土力学与基础工程浅基础.pptx

天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础学习对象学习对象浅基础设计原则和方法，浅基础分类；浅基础设计原则和方法，浅基础分类；埋置深度的选择，地基承载力的确定；埋置深度的选择，地基承载力的确定；浅基础的设计与计算；浅基础的设计与计算；减轻不均匀沉降危害的措施。减轻不均匀沉降危害的措施。天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础学习目的学习目的了了解解地地基基基基础础设设计计的的常常规规方方法法，会会选选择择浅浅基基础础的的类型；类型；会根据不同因素确定浅基础的埋置深度；会根据不同因素确定浅基础的埋置深度；能能正正确确确确定定地地基基承承载载力力，能能熟熟练练地地用用持持力力层层的的密密度来确定浅基础基底的尺寸；度来确定浅基础基底的尺寸；能按刚性角的要求设计刚性基础；能按刚性角的要求设计刚性基础；了解减轻不均匀沉降危害的工程措施。了解减轻不均匀沉降危害的工程措施。第一节第一节 地基基础设计的原则和方法地基基础设计的原则和方法基础工程设计的基本原则基础工程设计的基本原则建筑物的安全等级建筑物的安全等级建筑物地基分类建筑物地基分类地基基础的方案类型地基基础的方案类型天然浅基设计内容天然浅基设计内容基础设计方法基础设计方法一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法 基础工程设计包括基础工程设计包括基础设计基础设计和和地基设计地基设计两大部分。地两大部分。地基基础设计必须遵循安全可靠和经济合理的原则。具体原基基础设计必须遵循安全可靠和经济合理的原则。具体原则如下：则如下：a.基底压力小于或等于地基承载力，即基底压力小于或等于地基承载力，即 一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法b.地基计算变形量小于建筑容许变形值，即地基计算变形量小于建筑容许变形值，即c.有有水水平平力力作作用用时时应应当当满满足足稳稳定定要要求求，即即地地基基具具有有抗抗倾倾覆覆，抗滑的能力。抗滑的能力。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法允许承载力设计方法允许承载力设计方法极限状态设计方法极限状态设计方法u承载能力极限状态或稳定极限状态承载能力极限状态或稳定极限状态u正常使用极限状态或变形极限状态正常使用极限状态或变形极限状态可靠度设计方法可靠度设计方法一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法承载能力极限状态或稳定极限状态承载能力极限状态或稳定极限状态 地地基基稳稳定定和和变变形形允允许许是是对对地地基基的的两两种种不不同同要要求求，要要充充分分发发挥挥地地基基承承载载作作用用，并并不不能能简简单单地地用用一一个个允允许许承承载载力力所所能能概概括括的的。让让地地基基土土最最大大限限度度地地发发挥挥承承载载能能力力，这这种种状状态态对对应应于于结结构构或或构构件件达达到到最最大大承承载载能能力力或或不不适适于于继继续续承承载载大大变变形形；当当荷荷载载超超过过此此种种限限度度时时，地地基基土土即即发发生生强强度度破破坏坏而而丧丧失失稳稳定定或或发生其他形式（如整体剪切破坏）危及人们安全的破坏。发生其他形式（如整体剪切破坏）危及人们安全的破坏。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法正常使用极限状态或变形极限状态正常使用极限状态或变形极限状态 地基受载荷以后的变形应该小于建筑物地基变形的允地基受载荷以后的变形应该小于建筑物地基变形的允许值；对应于结构或构件达到许值；对应于结构或构件达到正常使用正常使用或或耐久性能耐久性能的某项的某项规定限值。规定限值。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法 极限状态的设计方法既适用于建筑物的上部结构，也适极限状态的设计方法既适用于建筑物的上部结构，也适用于地基基础，但是由于地基与上部结构的性质是完全不同用于地基基础，但是由于地基与上部结构的性质是完全不同的两类材料，对两种极限状态的验算要求也不同。的两类材料，对两种极限状态的验算要求也不同。u上部结构的设计首先是验算强度，必要时才验算变形；上部结构的设计首先是验算强度，必要时才验算变形；u地地基基设设计计首首先先是是验验算算变变形形，必必要要时时才才验验算算因因强强度度破破坏坏而而引引起的地基失稳。起的地基失稳。