第6章 地基承载力
第六章 建筑场地的工程地质勘查
第六章建筑场地的工程地质勘察第一节概述建筑场地是指建筑物所处的有限面积的土地。
建筑场地的概念是宏观的，建筑场地勘察应广泛研究整个工程在建设施工和使用期间，场地内可能发生的各种岩、土体的失稳、自然地质及工程地质灾害等问题。
一、工程地质勘察的目的工程地基勘察的目的在于使用各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供所需的工程地质资料。
1避免设计施工的盲目性有些设计师以为凭自己的经验，没有勘查就照样完成设计和施工，结果给后期工程造成影响。
在工程实践中，有不少因不经过调查研究而盲目进行地基基础设计和施工而造成严重工程事故的例子。
如：东南大学职工宿舍，地下有防空洞室等工程。
图纸好画，后果严重。
2粗细大意危害极大有些设计师认为，勘探是件粗活，不就是工人打几个孔吗，定个承载力吗。
其实不然。
结构工程师只有对建筑场地的工程地质资料全面深入的研究，才能做出好的地基基础设计方案。
3结合实际，防止事故的发生岩土工程勘探的目的是使工程设计结合实际来完成。
设计师必须对地基土层的分布、土的松密、压缩性高低、强度大小、均匀性、地下水埋深及水质、土层是否会液化等条件都关系着建筑物的安危和正常使用。
但是，更常见的是勘察不详或分析结论有误，以致延误建设进度、浪费大量资金，甚至遗留后患。
因此，地基勘察工作应该遵循基本建设程序，走在设计和施工前面，采取必要的勘查手段和方法，提供准确无误的工程地质勘察报告。
二、各阶段勘察的内容建筑场地的岩土工程勘察，应在搜集建筑物或构筑物(以下简称建筑物)上部荷载、功能特点、结构类型、基础形式、埋置深度和变形限制等方面资料的基础上进行。
建筑场地的岩土工程勘察宜分阶段进行，可行性研究勘察应符合选择场址方案的要求；初步勘察应符合初步设计的要求；详细勘察应符合施工图设计的要求；场地条件复杂或有特殊要求的工程，宜进行施工勘察。
场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察阶段。
当建筑物平面布置已经确定，址场地或其附近已有岩土工程资料时，可根据实际情况，直接进行详细勘察。
地基承载力PPT课件
载 Ⅲ2 c 的
ⅡⅡ b
c
Ⅱ区：普朗特尔区， 边界是对数螺线
计 算
将无限长，底面光滑的荷载板至于无质
量的土(＝0)的表面上，荷载板下土体处
于塑性平衡状态时，塑性区分成五个区
Ⅲ区：被动朗肯区，
1水平向，破裂面与 水平面成45o－ / 2
2. 地基的极限承载力pu可以表示为：
pu qNq cNc
基础两侧 均布荷载所 产生的抗力
其中承载力系数：
滑裂面上 粘聚力所 产生抗力
二、极限承载力的一般计算公式 索科洛夫斯基把地基土当成如下两 种介质的总和：
1. 理想散粒体，即
c0 0 0
2. 无重的纯粘性体，即
c0 0 0
三、用极限平衡理论求地基极限承载 力方法讨论
（一）影响极限承载力的因素
基础两侧 滑裂面上 滑裂土体自重 均布荷载所 粘聚力所 所产生的抗力 产生的抗力 产生抗力
解：1.判断地基的破坏形式
土
刚性指标
Ir
E
2(1 )(c qtg)
58.8
力
临界刚性
指标
I r (cr)
1 2
exp[(3.30 0.45
B )ctg(45o L
)]
2
80.5
学
∵ Ir< Ir（cr）∴地基将发生局部剪切破坏
2.用太沙基公式求地基极限承载力
pu
B
2
Nr
2c 3
Nc
qNq
学
N
(1) 3
3
ctg
2
2
q D
三、按地基规范承载力表确定地基容许承载力
土 力
❖承载力基本值（f0）：是指按有关规范规定的一定 的基础宽度和埋深条件下的地基承载能力，按有关规 范查表确定。 ❖承载力标准值（fk）：是指按有关规范规定的标准 方法试验并经统计处理后的地基承载能力。
完整版)《建筑地基基础设计规范》
完整版)《建筑地基基础设计规范》上的建筑物，应按变形控制设计原则，满足使用功能要求。
第5章“地基基础设计的计算方法”之强制性条文：第5.2.1条：地基基础设计中，应根据地基土和岩石的性质和特点，选择合适的承载力计算方法和参数，确保设计的合理性和安全性。
第6章“地基基础设计的变形计算”之强制性条文：第6.2.1条：地基基础设计中，应根据地基土和岩石的变形特点，选择合适的变形计算方法和参数，确保设计的合理性和安全性。
第7章“地基基础设计的稳定性计算”之强制性条文：第7.2.1条：地基基础设计中，应根据地基土和岩石的稳定性特点，选择合适的稳定性计算方法和参数，确保设计的合理性和安全性。
