2015结构工程师《土力学与基础工程》讲义地基承载力概述.docVIP

第八章 地基承载力 第一节 概述 地基随建筑物荷载的作用后，内部应力发生变化，表现在两方面：一种是由于地基土在建筑物荷载作用下产生压缩变形，引起基础过大的沉降量或沉降差，使上部结构倾斜，造成建筑物沉降；另一种是由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层土所能承受荷载的能力而使地基产生滑动破坏。 因此在设计建筑物基础时，必须满足下列条件： 地基： 强度——承载力——容许承载力 变形——变形量（沉降量）——容许沉降量 持力层剪切破坏的形式 一、几个名词 1、地基承载力：指地基土单位面积上所能随荷载的能力。地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。 2、容许承载力：指同时兼顾地基强度、稳定性和变形要求这两个条件时的承载力。它是一个变量，是和建筑物允许变形值密切联系在一起。 3、地基承载力标准值：是根据野外鉴别结果确定的承载力值。包括：标贯试验、静力触探、旁压及其它原位测试得到的值。 4、地基承载力基本值：是根据室内物理、力学指标平均值，查表确定的承载力值，包括载荷试验得到的值）。 通常 5、极限承载力：指地基即将丧失稳定性时的承载力。 二．地基土的承载特性 现场荷载试验表明：地基从开始发生变形到失去稳定的发展过程，典型的曲线可以分成顺序发生的三个阶段，即压密变形阶段（线弹性变形阶段）（oa）、局部剪切阶段（ab）和整体剪切破坏阶段（b以后），三个阶段之间存在着两个界限荷载。 第一个界限荷载（临塑荷载（也称比例界限））：就是指基础下的地基中，塑性区的发展深度限制在一定范围内时的基础底面压力。 当标志压密阶段进入局部剪切阶段。 第二个界限荷载（极限承载力）：当地基土中由于塑性的不断扩大，而形成一个连续的滑动面时，使得基础连同地基一起滑动，这时相应的基础底面压力称为极限承载力。 当标志着地基土从局部剪损破坏阶段进入整体破坏阶段，地基丧失稳定。 在荷载作用下，建筑物由于承载能力不足而引起的破坏，通常是由于基础下持力层土的剪切破坏所造成的，而这种剪切破坏的形成一般又可分为整体剪切、局部剪切和冲剪三种。 1．整体剪切破坏的特征： 当基础上的荷载较小时，基础压力与沉降的关系近乎直线变化，此时属弹性变形阶段，如图中oa段。 随着荷载的增大，并达到某一数值时，首先在基础边缘处的土开始出现剪切破坏，如图中a点。 随着荷载的增大，剪切破坏地区也相应的扩大，此时压力与沉降关系呈曲线形状，属弹性塑性变形阶段，如图ab段。 若荷载继续增大，越过b点，则处于塑性破坏阶段。 2．局部剪切破坏的特征： 局部剪切破坏的过程与整体剪切破坏相似，破坏也从基础边缘下开始，随着荷载增大，剪切破坏地区也相应地扩大。 区别：局部剪切破坏时，其压力与沉降的关系，从一开始就呈现非线性的变化，并且当达到破坏时，均无明显地出现转折现象。 对于这种情况，常取压力与沉降曲线上坡度发生显著变化的点所对应的压力，作为相应的地基承载力。 3．刺入剪切破坏的特征： 它不是在基础下出现明显的连续滑动面，而是随着荷载的增加，基础将随着土的压缩近乎垂直向下移动。当荷载继续增加并达到某数值时，基础随着土的压缩连续刺入，最后因基础侧面附近土的垂直剪切而破坏。 冲剪破坏的压力与沉降关系曲线类似局部剪切破坏的情况，也不出现明显的转折现象。 对于地基土破坏形式的定量判别，Vesic，A，B提出用刚度指标的方法。地基土的刚度指标，可用下式表示： 式中：E为变形模量 υ为泊松比 C为地基土的粘聚力 φ为内摩擦角 q为基础的側面荷载，，D为埋置深度，为埋置深度以上土的容重。 Vesic，A.B 还提出判别整体剪切破坏和局部剪切破坏的临界值，称为临界刚度指标 Ir er 当大于时，地基将发生整体剪切破坏，反之则发生局部剪切破坏或刺入剪切破坏。 三、地基承载力确定的途径 目前确定方法有： 1．根据载荷试验的曲线来确定：根据原位试验确定：载荷试验、标准贯入、静力触探等。每种试验都有一定的适用条件。 2．根据《建筑地基基础设计规范》确定。 根据大量测试资料和建筑经验，通过统计分析，总结出各种类型的土在某种条件下的容许承载力，查表。 3．根据地基承载力的理论公式确定。 一般：一级建筑物：载荷试验，理论公式及原位测试确定f； 一级建筑物：规范查出，原位测试；尚应结合理论公式； 一级建筑物：邻近建筑经验。 四、确定地基承载力应考虑的因素 地基承载力不仅决定于地基的性质，还受到以下影响因素的制约。 1．基础形状的影响：在用极限荷载理论公式计算地基承载力时是按条形基础考虑的，对于非条形基础应考虑形状不同地基承载的影响。 2．荷载倾斜与偏心的影响：在用理论公式计算地基承载力时，均是按中心受荷考虑的，但荷载的倾斜荷偏心对地基承载力是有影响的。 3．覆盖层抗剪强度的影响：基底以上覆盖层抗剪强度越高，地基承载力显然越高，因而基坑开挖的大小