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法常用的荷载值：常用的荷载值：u荷载的标准值荷载的标准值u荷载的准永久值荷载的准永久值u荷载的组合值荷载的组合值u荷载的设计值荷载的设计值一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法 荷载的标准值荷载的标准值 它是荷载的基本代表值，相当于设计基准期内最大荷载它是荷载的基本代表值，相当于设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，可以取均值或某一个分位值。统计分布的特征值，可以取均值或某一个分位值。荷载的准永久值荷载的准永久值 对于可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为对于可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一般的荷载值。设计基准期一般的荷载值。荷载的准永久值实际上是考虑可变荷载作用的时间间歇荷载的准永久值实际上是考虑可变荷载作用的时间间歇性和分布不均匀的一种折减。性和分布不均匀的一种折减。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法 荷载的组合值荷载的组合值 两种或两种以上的可变荷载同时出现标准值的概率很两种或两种以上的可变荷载同时出现标准值的概率很小，因此当结构承受两种或两种以上的可变荷载时，应采小，因此当结构承受两种或两种以上的可变荷载时，应采用荷载的组合值，记为用荷载的组合值，记为 ,称为组合值系数。称为组合值系数。荷载的设计值荷载的设计值 荷载代表值与荷载分项系数的乘积称为荷载的设计值。荷载代表值与荷载分项系数的乘积称为荷载的设计值。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法地基基础设计中的荷载组合地基基础设计中的荷载组合u基本组合基本组合u标准组合标准组合u准永久组合准永久组合一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法u基本组合基本组合 包括永久荷载效应和可变荷载效应共同作用的组合。包括永久荷载效应和可变荷载效应共同作用的组合。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法标准组合标准组合 按正常使用极限状态计算时常用的一种组合。按正常使用极限状态计算时常用的一种组合。准永久组合准永久组合 地基变形中应采用荷载效应的准永久组合。地基变形中应采用荷载效应的准永久组合。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法pp 可靠度设计方法可靠度设计方法 可靠度设计方法也称以概率理论为基础的极限状态设计可靠度设计方法也称以概率理论为基础的极限状态设计方法。方法。概率概率概率概率：指一组相互关联事件（随机事件）中某一事件发：指一组相互关联事件（随机事件）中某一事件发生的可能性。生的可能性。随机变量随机变量随机变量随机变量（x x）：在一个范畴内，某个指标不是一个能在一个范畴内，某个指标不是一个能够完全确定的数值，它的变化是随机的。够完全确定的数值，它的变化是随机的。频数频数频数频数（mm）：属于某组的个数称为频数。属于某组的个数称为频数。一、地基基础设计的原则和方法一、地基基础设计的原则和方法 概率：概率：概率：概率：频数频数m与总个数与总个数n之比之比m/n称为概率。称为概率。概率密度曲线：概率密度曲线：概率密度曲线：概率密度曲线：以横坐标表示随机变量，纵坐标表示以横坐标表示随机变量，纵坐标表示概率密度的曲线形式。概率密度的曲线形式。各组出现的概率之和为各组出现的概率之和为1.0，则概率密度曲线与，则概率密度曲线与X轴所轴所围成的总面积应该等于围成的总面积应该等于1.0。二、建筑物地基分类二、建筑物地基分类甲级甲级按容许承载力计算外，还需要进行地形变按容许承载力计算外，还需要进行地形变形验算；形验算；乙乙级级按按容容许许承承载载力力计计算算外外，还还需需要要进进行行地地形形变变形形验验算算。当当地地基基条条件件和和建建筑筑类类型型符符合合表表7-1规规定定的的要要求求，按按甲甲类类进进行行地地基基计计算算；对对不不符符合合表表7-1规规定定的的要要求求，重重要要的的有有纪纪念念性性的的大大型型房房屋屋或或建建筑筑物物等等按按乙乙类类进行地基计算。进行地基计算。三、地基基础的方案类型三、地基基础的方案类型a.天然地基天然地基 当建筑地基土层坚实，性质良好，地基承载力当建筑地基土层坚实，性质良好，地基承载力f 150KPa，将基础直接做在天然土层上；，将基础直接做在天然土层上；b.人工地基人工地基 当建筑地基土层软弱，压缩性高，强度低，无当建筑地基土层软弱，压缩性高，强度低，无法承受上部结构荷重时，需要经过人工加固处理后法承受上部结构荷重时，需要经过人工加固处理后作为地基；作为地基；三、地基基础的方案类型三、地基基础的方案类型c.