第8章“地基基础设计的施工及验收”之强制性条文：第8.2.1条：地基基础施工前，应进行地基土和岩石的勘察和试验，确定地基的性质和特点，制定合理的施工方案和验收标准。
第9章“地基基础设计的监测与检测”之强制性条文：第9.2.1条：地基基础施工后，应进行地基的监测和检测，及时发现和解决地基问题，确保建筑物的安全和稳定。
第10章“特殊地基基础设计”之强制性条文：第10.2.1条：特殊地基基础设计中，应根据地基的特殊性质和特点，选择合适的设计方法和参数，确保设计的合理性和安全性。
新规范于2002年4月1日开始实施，取代了原规范（GBJ7-89）。
新规范共有27条强制性条文，分别分配在第3章至第10章中。
新规范明确了地基基础设计中承载力极限状态和正常使用极限状态的使用范围和计算方法，并强调按变形控制设计的原则，满足建筑物使用功能的要求。
同时，对岩石分类和地基土的冻胀分类进行了细化，并增加了有限压缩层地基变形和回弹变形计算方法、岩石边坡支护设计方法、复合地基设计方法、基坑工程设计方法、地基基础检测与监测内容。
取消了壳体基础设计的规定。
新规范第1.0.2条明确规定了地基基础设计必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则，精心设计。
地基承载力特征值
地基承载力特征值
首先，地基的极限承载力是指地基在极限状态下所能承受的最大荷载。
它可以通过现场静载试验、动力触探试验等实验方法得出。
在试验中，通
过测量不同荷载下的地基沉降或变形，推算出地基的极限承载力。
极限承
载力特征值常用于设计中，用于确定结构物的安全性。
其次，地基的安全承载力是指地基在安全状态下所能承受的最大荷载。
安全承载力是极限承载力的一部分，考虑了结构和地基的可靠性。
在设计中，通常采用安全系数来表示地基的安全承载力。
安全系数是极限承载力
与安全承载力之比，根据工程要求和地质条件的不同，可以选取不同的安
全系数。
最后，地基的应变特征值是指试验中地基产生塑性变形的特征值。
应
变特征值可以通过压缩试验、剪切试验等实验方法得出。
在试验中，通过
测量地基的应变变化曲线，推算出地基的应变特征值。
应变特征值能够反
映地基的变形特性，对于评估地基的稳定性非常重要。
地基承载力特征值的确定对于土木工程的设计和施工具有重要意义。
准确地估计地基承载力特征值可以保证结构物的安全性，避免出现结构沉
降和变形过大等问题，保护人员和财产安全。
因此，工程师在进行地基设
计时应该充分考虑地基承载力特征值，结合工程要求和地质条件合理选择
安全系数，确保土建工程的可靠性和稳定性。
土力学-第六章土压力、地基承载力和土坡稳定
土楔在三力作用下，静力平衡
E 1 2 h Ka 2
滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得 到一系列土压力E，E是q的函数，E 的最大值Emax，即为墙背的主动土压 力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑 动面
1 2 Ea h 2 cos 2 ( ) sin( )sin( ) 2 cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
36.6kPa
paB下 1h1K a 2 2c2 K a 2＝ .2kPa － 4 paC ( 1h1 2 h2 ) K a 2 2c2 K a 2 36.6kPa
＝ 主动土压力合力 Ea 10.4 2 / 2 (4.2 36.6) 3 / 2 71.6kN / m
hKp ＋2c√Kp
1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区 2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积 3.合力作用点在梯形形心
hp
四、例题分析 【例】有一挡土墙，高6米，墙背直立、光滑，墙后填土
面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下 图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力 分布图
pa zKa 2c K a
pa zK a
h
hKa
1.无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布 2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积 3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处
h/3
Ea
