《高等基础工程学》承载力.ppt

高等基础工程学 陈仁朋 浙江大学岩土工程研究所 一、绪论二、土的基本特性三、沉降四、承载力五、基坑工程六、桩基工程七、地基处理 一、绪论二、土的基本特性三、沉降四、承载力五、基坑工程六、桩基工程七、地基处理 四、承载力 4.1 地基的破坏模式 4.2 地基临界荷载 4.3 地基极限承载力 4.4 地基承载力设计值的确定方法 4.5 工程实例—杜湖水库 4.1　地基的破坏模式 整体剪切破坏 　破坏特征：地基在荷载作用下产生近似线弹性变形，当荷载达到一定值时，基础边缘以下土体首先发生剪切破坏，P-S曲线由线性开始弯曲。随着荷载的增加，剪切破坏区逐渐发展，成为连续的滑动面，基础急剧下沉并向一侧倾斜、倾倒，基础两侧的地面向上隆起。 4.1　地基的破坏模式 局部剪切破坏 　破坏特征：在荷载作用下，地基在基础边缘以下土体开始发生剪切破坏，随着荷载的增加，地基变形增大，剪切破坏区逐渐发展，基础两侧的土体有部分隆起，但剪切破坏区没有发展到地面，基础没有明显的倾斜和倒塌。 4.1　地基的破坏模式 冲切剪切破坏 　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像“刺入”土层，不会出现明显的破坏区和滑动面，基础没有明显的倾斜，其P-S曲线没有转折点，是以变形为特征的破坏型式。 4.2　地基临界荷载 地基变形的三个阶段 压密阶段，又称直线变形阶段，对应P-S曲线的oa段。 塑性变形阶段，又称局部剪　切破坏阶段，对应P-S曲线的ab段。 整体剪切破坏阶段，有时称为塑性流动阶段、完全破坏阶段，对应P-S曲线的bc段。 　　　 4.2　地基临界荷载 临塑荷载Pcr 　临塑荷载(Critical Edge Pressure) Pcr是地基土开始出现剪切破坏时的基地压力，是对应P-S曲线上a点的荷载，是压密变形阶段的终点，塑性变形阶段的起点荷载。 极限荷载Pu 极限荷载(Ultimate Bearing Capacity)Pu是地基达到整体剪切破坏时的基地压力，是对应P-S曲线b点的荷载。 4.2　地基临界荷载 确定临塑荷载Pcr的方法 　　设在地表作用一均匀的条形荷载P0,它在地表下任一点M处产生的大、小主应力可按下式计算： 4.2　地基临界荷载 4.2　地基临界荷载 4.2　地基临界荷载 4.2　地基临界荷载 4.2　地基临界荷载 4.3　地基极限承载力 4.3　地基极限承载力 4.3　地基极限承载力 太沙基承载力理论 设计关键问题：控制加载速率和孔压上升 现场监测 ? 大坝稳定性监测 填筑过程中土体强度指标变化（10年） ( 十字板试验) 谢谢！ 目 录 目 录 pu Pu c P-S曲线 P0为均布条形荷载； 任意点M到均布条形荷载两端点的夹角。 （1） 土 　　当基础埋置深度为d时，地基中任意一点的应力除了有基底附加压力(P-　d)产生以外，还有土自重压力　(d+z)。因此，地基中任意一点的应力可写成如下形式： （2） 　　当M点达到极限平衡状态时，该点的大、小主应力应满足极限平衡条件： 将式(2)代入上式整理后得： （3） 　　上式为塑性区的边界方程，表示塑性区边界上任意一点的z与　之间的关系。 　　塑性区的最大深度zmax,可由　　　的条件求得，即： （4） 即： 将上式代入式(3)得zmax表达式为： 　　当zmax＝0时，则表示地基中刚要出现但尚未出现塑性区，相应的荷载P即为临塑荷载Pcr 。因此，在式(4)中令zmax＝0，得临塑荷载的表达式如下： （5） 　　根据工程经验可知，在中心垂直荷载作用下，塑性区的最大深度zmax可以控制在基础宽度的1/4，相应的荷载用p 1/4表示，如令zmax＝1/3b，同样可得到p1/3的荷载公式。即： 　　地基的极限承载力是地基内塑性区刚发展成为连续滑动面时所对应的荷载。 　　极限承载力pu的理论解法为：(1)假设滑动面；(2)求滑动面上的应力状态(3)利用极限平衡条件、静力平衡条件和边界条件求解。 d pu b c,φ Ⅰ Ⅱ α A C E q=γd 　　地基及荷载参数如右图所示，假定：(1)基础埋深按超载q=γd考虑；(2)滑动面均为平面，与大主应力的交角α＝45°＋φ/2；(3)滑动区的自重应力相等；(4)Ⅰ区为被动朗肯区，Ⅱ区为主动朗肯区。 　　Ⅰ区(被动朗肯区)，应力状态如图。 Ⅱ区(被动朗肯区)，应力状态如图。 其中 说明:(1)地基承载力有三大部分组成:(a)凝聚力；(b)超载；(c)土的重量。(2)地基的实际滑动面不是平面。 45 - /2 b a d c c d b 。 Ⅱ Ⅲ Ⅲ a a d c c d b 45 - /2 。 45 + /2 。