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第六章 地基承载力 §6.1地基承载力概述 §6.2按极限平衡区发展范围确定地基承载力 §6.3按极限荷载确定地基极限承载力 §6.4按原位测试成果确定地基承载力 §6.5按《地基规范》确定地基承载力 §6.1 地基承载力概述 一、地基承载力概念 二、地基变形的三个阶段 三、地基的破坏形式 §6.2 按塑性区发展范围确定地基承载力 一、塑性区的发展范围 二、临塑荷载pcr和界限荷载 三、例题分析 §6.3 按极限荷载确定地基承载力 一、普朗特尔极限承载力理论 二、太沙基极限承载力理论 三、汉森极限承载力理论 §6.4 按原位测试成果确定地基承载力 一、载荷试验法 二、静力触探试验法 三、标准贯入试验法 §6.5 按《地基规范》确定地基承载力 一、按抗剪强度指标确定地基承载力 * 主要内容 建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求 1.变形要求 建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内 2.稳定要求 建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内 地基承载力：地基所能承受荷载的能力 0 s p pcr pu a b c p＜pcr pcr＜p＜pu p≥pu a.线性变形阶段 塑性变形区 连续滑动面 oa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中τ＜τf,地基处于弹性平衡状态 b.弹塑性变形阶段 ab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 bc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化 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pcr 地基濒临破坏（即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段）时，地基所承受的基地压力称为极限荷载pu 1.整体剪切破坏 a. p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段 b. 地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面 c. 荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起 2.局部剪切破坏 a. p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段 b. 塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内 c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起 3. 冲剪破坏 b.地基不出现明显连续滑动面 c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷 a. p-s曲线没有明显的转折点 z z b d q=? d p β0 △σ1 △σ3 根据弹性理论，地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力 假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1，M点土的自重应力所引起的大小主应力均为? (d＋z) M点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件 M 塑性区边界方程 塑性区最大深度zmax 当zmax＝0，地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载 塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为界限荷载 中心荷载 偏心荷载 【例】某条基，底宽b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度?＝19kN/m3，饱和土的重度?sat＝21kN/m3,抗剪强度指标为? =20°，c=20kPa,求(1)该地基承载力p1/4 ,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承载力有何变化 【解答】 (1) (2)地下水位上升时，地下水位以下土的重度用有效重度 说明：当地下水位上升时，地基的承载力将降低 1920年，普朗特尔根据塑性理论，在研究刚性物体压入均匀、各向同性、较软的无重量介质时，导出达到破坏时的滑动面形状及极限承载力公式 P b c c? d d? Ⅰ Ⅱ Ⅱ 45o＋? / 2 45o－? / 2 Ⅲ Ⅲ 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 Ⅰ区：主动朗肯区， ?1竖直向，破裂面与水平面成45o＋? / 2 Ⅱ区：普朗特尔区，边界是对数螺线 Ⅲ区：被动朗肯区， ?1水平向，破裂面与水平面成45o－? / 2 普朗特尔理论的极限承载力理论解 式中： 承载力系数 当基础有埋深d 时 式中： 底面粗糙，基底与土之间有较大的摩擦力，能阻止基底土发生剪切位移，基底以下土不会发生破坏，处于弹性平衡状态 P a a? b c c? d d? Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ 45o＋? / 2 45o－? / 2 Ⅲ Ⅰ区：弹性压密区(弹性核) Ⅱ区：普朗特尔区，边界是对数螺线 Ⅲ区：被动朗肯区， ?1水平向，破裂面与水平面成45o－? / 2 太沙基理论的极限承载力理论解 Nr、Nq、Nc均为承载力系数，均与?有关，太沙基给出关系曲线，可以根据相关曲线得到 上式适用于条形