(1/ 2)h2 Ka
当c＞0, 粘性土
pa zKa 2c K a
z0 ≤0说明不存在负侧压力区，
2.成层填土情况（以无粘性土为例）
h1
h2 h3
A B
地基承载力
地基勘探
锥状探头
穿心锤 锤垫 触探杆
尖锤头
轻型动力触探 10kg 中型动力触探 28kg 重型动力触探 63.5kg
地基勘探
(2) 静力触探Static Cone Penetration
• 单桥探头 端部Ps=Q/A 比贯入阻力 双桥探头 端部和侧壁 • 土的密实度 • 压缩性 电缆 传感器 • 强度 传感器 传感器 • 桩和地基的承载力
四、确定地基容许承载力的方法
确定地基容许承载力的方法，一般有以下三种： 1. 根据载荷试验的p－s曲线来确定地基容许承载力； 2. 根据设计规范确定(新规范已取消)； 3. 根据地基承载力理论公式确定地基容许承载力。
主要内容 －本课程重点
地基勘探 Site investigation 地基承载力
Bearing Capacity of Foundation Soil
局部剪切破坏p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线 段，其破坏的特征为： 随着荷载的增加，基础下也产生压密区I及塑性区II，但 塑性区仅仅发展到地基某一范围内，土中滑动面并不延伸 到地面，基础两侧地面微微隆起，没有出现明显的裂缝。 其p-s曲线如图中曲线b所示。 p-s曲线在转折点后， 其沉降量增长率虽较前一 阶段为大，但不象整体剪 切破坏那样急剧增加，在 转折点之后，p-s曲线还是 呈线性关系。 局部剪切破坏常发生 于中等密实砂土中。 于中等密实砂土中。
地基承载力： 地基承载力：地基土单位面积上所能承受荷载的能力。 极限承载力(p 极限承载力 u): 地基不致失稳时单位面积能承受的最大荷载。 地基容许承载力(p 地基容许承载力 a): 考虑一定安全储备后的地基承载力。
二、地基变形的三个阶段
0 pcr a
s
(整理)地基承载力特征值、地基承载力设计值、地基承载力标准
地基承载力特征值、地基承载力设计值、地基承载力标准值关系一、原因与钢、混凝土、砌体等材料相比，土属于大变形材料，当荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐加在，很难界定出下一个真正的“极限值”，而根据现有的理论及经验的承载力计算公式，可以得出不同的值。
因此，地基极限承载力的确定，实际上没有一个通用的界定标准，也没有一个适用于一切土类的计算公式，主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整，考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。
它不仅与土质、土层埋藏顺序有关，而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地水位的升降、地区经验的差别等等有关，不能作为土的工程特性指标。
另一方面，建筑物的正常使用应满足其功能要求，常常是承载力还有潜力可挖，而变形已达到可超过正常使用的限值，也就是变表控制了承载力。
因此，根据传统习惯，地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下，使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力，即允诺承载力，其安全系已包括在内。
无论对于天然地基或桩基础的设计，原则均是如此。
随着《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）施行，要求抗力计算按承载能力极限状态，采用相应于极限值的“标准值”，并将过去的总安全系数一分为二，由荷载分项系数和抗力分项系数分担，这给传统上根据经验积累、采用允许值的地基设计带来了困扰。
《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）以承力的允许值作为标准值，以深宽修正后的承载力值作为设计值，引起的问题是，抗力的设计值大于标准值，与《建筑可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）规定不符，因此本次规范进行了修订。
二、对策《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）鉴于地基设计的特殊性，将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”，并加强了正常使用极限状态的研究。
