土的强度与地基土承载力的确定

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1、任务8地基土承载力的确定学习重点：地基的破坏模式；地基承载力；理论公式计算地基承载力容许值；规范法确定地基承载力容许值；现场原位测试确定地基承载力容许值。学习相关知识8.1地基的破坏模式现场载荷试验研究和工程实践表明，建筑地基在荷载作用下往往由于承载力不足而产生剪切破坏，其破坏形式可以分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种。土的强度与地基土承载力的确定整体剪切破坏的荷载与沉降关系曲线即p-s曲线如图8-1中曲线a所示，随着荷载的增大并达到某一数值时，首先在基础边缘开始出现剪切破坏；随着荷载的进一步增大，剪切破坏区也相应地扩大；当荷载达到最大值时，基础急剧下沉

2、，并突然向一侧倾倒而破坏。此时除了出现明显的连续滑动面以外，基础四周地面将向上隆起。冲剪破坏一般发生在基础刚度较大且地基土十分软弱的情况下，如图8-1中曲线c所示。随着荷载的增加，基础下土层发生压缩变形，基础随之下沉；当荷载继续增加，基础四周的土体发生竖向剪切破坏，基础刺入土中。破坏时，地基中没有出现明显的连续滑动面，基础四周地面不隆起，而是随基础的刺入而微微下沉，沉降随荷载增加而增大，p-s曲线无明显拐点。土的强度与地基土承载力的确定局部剪切破坏是介于整体剪切破坏与冲剪破坏之间的一种破坏形式，如图8-1中曲线b所示。随着荷载的增加，剪切破坏区从基础边缘开始，发展

3、到地基内部某一区域，但滑动面并不延伸到地面，基础四周地面虽有隆起迹象，但不会出现明显的倾斜和倒塌。p-s曲线拐点不明显，拐点后沉降增长率较前段大，但不像整体剪切破坏那样急剧增加。地基发生何种形式的破坏，既取决于地基土的类型和性质，又与基础的特性和埋深以及受荷条件等有关。整体剪切破坏一般发生在紧密的砂土、硬黏性土地基中，一般土层中发生局部剪切破坏的情况较多，而松砂及软土地基常发生冲剪破坏。土的强度与地基土承载力的确定土的强度与地基土承载力的确定对于整体剪切破坏，地基从开始承受荷载到破坏，其变形发展可以明显地划分为三个阶段。（1）压密阶段（或称线弹性变形阶段）这一阶段

4、，p-s曲线接近于直线（图8-1曲线a的OA段），土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度，地基土体处于弹性平衡状态。地基的沉降主要是由于土的压密变形引起的，如图8-2（a）所示。相应于A点的荷载称为比例界限荷载（临塑荷载），以表示。（2）剪切阶段（或称弹塑性变形阶段）这一阶段p-s曲线已不再保持线性关系（图8-1曲线a的AB段），沉降的增长速率随荷载的增加而增大。地基土中局部范围内（首先在基础边缘处）的剪应力达到土的抗剪强度，土体发生剪切破坏，这些区域也称塑性区。随着荷载的继续增加，土中塑性区的范围也逐步扩大，直到土中形成连续的滑动面，如图8-2（b）所示。B点对应的

5、荷载称为极限荷载，以pu表示。土的强度与地基土承载力的确定（3）完全破坏阶段相应于图8-1曲线a的BC段，当荷载超过极限荷载后，p-s曲线陡直下降，土中塑性区范围不断扩展，最后在土中形成连续滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾斜，土从基础四周挤出，地面隆起，地基发生整体剪切破坏，如图8-2（c）所示。土的强度与地基土承载力的确定8.2按理论公式计算地基承载力容许值8.2.1临塑荷载临塑荷载是指在外荷载作用下，地基土中将要出现但尚未出现塑性变形区时的基底压力，其计算公式可根据土中应力计算的弹性理论和土体极限平衡条件导出。设地表面作用一均布条形荷载，如图8-3（a）所示，它

6、在地表下任一点M处产生的大、小主应力可按下式计算：土的强度与地基土承载力的确定实际上，一般基础都具有一定的埋置深度d，如图8-3（b）所示。此时地基中任意一点M的应力除了由基底附加压力产生以外，还有土自重应力。由于M点上土的自重应力在各向是不等的，因此严格地讲，以上两项在M点产生的应力在数值上不能叠加。但为了简化起见，在下述荷载公式推导中，假定土的自重应力在各向相等，故地基中任一点的和可写为：土的强度与地基土承载力的确定当M点到达极限平衡状态时，该点的大、小主应力应满足极限平衡条件式（7-8），将式（8-2）代人式（7-8），整理后得：土的强度与地基土承载力的确定

7、上式为塑性区的边界方程，它表示塑性区边界上任意一点的z与之间的关系。如果基础的埋置深度d、荷载p以及土的、、、已知，则根据上式可绘出塑性区的边界线，如图8-3（c）所示。土的强度与地基土承载力的确定当荷载p增大时，塑性区就发展，该区的最大深度也随之增大；若Zmax=0，表示地基中将要出现但尚未出现塑性变形区，相应的荷载p即为临塑荷载pa。因此，在式（8-5）中令Zmax=0，得临塑荷载的表达式如下：土的强度与地基土承载力的确定土的强度与地基土承载力的确定8.2.2临界荷载工程实践表明，即使地基中出现一定范围的塑性区，只要塑性区范围不超出某一限度，就不致影响结构物的

8、安全和正常