天然地基承载力.
天然地基承载力和沉降
式中 mvi——第i层土的体积压缩系数。
n
s mvipi H i i 1
分层总和法的计算简图
分层总和法的计算步骤： （1）计算基底附加压力p0；
（2）分层：地下水位面和各土层交界面；层厚取0.4b（b为基底宽度）
或1～ 2m；
（3）计算自重应力 c（基底、各分层处）；
（4）计算附加应力
3 天然地基承载 概述
3.2.2 浅基的破坏模式
地基破坏主要是由于基础下持力层抗 剪强度不够，土体产生剪切破坏所致， 地基的破坏模式可分为：
1.整体剪切破坏 （密实砂土，坚硬粘土） 2.局部剪切破坏 （土质较软） 3.冲剪破坏 （软粘土，深埋）
3.2.3 地基承载力验算内容
• 采用《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）推荐的、 以浅基础地基的临界荷载为基础的理论公式，计算地基承载力 特征值，其计算公式为：
地基承载力
3.2.5 影响地基承载力因素的讨论
3.3 沉降
1. 普通分层总和法
假定：①无侧向变形。故可用室内压缩试验得到的指标计算沉
降；
②取基底中心轴线上的附加应力计算沉降。
n
s'n 0.025 s'i i 1
若由上式确定的计算深度zn以下还有软土层，尚应向下继续计算，直至软土
层中按规定厚度△z计算的压缩量满足上式为止。
表6-8 计算厚度△z
b（m）
b≤2
2＜b≤4
4＜b≤8
8＜b
△z（m）
0.3
0.6
0.8
1.0
（2）当无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围以内时，基础中点地 基变形计算深度也可按下式计算：
天然地基承载力与地基强度—按设计规范确定地基承载力(土力学课件)
(2)各类岩土地基基本承载力表中的数值允许内插；
(3)原位测试方法及成果的应用，可参照国家和铁道部
有关标准的规定。
1、岩石地基的基本承载力
岩石类别
确定因素：
节理间距
节理发育情况
查表
（见规范）
例
30<35<60,硬质岩
节理很发育
节理发育
节理不发育
密实程度
土名
湿度
稍 松 稍 密 中 密
密
实
砾砂、粗砂
与湿度无关
200
370
430
550
中砂
与湿度无关
150
330
370
450
稍湿或潮湿
100
230
270
350
饱 和
-
190
210
300
稍湿或潮湿
-
190
210
300
饱 和
-
90
110
200
细砂
粉砂
某砂样,粒径大于0.25mm的颗粒含量超过全重的50%
《铁路桥涵地基和基础设计规范》
确定地基基本承载力
（TB10002.5-2005）
《铁路桥涵地基和基础设计规范》
一、地基土基本承载力的确定
地基土基本承载力0 指地质简单的一般桥涵地基，当基础
的宽度b≤2m，埋置深度小于h≤3m时地基的承载力。
二、规范规定
(1)当基础宽度b(m)，对于矩形基础为短边宽度，对于
(1) 基础宽度b，对于矩形基础为短边宽度，对于圆形或正多
边形基础为F1/2（ F为基础的底面积）。
(2)各类岩土地基基本承载力表中的数值允许内插；
土力学天然地基承载力
由 MB 0
推导出：
a
pk N q q0 N c c
C
pk Nq H Nc c
Nq
tan2 (45o
) exp(
2
tan )
B
a
r0 r
p p
E′
c ds r r0 exp( tan ) f
Nc (Nq 1) cot
地基土的自重所对应的极限承载力为
pk
1 2
1
b
3、滑裂土体自重所产生的摩擦抗力。
该抗力的大小，除决定于土的重度γ和内摩擦角φ以外， 还决定于滑裂土体的体积，因而，地基的极限承载力随 着基础宽度b的增加而线性增加。
地基极限承载力的其它极限平衡法
• Terzaghi 公式
基础底面粗糙
破坏区
弹性区
破坏区
破坏区
破坏区
• Meyerhof 公式
计入基底以上土的抗剪强度，适用于埋深较大的基础。 在斜坡、成层土地基上时的承载力计算。
N
N 2(Nq 1) tan
则埋深为H、粘聚力为c、内摩擦角为φ的地基的极限承载力为
pk pk pk
式中
Nc
c
Nq 2 H
基底
12基底1b N
Prandtl-Vesic公式
以上
以下
Nq
tan2 (45o
) exp(
2
tan )
Nc (Nq 1) cot
N 2(Nq 1) tan
2
1
3
2
cos 2
2
3
1
xz
1
3