而《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）也完善了正常使用极限状态的表达式，认可了地基设计中承载力计算可采用正常使用极限状态荷载效应标准组合。
试题库-地基与基础
第一章土的物理性质及分类一、名词解释1.液限2.塑限3.塑性指数4.液性指数二、填空题1.土是由固体土颗粒、水和气体三相组成的2.土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低就越多。
3.土中各个粒组的相对含量可通过颗粒分析试验得到。
对于粒径大于0.075mm的颗粒可用筛分法测定；对于粒径小于0.075mm的颗粒则用比重计法测定。
4.土中液态水可分为结合水和自由水。
5.在土的三相比例指标中，三项基本的试验指标是土的重度、土粒比重、土的含水率。
它们分别可以采用环刀法、比重瓶法和烘干法测定。
1.水，气体；2.多；3.筛分法，比重计4.结合水；5.土的密度，土粒相对密度，含水量，环刀法(灌砂法)，比重瓶法，烘干法(烧干法，炒干法)；三、选择题1.下列指标可用来评价砂土密实度的是——(1)含水量； (2)孔隙比； (3)土粒比重； (4)相对密实度。
2.颗粒级配曲线很陡时说明——。
(1)颗粒分布范围较小；(2)颗粒分布范围较大；(3)颗粒形状为扁平状；(4)颗粒形状为针状。
3.粘性土的塑性指数越大，说明——。
(1)土粒比表面积越大；(2)土粒吸附能力越强；(3)土的可塑范围越大；(4)粘粒、胶粒、粘土矿物含量越多。
4.不同状态下同一种土的重度由大到下排列顺序是——。
(1)γsat≥γ≥γd>γ’；(2)γsat≥γ’≥γ>γd；(3)γd≥γ≥γsat>γ’；(4)γd≥γ’≥γsat>γ。
5.不均匀系数的表达式为——。
(1)Cu=； (2)Cu=； (3)Cu=； (4)Cu=。
3-6.某原状土样处于完全饱和状态，测得含水量W=％，土粒相对密度ds=，液限WL=％，塑限Wp=％，则该土样的名称及物理状态是——。
(1)粘土，软塑；(2)粉质粘土，可塑；(3)粉质粘土，硬塑； (4)粘土，硬塑。
7.已知A和B两个土样的物理性质试验结果如表1—1—1所示。
裹1-1—1 两土样物理性质试验结果土样WL Wp W ds SrA3028B1426则下列结论中，正确的是——。
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第六章地基承载力
建筑物荷载通过基础作用于地基上，如果荷载过大，超过了基础下持力层所能承受的能力而使地基产生滑动破坏。
地基承载力就是地基所能承受荷载的能力。
一、概述
1、地基剪切破坏的三种形式
整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏
2、整体剪切破坏的三个阶段
线性变形阶段及其变形特点
弹塑性变形阶段及其变形特点
塑性破坏阶段及其变形特点
二、按塑性区开展范围确定地基承载力
为了保持地基稳定，将地基中的剪切破坏区限制在某一范围之内，确定其相应的承载力。
地基变形的剪切阶段也是土中塑性区范围随着作用荷载的增加而不断发展的阶段。
在某一基底压力p作用下地基中出现塑性区，相应塑性区的边界方程为：
塑性区最大开展深度：
根据塑性区开展的最大深度Zmax，可以确定地基所能承受的临塑荷载和临界载。
临塑荷载：当塑性区开展最大深度z max＝0时，地基所能承受的基底附加压力。
p1/3：当塑性区开展最大深度限制在基础宽度的1/3范围内，此时相应的临界荷载。
p1/4：当塑性区开展最大深度限制在基础宽度的1/4范围内，此时相应的临界荷载。
三、按极限荷载确定地基极限承载力
1、普朗特尔极限承载力理论
普朗特尔根据极限平衡理论，研究有一定埋深d，基底下是无重量土(＝0)时地基地极限承载力
2、太沙基极限承载力理论
考虑基础底面粗糙，存在摩擦力的情况下，得到条形浅基础极限承载力
3、汉森极限承载力理论
汉森考虑荷载倾斜、基础形状以及基础埋深等因素对地基承载力的影响，提出相应的系数，得到汉森极限承载力。
四、按原位测试成果确定地基承载力
1、现场载荷试验
利用现场载荷板试验，得到压力与沉降关系的p-s曲线，通过分析p-s曲线的特征确
定相应的地基承载力。
2、静力触探试验
利用比贯入阻力和地基承载力建立的关系，确定相应地基土的承载力。
3、标准贯入试验
利用标贯击数和地基承载力建立的关系，确定相应地基土的承载力。
五、按地基规范确定地基承载力
1、按抗剪强度指标确定地基承载力
确定强度指标的标准值
承载力特征值确定
2、地基承载力特征值的修正。