桩基础桩基础 通过桩将上部荷重传到坚实土层；通过桩将上部荷重传到坚实土层；d.深基础深基础 当埋置深度当埋置深度d 5m时，需要采用特殊的结构和时，需要采用特殊的结构和专门的施工方法专门的施工方法。四、天然浅基设计内容四、天然浅基设计内容 决定基础结构型式、材料与平面布置；决定基础结构型式、材料与平面布置；选择埋置深度选择埋置深度d；计计算算地地基基承承载载力力，由由作作用用在在基基础础上上的的荷荷载载，计计算确定基础尺寸；算确定基础尺寸；若若地地基基持持力力层层底底下下存存在在软软弱弱面面，需需验验算算软软弱弱下下降层的承载力；降层的承载力；重点建筑物需要验算地基变形；重点建筑物需要验算地基变形；基础结构和构造设计；基础结构和构造设计；绘制基础施工图。绘制基础施工图。五、基础设计方法五、基础设计方法 把把上上部部结结构构、基基础础和和地地基基三三者者分分离离开开来来，分分别别对三者进行计算：对三者进行计算：上上部部结结构构底底端端为为固固定定支支座座或或固固定定铰铰支支座座，不不考考虑虑荷荷载载作作用用下下各各墙墙柱柱端端部部的的相相对对位位移移，并并按按此此进进行行内内力分析力分析；基基础础和和地地基基，假假定定地地基基反反力力与与基基底底压压力力呈呈直直线线分分布，分别计算基础的内力与地基沉降。布，分别计算基础的内力与地基沉降。五、基础设计方法五、基础设计方法 这这种种传传统统的的分分析析与与设设计计方方法法称称为为常常规规设设计计方方法法。而而地地基基、基基础础和和上上部部结结构构都都是是互互相相影影响响，互互相相制制约约的，因此必须满足的，因此必须满足变形协调条件变形协调条件。第二节第二节 浅基础分类浅基础分类 一、按基础材料分类一、按基础材料分类 常用的基础材料有常用的基础材料有砖砖、毛石毛石、灰土灰土、三合土三合土、混凝土和钢筋混凝土混凝土和钢筋混凝土等等。a.砖基础砖基础 所所用用砖砖强强度度不不低低于于MU10，砂砂浆浆不不低低于于M5。砖砖基基下下一一般般作作以以厚厚100mm的的C10或或C7.5的的混混凝凝土土垫垫层层。可可用用来来作作六六层层或或六六层层以以下下的的民民用用建建筑筑和和墙墙承承重重的的厂厂房房,见图见图(a)；一、按基础材料分类一、按基础材料分类 b.毛石基础毛石基础 用未风化的硬质岩，可用来作七层以下的建筑用未风化的硬质岩，可用来作七层以下的建筑物基础见图物基础见图(b)；c.灰土基础灰土基础 图图(d)是是灰灰土土基基础础，它它是是用用石石灰灰和和土土料料配配制制而而成成，石石灰灰和和土土料料按按体体积积配配合合比比为为3:7或或2:8拌拌和和均均匀匀，在在基基 槽槽 内内 分分 层层 夯夯 实实(每每 层层 220 250mm，夯夯 实实 至至150mm)，广广泛泛用用于于五五层层和和五五层层以以下下的的民民用用房房屋屋，适于我华北和西北地区；适于我华北和西北地区；一、按基础材料分类一、按基础材料分类d.三合土基础三合土基础 把把图图(d)中中灰灰土土变变为为为为三三合合土土，则则为为三三合合土土基基础础。三三合合土土是是由由石石灰灰、砂砂和和骨骨料料(砂砂渣渣、碎碎砖砖和和碎碎石石)加加水水混混合合而而成成，配配合合比比为为1:2:4或或1:3:6拌拌和和均均匀匀分分层层夯夯实实(每每层层厚厚220mm夯夯至至150mm)，一一般般只只用用于于四四层层及及四四层层以以下下的的民民用用建建筑筑，南南方方有有的的地地区区习习惯惯使使用用水水泥泥、石石灰灰、砂砂、骨骨料料的的四四合合土土作作为为基基础础，配配合合比比为为1:1:5:10或或1:1:6:12；一、按基础材料分类一、按基础材料分类e.混凝土基础混凝土基础 图图(c)为混凝土或毛石混凝土基础，其强度等级为混凝土或毛石混凝土基础，其强度等级为为C10以上；以上；f.钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础 除钢筋混凝土基础外，上述其它各种基础属无除钢筋混凝土基础外，上述其它各种基础属无筋基础。无筋基础的抗拉、抗剪强度都不高，抗压筋基础。无筋基础的抗拉、抗剪强度都不高，抗压强度好强度好,见下图见下图。二、按结构型式分类二、按结构型式分类 a.单独基础单独基础 通通常常指指柱柱基基、高高炉炉、烟烟囱囱、水水塔塔基基础础。有有时时墙墙下下采采用用单单独独基基础础。基基础础顶顶面面架架一一根根钢钢筋筋混混凝凝土土过过梁梁，再在梁上砌砖墙再在梁上砌砖墙。二、按结构型式分类二、按结构型式分类b.条形基础条形基础 一一般般墙墙基基采采用用连连续续长长条条形形基基础础(左左图图)，当当荷荷载载较较大大，地地基基承承载载力力较较低低时时，排排柱柱地地基基也也采采用用条条形形基基础础(右图右图)；二、按结构型式分类二、按结构型式分类c.