2
s in 2
z , zx
极限平衡条件
1
天然地基承载力
三、地基的破坏形式
1. 整体剪切破坏
条件： 密实砂土或硬粘土 或基础埋置较浅且
荷载快速增加
pa
pk
p
pa 临塑荷载
pk 极限荷载
S
2.局部剪切破坏
Hale Waihona Puke papkS a. p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段
p 条件： 中密砂土或
衡状态
k
b.弹塑性变形阶段
ak段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地
基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区
c.破坏阶段
s
c
kc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载
增加，沉降急剧变化
塑性变形区 pa＜p＜pk
p＜pa
连续滑动面
p≥pk
地基开始出现剪切破坏（即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段）时，地 基所承受的基地压力称为临塑荷载pa
§6.3 浅基础地基极限承载力的理论近似解
勃朗特-维西克（Prandtl-Vesic ） 公式
P
45o＋ / 2
d 45o－ /
Ⅰ
Ⅲ
d
Ⅲ2 c
ⅡⅡ b
c
Nq
tan2 (45o
) exp(
2
tan )
Nc (Nq 1) cot
N 2(Nq 1) tan
pk
Nc
c
Nq 2
H
1 2
1b
N
§6.4 按规范确定地基承载力
一、 铁路桥涵地基基础设计规范
H 2
b
地基
1
原河床面 一般冲刷线
局部冲刷线
地基承载力规范及方法
1简介地基承载力：地基满足变形和强度的条件下，单位面积所受力的最大荷载。
2概述地基承载力（subgrade bearing capacity）是指地基承担荷载的能力。
在荷载作用下，地基要产生变形。
随着荷载的增大，地基变形逐渐增大，初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态，具有安全承载能力。
当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点或小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。
这种小范围的剪切破坏区，称为塑性区（plastic zone）。
地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有安全的承载能力。
但此时地基变形稍大，必须验算变形的计算值不允许超过允许值。
当荷载继续增大，地基出现较大范围的塑性区时，将显示地基承载力不足而失去稳定。
此时地基达到极限承载力。
3确定方法（1）原位试验法（in-situ testing method）：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。
包括（静）载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。
（2）理论公式法（theoretical equation method）：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。
（3）规范表格法（code table method）：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。
规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范），其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。
（4）当地经验法（local empirical method）：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。
4注意问题定义（1）地基承载力：地基所能承受荷载的能力。
（2）地基容许承载力：保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值，地基单位面积上所能承受的荷载。
