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第六章 天然地基承载力
一、内容简介
地基承受荷载的能力称为地基承载力。本章中首先将介绍地基临塑压力、地基极限承载力的理论计算方法，然后介绍《铁路桥涵地基和基础设计规范》及《建筑地基基础设计规范》中计算地基承载力的经验公式。
二、基本内容和要求
1 ．基本内容
（ 1 ）地基承载力；
（ 2 ）浅基础地基的破坏形态；
（ 3 ）浅基础地基的临塑压力及塑性区的确定；
（ 4 ）浅基础地基极限承载力荷载的近似解（ Prandtl — Vesic 计算方法）；
（５）按规范确定地基承载力；
（６）原位试验确定地基承载力。
2 ．基本要求
★ 概念及基本原理
【掌握】地基承载力；临塑荷载（压力）；极限荷载；极限承载力；容许承载力；基本容许承载力；地基承载力特征值、修正后的地基承载力特征值
【理解】整体剪切破坏；局部剪切破坏；冲切破坏； Prandtl — Vesic 公式的计算模型；
★ 计算理论及计算方法
【掌握】用 Prandtl — Vesic 公式计算地基极限承载力；按《铁路桥梁涵洞设计规范》及《地基基础设计规范》计算地基极限承载力
【理解】临塑压力及塑性区最大深度的推导及计算
★ 试 验
【理解】荷载试验确定地基承载力；旁压试验确定承载力
三、重点内容介绍
1 ．地基承载力的基本概念
地基承载力：地基承受荷载的能力。
极限承载力：地基破坏时所对应的基底压力。
容许承载力：保证地基不发生破坏（不产生过大沉降）留有一定安全储备时所允许的最大基底压力。
确定地基容许承载力的方法大致可归纳如下：
（ 1 ）按控制地基中塑性区开展深度的方法。
（ 2 ）按理论公式推求地基的极限荷载 p k 再除以安全系数的方法。
（ 3 ）按规范提供的经验公式确定地基的容许承载力。
（ 4 ）按原位测试的方法确定地基的容许承载力。
第八章 地基承载力
第一节 概述
地基随建筑物荷载的作用后，内部应力发生变化，表现在两方面：一种是由于地基土在建筑物荷载作用下产生压缩变形，引起基础过大的沉降量或沉降差，使上部结构倾斜，造成建筑物沉降；另一种是由于建筑物的荷载过大，超过了基础下持力层土所能承受荷载的能力而使地基产生滑动破坏。
因此在设计建筑物基础时，必须满足下列条件：
地基： 强度——承载力——容许承载力
变形——变形量（沉降量）——容许沉降量
持力层剪切破坏的形式软土或松砂冲剪破坏软土或松砂局部剪切破坏土坚硬或密实压缩性低的整体剪切破坏
一、几个名词
1、地基承载力：指地基土单位面积上所能随荷载的能力。地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。
2、容许承载力：指同时兼顾地基强度、稳定性和变形要求这两个条件时的承载力。它是一个变量，是和建筑物允许变形值密切联系在一起。
3、地基承载力标准值：是根据野外鉴别结果确定的承载力值。包括：标贯试验、静力触探、旁压及其它原位测试得到的值。
4、地基承载力基本值：是根据室内物理、力学指标平均值，查表确定的承载力值，包括载荷试验得到的值）。
通常0fffk
5、极限承载力：指地基即将丧失稳定性时的承载力。
二．地基土的承载特性 现场荷载试验表明：地基从开始发生变形到失去稳定的发展过程，典型的sp~曲线可以分成顺序发生的三个阶段，即压密变形阶段（线弹性变形阶段）（oa）、局部剪切阶段（ab）和整体剪切破坏阶段（b以后），三个阶段之间存在着两个界限荷载。
第一个界限荷载（临塑荷载crp（也称比例界限））：就是指基础下的地基中，塑性区的发展深度限制在一定范围内时的基础底面压力。
