土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力-計(jì)算地基承載力（工程巖土課件）

第二十六講地基的破壞模式學(xué)習(xí)內(nèi)容一

地基承載力的概述二地基破壞的模式及其特征地基破壞的階段三一、地基承載力

地基承載力是指地基土單位面積上所能承受荷載的能力。試驗(yàn)研究表明，在荷載作用下，建筑物地基的破壞通常是由于承載力不足而引起的剪切破壞。

研究地基承載力的目的是安全、正常使用。

影響地基土抗剪切破壞能力的因素很多：例如基礎(chǔ)的形狀、荷載的傾斜與偏心、覆蓋層的抗剪強(qiáng)度、地下水位等的影響。二、地基破壞的模式及其特征

為了更好了解地基承載力及地基地基土受荷后剪切破壞的過(guò)程和形狀，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)或室內(nèi)模型試驗(yàn)來(lái)研究，這些試驗(yàn)實(shí)際上是一種基礎(chǔ)受荷的模擬試驗(yàn)。1－承壓板；2－千斤頂3－百分表；4－平臺(tái)5－支墩；6－堆載地基土現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)圖1、地基破壞的模式

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可繪出載荷試驗(yàn)的p-s曲線，如右圖所示。如果p-s曲線上能夠明顯地區(qū)分其承載過(guò)程的三個(gè)階段，則可以較方便地定出該地基的比例界限荷載pa（也稱為為臨塑荷載pcr）和極限承載力pu。2、地基破壞的特征根據(jù)上圖的A，B，C三條p-s曲線分別對(duì)應(yīng)右圖的三種地基破壞形式。（a）整體剪切破壞：三角壓密區(qū)，形成連續(xù)滑動(dòng)面，兩側(cè)擠出并隆起，有明顯的兩個(gè)拐點(diǎn)。常發(fā)生于淺基下密砂硬土堅(jiān)實(shí)地基。2、地基破壞的特征（b）局部剪切破壞：基礎(chǔ)下塑性區(qū)到地基某一范圍，滑動(dòng)面不延伸到地面，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的裂縫。常發(fā)生于中等密實(shí)砂土中。（c）刺入剪切破壞（沖剪破壞）：基礎(chǔ)下土層發(fā)生壓縮變形，基礎(chǔ)下沉，當(dāng)荷載繼續(xù)增加，附近土體發(fā)生豎向剪切破壞，使基礎(chǔ)刺入土中，而基礎(chǔ)兩邊的土體并沒(méi)有移動(dòng)。常發(fā)生于松砂及軟土中。3、地基破壞的三個(gè)階段由地基破壞的p-s曲線形態(tài)來(lái)看，地基破壞的過(guò)程一般將經(jīng)歷如下三個(gè)階段：（1）壓密階段（或稱線彈性變形階段）

p-s曲線接近于直線，各點(diǎn)剪應(yīng)力均小于土的抗剪強(qiáng)度，處于彈性平衡狀態(tài)。此階段荷載板的沉降主要是由于土的壓密變形引起的，如圖中p-s曲線上的oa段。a點(diǎn)的荷載稱為比例界限荷載pa。也稱為臨塑荷載pcr3、地基破壞的三個(gè)階段（2）剪切階段（或稱彈塑性變形階段）

p-s曲線已不再保持線性關(guān)系，沉降的增長(zhǎng)率隨荷載的增大而增加。產(chǎn)生塑性區(qū)。b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載稱為極限荷載pu。（3）破壞階段

當(dāng)荷載超過(guò)極限荷載后，荷載板急劇下沉，即使不增加荷載，沉降也不能穩(wěn)定，這表明地基進(jìn)入了破壞階段。在這一階段，由于土中塑性區(qū)范圍的不斷擴(kuò)展，最后在土中形成連續(xù)滑動(dòng)面，土從載荷板四周擠出隆起，基礎(chǔ)急劇下沉或向一側(cè)傾斜，地基發(fā)生整體剪切破壞。破壞階段相當(dāng)于右圖中p-s曲線上的bc段。3、地基破壞的三個(gè)階段第二十七講確定地基容許承載力學(xué)習(xí)內(nèi)容一理論公式法二設(shè)計(jì)規(guī)范法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法三1、臨塑荷載在條形均布荷載作用下，根據(jù)地基中應(yīng)力分布和土極限平衡條件，可得到基底壓力p與基礎(chǔ)下塑性區(qū)開(kāi)展的最大深度zmax的關(guān)系。令zmax=0，則對(duì)應(yīng)的基底壓力即為臨塑荷載pcr，即一、理論公式法（A）（B）（C）2、臨界荷載（塑性荷載）對(duì)中心受壓基礎(chǔ)，令zmax=b/4(b為基礎(chǔ)寬度)，對(duì)應(yīng)的基底壓力即為臨界荷載p1/4對(duì)偏心受壓基礎(chǔ)，令zmax=b/3(b為基礎(chǔ)寬度)，對(duì)應(yīng)的基底壓力即為臨界荷載p1/3

