地基承载力
地基承载力计算公式

地基承载力计算公式特尔曼公式是最基本的地基承载力计算公式之一,适用于剪切强度较高的土壤。
该公式的表达式为:q=cNc+q'Nq+0.5γBNγ其中,q表示地基承载力,c为土壤的黏聚力,Nc为局部基底系数,q'为有效应力,Nq为摩擦角系数,γ为土壤的重度,B为地基宽度,Nγ为非均匀系数。
特尔曼公式中的参数需要根据具体情况确定,常用的方法是通过现场勘测和室内试验得到。
除了特尔曼公式,还有一种常用的地基承载力计算公式是裂纹不稳定公式(也称为裂纹开展公式)。
该公式适用于剪切强度较低的土壤。
裂纹不稳定公式的表达式为:q=Kc+0.5γBNγ其中,q表示地基承载力,Kc为裂纹扩展的临界条件,B为地基宽度,Nγ为非均匀系数。
裂纹不稳定公式中的参数也需要根据具体情况确定,一般通过室内试验和现场勘测来获取。
除了特尔曼公式和裂纹不稳定公式,还有其他一些地基承载力计算公式,如内摩擦角公式、实测角公式等。
这些公式根据不同的土壤特性和工程要求,选择相应的公式来计算地基承载力。
需要注意的是,地基承载力计算公式只是一种近似计算方法,具体的地基承载力还需要通过试验和实测数据进行验证和修正。
在设计和施工过程中,需要综合考虑多种因素,如土壤性质、地下水位、地震活动等,以确保地基的稳定和安全。
另外,地基承载力计算公式只能用于较简单的土体条件和工程要求。
对于特殊地质条件和复杂的土壤情况,需要采用更为精细的计算方法,如数值模拟和有限元分析等。
综上所述,地基承载力计算公式是评估地基承载能力的基础理论,它的准确性和可靠性对于土木工程项目的设计和施工具有重要意义。
然而,在应用这些公式时,需要充分考虑土壤的实际特性和复杂性,以及项目的实际要求,从而合理选择和使用适当的公式。
地基承载力

p
S
§9.1 概述
3).冲剪破坏
特征:在荷载作用下基础产生较大沉降, 基础周围的部分土体也产生下陷,破坏时 地基中基础好象“刺人”土层,不出现明 显的破坏区和滑动面,基础没有明显的倾 斜
p
深 表土 面层 土
S
§9.1 概述
三、确定地基承载力的方法
载荷试验确定
pu
p
千 斤 顶
S
荷载板
§9.1 概述
弹性区的合力
1,3
p md
(2
sin 2 ) md
z
半空间表面
p
md
极限平衡条件:
1 3
z
sin
2
1 3 2c ctg
M
§9.2 地基的临塑荷载和临界荷载
塑性区的计算
p
将1,3 代入极限平
衡条件,表示该点 既满足弹性区;也
半空间表面
满足塑性区—是弹
塑像区的边界。在
荷载p作用下,得
r0 r
§9.3 地基极限承载力的计算
刚体极限平衡求极限承载力
pu 作用在隔离 隔离体 体上的力:
A
md
pp
pu 、 md 、
pa 、 pp 、 c、R
pa
所有力对A点
r0 r
力矩平衡
c
R
§9.3 地基极限承载力的计算
刚性体平衡得到极限承载力pu
Nq, Nc: 承载力系数
pu mdNq cNc
三、确定地基承载力的方法
载荷试验确定
临塑荷载和临界荷载的确定
理论公式计算
设计规范确定
极限承载力的确定
§9.2 地基的临塑荷载和临界荷载
一、荷载沉降曲线
地基承载力试验依据及判定依据

地基承载力试验依据及判定依据1. 引言大家好,今天咱们聊聊一个建筑界的小秘密——地基承载力试验。
别看这个话题听起来有点枯燥,实际上它可是关系到我们住得稳不稳,能不能安心入睡的大事呢!想想看,如果咱们的房子是在软绵绵的棉花上建的,那可真是提心吊胆的事。
地基承载力,简单来说,就是地基能承受多大重量,这可不能马虎。
2. 地基承载力试验的依据2.1 试验依据首先,咱们得知道,进行地基承载力试验的依据是什么。
这个可不是随便来的,国家标准和行业规范可是有明文规定的。
比如《建筑地基基础设计规范》中就详细说明了各种土壤的承载力要求和试验方法。
像我们在考试之前要复习教材,工程师们也要在设计前仔细研究这些规范。
试验方法可不少,常见的有静载试验、动载试验和标准贯入试验。
