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地基承載力

6.1概述●地基承載力是指地基土單位面積上所能承受荷載的能力。試驗研究表明，在荷載作用下，建築物地基的破壞通常是由於承載力不足而引起的剪切破壞。●研究地基承載力的目的是安全、正常使用。●取值可分為其特徵值（fak）和修正值（fa）●影響土抗剪切破壞能力的因素很多基礎的形狀、荷載的傾斜與偏心、覆蓋層的抗剪強度、地下水位、下臥層的影響。

6.2地基破壞的模式為了瞭解地基承載力的概念及地基地基土受荷後剪切破壞的過程和形狀，可以通過現場載荷試驗或室內模擬試驗來研究，這些試驗實際上是一種基礎受荷的模擬試驗。1－承壓板；2－千斤頂3－百分表；4－平臺5－支墩；6－堆載地基土現場載荷試驗圖

地基破壞的模式根據試驗結果可繪出載荷試驗的p-s曲線，如右圖所示。如果p-s曲線上能夠明顯地區分其承載過程的三個階段，則可以較方便地定出該地基的比例界限荷載pa和極限承載力pu。若p-s曲線上沒有明顯的三個階段，根據GBJ7-02《建築地基基礎設計規範》，地基承載力基本值可按載荷板沉降與載荷板寬度或直徑之比即s/b的值確定，對低壓縮性土和砂土可取s/b=0.01～0.015，對中、高壓縮性土可取0.02。

地基破壞的模式及其特徵根據上圖的A，B，C三條p-s曲線分別對應右圖的三種地基破壞形式。（a）整體剪切破壞：三角壓密區，形成連續滑動面，兩側擠出並隆起，有明顯的兩個拐點。淺基下密砂硬土堅實地基。（b）局部剪切破壞：基礎下塑性區到地基某一範圍，滑動面不延伸到地面，基礎兩側地面微微隆起，沒有出現明顯的裂縫。常發生於中等密實砂土中。（c）刺入剪切破壞（沖剪破壞）：基礎下土層發生壓縮變形，基礎下沉，當荷載繼續增加，附近土體發生豎向剪切破壞，使基礎刺入土中，而基礎兩邊的土體並沒有移動。常發生於松砂及軟土中。

二、破壞模式的判別魏錫克（Vesic，A.S）建議用土的相對壓縮性來判別土的破壞形式，即土的剛度指標大於土的臨界剛度指標時，則認為土是相對不可壓縮的，這時的地基將發生整體剪切破壞；反之，則認為土是相對可壓縮的，地基可能發生局部或沖剪破壞。式中：G、E分別為土的剪切、變形模量；μ-泊松比；c-內聚力。為土的內摩擦角；q0-地基中膨脹區平均超載壓力，取z=b/2。

三、地基破壞的三個階段由地基破壞的p-s曲線形態來看，地基破壞的過程一般將經歷如下三個階段：（1）壓密階段（或稱線彈性變形階段）p-s曲線接近於直線，各點剪應力均小於土的抗剪強度，處於彈性平衡狀態。此階段荷載板的沉降主要是由於土的壓密變形引起的，如圖中p-s曲線上的oa段。通常將p-s曲線上相應於a點的荷載稱為比例界限荷載pa。（2）剪切階段（或稱彈塑性變形階段）p-s曲線已不再保持線性關係，沉降的增長率隨荷載的增大而增加。塑性區。b點對應的荷載稱為極限荷載pu。

地基破壞的三個階段（續）（3）破壞階段當荷載超過極限荷載後，荷載板急劇下沉，即使不增加荷載，沉降也不能穩定，這表明地基進入了破壞階段。在這一階段，由於土中塑性區範圍的不斷擴展，最後在土中形成連續滑動面，土從載荷板四周擠出隆起，基礎急劇下沉或向一側傾斜，地基發生整體剪切破壞。破壞階段相當於右圖中p-s曲線上的bc段。

6.3臨塑荷載和塑性荷載在條形均布荷載作用下，根據地基中應力分佈和土極限平衡條件，可得到基底壓力p與基礎下塑性區開展的最大深度zmax的關係：分別令zmax=0和zmax=b/4(b為基礎寬度),對應的基底壓力即為臨塑荷載pcr和塑性荷載p1/4，即中Nc,Nd,N1/4稱為承載力係數，它只與土的內摩擦角有關.

承載力係數N1/4、Nd、Nc表

二、計算公式的適用條件（1）計算公式適用於條形基礎。這些計算公式是從平面問題的條形均布荷載情況下導得的，若將它近似地用於矩形基礎，其結果是偏於安全的。（2）計算土中由自重產生的主應力時，假定土的側壓力係數K0＝1，這與土的實際情況不符，但這樣可使計算公式簡化。（3）在計算塑性荷載時，土中已出現塑性區，但這時仍按彈性理論計算土中應力，這在理論上是相互矛盾的，其所引起的誤差隨著塑性區範圍的擴大而擴大。

6.4極限承載力理論公式●地基達到整體剪切破壞時的最小壓力，稱為地基~。●地基極限荷載指地基在外荷作用下產生的應力達到極限平衡時的荷載，即b點的荷載pu。●地基極限承載力的理論解答方法有兩種：一是假定地基土是剛塑體，用解析或數值法求解；二是假定地基土在極限狀態下滑動面的形狀，然後根據滑動土體的靜力平衡條件求解極限荷載。●常用的方法有：普朗特爾地基極限承載力公式，太沙基極限承載力公式，漢森公式等。●影響極限承載力的因素：

1．普朗特