土力学地基基础 课件 第四章地基承载力（下）.ppt

土力学地基基础 课件 第四章 地基承载力（下）Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第四章第四章 土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与地基承载力u土的抗剪强度土的抗剪强度u地基承载力地基承载力u应力路径应力路径第二节第二节 地基承载力地基承载力v概述概述v地基承载力计算的理论公式地基承载力计算的理论公式v按照规范法确定地基承载力按照规范法确定地基承载力一一 概述概述u地基承载力地基承载力u地基土的破坏形式地基土的破坏形式地基承载力地基承载力指地基土单位面积上所能承受的荷载。指地基土单位面积上所能承受的荷载。单位：单位：kPakPa地基土的破坏形式地基土的破坏形式n整体剪切破坏整体剪切破坏n局部剪切破坏局部剪切破坏n冲切剪切破坏冲切剪切破坏n整体剪切破坏整体剪切破坏l地基土为密砂或坚硬粘土地基土为密砂或坚硬粘土l基础埋深浅基础埋深浅n局部剪切破坏局部剪切破坏l地基土为一般粘土或有一定压缩性的砂土地基土为一般粘土或有一定压缩性的砂土l基础埋深较大基础埋深较大n冲剪破坏冲剪破坏l地基土为压缩性较大的松砂或软土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二、地基承载力计算的理论公式n临塑荷载临塑荷载n临界荷载临界荷载n极限荷载极限荷载n临塑荷载临塑荷载在外荷载作用下，地基中刚开始产生塑性变形在外荷载作用下，地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。（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地基的临塑荷载和临界荷载n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，地基土所承受内，不影响建筑物安全，此时，地基土所承受的荷载。的荷载。n塑性变形区的范围塑性变形区的范围（1）依据弹性理论求出地基任意点的主应力表达式。）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。）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建筑物荷载产生的附加应力+地基土自重产生的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）依据弹性理论求出地基中任意点的主应力表达式。力表达式。建筑物荷载产生的附加应力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）依据弹性理论求出地基中任意点的主应力表达式。力表达式。建筑物荷载产生的附加应力建筑物荷载产生的附加应力+地基土自重产生的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区边界方程。）再应用极限平衡条件推求塑性区边界方程。塑性区边界方程：塑性区边界方程：塑性展开区的最大深度：塑性展开区的最大深度：利用导数求解利用导数求解代入：代入：塑性展开区的塑性展开区的最大深度：最大深度：塑性展开区达到最大深度时的基底压力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。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：当地基中塑性变形区的最大深度为：中心荷载：中心荷载：偏心荷载：偏心荷载：临界荷载临界荷载可以采用临界荷载作为地基承载力。可以采用临界荷载作为地基承载力。地基的极限荷载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。就是地基的极限荷载。极限荷载公式较多。极限荷载公式较多。TerzaghiTerzaghi极限荷载公式极限荷载公式n基本假设基本假设（1）均质地基、条形基础、中心荷载、地基）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。破坏形式为整体剪切破坏。（2）基础底面粗糙，即基础底面与土之间有）基础底面粗糙，即基础底面与土之间有摩擦力存在。摩擦力存在。（3）当基础埋置深度）当基础埋置深度d时，基底面以上两侧土时，基底面以上两侧土体用相当的均布荷载代替。体用相当的均布荷载代替。E Ep pE Ep pl可以采用临塑荷载或临界荷载作为地基承载力。可以采用临塑荷载或临界荷载作为地基承载力。讨论：讨论：l可以采用极限荷载除以安全系数可以采用极限荷载除以安全系数K K作为地基承载力。作为地基承载力。l上述方法所确定的地基承载了能够保证地基土不发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。的上部结构破坏或建筑物的正常使用。l若采用上述方法来确定地基承载力，还必须要计算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。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（建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）中提）中提出了两种确定地基承载力的方法。出了两种确定地基承载力的方法。（课本（课本P297-300）n用原位测试法确定地基承载力特征值用原位测试法确定地基承载力特征值n用地基强度理论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载力三、按照规范法确定地基承载力n用原位测试法确定地基承载力特征值用原位测试法确定地基承载力特征值l原位测试方法包括静力载荷试验、标准贯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。