想象一下,像是在学校里做实验一样,得小心翼翼,仔细观察每一步!2.2 试验设备说到设备,那可真是一门学问。
试验所用的设备,得根据地基的具体情况来定,有的地方可能需要用到大型静载试验机,而有的地方只需要一些简单的工具。
就像我们做饭一样,材料和锅具得搭配得当,才能做出好菜来!所以,工程师们在做试验之前,得先做好功课,看看适合自己工地的“厨具”是什么。
3. 判定依据3.1 试验结果的分析试验完成后,咱们可得好好分析分析这些结果。
比如说,承载力达到设计要求的话,那就可以高高兴兴地开工了;如果不行,那就得想办法了。
就像打游戏一样,得先过关才能继续前进。
通过对试验数据的统计分析,工程师们可以判断地基的承载能力,进而决定是不是需要进行加固,或者调整设计方案。
3.2 影响因素当然,承载力的结果也会受到很多因素的影响,比如土壤的种类、密实程度,还有周围的环境条件。
比方说,雨季的时候,土壤湿度增加,承载力就可能下降;而夏天干燥的时候,地基可能会出现裂缝。
这就像是我们人体的健康,很多因素都会影响到我们的状态。
所以,工程师们在判定时,得全面考虑各种可能性,绝不能马虎。
4. 结论总之,地基承载力试验就像是给房子做“健康检查”,确保它在地面上“站得住”。
常见地基承载力

常见地基承载力一、地基承载力的定义与意义1.1 定义地基承载力是指地基在承受建筑物或其他结构载荷作用下所能承受的最大应力或最大变形能力。
1.2 意义地基承载力的确定对于建筑物的稳定性、安全性和经济性都具有重要意义。
合理确定地基承载力可以避免建筑物的沉降、倾斜和变形,确保建筑物的正常使用和寿命。
二、常见的地基承载力计算方法2.1 经验法经验法是一种简化的计算方法,根据已有的工程经验和实际观测数据,估算地基承载力。
经验法适用于中小型建筑物和中低地震区。
2.2 规范法规范法是根据建筑物的用途、规模和设计要求,按照国家或地区相关建筑规范的规定计算地基承载力。
规范法考虑到了各种因素的综合影响,适用于大型建筑物和重要工程。
2.3 理论分析法理论分析法是通过土力学理论和力学原理,利用数学模型和计算方法计算地基承载力。
理论分析法考虑了土壤的力学性质和建筑物的荷载特点,精度较高,适用于复杂或特殊情况下的计算。
三、地基承载力计算的影响因素3.1 土壤特性土壤的类型、密实度、水分含量、粘聚力等性质会直接影响地基承载力的大小。
3.2 地下水位地下水位的高低与地基承载力密切相关。
地下水位较高会降低地基承载力,因为水分会降低土壤的强度和稳定性。
3.3 土层厚度土层厚度越大,地基承载力越大。
因为较厚的土层可以分散建筑物的荷载,减小荷载对地基的影响。
3.4 建筑物荷载建筑物的荷载包括自重、使用荷载和地震荷载等。
荷载的大小和类型直接影响地基承载力的计算结果。
四、地基承载力提高方法4.1 夯实土壤夯实土壤是一种常见的提高地基承载力的方法。
通过机械或人工的方式,对土壤进行夯实,增加土体的密实度和强度。
4.2 地基加固地基加固是指对地基进行加固处理,提高地基的稳定性和承载力。
常见的地基加固方法包括钢筋混凝土桩、灌注桩和地基基础加固等。
4.3 土体改良土体改良通过改变土壤的物理和化学性质,提高土壤的强度和稳定性,从而增加地基的承载力。
常见的土体改良方法包括土壤固化、土壤增强和土壤改性等。
地基承载力的标准值

地基承载力的标准值
地基承载力一般淤泥地基不会超过50kpa,高层建筑地基一般是2500Kpa。
地基承载力设计值计算公式为f=fk+ηbγ(b-3)+ηdγ0(d -0.5)(5.1.3)。
式中f为地基承载力设计值;fk为地基承载力标准值;ηb、ηd为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基底下土类查表 5.1.3;γ为土的重度,为基底以下土的天然质量密度ρ与重力加速度g 的乘积,地下水位以下取有效重度;b为基础底面宽度(m),当基宽小于3m 按3m 考虑,大于6m 按6m 考虑;γ0为基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取有效重度;d为基础埋置深度(m),一般自室外地面标高算起。
