巖土力學(xué)教案第章

《巖土力學(xué)教案第章》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第九章地基承載力§9.1概述一、定義地基承載力是指地基土單位面積上承受荷載的能力。地基承受建筑物荷載作用后，一方面引起地基土體變形，造成建筑物沉降或不均勻沉降，若沉降過大，就會導(dǎo)致建筑物嚴(yán)重下沉、傾斜或撓曲、上部結(jié)構(gòu)開裂；另一方面，引起地基內(nèi)土體的剪應(yīng)力增加，當(dāng)某一點(diǎn)的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時，這一點(diǎn)的土就處于極限平衡狀態(tài)。若土體中某一區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)都達(dá)到極限平衡狀態(tài)，就形成極限平衡區(qū)（或稱為塑性區(qū)），如果荷載繼續(xù)增大，地基內(nèi)塑性區(qū)的范圍隨之不斷增大，局部的塑性區(qū)發(fā)展成為連續(xù)滑動面，這時，基礎(chǔ)下一部分土體將沿滑動面產(chǎn)生整體滑動，稱為地基失去穩(wěn)定（或喪失承載能力

2、）。坐落在其上的建筑物將會發(fā)生急劇沉降、傾斜，甚至倒塌。在地基基礎(chǔ)設(shè)計中，為保證在荷載作用下地基土不致產(chǎn)生強(qiáng)度（剪切）破壞，必須使基底壓力不超過規(guī)定的地基承載力，同時也要使建筑物不會產(chǎn)生不允許的沉降和沉降差，以滿足建筑物正常的使用要求。確定地基承載力是工程實踐中迫切需要解決的基本問題之一，也是土力學(xué)研究的主要內(nèi)容。我國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：地基承載力的特征值，可以采用載荷試驗或其它原位試驗、理論公式計算并結(jié)合工程實踐等方法綜合確定。二、地基剪切破壞模式1.整體剪切破壞整體剪切破壞的特征是：當(dāng)荷載較小時，基底壓力與沉降298基本上成直線關(guān)系，如圖8-2中

3、A曲線的段，屬于線性變形階段；當(dāng)荷載增加到某一數(shù)值時，在基礎(chǔ)邊緣處的土開始發(fā)生剪切破壞，隨著荷載的增加，剪切破壞區(qū)（或稱塑性變形區(qū)）逐漸擴(kuò)大，這時壓力與沉降之間成曲線關(guān)系，如圖8-2中A曲線的段，屬彈塑性變形階段；如果基礎(chǔ)上的荷載繼續(xù)增加，剪切破壞區(qū)不斷擴(kuò)大，最終在地基中形成一連續(xù)的滑動面，基礎(chǔ)急劇下沉或向一側(cè)傾倒，同時基礎(chǔ)四周的地面隆起，地基發(fā)生整體剪切破壞，如圖8-1a)所示。常發(fā)生于密砂及硬粘土等堅實地基中。圖8-1地基的破壞模式a)整體剪切破壞；b)局部剪切破壞；c)沖剪破壞298圖8-2不同類型的曲線2.局部剪切破壞剪切破壞也從基礎(chǔ)邊緣開始，但滑

4、動面不發(fā)展到地面，而是限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域，基礎(chǔ)周圍地面微微隆起，但不如整體剪切破壞時明顯，如圖8-1b)所示。壓力與沉降關(guān)系曲線從一開始就呈現(xiàn)非線性關(guān)系，如圖8-2曲線B。常發(fā)生于中等密實砂土中。3．沖剪破壞沖剪破壞一般發(fā)生于基礎(chǔ)剛度很大，地基土十分軟弱的情況。在荷載作用下，由于基礎(chǔ)下軟弱土的壓縮變形使基礎(chǔ)連續(xù)下沉，如荷載繼續(xù)增加到某一數(shù)值時，基礎(chǔ)可能向下“切入”土中，基礎(chǔ)側(cè)面附近的土體因垂直剪切而破壞，如圖8-1c)所示。沖剪破壞時，地基中沒有出現(xiàn)明顯的連續(xù)滑動面，基礎(chǔ)四周的地面不隆起，基礎(chǔ)沒有很大的傾斜，壓力與沉降關(guān)系曲線與局部剪切破壞的情況類似，

5、曲線不出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折現(xiàn)象，如圖8-2曲線C。常發(fā)生于松砂及軟土中。298§9.1臨塑荷載和臨界荷載一、荷載-沉降關(guān)系曲線在現(xiàn)場進(jìn)行載荷試驗，可以得到基底壓力與沉降之間的關(guān)系曲線（即曲線），如下圖所示。圖8-3曲線上圖為一種典型的關(guān)系曲線，曲線可以分為三個階段：線性變形階段、塑性變形階段和破壞階段。1.線性變形階段相應(yīng)于曲線中的段。此時荷載與沉降基本上成直線關(guān)系，地基中任意點(diǎn)的剪應(yīng)力均小于土的抗剪強(qiáng)度，土體處于彈性平衡狀態(tài)。地基的變形主要是由于土的孔隙體積減小而產(chǎn)生的壓密變形。2.塑性變形階段相應(yīng)于曲線中的段。此時，荷載與沉降不再成直線關(guān)系，298沉降隨荷載

6、增大而急驟增加，在這一階段內(nèi)，地基土中局部范圍內(nèi)（首先在地基邊緣處）的剪應(yīng)力達(dá)到了土的抗剪強(qiáng)度，土體發(fā)生剪切破壞，這些區(qū)域稱為塑性區(qū)。隨著荷載的增加，土中塑性區(qū)的范圍也逐漸擴(kuò)大，由基礎(chǔ)邊緣開始逐漸向縱深發(fā)展。3.破壞階段相應(yīng)于曲線中的段。隨著荷載的繼續(xù)增加，剪切破壞區(qū)不斷擴(kuò)大，最終在地基中形成一個連續(xù)的滑動面。此時基礎(chǔ)急劇下沉，四周的地面隆起，地基發(fā)生整體剪切坡壞。相應(yīng)于地基變形的三個階段，地基有兩個界限荷載，一個是相應(yīng)于從線性變形階段過渡到塑性變形階段的界限荷載，稱為地基的臨塑荷載，一般記為，是對應(yīng)曲線點(diǎn)的荷載；一個是相應(yīng)于從塑性變形階段過渡到破壞階段的

7、界限荷載，稱為極限荷載，記為，即對應(yīng)曲線點(diǎn)的荷載。二、地基的臨塑荷載1．定義是指地基中剛要出現(xiàn)塑性區(qū)（剪切破壞區(qū)）的荷載，相應(yīng)于P-S曲線的第一階段（線性變形階段）與第二階段（塑性變形階段）之分界點(diǎn)a點(diǎn)對應(yīng)的荷載，可將作為地基容許承載力。2．計算公式式中：基底標(biāo)高以上土的加權(quán)重度，kN/m3；基礎(chǔ)埋深,m；基底下土的內(nèi)聚力，；基底下土的內(nèi)摩擦角，弧度；298承載力系數(shù)。可查P221表8-1，其計算公式為：;推導(dǎo)如下：（1）均布條形荷載下地基中的應(yīng)力設(shè)有一條形基礎(chǔ)，傳到基底上的基底壓力為p，基礎(chǔ)埋深為d，埋深d范圍內(nèi)土層平均重度為,地基持力層的重度為，土的抗

8、剪強(qiáng)度指標(biāo)為。在未修建建筑物及基礎(chǔ)之前，地基中的點(diǎn)存在自重應(yīng)力，其