第9章地基承载力

第9章地基承载力理论9.1 概述地基承载力是指地基土单位面积上承受荷载的能力。

建筑物因地基问题引起的破坏，一般有两种可能：一种是由于建筑物基础在荷载作用下产生过大的变形或不均匀沉降，从而导致建筑物严重下沉、倾斜或挠屈，上部结构开裂，建筑功能变坏；另一种是由于建筑物的荷重过大，超过地基的承载能力，而使地基产生剪切破坏或丧失稳定性。

在建筑工程设计中，必须使建筑物基础底面压力不超过规定的地基承载力，以保证地基土不致产生剪切破坏即丧失稳定性;同时也要使建筑物不会产生不容许的沉降和沉降差，以满足建筑物正常的使用要求。

确定地基承载力是工程实践中迫切需要解决的基本问题之一，也是土力学研究的主要课题。

目前，确定地基承载力的方法主要有载荷试验法或其它原位测试法、理论公式法。

本章将主要讨论地基承载力的理论分析方法、计算公式和影响因素。

地基承载力理论是根据土的强度理论—极限平衡理论而建立的。

依据塑性变形区（即极限平衡区，简称塑性区）发展的不同阶段，提出了临塑荷载、临界荷载（界限荷载）和极限荷载的概念，并建立相应的计算公式。

图9-1载荷试验4 —钢架；5 —枕木垛；6 —荷载；7—支柱当基础底面以下的地基土中将要出现而尚未出现塑性变形区时，地基所能承受的最大荷p；当地基土中的塑性变形区发展到某一阶段，即塑性区达到某一深度，载称为临塑荷载crp或通常为相当于基础宽度的1/3或1/4时，地基土所能承受的最大荷载称为临界荷载3/1p；当地基土中的塑性变形区充分发展并形成连续贯通的滑动面时，地基土所能承受的最4/1大荷载称为极限荷载u p。

9.2 地基的破坏型式建筑物因地基承载力不足而引起的破坏，通常是由于基础下地基土剪切破坏所造成的。

图9-3表示地基承载力破坏是由于在整个滑动面上剪应力达到土的抗剪强度而使地基失去稳定。

土中的剪应力是由于地表局部荷载引起的。

地基破坏时的滑动面可以是圆弧形的，直线的或其它形状的。

试验研究表明，地基在极限荷载作用下发生剪切破坏的型式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种（如图9-4）。

地基承载力标准值地基承载力是指地基土壤能够承受的最大荷载，它是地基设计和施工的重要参数之一。

地基承载力标准值是指在规定条件下，土壤能够承受的标准荷载数值。

对于建筑工程来说，地基承载力标准值的确定对于保障建筑物的安全和稳定具有至关重要的作用。

地基承载力标准值的确定需要考虑多种因素，包括土壤的物理性质、地下水位、地基的设计荷载、地基的工程施工方法等。

在确定地基承载力标准值时，需要进行现场勘察和实地试验，以获取准确的土壤参数和力学性质数据。

同时，还需要考虑土壤的变形特性、承载能力、压缩性、抗剪强度等因素，综合分析得出合理的地基承载力标准值。

根据《建筑地基基础设计规范》，地基承载力标准值的确定应当符合土壤力学理论和现场实测数据，保证地基承载力的安全可靠。

在进行地基承载力标准值的计算时，需要充分考虑土壤的承载能力和变形特性，避免因为地基承载力不足而导致建筑物的沉降或倾斜现象发生。

地基承载力标准值的确定对于建筑工程的安全和稳定具有重要的意义。

合理确定地基承载力标准值，可以有效地保障建筑物的使用安全，避免地基沉降或变形对建筑物结构造成的影响。

因此，在地基设计和施工过程中，必须严格按照规范要求，科学合理地确定地基承载力标准值，并采取相应的加固措施，以确保建筑物的安全和稳定。

总之，地基承载力标准值的确定是建筑工程设计和施工中的重要环节，它直接关系到建筑物的安全和稳定。

只有科学合理地确定地基承载力标准值，才能有效地保障建筑物的使用安全，降低地基沉降和变形对建筑物结构的影响。

因此，在地基设计和施工中，必须严格按照规范要求，合理确定地基承载力标准值，并采取有效的措施，以确保建筑物的安全可靠。

《土力学》第九章习题集及详细解答第9章地基承载力一、填空题1.原位试验法、理论公式法、规范表格法、当地经验法2.太沙基、汉森、魏西克、斯凯普顿(答对任意两个都行，英文人名也对)3.整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲切剪切破坏4.地基容许承载力-1.确定地基承载力的方法一般有、、、等。