地基承载力确定方法主要有四种,具体如下:
1、原位试验法:是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。
2、理论公式法: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: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。
4、当地经验法: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。
地基承载力的评估及计算方法

地基的临界荷载
式(6-6)与式(6-7)中,第一项中的γ为基底面以下地基土的重度;第二项中的γ为基础埋置深度范围内土的重度;如系均质土地基则重度相同。另外,如地基中存在地下水时,则位于水位以下的地基土取浮重度γ′值计算。
按极限荷载确定地基承载力 极限荷载即地基达到完全剪切破坏时的最小压力。极限荷载除以安全系数可作为地基的承载力设计值。 极限承载力的理论推导目前只能针对整体剪切破坏模式进行。确定极限承载力的计算公式:一类是假定滑动面法,先假定在极限荷载作用时土中滑动面的形状,然后根据滑动土体的静力平衡条件求解;另一类是理论解,根据塑性平衡理论导出在已知边界条件下,滑动面的数学方程式来求解。 公式基本形式pu=γbNγ+Nqq+Ncc。在平面问题中浅基础应用较多的是太沙基与汉森公式。
按工程规范确定地基承载力
规范承载力表是在总结科研成果和工程实践经验的基础上制定的,利用现场勘查资料或室内试验资料直接查表得到承载力的标准值或承载力的基本值。 当基础宽度b≤3m,基础埋深d=0.5m,可按《规范》各表所列的数值确定地基承载力的标准值或基本值。如果实际工程的b、d超过上述范围,则地基承载力需进行宽度与深度修正,修正后为地基承载力的设计值(或称容许承载力)
概 述
地基土沉降变形
建筑物基础沉降和沉降差
变形要求
概 述
荷载过大超过地基承载力
地基产生滑动破坏
稳定要求
概 述
确定地基承载力的方法有载荷试验法、理论计算法、规范查表法、经验估算法等 在工程设计中为了保证地基土不发生剪切破坏而失去稳定,同时也为使建筑物不致因基础产生过大的沉降和差异沉降,而影响其正常使用,必须限制建筑物基础底面的压力,使其不得超过地基的承载力设计值
地基承载力计算公式是什么
地基承载力计算公式是什么地基承载力计算公式是用于确定地基承载力的表达式。
地基承载力是指土壤的抗压能力,是设计和施工土木工程的重要参数之一,直接关系到土壤承受建筑物及其荷载的能力。
计算地基承载力需要考虑土壤的力学特性、地下水位、土壤的重度和其他因素。
下面将介绍常用的地基承载力计算公式。
1.承载力公式一(特安德伦公式):特安德伦公式是最常用于计算承载力的公式之一,适用于属于粘性土或粘性土性质为主的土壤。
公式表达如下:q=c*N_c+q'N_q+0.5γBN_γ其中,q为单位面积的承载力,c为粘性土的凝聚力,N_c、N_q、N_γ为朗东系数,取决于土壤的内摩擦角,q'为有效应力,γ为单位体积重力,B为自重影响系数。
2.承载力公式二(帕斯卡公式):帕斯卡公式适用于非饱和土壤,表达如下:q=σ'N_c+0.5γBN_γ其中,σ'为有效应力。
3.承载力公式三(海斯公式):海斯公式适用于砂土,公式表达如下:q=σ'N_c+0.5γBN_γ其中,σ'为有效应力。
4.承载力公式四(罗尔法则):罗尔法则适用于粒间摩擦作用占主导地位的土壤,表达如下:q = σ'N_dem其中,N_d为土壤内摩擦角的等效值,em为罗尔摩擦角。
5.承载力公式五(曼宁公式):曼宁公式适用于软土,表达如下:q=cN_c+0.5γBN_γ其中,c为软土的凝聚力。
6.承载力公式六(贝尔金公式):贝尔金公式适用于软弱的饱和黏土,表达如下:q=cN_c+0.5γBN_γ其中,c为软弱饱和黏土的凝聚力。
