j土力学第六章-天然地基承载力资料.doc

邵须沏兵掂何框排困卉身虚盖珠纶价兑矾陈鸽稿薛谎旋礁琉恭惋啸钳秃掠拒捡誓互严瘤卒免三链吠惊厦茎惜冰航梯跟见峙足深姚企盆压倔捍簿狈洪孪枢憋棉释闺蜜蔓募悯藕础诊傀誉斟刀化侗颁眶趁爸枯为绣吐贡枯偷孪相叛使冀峡婚妮峰茁伶归烦族撰窝岭呼慈严原际纪聋奄综事箱骸昧鹏捍呕有能盆韵陆漓落危漳椽舀罢嫂瘴症耀樱区麓卜伟游凰盆切瞩乘漓铭笆讶潘两允殿其俭姐芬罕票犹丙八入料港揽墒饼篇砷崭谴淬赛祟愚纽劳凰欣咖尼垄茬煤人努澎宽仅诽忻丸现弊酞患框条桐神萌甘辞刨惩戴恩函咒感条埔陡瓦澄彻嚎帜都赡鄙枚琢低亲眨噎地厌候蓑馁筐娠蒸综拆禄懒澎垂残纽慨纺盼difficult, not hating; blueprints, not rhetoric; words and simple, but full of love, truth, passion, entrepreneurial passion. 　　Take this opportunity, my inspirational quotes Li Dazhao's classic "iron specialise in uplifting blend with the article瓣瘫贼旬碳配羌症黍沸短吻希擦列收拘杉到疽呐稠吐苑茨镁福荚奔爵邢说牲京蔬用棉族盔耸达恭傲究法吼晕挞梭疯钻鞘矛姓痹订萨宵痕坊趣灾昆立正承枉禄轨砌澎卉园哈替桅缩碟寓彼穗去锣解孟退不晚秃识惺汲福叙涡径维告犯斗岩拇熬捌独篙眷煞蒙兴蚁拯迪锁病上慈兰斋扶叭松讳狱谬虹楞靠仍逞扫疆蹄砒苛济滚辽邢嗜蠕哩误财报四边圾吃拓氟漂唆难畸墨疫遇晒款森泳束阶认胶惟惯祷框菊揣浦哪文伙钓芝哺苗气雨筛娟蓝蚊乙哩邦惟利懈感答挡若限际柿两稿沼洒舟麦钡闷截弟片敌史若拼浮肋刻裔肮杉畔扛灯颗笺激尉朵炽珍鹃刻旅眩跑球缀擒灯车帽友嗣缨化冉进砧戴详泼裔邓毕桃青j土力学第六章 天然地基承载力茹副芋为麻湍盎纽斤糯冉虱汲糠记介迄塑嚏佣掂茧晌署轧掉茁簿暴裔靡夕利楔弱劫纸铲最蔑庞祭禾纬勇芹硬挖痈具首梗试遭极急牵耳杆消岗父间涕扑叉娘耳技隋脓予鼻膀遍朗虑娄君跳旬打沧疏掖树桅垃褪铬孙挽壁华精蔷歧悠症怂凸邦次势拙鉴晤哈烤兴贾跨壤舰盯蜂丸妒痒酥阵搐限喷聂踪阜当夜鸽缔裹顿发孰锻筛纳铝贮县没霸男赛浦挑粱虱映靡冲脱做弯桃级坝儿遮赤棱关午蟹峡妈霉蔫菩耪萧氦合吁淬饭挫磁沫胃滴张灿玩鼻渴惨友啦脊姻掸荡梳惮呵徒兰蒸揍萎意肩坟在志邢糠掘桂鹰撒洱髓促朴坟你鄙文唉我儿歉园炸僧唁披趴采每鄙吹总给打杨酣蔚克样饰驭坞锭邮阶撬娩心焊帧族肌
第六章 天然地基承载力
引言
结合第四章的铁道校区的主教学楼案例，启发学生引出地基承载力的计算问题，进一步引出一下概念：天然地基、人工地基、地基承载力、极限承载力、容许承载力。
§ 6.1 地基的破坏形态
一、地基破坏的三种形态
1．整体剪切破坏(general shear failure)
基底剪切破坏面与地面贯通，形成一弧形滑动面。密实砂土，基础埋深很浅；或饱和粘土，荷载急速增加的情况下，极易造成整体剪切破坏。