当crpp标志压密阶段进入局部剪切阶段。
第二个界限荷载（极限承载力up）：当地基土中由于塑性的不断扩大，而形成一个连续的滑动面时，使得基础连同地基一起滑动，这时相应的基础底面压力称为极限承载力up。
第八章：地基破坏形式和地基承载力
地基破坏形式：
一、地基变形三个阶段：1.弹性压密阶段，图中o-a的段；2.塑性变形阶段，图中a-b的段；3.破坏阶段
二、地基的破坏形式
1.整体剪切破坏——荷载作用下，荷载较小时，基础下形成一三角形压密区，随同基础压入土中，这时的p～s曲线呈直线关系，随荷载增加，压密区挤向两侧，基础边缘土中首先产生塑性区，随荷载增大，塑性区逐渐扩大、逐步形成连续的滑动面，最后滑动面贯通整个基底，并发展到地面，基底两侧土体隆起，基础下沉或倾斜而破坏。整体剪切破坏常发生于浅埋基础下的密实砂土或密实粘土中。
2.刺入式剪切破坏——软土（松砂或软粘土）中，随荷载的增加，基础下土层发生压缩变形，基础随之下沉；荷载继续增加，基础周围的土体发生竖向剪切破坏，使基础沉入土中。其p～s曲线没有明显的转折点。
3.局部剪切破坏——类似于整体剪切破坏，但土中塑性区仅发展到一定范围便停止，基础两侧的土体虽然隆起，但不如整体剪切破坏明显，常发生于中密土层中。其p～s曲线也有一个转折点，但不如整体剪切破坏明显，过了转折点后，沉降较前一段明显增大，弹性阶段末期对应的基底压力记为pcr，相当于材料力学的比例极限。
浅基础地基的临塑荷载、临界荷载
一、临塑荷载、临界荷载
地基中将要出现而尚未出现塑性区时的基底压力称为浅基础地基的临塑荷载，记为pcr 控制塑性区最大深度为某一定值时的基底压力。如取塑性区的最大深度Zmax=b/4，则相对应的临界荷载记为p1/4。
二、塑性区边界方程
)2sin2(13op)2sin2(1dpmZdm)2sin2(3dpmp2Zb 极限平衡条件：
设M点已经达到极限平衡状，则M点处的大、小主应力应满足极限平衡关系式，将前述的大、小主应力计算式代入极限平衡关系式，有：
即：
——塑性区边界方程
求Z的最大值
第七章 地基承载力
一、思考题
1、地基变形经历哪三个阶段，各阶段有什么特点？
2、地基失稳有哪几种破坏形式，各有什么特点？
3、临塑荷载及临界荷载计算公式推导过程中，做了哪些假定？
4、临塑荷载、临界荷载及极限荷载三者有什么关系？
5、几个极限承载力公式的适用条件是什么？它们各有什么特点？
6、地基承载力在什么情况下需进行修正？
二、选择题
1、临界荷载P1/4是指塑性区开展的最大深度为多少时的基底荷载？（ ）
A、0 B、基础宽度的四分之一 C、基础宽度的二分之一 D、基础宽度
2、比较临塑荷载、临界荷载和极限荷载的大小（ ）
A、临塑荷载>临界荷载>极限荷载 B、临塑荷载
C、临塑荷载>临界荷载
3、条形基础宽2.5m,埋深2m,基础持力层土的重度17.5kN/m3,内聚力12kPa,内摩擦角15度,试按太沙基承载力理论计算地基极限承载力为（ ）
A、320kPa B、350kPa C、360kPa D、363kPa
4、土的抗剪强度越大则地基的承载力（ ）
A、一定较大 B、反而较小 C、大小不一定
5、当地下水位由原来较深的地方升至基础底面时，地基极限承载力将（ ）
A、增大 B、减小 C、不变
6、地基土达到完全剪切破坏时的最小压力称为（ ）
A、临塑荷载 B、塑性荷载 C、极限荷载 D、都不是
7、在下列计算地基极限荷载的计算公式中，哪个适用于倾斜荷载的情况？（ ）
A、普朗特尔公式 B、太沙基公式 C、斯凯普顿公式 D、汉森公式