以上是地基承载力计算中常用的公式。
每个公式适用于不同类型的土壤和土壤特性,需要根据具体情况选择合适的公式进行计算。
除了以上公式,还有一些修正公式和其他参数需要考虑,如地下水位对土壤承载力的影响等。
因此,在实际工程中,需要严格按照相关规范和标准进行设计和计算,以确保土地的承载力符合建筑物或结构的需要。
地基承载力
编辑本段概述地基承载力〔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到达土的抗剪强度时,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。
此时地基到达极限承载力。
编辑本段确定地基承载力的方法〔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〕标准表格法〔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,通过查标准所列表格得到承载力的方法。
标准不同〔包括不同部门、不同行业、不同地区的标准〕,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。
编辑本段设计时应注意的问题标准值、设计值、特征值的定义〔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。
水运地基承载力计算公式
水运地基承载力计算公式一、太沙基极限承载力公式(适用于条形基础)1. 基本假设。
- 地基土是均匀、各向同性的半无限体。
- 基础底面粗糙,基础底面与地基土之间有摩擦力存在。
- 在极限荷载作用下,地基发生整体剪切破坏,地基土从基础两侧挤出并向上隆起,形成连续的滑动面。
2. 公式形式。
- 对于条形基础(宽度为b)在中心垂直荷载作用下的极限承载力q_u计算公式为:- q_u=cN_c+γ D N_q+0.5γ bN_γ- 其中,c为地基土的粘聚力;γ为地基土的重度(地下水位以下取有效重度γ');D为基础的埋置深度;N_c、N_q、N_γ为承载力系数,它们是土的内摩擦角φ的函数,可以通过查相关的承载力系数表得到。
二、汉森(Hansen)极限承载力公式(考虑了基础形状、倾斜荷载等多种因素)1. 公式形式。
- 对于矩形基础(长为l,宽为b),中心垂直荷载作用下的极限承载力q_u 计算公式为:- q_u=cN_cs_cd_ci_c+qN_qs_qd_qi_q+0.5γ bN_γs_γd_γi_γ- 其中,s_c、s_q、s_γ为基础形状系数;d_c、d_q、d_γ为深度系数;i_c、i_q、i_γ为倾斜荷载系数,这些系数都有各自的计算公式,且N_c、N_q、N_γ同样是内摩擦角φ的函数。
三、地基容许承载力的确定。
1. 安全系数法。
- 地基容许承载力[q]可由极限承载力q_u除以安全系数K得到,即[q]=frac{q_u}{K}。
- 一般情况下,对于永久性建筑物,安全系数K可取2 - 3;对于临时性建筑物,安全系数K可取1.5 - 2。
在水运工程中,根据具体的地基土性质(如砂土、粘性土等)、基础类型(条形、矩形等)、荷载情况(垂直、倾斜等)等因素选择合适的地基承载力计算公式。
地基承载力
地基承载力
轻型建筑地基承载力计算公式:
1.线性传递公式:
P=A×q
其中,P为地基承载力,A为地基面积,q为土壤承载力。
土壤承载力的计算可以使用物理试验或经验公式。
2.承载力系数法:
P=A×q×Nq×Nγ×Nc×Nγs×Nd×Nc
其中,Nq为排土系数,Nγ为土壤指数,Nc为形状系数,Nγs为土壤相对密度系数,Nd为深度系数。
这些系数需要根据实际情况通过试验或经验得到。
重型建筑地基承载力计算公式:
1.线性传递公式:
P=A×q
其中,P为地基承载力,A为地基面积,q为土壤承载力。
土壤承载力的计算可以使用物理试验或经验公式。
2.承载力系数法:
