[工学]4第4章 土的抗剪强度与地基承载力.ppt

第四章 土的抗剪强度 与地基承载力 学习要求： ◇抗剪强度参数的概念c、f； ◇土的极限平衡条件； ◇各类抗剪强度参数的实际应用。 工程实例－土坡稳定 工程实例－地基承载力问题 一、室内试验 二、野外试验 应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量测系统组成 应力控制式三轴仪 试验步骤: 1.装样 2.施加周围压力 3.施加竖向压力 三轴压缩试验当周围压力为零时即为无侧限试验条件，此时只有轴向压力，所以也称单轴压缩试验。 由于试样的侧向力为零，在轴向受压时，其侧向变形不受限制，故又称无侧限压缩试验。 由于试样是在轴向压缩的条件下破坏的，因此把这种情况下土能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度，以qu表示 4.4 影响抗剪强度指标的因素 建筑物地基设计的基本要求 1）稳定要求：荷载小于承载力（抗力） p? pu /Fs =f 2）变形要求：变形小于设计允许值 S ?[S] （1）沉降量 （2）沉降差 （3）倾斜 （4）局部倾斜 地基的破坏形式，主要与地基土的性质尤其是与压缩性质有关。 较坚硬或密实的土，具有较低的压缩性，通常呈现整体剪切破坏 软弱粘土或松砂土地基，具有中高压缩性，常常呈现局部剪切破坏或者冲剪破坏。 确定地基承载力的方法 静荷试验或其他原位试验 规范查表方法 理论公式方法 三类方法确定地基承载力不可能完全相同，尚需结合区域地质条件参照经验综合确定 解答思路 对塑性区边界方程，通过限定塑性开展区的最大深度获得地基承载力公式。 关于地基承载力的讨论 II区：滑动面是对数螺旋曲线CD、CE。C点对数螺旋曲线的切向为竖向,D点对数螺旋曲线的切线与水平线的夹角为p/4-j。 III区: 朗金被动状态区，滑动体中AD及DF与水平面成p/4-j/2角。 太沙基极限承载力公式 自重:W 基底面上的极限荷载: Pu 两斜面上的粘聚力: C 两斜面上的被动土压力: Pp b A φ φ B 太沙基的极限承载力公式： 承载力系数 查表得到 1 条形基础(密实地基) （竖向方向静力平衡） 太沙基的极限承载力公式： 局部剪切承载力系数 查表得到 2 条形基础(松软地基) 前面的公式适用于地基土是整体剪切破坏的情况，即地基土较密实， 其p-s曲线有明显的转折点，破坏前沉降不大等情况。对于松软土质， 地基破坏是局部剪切破坏，沉降较大，其极限荷载较小。太沙基 建议在这种情况下采用较小的c?、φ?值代入上列各式计算极限荷载。 即令 对于圆形或方形基础，太沙基提出了半经验的极限荷载公式： 圆形基础 方形基础 上述二式只适用于地基土是整体剪切破坏的情况，即地基土较密实，其p-s曲线有明显的转折点，破坏前沉降不大等情况。对于松软土质，地基破坏是局部剪切破坏，沉降较大，其极限荷载较小。 3 圆形和方形基础 3 地基承载力 用太沙基极限荷载公式计算地基承载力时，K≥3。 例题4.7~4.10 4.6.3 斯凯普顿极限承载力理论 1 适用条件 (1) 饱和软土地基,φ=0 (2) 浅基础 d≤2.5b (3) 矩形基础,考虑了基础宽度与长度之比 b/l 的影响 2 公式 3 地基承载力 用斯凯普顿极限荷载公式计算地基承载力时，K=1~1.5。 例题4.11~4.12 Skempton 1914 年出生于英格兰的 Northampton ，是英国伦敦大学帝国学院的著名教授，他的学士学位(1935)、硕士学位(1936)及博士学位(1949)也是在该校获得的。 　　Skempton 在土力学方面，对有效应力、粘土中的孔隙水压、地基承载力、边坡稳定性等问题的研究作出了突出的贡献，他具有从复杂的问题中提取出重要而关键的部分的杰出本领，由他所创立并领导的伦敦帝国大学土力学研究中心是国际顶尖的土力学研究中心。 　　Skempton 是第四届(1957~1961)国际土力学与基础工程学会主席， 1961 年当选为英国皇家学会会员。 　　Skempton 于 2001 年 8 月 9 日 在伦敦逝世。 Alec Westley Skempton 4.6.4 汉森极限承载力理论 普朗特尔、太沙基等极限荷载公式，只适用于中心竖向荷载作用时的条形基础，同时不考虑基底以上土的抗剪强度的作用。若基础上作用的荷载是倾斜的或有偏心，基底的形状是矩形或圆形，基础的埋置深度较深，计算时需要考虑基底以上土的抗剪强度影响。 汉森(H