十字交叉基础十字交叉基础 当当荷荷载载较较大大，采采用用条条形形基基础础不不能能满满足足要要求求时时，可采用十字交叉基础可采用十字交叉基础(双向条基或交梁基础双向条基或交梁基础)。二、按结构型式分类二、按结构型式分类d.筏板基础筏板基础 当当上上部部荷荷载载大大，地地基基软软弱弱或或地地下下防防渗渗需需要要时时，可采用筏板基础，俗称满堂基础可采用筏板基础，俗称满堂基础。二、按结构型式分类二、按结构型式分类e.箱形基础箱形基础 高高层层建建筑筑荷荷载载很很大大，该该地地下下室室大大量量采采用用箱箱形形基基础础。二、按结构型式分类二、按结构型式分类f.壳体基础壳体基础 当单独荷载较大时，可采用壳体基础形式当单独荷载较大时，可采用壳体基础形式 三、按受力特点分类三、按受力特点分类 a.刚性基础刚性基础 由由砖砖、块块石石、素素混混凝凝土土和和灰灰土土等等材材料料修修建建的的基基础称刚性基础。这些材料础称刚性基础。这些材料不能承受拉力不能承受拉力。b.柔性基础柔性基础 由由钢钢筋筋混混凝凝土土修修建建的的基基础础。在在基基础础内内配配置置有有足足够的够的钢筋来承受拉力钢筋来承受拉力，使基础受弯时不致破坏。，使基础受弯时不致破坏。刚性基础设计刚性基础设计第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 基基础础埋埋置置深深度度是是指指设设计计地地面面0.00m至至基基础础底底面面的的距距离离，一一般般用用d表表示示。基基础础埋埋深深的的选选择择关关系系到到基基础础的的优优劣劣，施施工工的的难难易易和和造造价价的的高高低低。确确定定基基础础的的埋深主要考虑以下几个方面因素：埋深主要考虑以下几个方面因素：第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择a.上部结构的用途、类型和荷载大小的性质上部结构的用途、类型和荷载大小的性质 若若同同一一建建筑筑物物基基础础埋埋深深不不相相同同时时，应应将将基基础础作作成成台台阶阶逐逐步步过过渡渡，台台阶阶的的高高度度与与宽宽度度之之比比为为1:2,且且长度不小于长度不小于1米米(见下图见下图)。第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 新新建建基基础础靠靠近近原原有有基基础础，其其埋埋深深一一般般要要求求不不超超过过原原有有基基础础埋埋深深，或或者者两两基基础础之之间间净净距距应应大大于于两两基基础础 底底 面面 高高 差差 的的 1 2倍倍，即即 L(1 2)H。第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择b.土层的性质和分布土层的性质和分布 直接支承基础的土层称为直接支承基础的土层称为持力层持力层，在持力层下，在持力层下方的土层称为方的土层称为下卧层下卧层，为了满足建筑物地基承载力，为了满足建筑物地基承载力和地基允许变形值的要求，基础应尽可能埋置在良和地基允许变形值的要求，基础应尽可能埋置在良好的持力层上。好的持力层上。地基土层大致可以分为以下几种情况：地基土层大致可以分为以下几种情况：在在建建筑筑物物影影响响范范围围内内，自自上上而而下下都都是是良良好好土土层层，那那么么基基础埋深按其它条件或最小埋深确定；础埋深按其它条件或最小埋深确定；自自上上而而下下都都是是软软弱弱土土层层，基基础础难难以以找找到到良良好好的的持持力力层层，这时宜考虑采用人工地基或深基础等方案这时宜考虑采用人工地基或深基础等方案 上部为软弱土层而下部为良好土层，持力层的选择取决上部为软弱土层而下部为良好土层，持力层的选择取决于上部软弱土层的厚度。若软弱土层厚度小于于上部软弱土层的厚度。若软弱土层厚度小于2m，应选取，应选取下部的良好土层作为持力层；软弱厚度大者，宜考虑采用人下部的良好土层作为持力层；软弱厚度大者，宜考虑采用人工地基或埋深基础等因素；工地基或埋深基础等因素；上部为良好土层而下部为软弱土层上部为良好土层而下部为软弱土层,基础应尽量浅埋。基础应尽量浅埋。第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择c.地下水条件地下水条件 有有地地下下水水存存在在时时，基基础础应应尽尽量量埋埋置置于于地地下下水水位位以以上上，以以避避免免地地下下水水对对基基坑坑开开挖挖，基基础础施施工工和和使使用用期间的影响。期间的影响。当当持持力力层层为为隔隔水水层层而而其其下下方方存存在在承承压压水水时时，最最大埋置深度应满足下式要求大埋置深度应满足下式要求(见下图见下图)：第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择d.