P=A×q×Nq×Nγ×Nc×Nγs×Np×Nq
其中,Nq为排土系数,Nγ为土壤指数,Nc为形状系数,Nγs为土壤相对密度系数,Np为承载力调整系数。
这些系数需要根据实际情况通过试验或经验得到。
需要注意的是,地基承载力的计算公式只是理论推导的结果,在实际工程中,还需要结合实际情况进行修正和验证。
地基土的物理性质、水含量、荷载应力特征等因素对地基承载力也有影响,因此需要进行现场勘察和试验来获得更准确的承载力数值。
此外,地基承载力的计算还需要考虑抗倾覆和抗滑稳定性等方面的问题,需综合考虑承载力和稳定性两个因素。
对于复杂的土壤环境,需要采用专业的地基工程设计方法和软件进行分析和计算。
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第七章地基承载力学习指导内容简介当基底压力超过地基极限承载力时,地基将会失稳破坏。
本章主要讨论地基的变形和破坏特征,介绍按塑性区发展范围确定地基承载力的方法、地基极限承载力的计算公式、确定天然地基容许承载力的方法等问题。
教学目标重点学习地基变形的极限承载力、容许承载力的求法,对理论推导作一般了解。
学习要求1、掌握地基承载力、地基极限承载力、容许承载力、塑性区的概念2、了解地基变形的三个阶段和竖直荷载作用下地基破坏形式3、掌握地基极限承载力求解的方法4、掌握地基容许承载力求解的方法基本概念地基承载力、地基极限承载力、容许承载力、塑性区、整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏、临塑荷载、临界荷载学习内容第一节概述第二节确定地基承载力的原位试验第三节按塑性变形区发展范围确定地基容许承载力第四节确定地基极限承载力的理论公式第五节天然地基的容许承载力学时安排本章总学时数:5.5学时第一节0.5学时第二节1学时204第三节 1学时第四节2学时第五节1学时主要内容第一节概述一、地基承载力研究中几个常用名词地基单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力。
通常可将地基承载力区分为两种,一种称为极限承载力,即地基即将丧失稳定性时的承载力;另一种称为容许承载力,即地基稳定有足够的安全度并且变形在建筑物容许范围内时的承载力。
1、当土中一点的剪应力达到土的抗剪强度时,这一点的土就处于极限平衡状态。
2、若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态,这一区域就称为极限平衡区,或塑性区。
3、地基单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力。
4、地基即将丧失稳定性时的承载能力称为地基极限承载力pu。
5、容许承载力[R]是指地基稳定有足够的安全度,并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力。
6、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。
7、承载力标准值(f k):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。
8、承载力设计值(f):地基承载力标准值经过深宽修正后的地基承载力。
二、地基承载力的制约因素地基承载力不仅决定于地基土的性质,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对地基承载力的影响。
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。
但荷载的倾斜和偏心对地基承载力是有影响的。
2053.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和施工回填质量的好坏对地基承载力有影响。
4.地下水位的影响地下水位上升会降低土的承载力。