主要是以静力入试验、静力触探试验等。主要是以静力载荷试验为主。载荷试验为主。现场静力载荷试验现场静力载荷试验oPSPcrpuabABCn当当P-SP-S曲线不能明显区分曲线不能明显区分个阶段，取对应于沉个阶段，取对应于沉降降s=0.01-0.015bs=0.01-0.015b时的荷时的荷载作为地基承载力载作为地基承载力n当当P-SP-S曲线上有比例界限曲线上有比例界限时，取比例界限荷载时，取比例界限荷载P Pcrcr作为作为n当极限荷载当极限荷载P Pu u2 P Pcrcr，根据现场载荷试验的根据现场载荷试验的P-SP-S曲线确定曲线确定地基承载力特征值的修正地基承载力特征值的修正（课本（课本299299页）页）n用地基强度理论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n地基基础设计中，地基承载力验算方法地基基础设计中，地基承载力验算方法l中心荷载时，地基承载力要满足：中心荷载时，地基承载力要满足：l偏心荷载时，地基承载力要满足：偏心荷载时，地基承载力要满足：其中：其中：F=450kNF=450kN0.8m0.8m1.2m1.2m填土填土粘土粘土例例1 1、某矩形基础所受荷载如下，埋深、某矩形基础所受荷载如下，埋深d=2md=2m。地基土。地基土第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得粘土层的粘土层的，若设计基础底面尺若设计基础底面尺寸为寸为2.4m2.4m1.6m 1.6m，是否安全？，是否安全？F=450kNF=450kN0.8m0.8m1.2m1.2m填土填土粘土粘土例例2 2、某矩形基础所受荷载如下，埋深、某矩形基础所受荷载如下，埋深d=2md=2m。地基土。地基土第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得第一层为填土，第二层为粘土，现场载荷试验所得粘土层的粘土层的，若设计基础底面尺若设计基础底面尺寸为寸为2.4m2.4m1.6m 1.6m，是否安全？，是否安全？M=100kN.mM=100kN.m2.4m2.4m以及以及问题：是否满足以下条件，建筑物就一定安全？问题：是否满足以下条件，建筑物就一定安全？（1 1）中心荷载时）中心荷载时（2 2）偏心荷载时）偏心荷载时注意：当存在软弱下卧层时，还需注意：当存在软弱下卧层时，还需要进行软弱下卧层承载力演算。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演算n软弱下卧层承载力验算公式软弱下卧层承载力验算公式:软弱下卧层顶面处土的自重应力软弱下卧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的附加应力软弱下卧层顶面处经过深度修正后软弱下卧层顶面处经过深度修正后的地基承载力值的地基承载力值软弱下卧层顶面处土的自重应力的计算：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：软弱下卧层顶面处土的附加应力的计算：采用简化计算：采用简化计算：基底附加压力按照角度基底附加压力按照角度向下扩散向下扩散软弱下卧层软弱下卧层dz z持力层持力层附加应力简化计算图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对于条形基础：附加应力只沿宽度方向扩散0.250.250.50.56 6101020203030252523233 35 51010地基应力扩散角地基应力扩散角注：注：EEs1s1为上层土压缩模量为上层土压缩模量 E Es2s2为下层土压缩模量为下层土压缩模量注：注：z/bz/b0.250.25时取时取 ；z/b z/b0.0.时时不变不变 软弱下卧层顶面处经过深度修正后的地软弱下卧层顶面处经过深度修正后的地基承载力值计算基承载力值计算f fakak:软弱下卧层的地基承载力特征值（软弱下卧层的地基承载力特征值（kPakPa ）d:软弱下卧层埋深的地基承载力修正系数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（软弱下卧层顶面以上的土的加权平均容重（kN/mkN/m3 3 ）d:软弱下卧层的埋深软弱下卧层的埋深(m).(m).软弱下卧层承载力的修正软弱下卧层承载力的修正m m：软弱下卧层埋深范围内土体加权容重。：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地下水位下用浮容重)d d：软弱下卧层埋深。：软弱下卧层埋深。（课本（课本301301页）页）例例3 3、设计某矩形基础底面尺寸为、设计某矩形基础底面尺寸为3.0m3.0m3.5m 3.5m，埋深，埋深d=2.3md=2.3m。所受荷载及地基条件如下图所示。求（。所受荷载及地基条件如下图所示。求（1 1）粉质）粉质粘土与淤泥质粘土层经过修正后的地基承载力值。粘土与淤泥质粘土层经过修正后的地基承载力值。（2 2）设地基压力扩散角取设地基压力扩散角取=23=23，试根据图中资料演算基础，试根据图中资料演算基础尺寸是否满足地基承载力要求？尺寸是否满足地基承载力要求？=18kN/m=18kN/m3 3satsat=19kN/m=19kN/m3 3N=1050kNN=1050kN作业：作业：1 1、课本、课本P P187 187：4.114.112 2、本课件：例、本课件：例1 1、例、例2 2、例、例3 33 3、有一条形基础、有一条形基础b=3.0mb=3.0m，埋深，埋深d=1md=1m，地，地基土容重基土容重=18kN/m=18kN/m3 3，内摩擦角为，内摩擦角为2020，粘聚力为粘聚力为15kPa15kPa，已知承载力系数，已知承载力系数N Nc c=15=15，N Nq q=6.5=6.5，N N=3.5=3.5，根据太沙基公式计算地，根据太沙基公式计算地基极限荷载和地基承载力。基极限荷载和地基承载力。