土的冻胀影响土的冻胀影响 北北方方地地区区冬冬季季温温度度降降至至零零摄摄氏氏度度以以下下时时，地地层层中中的的水水结结冰冰，体体积积膨膨胀胀，解解冻冻时时，冰冰融融化化土土的的强强度度降降低低，产产生生沉沉降降，因因此此埋埋置置深深度度的的选选择择应应考考虑虑冻冻胀胀和融陷影响。和融陷影响。第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择土的冻胀现象土的冻胀现象 处处于于冻冻结结中中的的土土体体会会产产生生吸吸力力，吸吸收收附附近近水水分分渗渗向向冻冻结结区区一一起起冻冻结结。因因此此，土土冻冻结结后后，水水分分转转移移含含水水量量增增加加，体体积积膨胀，这种现象称为土的冻胀现象。膨胀，这种现象称为土的冻胀现象。土的融陷现象土的融陷现象 春春季季气气温温回回升升解解冻冻，冻冻土土层层不不但但体体积积缩缩小小而而且且因因含含水水量量显著增加，强度大幅度下降而产生融陷现象。显著增加，强度大幅度下降而产生融陷现象。第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择土的冻胀性取决于土的性质和四周环境向冻土区补充水分土的冻胀性取决于土的性质和四周环境向冻土区补充水分的条件；的条件；土的颗粒越粗、透水性越大，冻结过程中未冻水被排出冰土的颗粒越粗、透水性越大，冻结过程中未冻水被排出冰冻区的可能性越大，土的冻胀性越小；冻区的可能性越大，土的冻胀性越小；粗粒土（碎石土、砾砂、粗砂、中砂和细砂）均可视为非粗粒土（碎石土、砾砂、粗砂、中砂和细砂）均可视为非冻胀土。冻胀土。高塑性粘土（高塑性粘土（Ip 22）,冻胀性较低。冻胀性较低。第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择地基土的冻结深度地基土的冻结深度永久性冻土永久性冻土季节性冻土季节性冻土 季节性冻土的设计深度季节性冻土的设计深度 季节性冻土基础的最小埋置深度季节性冻土基础的最小埋置深度第三节第三节 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 地基基础设计中采用的地基容许承载力，把地地基基础设计中采用的地基容许承载力，把地基承载力作为常量，采用以基承载力作为常量，采用以经验经验为主所确定的安全为主所确定的安全系数来提供安全储备，这种设计方法称为定值设计系数来提供安全储备，这种设计方法称为定值设计法。法。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法地基承载力和地基破坏形式地基承载力和地基破坏形式 地基承载力（地基承载力（地基承载力（地基承载力（Bearing Capacity of Foundation SoilBearing Capacity of Foundation Soil）地基承地基承地基承地基承担荷载的能力。担荷载的能力。担荷载的能力。担荷载的能力。弹性平衡状态弹性平衡状态弹性平衡状态弹性平衡状态某点或某小区域的极限平衡状态某点或某小区域的极限平衡状态失稳状态失稳状态 地基在荷载的作地基在荷载的作地基在荷载的作地基在荷载的作用下的三种状态用下的三种状态用下的三种状态用下的三种状态第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法地基承载力的确定方法：地基承载力的确定方法：地基承载力的确定方法：地基承载力的确定方法：1 1现场原位试验现场原位试验现场原位试验现场原位试验2 2理论推导公式理论推导公式理论推导公式理论推导公式4 4地区实践经验地区实践经验地区实践经验地区实践经验3 3规范推荐建议规范推荐建议规范推荐建议规范推荐建议第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法地基破坏的三种形式地基破坏的三种形式地基破坏的三种形式地基破坏的三种形式整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏冲切破坏冲切破坏冲切破坏冲切破坏第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏整体剪切破坏PSGeneral shear failure1 1、地基内产生连续的滑动面地基内产生连续的滑动面地基内产生连续的滑动面地基内产生连续的滑动面；2 2、p-sp-s曲线上有明显的拐点曲线上有明显的拐点曲线上有明显的拐点曲线上有明显的拐点。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法局部剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏局部剪切破坏PSLocal shear failure1 1、塑性变形区限制在地基内部某一区域内塑性变形区限制在地基内部某一区域内塑性变形区限制在地基内部某一区域内塑性变形区限制在地基内部某一区域内；2 2、p-sp-s曲线拐点不明显，没有明显的直线段曲线拐点不明显，没有明显的直线段曲线拐点不明显，没有明显的直线段曲线拐点不明显，没有明显的直线段。