其中

Nc,Nd,N1/4

，

N1/3稱為承載力系數(shù)，它只與土的內(nèi)摩擦角有關(guān)。一、理論公式法（D）（E）3、極限荷載地基變形第二階段與第三階段的分界點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的荷載，是地基達(dá)到完全剪切破壞時(shí)的最小壓力。整體剪切和局部剪切時(shí)，太沙基地基極限承載力公式分別為：（F）（G）3、極限荷載太沙基地基極限承載力基本公式只適用于條形基礎(chǔ)，對(duì)于圓形或方形基礎(chǔ)，太沙基提出了半經(jīng)驗(yàn)的極限荷載公式：地基承載力式中K—安全系數(shù)，K≥3（H）（I）綜上所述，理論公式法確定地基容許承載力時(shí)，臨塑荷載和塑性荷載都能作為地基容許承載力；用太沙基公式時(shí)，，K≥3二、設(shè)計(jì)規(guī)范法1、根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG63-2007)，可以查閱出各類土的地基承載力基本容許值。當(dāng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)寬度≤2m，埋置深度≤3m時(shí)地基容許承載力不需要修正，直接查閱表格即可。2、當(dāng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)寬度≥2m，埋置深度≥3m時(shí)地基容許承載力需要修正。修正公式如下：

（J）

（J）

三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法1、靜載試驗(yàn)淺層平板載荷試驗(yàn)深層平板載荷試驗(yàn)深層平板載荷試驗(yàn)

（1）適用于確定深部地基土層及大直徑樁樁端土層在承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)的承載力和變形參數(shù)。

（2）采用直徑為0.8m的剛性板，緊靠承壓板周圍外側(cè)的土層高度應(yīng)不少于80cm。

（3）加載分級(jí)：每級(jí)加載為預(yù)估極限承載力的1/10~1/15。（4）承載力標(biāo)準(zhǔn)值的確定：當(dāng)p~s曲線上有比例界限時(shí)，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值。2.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)是動(dòng)力觸探的一種，它利用一定的錘擊動(dòng)能（錘重63.5kg，落距76cm），將一定規(guī)格的對(duì)開(kāi)管式的貫入器打入鉆孔孔底的土中，根據(jù)打入土中的貫阻抗，判別土層的工程性質(zhì)。貫入阻抗用貫入器貫入土中30cm的錘擊數(shù)N63.5表示,N63.5也稱為標(biāo)貫擊數(shù)?！駱?biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果的應(yīng)用

（1）確定土的物理性質(zhì);

（2）確定土的力學(xué)參數(shù);

（3）確定地基土的允許承載力；（4）判定地震液化。1-穿心錘;2-錘墊;3-觸探桿;4-錘頭（1）試驗(yàn)原理靜力觸探試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱CPT)是通過(guò)一系列探桿用準(zhǔn)靜力將一個(gè)內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭勻速壓入到土中，同時(shí)測(cè)記貫入過(guò)程中探頭所受到的阻力，根據(jù)測(cè)得的貫入阻力大小來(lái)間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法。3.靜力觸探試驗(yàn)

（2）裝置構(gòu)成A、貫入裝置B、量測(cè)儀表C、探頭雙橋探頭結(jié)構(gòu)示意圖單橋探頭結(jié)構(gòu)示意圖1-錐尖；2-O型密封圈；3-電阻絲片；4-變形柱；5-摩擦筒；6-密封圈；7-加強(qiáng)筒；8-墊圈；9-密封圈；10-接頭；11-支座；12-頂柱；13-膠墊；14-螺母C、探頭

（3）優(yōu)缺點(diǎn)適用土層：適應(yīng)于軟土、一般粘性土、粉土、砂類土和含有少量碎石的土層。優(yōu)點(diǎn)：具有快速