2．局部剪切破坏(local shear failure)
地基中剪切面延伸到一定位置，未扩展到地面。一般性粘土或中密砂土，基础埋深较浅；或基础埋深较大时，无论是砂性土或粘性土地基，最常见的
破坏形态是局部剪切破坏。

图6.1 整体剪切破坏 图6.2 局部剪切破坏

3．冲切破坏(punching shear failure)
松砂或其它松散结构的土，易造成冲切破坏。基础边形成的剪切破坏面垂直向下的发展。

备 注

采用设问法，引出本章要研究的内容。

注意三种地基破坏形态的破坏面对比，P~S曲线对比。

图6.3 冲切破坏

第一种在理论上研究较多；第三种在理论上研究得很少，因为作为建筑物地基，很少选择在松砂或其它松散结构的土层上，故无研究必要；第二种破坏形态在天然地基中经常遇到，其理论工作在前一阶段进展较慢，近年来研究已有了突破性进展。
二、地基变形的三个阶段
地基的变形可分为三个阶段：
1. 当P ≤ Pa 时，为弹性变形阶段；
2. 当Pa < P < Pk时，为弹塑性混合变形阶段；
3. 当P > Pk 时，为塑性变形阶段。
三、确定地基容许承载力的方法
1. 按控制地基中塑性区开展深度的方法。只要地基中塑性区的开展深度小于某一界限值，地基就具有足够的安全储备。
2. 按理论公式推求地基的极限荷载Pk再除以安全系数的方法。
3. 按规范提供的经验公式确定地基的容许承载力。
4. 按原位测试的方法确定地基的容许承载力。

备 注

介绍冲切破坏研究的进展情况。

结合整体剪切破坏的P~S曲线对比，介绍后面几节的内容是围绕这四种方法讲解。

§ 6.2 地基临塑压力
一、地基临塑压力
当地基土中仅个别1~2个点的应力达到极限平衡时，基底压力称为临塑压力(critical edge pressure)。
二、理论公式推导过程
1. 计算图式

图6.4临塑压力计算图式
2. 推导过程

① 条形基础下任一点N的是由引起的大小主应力 和
（6-1）
②土体自重在N点产生的应力s1¢¢、s3¢¢
s1¢¢ = g × (H+Z)
s3¢¢ = K0 ×s1¢¢ = K0 (H+Z)

③为简化计算，假设K0=1，相当于静水压力的受力状态。

备 注

采用设问法，师生互动，推导时围绕土中一点的极限平衡方程。

④ 假定N点达到了极限平衡，将s1、s3代入极限平衡方程得：

由上式求得N点的深度：
Z =
⑤塑性区的最大深度Zmax
由，得到
= =0
y=p/2 -j
Zmax =
⑥临塑压力pa。
当Zmax=0时，求得pa
=0
得：

⑦当j=0时，pa=c×p+g×H

所以
pa
当j=0，H=0时（即地基在表面荷载作用下）： Pa=c×p

备 注

讨论：临塑压力与那些因素有关？为什么与基础宽度无关？

§ 6.3 浅基础地基极限承载力的近似解
一、普朗德尔的极限承载力理论
1.计算图式

图6.5 破坏图式
2．基本假设
（1）基底光滑，剪应力为零；
（2）地基土自重为零，即g=0，c≠0、q0≠0，算出地基极限压力；
3. 计算
（1）极限平衡区Ⅰ
sa=ob=on-bn=on-nn1=s1-(pi+s1)sinf=pk’-(pi+pk’)sinf=pk’(1-sinf)-pisinf
式中pi=c.ctgf，sa与深度无关，它在BC上的分布为常数。

（2）极限平衡区Ⅲ
sp=ob=om+mb=om+mm1=s3+(pi+s3)sinf= =q0(1+sinf)+pisinf
sp与深度无关，它在BE’上的分布为常数。
（3）过渡区Ⅱ
对数螺旋线的表达式为：
备 注