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法冲切破坏冲切破坏冲切破坏冲切破坏PSPunching shear failure1 1、地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面地基不出现明显连续滑动面 ；2 2、p-sp-s曲线没有明显的转折点曲线没有明显的转折点曲线没有明显的转折点曲线没有明显的转折点。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法影响破坏模式的因素影响破坏模式的因素1 1、地基土条件、地基土条件、地基土条件、地基土条件2 2、基础条件、基础条件、基础条件、基础条件第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法地基临界荷载地基临界荷载地基临界荷载地基临界荷载0sppcrpuabcppcrpcrppuppu塑性变形区塑性变形区连续滑动面连续滑动面地基中应力状态的三个阶段地基中应力状态的三个阶段地基中应力状态的三个阶段地基中应力状态的三个阶段 压压压压缩缩缩缩阶阶阶阶段段段段（p pp pcrcr）oaoa段段段段，地地地地基基基基处处处处于于于于弹弹弹弹性平衡状态性平衡状态性平衡状态性平衡状态破破破破坏坏坏坏阶阶阶阶段段段段（ppppu u ）bcbc段段段段，塑塑塑塑性性性性区区区区发发发发展展展展成连续滑动面成连续滑动面成连续滑动面成连续滑动面弹弹弹弹塑塑塑塑性性性性阶阶阶阶段段段段（p pcrcrp pp pu u）abab段段段段，地地地地基基基基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 临临临临塑塑塑塑荷荷荷荷载载载载指指指指地地地地基基基基土土土土中中中中将将将将要要要要而而而而尚尚尚尚未未未未出出出出现现现现塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形区区区区时时时时的基地压力，即由压缩阶段过渡到剪切阶段的界限荷载。的基地压力，即由压缩阶段过渡到剪切阶段的界限荷载。的基地压力，即由压缩阶段过渡到剪切阶段的界限荷载。的基地压力，即由压缩阶段过渡到剪切阶段的界限荷载。极极极极限限限限荷荷荷荷载载载载是是是是地地地地基基基基承承承承受受受受基基基基础础础础荷荷荷荷载载载载的的的的极极极极限限限限压压压压力力力力；即即即即由由由由剪剪剪剪切阶段过渡到隆起阶段的界限荷载。切阶段过渡到隆起阶段的界限荷载。切阶段过渡到隆起阶段的界限荷载。切阶段过渡到隆起阶段的界限荷载。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法zzbdq=dp013MBoussinesqBoussinesq解在平面极坐标的表达式：解在平面极坐标的表达式：解在平面极坐标的表达式：解在平面极坐标的表达式：假定土重各向异性（假定土重各向异性（K0=1），自重应力在），自重应力在M点所引起的大小主应力均为点所引起的大小主应力均为 (dz)塑性区边界方程塑性区边界方程塑性区边界方程塑性区边界方程 第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法临塑荷载临塑荷载临塑荷载临塑荷载塑性区最大深度塑性区最大深度zmaxzmax0时地基所能承受的基时地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载底附加压力为临塑荷载将塑性区边界方程求极值将塑性区边界方程求极值第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 临界荷载临界荷载临界荷载临界荷载临界荷载临界荷载临界荷载临界荷载允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。