任务6.3地基承载力.docx

《土力学》

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任务6.3地基承载力

一、地基变形的阶段和破坏形式

（一）地基变形的三个阶段

对地基进行静载荷试验时，一般可以得到如图3-46(a)所示的荷载p和沉降s的关系曲线。从荷载开始施加至地基发生破坏，地基的变形经过以下三个阶段：

图3-46地基载荷试验变形曲线及塑性区发展图

1.线性变形阶段，相应于p-s曲线的部分。由于荷载较小，地基主要产生压密变形，荷载与沉降关系接近于直线。此时土体中各点的剪应力均小于抗剪强度，地基处于弹性平衡状态；

2.弹塑性变形阶段，相应于p-s曲线的部分。当荷载增加到超过a点压力时，荷载与沉降之间成曲线关系。此时土中局部范围内产生剪切破坏，即出现塑性变形区。随着荷载增加，剪切破坏区逐渐扩大；

3.破坏阶段，相应于p-s曲线的部分。在这个阶段塑性区已发展到形成一连续的滑动面，荷载略有增加或不增加，沉降均有急剧变化，地基丧失稳定。

相应于上述地基变形的三个阶段，在p-s曲线上有两个转折点和，如图3-46(a)所示。点所对应的荷载为临塑荷载，以表示，即地基从压密变形阶段转为弹塑性变形阶段的临界荷载，当基底压力等于该荷载时，基础边缘的土体开始出现剪切破坏，但塑性破坏区尚未发展。点所对应的荷载称为极限荷载，以表示，是使地基发生整体剪切破坏的荷载。荷载从增加到的过程是地基剪切破坏区逐渐发展的过程，如图3-46(b)所示。

（二）地基的三种破坏形式

根据地基剪切破坏的特征，可将地基破坏分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种形式，如图3-47所示。

图3-47地基破坏的三种形式

1.整体剪切破坏

基底压力声超过临塑荷载后，随着荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成连续的滑动面，基础急剧下沉并可能向一侧倾斜，基础四周的地面明显隆起，如图3-47(a)所示。密实的砂土和硬黏土较可能发生这种破坏形式。

2.局部剪切破坏

随着荷载的增加，塑性区只发展到地基内某一范围，滑动面不延伸到地面而是终止在地基内某一深度处，基础周围地面稍有隆起，地基会发生较大变形，但房屋一般不会倒塌，如图3-47(b)所示。中等密实砂土、松土和软黏土都可能发生这种破坏形式。

3.冲切破坏

基础下软弱土发生垂直剪切破坏，使基础连续下沉。破坏时地基中无明显滑动面，基础四周地面无隆起而是下陷，基础无明显倾斜，但发生较大沉降，如图3-47(c)所示。对于压缩性较大的松砂和软土地基将可能发生这种破坏形式。

地基的破坏形式除了与土的性状有关外，还与基础埋深、加荷速率等因素有关。当基础埋深较浅，荷载缓慢施加时，趋向于发生整体剪切破坏；若基础埋深大，快速加荷，则可能形成局部剪切破坏或冲剪破坏。

二、地基承载力确定方法

地基承载力特征值表示正常使用极限状态计算时的地基承载力，其涵义是在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。地基承载力特征值的确定可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。

（一）按现场载荷试验确定地基承载力

确定地基承载力最直接的方法是现场载荷试验方法。载荷试验是一种基础受荷的模拟试验，是在现场试坑中设计基底标高处的天然土层放置一块刚性载荷板（面积为0.25～0.50m2），然后在其上逐级施加荷载，同时测定在各级荷载下载荷板的沉降量，并观察周围土位移情况，直到地基土破坏失稳。根据试验结果可绘出载荷试验的p～s曲线，按下列方法确定试验点的地基承载力特征值：

1．当p～s曲线上能够明显地区分其承载过程的三个阶段，则可以较方便地定出该地基的比例界限荷载和极限荷载，此时取该比例界限荷载为地基承载力特征值；

2．当极限荷载小于对应临塑荷载的两倍时，取极限荷载值的一半为地基承载力特征值；

3．当p～s曲线上没有明显的三个阶段时，根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011），按载荷板沉降与载荷板宽度或直径之比，即s/b的值确定，可取s/b=0.01～0.015所对应的压力为地基承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。

同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值。

（二）用理论公式计算地基承载力

根据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011），对轴心荷载作用或荷载作用偏心距（为基础底面宽度）的基础，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算，并应满足变形要求：

(3-55)

式中——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值（kPa）；

、、——承载力系数，按表3