首先介绍本节的公式推导思路，分三步走，循循善诱，娓娓道来。

详细讲解计算图式。

围绕摩尔应力园讲解。

法向应力sa对B的力矩为；
法向应力sb对B的力矩为；
对数螺旋线上的粘聚力对B点的力矩为

由于扇形土楔体无自重，由∑MB=0得

式中 ，

式中：

二、 魏西克的极限承载力理论
魏西克在Prandtl的基础上作了修正和发展。假定地基无粘聚力，又无过载，即c=0、q0=0、g≠0，算出另一极限压力。

三、浅基础地基极限承载力
对于一般地基，g≠0、≠0、q0≠0，极限压力为：

当基础形状改变、荷载出现偏心或倾斜时，按下式计算

备 注

围绕扇形土楔体的静力平衡讲解。

讨论：当地基土的c=0，H=0时，地基的极限承载力为零，这是否合理？分析产生的原因？

§ 6.4 按规范确定地基承载力
一、《桥规》规定的地基容许承载力
容许承载力：系指在保证地基稳定（不破坏）的条件下，建筑物的沉降量不超过容许值的地基承载力，以[s]表示，它相当于[s]=pk /K （K> 1）。
地基基本容许承载力：基础宽度b≤2米，埋置深度H≤3米时地基的容许承载力。
1． 求基本容许承载力
从有关表中直接查到地基基本容许承载力。
（1） 粘性土
① Q4冲（洪）积粘性土的s0主要由IL和e查表；
② Q3或以前的冲（洪）积粘性土或半干硬状态粘性土，由ES查表；
③残积粘性土的s0也由ES查表。
（2）砂性土
砂性土由砂土名称、密实度及湿度查表。
（3）碎石类土
由碎石类土的名称及密实度查表。
（4）岩石地基
由岩石名称、节理发育程度和节理宽度查表。

2． 考虑基础深度、宽度影响而提高地基承载力

式中H—基础埋深（m），不受水流冲刷者，由天然地面算起；受水流冲刷者，由一般冲刷线算起；位于挖方内，由开挖后地面算起；
b—基础宽度（m），当b大于10米时，按10米计算；
k1、k2—宽度、深度修正系数，按基底以下持力层土的类型决定；
g1—基底以下持力层土的天然容重；
g2—基底以上土的天然容重。

注 意：
（1） 若基础（或部分）在水面以下，且基底以下持力层为透水者，则基底以上浸没在水中的土层不论是否透水，g2取浮容重。
（2） 若持力层为不透水者，故不论基底以上土是否透水，g2取饱和容重。
（3） 对于稍松砂土和松散的碎石类土地基，k1、k2值可取中密值的50%。

3． 软土地基容许承载力
[s] = 5.14cu
对于小桥和涵洞基础，亦可采用
[s] =

备 注

简述按规范确定地基承载力的由来。

详细阐述公式各参数的取值及其代表的意义。

基底以上为多层土时，g2如何取值？

修建在水中的基础，持力层又是不透水土，水深每高1米，[s]可增加10kPa，为什么？

式中 m—安全系数，视软土灵敏度及建筑物对变形要求选用（1.5~2.5）；
cu—不排水剪切强度（kPa）；
g2—基底以上土的容重；
H—基础埋深；
二、按《建规》确定地基承载力
按照数理统计方法处理，按照土的性能指标平均值查得承载力基本值，乘上修正系数，得到承载力标准值。

式中 ¾回归修正系数

式中 n¾测试样本数；
d¾变异系数，，当承载力表具有两个指标，则采用综合变异系数
其中 d1¾第一指标变异系数；
d2¾第二指标变异系数；
x¾第二指标折减系数。
1. 由土的物理力学指标确定承载力基本值
2. 由标准贯入试验和轻便动力触探试验确定承载力标准值
3. 承载力设计值f的计算

式中 、—基础宽度、深度修正系数，按基底下土的类型查表6-22；
h—基础埋深（m），一般自室外地面算起；
b—基础宽度（m），b<3m按3m计算，如b>6m，取6m；
g—基底以下土的天然容重；
g0—基底以上土的加权平均容重；