中心荷载中心荷载偏心荷载偏心荷载第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法临界荷载的一般表达式临界荷载的一般表达式临界荷载的一般表达式临界荷载的一般表达式地基土粘聚力地基土粘聚力地基土粘聚力地基土粘聚力基础埋深基础埋深基础埋深基础埋深基础宽度基础宽度基础宽度基础宽度临界荷载由临界荷载由临界荷载由临界荷载由三部分组成三部分组成三部分组成三部分组成第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法【例例例例】某某某某 条条条条 形形形形 基基基基 础础础础，底底底底 宽宽宽宽 b b=1.5m=1.5m，埋埋埋埋 深深深深 d d=2m=2m，地地地地 基基基基 土土土土 的的的的 重重重重 度度度度 1919KN/mKN/m3 3，饱饱饱饱 和和和和 土土土土 的的的的 重重重重 度度度度 satsat 2121KN/mKN/m3 3,抗抗抗抗 剪剪剪剪 强强强强 度度度度 指指指指 标标标标 为为为为 =20=20，c c=20kpa,=20kpa,求求求求（1 1）该该该该地地地地基基基基承承承承载载载载力力力力p p1/41/4 ；（2 2）若若若若地地地地下下下下水水水水位位位位上上上上升升升升至至至至地地地地表表表表下下下下1.51.5mm，承载力有何变化承载力有何变化承载力有何变化承载力有何变化?解解(1)(1)(2)(2)地下水位上升时，地下水位以下用土的有效重度地下水位上升时，地下水位以下用土的有效重度结论结论结论结论：当地下水位上升时，地基的承载力将降低：当地下水位上升时，地基的承载力将降低：当地下水位上升时，地基的承载力将降低：当地下水位上升时，地基的承载力将降低。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法地基极限承载力地基极限承载力假设：假设：1、基底光滑（或粗糙）；、基底光滑（或粗糙）；2、垂直荷载；、垂直荷载；3、不考虑基底以上填土的剪应力；、不考虑基底以上填土的剪应力；4、整体剪切破坏。、整体剪切破坏。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 区：主动朗金区（弹性压密区或弹性核）区：主动朗金区（弹性压密区或弹性核）区：主动朗金区（弹性压密区或弹性核）区：主动朗金区（弹性压密区或弹性核）区：普朗德尔区，边界是对数螺线区：普朗德尔区，边界是对数螺线区：普朗德尔区，边界是对数螺线区：普朗德尔区，边界是对数螺线 区：被动朗金区，区：被动朗金区，区：被动朗金区，区：被动朗金区，1 1水平，破裂面与水平面成水平，破裂面与水平面成水平，破裂面与水平面成水平，破裂面与水平面成4545o o /2/2P Pa aa a b bc cc c d dd d 4545o o /24545o o /2普兰德尔极限承载力公式普兰德尔极限承载力公式第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法Terzaghi极限承载力公式极限承载力公式被动区被动区被动区被动区过渡区过渡区过渡区过渡区刚性核刚性核刚性核刚性核Nr、Nq、Nc_承载力系数，均与承载力系数，均与 有关。有关。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法局部剪切破坏时（将局部剪切破坏时（将c和和tan 均降低均降低1/3）方形基础方形基础Nr 、Nq 、Nc 局部剪切破坏时承载力系数，均与局部剪切破坏时承载力系数，均与 有关。有关。方形和圆形基础的经验公式方形和圆形基础的经验公式方形和圆形基础的经验公式方形和圆形基础的经验公式 圆形基础圆形基础第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法地基承载力的确定方法可归纳为三类：地基承载力的确定方法可归纳为三类：1.根据土的抗剪强度指标用理论公式计算；根据土的抗剪强度指标用理论公式计算；2.按现场荷载试验的按现场荷载试验的PS曲线确定；曲线确定；3.按按规范规范提供的承载力表来确定。提供的承载力表来确定。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 地基承载力计算公式很多，有理论的、半理论地基承载力计算公式很多，有理论的、半理论半经验的和经验统计的，它们大都包括三项：半经验的和经验统计的，它们大都包括三项：1.反映粘聚力反映粘聚力c的作用；的作用；2.反映基础宽度反映基础宽度b的作用；的作用；3.反映基础埋深反映基础埋深d的作用。的作用。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法一、按土的抗剪强度指标计算一、按土的抗剪强度指标计算当轴心受压或荷载偏心矩当轴心受压或荷载偏心矩e0.033b时，可用下列公式时，可用下列公式 Mb，Md，Mc承载力系数，按表承载力系数，按表2-16可查取；可查取；b基基础础底底面面宽宽度度，大大于于6m按按6m考考虑虑，对对于于砂砂土土，小小于于3m时时按按3m考虑；考虑；m基基础础底底面面以以上上土土的的加加权权系系数数平平均均值值，地地下下水水位位以以下下取取有有效效重重度；度；第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 上上述述公公式式一一般般只只适适用用于于浅浅基基础础，即即d/b1，当当d/b=34时时，应应按按深深基基础础考考虑虑；上上述述公公式式只只适适用用于于均均质质地地基基，对对成成层层地地基基，可可近近似似采采用用地地基基各各层层的的抗抗剪强度指标加权平均值代入公式计算剪强度指标加权平均值代入公式计算。