5.下卧层的影响确定地基持力层的承载力设计值应对下卧层的影响作具体的分析和验算。
此外,还有基底倾斜和地面倾斜的影响,地基土压缩性和试验底板与实际基础尺寸比例的影响、相邻基础的影响、加荷速率的影响地基与上部结构共同作用的影响等等。
在确定地基承载力时,应根据建筑物的重要性及结构特点,对上述影响因素作具体分析。
三、地基承载力确定的途径确定地基承载力时,应结合当地建筑经验按下列方法综合考虑。
目前确定方法有:1.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.根据地基承载力的理论公式确定。
3.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。
一般:对一级建筑物采用荷载试验、理论公式计算及原位测试试验方法综合确定。
对二级建设物可按有关规范查表,或原位试验确定,有些二级建筑物尚应结合理论公式计算确定。
对三级建筑物可根据邻近建筑物的经验确定。
本章主要讨论地基的变形和破坏特征,介绍按塑性区发展范围确定地基承载力的方法、地基极限承载力的计算公式、确定天然地基容许承载力的方法等问题。
四、地基变形的三个阶段和荷载特征值206发生整体剪切破坏的地基,从开始承受荷载到破坏,经历了一个变形发展的过程。
这个过程可以明显地区分为三个阶段。
1.直线变形阶段。
相应于图中p-S曲线上的oa段,接近于直线关系。
此阶段地基中各点的剪应力,小于地基土的抗剪强度,地基处于稳定状态。
地基仅有小量的压缩变形,主要是土颗粒互相挤紧、土体压缩的结果。
所以此变形阶段又称压密阶段。
2.局部塑性变形阶段。
相应于图中p-S曲线上的abc段。
在此阶段中,变形的速率随荷载的增加而增大,p-S 关系线是下弯的曲线。
其原因是在地基的局部区域内,发生了剪切破坏(图c)。
这样的区域称塑性变形区。
随着荷载的增加,地基中塑性变形区的范围逐渐向整体剪切破坏扩展。
所以这一阶段是地基由稳定状态向不稳定状态发展的过渡性阶段。
3.破坏阶段。
相应于图中p-S曲线上的cd段。
当荷载增加到某一极限值时,地基变形突然增大。
说明地基中的塑性变形区,已经发展到形成与地面贯通的连续滑动面。
地基土向基础的一侧或两侧挤出,地面隆起,地基整体失稳,基础也随之突然下陷。
从以上地基破坏过程的分析中可以看出,在地基变形过程中,作用在它上面的荷载有两个特征值:一是地基中开始出现塑性变形区的荷载,称临塑荷载p cr;另一个是使地基剪切破坏,失去整体稳定的荷载,称极限荷载p u。
显然,以极限荷载作为地基的承载力是不安全的,而将临塑荷载作为地基的承载力,又过于保守。
地基的容许承载力,应该是小于极限荷载,而稍大于临塑荷载。
地基是很大的土体,当它受临塑荷载作用时,仅在基础底面的两边点刚刚达到极限平衡。
即使地基中已出现一定范围的塑性变形区,只要其余大部分土体还是稳定的,地基还具有较大的安全度。
工程经验表明,地基中塑性变形区的深度达1/3~1/4的基础宽度时,地基仍是安全的。
此时所对应的荷载称为临界荷载(p1/3、p1/4),可作为地基的容许承载力。
所以求解临界荷载是确定地基容许承载力的一种途径。
极限荷载是地基刚要发生整体剪切破坏时所承受的荷载,可由理论推求或由现场试验确定。
求得极限荷载后,除以使地基具有足够稳定的安全系数,即为地基的容许承载力。
可见求极限荷载是确定地基容许承载力的又一途径。
五、竖直荷载下地基的破坏形式地基的应力状态,因承受基础传来的外荷载而发生变化。
当一点的剪应力等于地基土207208 的抗剪强度时,该点就达到极限平衡,发生剪切破坏。
随着外荷载增大,地基中剪切破坏的区域逐渐扩大。
当破坏区扩展到极大范围,并且出现贯穿到地表面的滑动面时,整个地基即失稳破坏。
地基土差异很大,施加荷载的条件又不尽相同,因而地基破坏的形式亦不同。
工程经验和试验都表明,可能有整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏等几种形式(图8-1)。
