岩土力学教案第章

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1、第九章地基承载力§9.1概述一、定义地基承载力是指地基土单位面积上承受荷载的能力。地基承受建筑物荷载作用后，一方面引起地基土体变形，造成建筑物沉降或不均匀沉降，若沉降过大，就会导致建筑物严重下沉、倾斜或挠曲、上部结构开裂；另一方面，引起地基内土体的剪应力增加，当某一点的剪应力达到土的抗剪强度时，这一点的土就处于极限平衡状态。若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态，就形成极限平衡区（或称为塑性区），如果荷载继续增大，地基内塑性区的范围随之不断增大，局部的塑性区发展成为连续滑动面，这时，基础下一部分土体将沿滑动面产生整体滑动，称为地基失去稳定（或丧失承载能力

2、）。坐落在其上的建筑物将会发生急剧沉降、倾斜，甚至倒塌。在地基基础设计中，为保证在荷载作用下地基土不致产生强度（剪切）破坏，必须使基底压力不超过规定的地基承载力，同时也要使建筑物不会产生不允许的沉降和沉降差，以满足建筑物正常的使用要求。确定地基承载力是工程实践中迫切需要解决的基本问题之一，也是土力学研究的主要内容。我国建筑地基基础设计规范规定：地基承载力的特征值，可以采用载荷试验或其它原位试验、理论公式计算并结合工程实践等方法综合确定。二、地基剪切破坏模式1.整体剪切破坏整体剪切破坏的特征是：当荷载较小时，基底压力与沉降298基本上成直线关系，如图8-2中

3、A曲线的段，属于线性变形阶段；当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的土开始发生剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏区（或称塑性变形区）逐渐扩大，这时压力与沉降之间成曲线关系，如图8-2中A曲线的段，属弹塑性变形阶段；如果基础上的荷载继续增加，剪切破坏区不断扩大，最终在地基中形成一连续的滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾倒，同时基础四周的地面隆起，地基发生整体剪切破坏，如图8-1a)所示。常发生于密砂及硬粘土等坚实地基中。图8-1地基的破坏模式a)整体剪切破坏；b)局部剪切破坏；c)冲剪破坏298图8-2不同类型的曲线2.局部剪切破坏剪切破坏也从基础边缘开始，但滑

4、动面不发展到地面，而是限制在地基内部某一区域，基础周围地面微微隆起，但不如整体剪切破坏时明显，如图8-1b)所示。压力与沉降关系曲线从一开始就呈现非线性关系，如图8-2曲线B。常发生于中等密实砂土中。3．冲剪破坏冲剪破坏一般发生于基础刚度很大，地基土十分软弱的情况。在荷载作用下，由于基础下软弱土的压缩变形使基础连续下沉，如荷载继续增加到某一数值时，基础可能向下“切入”土中，基础侧面附近的土体因垂直剪切而破坏，如图8-1c)所示。冲剪破坏时，地基中没有出现明显的连续滑动面，基础四周的地面不隆起，基础没有很大的倾斜，压力与沉降关系曲线与局部剪切破坏的情况类似，

5、曲线不出现明显的转折现象，如图8-2曲线C。常发生于松砂及软土中。298§9.1临塑荷载和临界荷载一、荷载-沉降关系曲线在现场进行载荷试验，可以得到基底压力与沉降之间的关系曲线（即曲线），如下图所示。图8-3曲线上图为一种典型的关系曲线，曲线可以分为三个阶段：线性变形阶段、塑性变形阶段和破坏阶段。1.线性变形阶段相应于曲线中的段。此时荷载与沉降基本上成直线关系，地基中任意点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态。地基的变形主要是由于土的孔隙体积减小而产生的压密变形。2.塑性变形阶段相应于曲线中的段。此时，荷载与沉降不再成直线关系，298沉降随荷载

6、增大而急骤增加，在这一阶段内，地基土中局部范围内（首先在地基边缘处）的剪应力达到了土的抗剪强度，土体发生剪切破坏，这些区域称为塑性区。随着荷载的增加，土中塑性区的范围也逐渐扩大，由基础边缘开始逐渐向纵深发展。3.破坏阶段相应于曲线中的段。随着荷载的继续增加，剪切破坏区不断扩大，最终在地基中形成一个连续的滑动面。此时基础急剧下沉，四周的地面隆起，地基发生整体剪切坡坏。相应于地基变形的三个阶段，地基有两个界限荷载，一个是相应于从线性变形阶段过渡到塑性变形阶段的界限荷载，称为地基的临塑荷载，一般记为，是对应曲线点的荷载；一个是相应于从塑性变形阶段过渡到破坏阶段的

7、界限荷载，称为极限荷载，记为，即对应曲线点的荷载。二、地基的临塑荷载1．定义是指地基中刚要出现塑性区（剪切破坏区）的荷载，相应于P-S曲线的第一阶段（线性变形阶段）与第二阶段（塑性变形阶段）之分界点a点对应的荷载，可将作为地基容许承载力。2．计算公式式中：基底标高以上土的加权重度，kN/m3；基础埋深,m；基底下土的内聚力，；基底下土的内摩擦角，弧度；298承载力系数。可查P221表8-1，其计算公式为：;推导如下：（1）均布条形荷载下地基中的应力设有一条形基础，传到基底上的基底压力为p，基础埋深为d，埋深d范围内土层平均重度为,地基持力层的重度为，土的抗

8、剪强度指标为。在未修建建筑物及基础之前，地基中的点存在自重应力，其