地地基基极极限限承承载载力力，设设计计时时需需除除以以安安全全系系数数K后后作为地基承载力。作为地基承载力。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法二、按地基荷载试验确定地基承载力标准值二、按地基荷载试验确定地基承载力标准值fk 荷荷载载试试验验可可用用刚刚性性方方板板或或圆圆板板在在基基坑坑底底部部进进行行，压压板板的的面面积积为为0.250.50m，基基坑坑底底宽宽应应大大于于板板宽宽或或直直径径的的三三倍倍，应应注注意意保保持持试试验验土土层层的的原原状状结结构构和和天天然然湿湿度度。宜宜在在拟拟试试压压表表面面用用不不超超过过20mm厚厚的的粗粗、中中砂砂、找找平平。荷荷载载P用用千千斤斤顶顶借借助助反反压压装装置置(堆堆重重、地锚地锚)施加。沉降施加。沉降S用百分表测读，见下图。用百分表测读，见下图。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 加加荷荷等等级级不不应应小小于于8 8级级，最最大大加加载载量量不不应应小小于于荷荷载载设设计计值值的的两两倍倍，当当出出现现下下列列情情况况之之一一时时，即即可可终止加载：终止加载：1.承压板周围的土明显的侧向挤出；承压板周围的土明显的侧向挤出；2.沉降沉降S急骤增大，急骤增大，PS曲线出现陡降段；曲线出现陡降段；3.在某一荷载下在某一荷载下24h内沉降速率不能达到稳定标准；内沉降速率不能达到稳定标准；4.S/b 0.06。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法 满满足足前前三三种种情情况况之之一一时时，其其对对应应的的前前一一级级荷荷载载定定为为极极限限荷荷载载Pu。承承载载力力的的基基本本值值f0可可按按下下列列方方法法确定：确定：1.当当PS曲曲线线有有明明确确的的比比例例界界限限时时(直直线线段段终终点点)，取该比例界限所对应的荷载值取该比例界限所对应的荷载值P1为为f0。见下图。见下图a。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法2.当当极极限限荷荷载载能能确确定定，且且该该值值小小于于对对应应比比例例界界限限的的荷载值的荷载值的1.5倍时，取荷载极限值倍时，取荷载极限值Pu的一半为的一半为f0；3.如如不不能能按按上上述述两两点点确确定定时时，对对低低压压缩缩性性土土和和砂砂土土，可可取取S/b=0.010.015所所对对应应的的荷荷载载值值，对对中中高高压压缩缩性性土土可可取取S/b=0.02所所对对应应的的荷荷载载值值作作为为f0。见见上上图图b。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法三、地基承载力设计值的确定三、地基承载力设计值的确定 以以上上三三种种确确定定地地基基承承载载力力的的方方法法，理理论论公公式式法法考考虑虑到到了了基基础础实实际际宽宽度度和和埋埋深深的的影影响响，因因此此所所确确定定的的值值为为承承载载力力的的设设计计值值，而而载载荷荷试试验验与与查查规规范范表表没没有有考考虑虑实实际际基基宽宽及及埋埋深深，故故必必须须进进行行修修正正，以以确定地基承载力设计值。确定地基承载力设计值。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法a.当当基基础础宽宽度度大大于于3m或或埋埋置置深深度度大大于于0.5m时时，除除岩岩石地基外，其它地基承载力设计值应按下式计算：石地基外，其它地基承载力设计值应按下式计算：b、d基基础础宽宽度度和和埋埋深深的的地地基基承承载载力力修修正正系系数数，b基基底底宽宽度度，小小于于3m按按3m考考虑虑，大大于于6m按按6m考考虑虑；d基础埋置深度，一般自室外地面标高算起基础埋置深度，一般自室外地面标高算起。第四节第四节 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法b.当计算所得设计值当计算所得设计值fa1.2fak或不满足按下式或不满足按下式 计计算算条条件件时时，可可按按fa=1.2fak直直接接确确定定地地基基承承载载力设计值。力设计值。第五节第五节 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 一、按持力层承载力计算基底尺寸一、按持力层承载力计算基底尺寸 上上部部结结构构的