天然地基 适用条件
天然地基适用条件
天然地基是指天然存在的具有较好承载力和稳定性的地层，适用于建筑物的基础施工。
天然地基的适用条件主要包括以下几个方面：
1. 地质条件：天然地基适用于地质构造稳定、层理发育完善、岩石结构坚固的地层。
地质构造稳定可以保证地基的稳定性，层理发育完善有利于地基的承载力传递，岩石结构坚固可以提供良好的承载力支撑。
2. 地下水位：天然地基适用于地下水位较低的地区。
地下水位的高低对地基的稳定性有较大影响，高地下水位会增加地基的液化风险，降低地基的承载力。
3. 土壤性质：天然地基适用于土壤性质较好的地层。
土壤的性质直接影响地基的承载力和稳定性，一般来说，粘土和黏土等胶结性土壤较好，砂土和砾石等颗粒性土壤较差。
4. 地表条件：天然地基适用于地表平坦、无明显沉降或滑坡等地表破坏现象的地区。
地表的平坦度和稳定性对地基的施工和使用具有重要影响，地表存在较大的沉降或滑坡现象会导致地基的不稳定和破坏。
5. 自然灾害：天然地基适用于地震、泥石流、洪水等自然灾害较少发生的地区。
自然灾害会对地基造成严重破坏，因此选择天然地基
时需要考虑该地区的自然灾害风险。
6. 地基工程：天然地基适用于基础施工工艺简单、成本较低的建筑物。
对于复杂的地基工程，如大型桥梁、高层建筑等，可能需要采用其他地基处理措施，而不适用于天然地基。
天然地基适用条件包括地质条件、地下水位、土壤性质、地表条件、自然灾害和地基工程等方面。
在选择天然地基时，需要综合考虑这些因素，确保地基的稳定性和承载力满足建筑物的需求。
天然地基承载力值的确定
天然地基承载力的确定【摘要】天然地基承载力是工程建设中重要的工程地质设计参数。
正确评价地基承栽力是保证工程建设安全、经济的前提。
本文对工程中几种常见地基承栽力值的概念、定义和确定方法进行了阐述，分析了各种确定地基承载力方法的特点。
【关键词】地基承载力载荷试验理论计算原位测试1 前言地基是指基础底面一下承受建筑物荷载的部分岩土体，也就是由于建筑物的荷载，在土体内产生了附加应力，附加应力所影响的那一部分岩土体范围，将其称之为地基，而基础是建筑物埋入地下的部分，是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
为确保建筑物的安全和正常使用，在地基和基础设计中必须同时满足以下两个技术条件：①强度条件：地基必须要有一定的强度。
②允许变形条件：要求建筑物地基变形不能大于地基变形允许值。
地基在同时满足变形和强度两个条件时，单位面积所能承受的最大荷载称为地基承载力，即地基承受荷载的能力。
合理地确定地基承载力，既能保证建筑物的安全和正常使用，又能达到降低工程造价的目的我国在以往工程建设中，较多地出现过以下几种地基承载力值：地基承载力基本值，承载力标准值，承载力特征值，容许承载力，地基极限承载力。
由于各承载力概念上的差别，其确定方法也不同，这给岩土工程勘察、工程设计和施工人员造成很大的不便。
本文详细介绍地基承载力的定义、概念及其确定方法，以期对工程人员正确认识几种地基承载力有所帮助。
2 几种承载力的定义地基承载力基本值，是指按有关规范（铁路、公路行业规范常见）规定的一定的基础宽度和埋置深度条件下的地基承载能力，通常是根据室内试验及其它原位测试综合确定，也可以根据室内试验测定的地基土的某些物理力学性质指标来查取承载力表来确定。
地基承载力标准值，是指按有关规范规定的标准方法试验并经统计处理后的承载力值。
地基承载力特征值，是指从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值经深宽修正后的地基承载力值，或按理论公式计算的来的地基承载力。
地基承载力试验方法总括
地基承载力试验方法总括地基土载荷实验地基土载荷实验用于确定岩土的承载力和变形特征等，包括：载荷实验；现场浸水载荷实验；黄土湿陷实验；膨胀土现场浸水载荷实验等。
检测内容：天然地基承载力，检测数量不少于3点；复合地基承载力抽样检测数量为总桩数的0.5%～1.0%，且不少于3点，重要建筑应增加检测点数。
CFG桩和素混凝土桩应做完整性检测。
1．地基土载荷实验要点用于确定地基土的承载力，依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007）。
（1）基坑宽度不应小于压板宽度或直径的3倍。
应注意保持实验土层的原状结构和天然湿度。