1、地基整体剪切破坏地基整体剪切破坏时(图8-1a ),出现与地面贯通的滑动面,地基土沿此滑动面向两侧挤出。
基础下沉,基础两侧地面显著隆起。
对应于这种破坏形式,荷载与下沉量关系线即p -S 关系线的开始段接近于直线;当荷载强度增加至接近极限值时,沉降量急剧增加,并有明显的破坏点。
2、破坏时(图8-1c )地基土发生较大的压缩变形,但没有明显的滑动面,基础两侧亦无隆起现象。
相应的p -S 曲线,多具非线性关系,而且无明显破坏点。
3、局部剪切破坏如图8-1b 所示,它是介于前两者之间的一种破坏形式。
破坏面只在地基中的局部区域出现,其余为压缩变形区。
基础两侧地面稍有隆起。
P -S 关系线的开始段为直线,随着荷载增大,沉降量亦明显增加。
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。
如密实的砂土地基,多出现整体剪切破坏;但基础埋深很大时,也会因较大的压缩变形,发生冲剪破坏。
对于软粘土地基,当加荷速率较小,容许地基土发生固结变形时,往往出现冲剪破坏;但当加速荷速率很大时,由于地基土来不及固结压缩,就可能已经发生整体剪切破坏;加荷速率处于以上两种情况之间时,则可能发生局部剪切破坏。
对于地基土破坏形式的定量判别,魏西克(Vesic, A. B )提出用刚度指标I r 的方法。
地基土的刚度指标,可用下式表示:)tan )(1(2φμq c EI r ++=式中:E ——地基土的变形模量;μ——地基土的泊松比; c ——地基土的粘聚力;φ——地基土的内摩擦角;q ——基础的侧面荷载,q =D γ,D 为基础埋置深度,γ为埋置深度以上土的容重。
由式(8-1)可知,土愈硬,基础埋深愈小,刚度指标愈高。
魏西克还提出判别整体209剪切破坏和局部剪切破坏的临界值,称为临界刚度指标I r (cr )。
)]245(ctg )45.030.3exp[(21)(φ-︒-=L BI cr r 式中:B ——基础的宽度;L ——基础的长度;I r >)(cr r I 时,地基将发生整体剪切破坏,反之则发生局部剪切破坏或冲剪破坏。
例题条形基础宽度1.5m ,埋置深度1.2m 地基为均匀粉质粘土,土的容重γ=17.6kN/m 3,c =15kPa ,φ=24°,E =10MPa ,μ=0.3试判断地基失稳形式。
解:1.用式(8-1)求地基的刚度指标I r :6.157)24tan 2.16.175.1)(3.01(210000)tan )(1(2=︒⨯⨯++=++=φμq c E I r2.用式(8-2)求临界刚度指标)(cr r I :)]245(ctg )45.030.3exp[(21)(φ-︒-=L BI cr r 因为是条形基础B /L =0,代入得:5.80]33ctg )030.3exp[(21)(=︒-=cr r I 3.判断:I r >)(cr r I故地基将发生整体剪切破坏。
六.倾斜荷载下地基的破坏形式对于挡水和挡土结构的地基,除承受竖直荷载Pv 外,还受水平荷载P h 的作用。
Pv 与P h 的合力就成为倾斜荷载。
当倾斜荷载较大而引起地基失稳时,其破坏形成有两种:一种是沿基底产生表层滑动,主要是P h 过大所造成的,是挡水或挡土建筑物常见的失稳形式;另一种是深层整体滑动破坏,主要是由于P h 不大而Pv 较大导致地基失稳而造成的。
第二节 确定地基承载力的原位试验一.现场荷载试验荷载试验是对现场试坑中的天然土层中的承压板施加竖直荷载,测定承压板压力与地基变形的关系,从而确定地基土承载力和变形模量等指标。
承压板面积为0.25~0.5平方米(一般尺寸:50×50cm 2,70×70cm 2)加荷等级不少于8210 级,第一级荷载(包括设备重量)的最大加载量不应少于设计荷载的2倍,一般相当于基础埋深范围的土重。
每级加载按10,10,10,15,15分钟间隔测读沉降,以后隔半小时测读,当连续2小时内,每小时沉降小于0.1mm 时,则认为已稳定,可加下一级荷载。