出现问题难以补救。（1）不破坏。（2）不产生过大变形（沉降）。用CFG桩法处理的地基Fargo 装运谷仓 Fargo装运谷仓位于美国North Dakota州，共10个筒仓。1955年6月因地基破坏而倒塌。二、地基的典型破坏形态1.整体剪切破坏 general shearpS密实砂土或硬粘土临塑荷载极限荷载剪切破坏面与地面连通，形成圆弧滑面，地基土从侧面挤出。pS 曲线是地基土变形、破坏的宏观反映。2.局部剪切破坏 local shearpS中密砂土或一般粘性土或基础埋深较大时破坏面未延伸到地表，地表微微隆起。梯度基本保持不变3.冲切(剪)破坏 punch shearpS松软土 基础随荷载增大切入土中，使基底侧面土体发生剪切破坏。基础下沉量大但地基表面无隆起。三、地基临塑压力（荷载）bH 临塑压力（荷载）：地基中开始出现塑性破坏点时所对应的压力（荷载）。问题：上述主应力能否直接叠加？不能。方向不同。假 设静水压塑性区范围确定塑性区最大深度与b无关 临界荷载最大塑性区深度为b/4或b/3时所对应的 p。理论上的矛盾：在塑性破坏区内，用弹性公式计算应力。确定临塑荷载即zmax=0时所对应的荷载。饱和粘土地基问题：用临塑荷载控制地基承载力是否合适？过于保守塑性破坏区四、地基极限承载力的理论近似解 地基极限承载力ultimate bearing capacity：地基破坏时所对应的压力（荷载）。地基极限承载力现场试验 地基极限承载力的确定方法经验公式法理论方法Rankine(1857)Prandtl(1920)Terzaghi(40年代)Meyerhof(50年代)Hansen(60年代)Vesic(70年代)1.Prandtl-Reissner地基极限承载力计算公式 Prandtl-Reissner公式假设Prandtl(1920)建立地基无自重、基础置于地表地基的极限承载力Reissner(1924)将基础两侧土作为荷载施加于地基，建立承载力计算公式。（1）地基土的重度极限承载力 计算模型 （2）基础两侧土2作为荷载施加于地基，即忽略其强度对地基承载力的影响。（3）地基土的强度符合Mohr-Coulomb准则。I：主动区II：过渡区III：被动区IIIIIIIIIII剪切破坏面（滑移面）对数螺旋线破坏面夹角为均处于极限平衡（破坏）状态 极限承载力缺陷：基础置于砂土地基表面（c=0，H=0）时地基极限承载力为0土体移动方向Prandtl-Reissner公式地基破坏的模型试验2.Prandtl-Vesic公式地基土的自重所对应的极限承载力为则埋深为H、粘聚力为c、内摩擦角为的地基的极限承载力为式中Vesic提出基底以下基底以上Prandtl-Vesic公式3.地基极限承载力的其它计算方法 Terzaghi 公式弹性区破坏区破坏区破坏区破坏区基础底面粗糙 Meyerhof 公式计入基底以上土的抗剪强度，适用于埋深较大的基础。Hansen 公式中心倾斜荷载、基础性状的影响等。在斜坡、成层土地基上时的承载力计算。Vesic公式地基土压缩性的影响。整体剪切破坏计算公式向局部、冲切破坏的推广。基底以下五、按规范确定地基承载力1.铁路桥涵地基基础设计规范b由地基（基底以下）土确定容许承载力基本承载力宽度修正系数深度修正系数一般冲刷线容许承载力allowable bearing capacity基底以上H2.建筑地基基础设计规范b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修正后的承载力特征值由地基（基底以下）土确定基底以下基底以上d