文档介绍：第一节概述
几个常用名词
1、当土中一点的剪应力达到土的抗剪强度时,这一点的土就处于极限平衡状态。
2、若土体中某一区域内各点都达到极限平衡状态,这一区域就称为极限平衡区,或塑性区。
3、地基单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力。
4、地基即将丧失稳定性时的承载能力称为地基极限承载力pu。
5、容许承载力[R]是指地基稳定有足够的安全度,并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力。
6、承载力基本值(f0):是指按有关规范规定的一定的基础宽度和埋深条件下的地基承载能力,按有关规范查表确定。
7、承载力标准值(fk):是指按有关规范规定的标准方法试验并经统计处理后的地基承载能力。
8、承载力设计值(f):地基承载力标准值经过深宽修正后的地基承载力。
影响地基承载力的因素
地基承载力不仅决定于地基土的性质,还受到以下影响因素的制约:
1、基础的埋深、宽度、形状
在用极限荷载理论公式计算地基承载力时是按条形基础考虑的,对于非条形基础应考虑形状不同对地基承载力的影响。
2、荷载倾斜与偏心的影响
在用理论公式计算地基承载力时,均是按中心受荷考虑的。但荷载的倾斜和偏心对地基承载力是有影响的。
3、覆盖层抗剪强度的影响
基底以上覆盖层抗剪强度越高,地基承载力显然越高,因而基坑开挖的大小和施工回填质量的好坏对地基承载力有影响。
4、地下水位的影响
地下水位上升会降低土的承载力。
5、下卧层的影响
确定地基持力层的承载力设计值应对下卧层的影响作具体的分析和验算。
此外,还有基底倾斜和地面倾斜的影响,地基土压缩性和试验底板与实际基础尺寸比例的影响、相邻基础的影响、加荷速率的影响地基与上部结构共同作用的影响等等。在确定地基承载力时,应根据建筑物的重要性及结构特点,对上述影响因素作具体分析。
第二节地基的变形和失稳
当一点的剪应力等于地基土的抗剪强度时,该点就达到极限平衡,发生剪切破坏。随着外荷载增大,地基中剪切破坏的区域逐渐扩大。当破坏区扩展到极大范围,并且出现贯穿到地表面的滑动面时,整个地基即失稳破坏。
一、地基的破坏形式
地基土差异很大,施加荷载的条件又不尽相同,因而地基破坏的形式亦不同。工程经验和试验都表明,可能有整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏等几种形式(图8-1)。
地基整体剪切破坏时(图8-1a),出现与地面贯通的滑动面,地基土沿此滑动面向两侧挤出。基础下沉,基础两侧地面显著隆起。对应于这种破坏形式,荷载与下沉量关系线即p-S关系线的开始段接近于直线;当荷载强度增加至接近极限值时,沉降量急剧增加,并有明显的破坏点。
冲剪破坏时(图8-1c)地基土发生较大的压缩变形,但没有明显的滑动面,基础两侧亦无隆起现象。相应的p-S曲线,多具非线性关系,而且无明显破坏点。
局部剪切破坏如图8-1b所示,它是介于前两者之间的一种破坏形式。破坏面只在地基中的局部区域出现,其余为压缩变形区。基础两侧地面稍有隆起。P-S关系线的开始段为直线,随着荷载增大,沉降量亦明显增加。
地基发生何种形式的破坏,既取决于地基土的类型和性质,又与基础的特性和埋深以及受荷条件等有关。
整体破坏一般发生在较硬的土层中,一般土层中发生局部剪切破坏的情况较多,而软土中常常发生冲剪破坏。
对于地基土破坏形式的定量判别,魏西克(Vesic, A. B)提出用刚度指标Ir的方法。地基土的刚度指标,可用下式表示:
式中:E——地基土的变形模量;
μ——地基土的泊松比;
c——地基土的粘聚力;
φ——地基土的内摩擦角;
q——基础的侧面荷载,q=γD,D为基础埋置深度,γ为埋置深度以上土的容重。
由式(8-1)可知,土愈硬,基础埋深愈小,刚度指标愈高。魏西克还提出判别整体剪切破坏和局部剪切破坏的临界值,称为临界刚度指标Ir(cr)。
式中:B——基础的宽度;
L——基础的长度。
Ir>Ir(cr) 时,地基将发生整体剪切破坏,反之则发生局部剪切破坏或冲剪破坏。具体的分析方法可参见例题8-1。
【例题8-1】,,土的容重γ=,c=15kPa,Φ=24°,E=10MPa,μ=,试判断地基失稳形式。
解::
(cr):
因为是条形基础B/L=0,代入得:
:Ir>Ir(cr)
故地基将发生整体剪切破坏。
二、地基变形的三个阶段和荷载特征值
发生整体剪切破坏的地基,从开始承受荷载到破坏,经历了一个变形发展的过程。这个过程可以明显地区分为三个阶段。
。相应于图8-2a中p-S曲线上的oa段,接近于直线关系。此阶段地基中各点的剪应力,小于地基土的抗剪