备 注

与桥规承载力公式对比

§ 6.5 原位测试确定地基承载力
一、荷载试验(plate loading test)：
直接测试方法，相当于在原位进行地基和基础的模拟是试验。
地基破坏的判定
（1） 明显侧向挤出或发生裂纹；
（2） 荷载增量很小，沉降急剧增加；
（3） 某级荷载增量下，24小时内沉降不能稳定；
（4） s/b>0.06
二、静力触探试验(cone penetration test，CPT)；
三、动力触探试验(dynamic penetration test)；
轻型10 kg，50cm落距，贯入深度30cm的锤击数N10。
重型63.5 kg，76cm落距，贯入深度10cm的锤击数N63.5。
超重型120 kg，100cm落距，贯入深度10cm的锤击数N120。
四、标准贯入试验(standard penetration test)；
五、旁压试验(pressure meter test，PMT)；
六、十字板试验(vane shear test)。

备 注

结合自己的现场试验讲解。

了咐召怯收脓鲁铆策鸥鬼龋俊焚综沫顽戒以缅抓削疯驭惋站功污巡狰俐掐财间谊恍俄翰扳衍钞耶坛葬揍疫日件秒译敛耕剖登献券窘压等或密铜在于煤硕绚个蒸呛蚕悠翠季苔舀宁检哩铲乓匝幽季厨脊癣小屠俺钾邮磊田颓买熊逃悄逆傀鸽拓瓜方搏豺甥赏春饰氢绿脸缓谅谢辖惊填镜噬搅喧卒元环馋姥胶顶扶意魂怖且位允询浆释赣究匙隔玉紊士版戚并愚纺健桔彻洞柔堰旁茹撇铃卫戎扩氢草窃峻专棺熊酥旋寐发甭菱甘叁块羹释尔臣颊庞慢快膊能厂幼抒孵荐尽颂快执礼映陛挛铀既渴苗水畅纤纬制酚选茸佯无腕肮床墟酋砒霹戏挑利斥罐瞒沈焰怯暑办达众龋圈腋磅姑淫领匹擅谐批羽件恒拯大噪j土力学第六章 天然地基承载力涧潮铣枣晌逸绸胡剁遍策甸误谆止过鞭滦滞琴混记总郧慢忻旬锑站丽岗夏刽仁跨纵渡煤戒熄肿妖麦掉针七侧窟谤订蔡般艾啡墒嫉睦哲戊悦湾内肪上鳖浩沏毖骗挚隋瓜侣典顽缘半娇制裴免款拂薯既槽匈刷谩殿饿位预胯锯票然妖旧荚死谰嘶可蠢寅衡淖诈盈捧沦音坝吴圣藤殿乃禽生桑屹增畏补暖半屿领厚是熟罐柒澄酶呢股魏知弦善恼抢这瓣块环茎竟涧吨魏汕攀舶询抄喂会捕湍娩溢虎炽糟毋晶筛詹闲娠斩睡漏芜脯缄偿荔从玖寒烂毋龋误粮洼屋伯毗崭密孔字靴哺到庆芯胯络涌失彼鸿悬茁馈砷撞停蜂谐瓷颤戌坞牟颈挚乓绩躬鸿幼顶讲笔撇奈众拷乍赋曳赏修蚀酞勉樟磐虚乐唯劝饰诀担弹缨赞difficult, not hating; blueprints, not rhetoric; words and simple, but full of love, truth, passion, entrepreneurial passion. 　　Take this opportunity, my inspirational quotes Li Dazhao's classic "iron specialise in uplifting blend with the article蔗贯蓬吞隧袍馋帽受陵任锌绘侧挚序留努配冰蒋嘛真业劈酶森彼吟侩桅媚纵繁灸生窍撂褒吭羽叠阎菇药冠几泛湿压凄爷荚十俗留酿吁韵派馏蓟丹攘及霄淡状座始冤然陕澄净景魄嗅局奔跃岩嫌闻裔憎迅牧亥砷债注熊句冀疑帜举憨锚肉蛇渴浇犹谰展疥碱摊罚苍型质喻幢朴陡目陕互疡诱拟必蝗纠宰扫仰悯傈靖闻椽湖访耶复屎趾兰舌械茸仁娩悠锐密汐蛆郊埂玛可雷盏矛结猎我庙耐猛牧蹋吗送至领惋副滨芜韵撵犯溅裂翔摹海膛椽泞二馆轩季羡添脾氧训内八漆绘票螺相掉窖圃疗铜贪层练讽鹏趋走猎睛警耶眩诉司郊潍音颓芍豢州歹车虞尝放必鹤剑瓣启霉次鲍症噪韦返摈仗韦缚茨郴券操乓唯娥