宜在拟试压表面用不超过20mm厚的粗、中砂层找平。
（2）加荷等级不应少于8级。
最大加载量不应少于荷载设计值的两倍。
（3）每级加载后，按间隔10、10、10、少于3点，基本值的极差不得超过平均值的30%，取此平均值作为地基承载力标准值。
2. 现场试坑浸水试验用于确定地基土的承载力和浸水时的膨胀变形量。
依据《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112）附录三“现场浸水载荷试验要点”。
其操作重点：（1）承压板面积不应小于0.5㎡。
（2）分级加荷至设计荷载，当土的天然含水量大于或等于塑限含水量时，每级荷载可按25kPa增加。
每组荷载施加后，按0.5h、1h 各观察沉降一次，以后每隔1h或更长时间观察一次，直到沉降达到相对稳定后再加下一级荷载。
（3）连续2h的沉降量不大于0.1mm/2h 时，即可认为沉降稳定。
（4）浸水水面不应高于承压板底面，浸水期间每隔3d或3d以上观察一次膨胀变形。
连续两个观察周期内，其变形量不应大于0.1mm/3d，浸水时间不应少于两周。
（5）浸水膨胀变形达到相对稳定后，应停止浸水按规定继续加荷直至达到破坏。
（6）应取破坏荷载的一半作为地基土承载力的基本值。
3. 黄土湿陷性载荷试验用于测定湿陷起始压力、自重湿陷量、湿陷系数等。
有室内压缩试验载荷试验、试坑浸水试验。
依据《湿陷性黄土地建筑规范》（GBJ25）附录六“黄土湿陷性试验”。
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pa
pk
密实砂土或硬粘土
p
pa 临塑荷载
pk 极限荷载
S
2. 局部剪切破坏
pa
pk
中密砂土或一般粘性土 或基础埋深较大时
p
S
3. 冲切破坏
S
松砂 p
通常不能直接作为地基
三、地基临塑压力
b
H
p
p H H
3
p H
H
1 3Leabharlann p H (1
sin )
z
K0 1
1 (H z) 3 K0 (H z)
第五章 天然地基承载力
一、概 述
• 地基承载力：
地基在不破坏、不产生过大沉降的前提下能够承受的荷载的大小。
• 特 点：
（1）上部结构－基础－地基系统中的重要组成部分。 （2）性质复杂。
对地基的要求：
（1）不破坏。 （2）不产生过大变形（沉降）。 （3）稳定性。
二、地基的典型破坏形态
1. 整体剪切破坏
容
基 宽 2m b 10m 深
H 3m
许
本度
度
承
承修
修
载
载正
正
力
力
系
系
数
数
2. 建筑地基基础设计规范
d
m
b
地基
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
修
承
力正
载
特后
力
征的 值承
载
特 征
值
宽 3m b 6m 深
度
度
修
修
正
正
系
系
数
数
d 0.5m
p H
(cot
2
)
c
tan
H
确定临塑荷载
zmax 0
pa
p
zmax 0
(c cot H ) cot
H
2
与b无关
0 饱和粘土地基
pa c H
H 0
• 临界荷载 p1 p1
4
3
pa c 破坏区为半圆
最大塑性区深度为b/4或b/3时所对应的 p。
• 矛 盾 出现塑性后，仍用弹性公式计算应力。
) exp( tan)
2
Nc (Nq 1) cot
pk
1 2
1
b
N
N 2(Nq 1) tan
pk
Nc
c
Nq 2
H
1 2
1b
N
五、按规范确定地基承载力
1. 铁路桥涵地基基础设计规范
H b
地基
原河床面 一般冲刷线
局部冲刷线
局部冲刷线
2
1
[ ] 0 k1（1 b 2） k2（2 H 3）
（，z）
b
2
p H H
zmax
z
四、地基极限承载力的理论近似解（Prandtl-Vesic 公式）
1 0
c0 H 0
pk
pk
pk pk pk
pk
q0 2H
III
45 2
I
45 III
90
2
II
II
I：主动区
II：过渡区
III：被动区
pk Nq H Nc c
Nq
tan2 (45
1 1 1
3 3 3
1 3
p H
(
sin ) (H
z)
1（
2
-
1
）=
3
1（
2
+
1
3）sin+
c cos
z p H (sin ) c H
sin
tan
确定塑性区最大深度
塑性区范围
dz 0 dz p H (cos 1) 0
d
d sin
2
zmax