2.地基极限承载力的公式很多，一般讲有和公式等。

(给出任意两个)3.一般来讲，浅基础的地基破坏模式有三种：、和。

4. 是指地基稳定具有足够安全度的承载力，它相当于地基极限承载力除以一个安全系数k，且要验算地基变形不超过允许变形值。

二、选择题1.下面有关P cr与P1/4的说法中，正确的是（）。

A. P cr与基础宽度b无关，P1/4与基础宽度b有关<B. P cr与基础宽度b有关，P1/4与基础宽度b无关C. P cr与P1/4都与基础宽度b有关D. P cr与P1/4都与基础宽度b无关2.一条形基础b=，d=，建在均质的粘土地基上，粘土的Υ=18KN/m3，φ=150，c=15KPa,则临塑荷载P cr和界线荷载P1/4分别为（）A. ,C. ,3.设基础底面宽度为b，则临塑荷载P cr是指基底下塑性变形区的深度z max=（）的基底压力。

3 B.> b/3C. b/4 ，但塑性区即将出现4.浅基础的地基极限承载力是指（）。

#A.地基中将要出现但尚未出现塑性区时的荷载B.地基中的塑性区发展到一定范围时的荷载C.使地基土体达到整体剪切破坏时的荷载D.使地基土中局部土体处于极限平衡状态时的荷载5.对于（），较易发生整体剪切破坏。

A.高压缩性土B.中压缩性土C.低压缩性土D.软土6.对于（），较易发生冲切剪切破坏。

A.低压缩性土B.中压缩性土C.密实砂土D.软土￥7.地基临塑荷载（）。

A.与基础埋深无关B.与基础宽度无关C.与地下水位无关D.与地基土软硬无关8.地基临界荷载（）。

A.与基础埋深无关B.与基础宽度无关C.与地下水位无关D.与地基水排水条件有关9.在黏性土地基上有一条形刚性基础，基础宽度为b，在上部荷载作用下，基底持力层内最先出现塑性区的位置在（）。

《土力学》第九章习题集及详细解答第9章地基承载力一、填空题1.原位试验法、理论公式法、规范表格法、当地经验法2.太沙基、汉森、魏西克、斯凯普顿(答对任意两个都行，英文人名也对)3.整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲切剪切破坏4.地基容许承载力1.确定地基承载力的方法一般有、、、等。

2.地基极限承载力的公式很多，一般讲有和公式等。

(给出任意两个)3.一般来讲，浅基础的地基破坏模式有三种：、和。

4. 是指地基稳定具有足够安全度的承载力，它相当于地基极限承载力除以一个安全系数k，且要验算地基变形不超过允许变形值。

二、选择题1.下面有关P cr与P1/4的说法中，正确的是（）。

A. P cr与基础宽度b无关，P1/4与基础宽度b有关B. P cr与基础宽度b有关，P1/4与基础宽度b无关C. P cr与P1/4都与基础宽度b有关D. P cr与P1/4都与基础宽度b无关2.一条形基础b=1.2m，d=2.0m，建在均质的粘土地基上，粘土的Υ=18KN/m3，φ=150，c=1 5KPa,则临塑荷载P cr和界线荷载P1/4分别为（）A. 155.26KPa, 162.26KPaB.162.26KPa, 155.26KPaC. 155.26KPa, 148.61KPaD.163.7KPa, 162.26Kpa3.设基础底面宽度为b，则临塑荷载P cr是指基底下塑性变形区的深度z max=（）的基底压力。

A.b/3B.> b/3C. b/4D.0，但塑性区即将出现4.浅基础的地基极限承载力是指（）。

A.地基中将要出现但尚未出现塑性区时的荷载B.地基中的塑性区发展到一定范围时的荷载C.使地基土体达到整体剪切破坏时的荷载D.使地基土中局部土体处于极限平衡状态时的荷载5.对于（），较易发生整体剪切破坏。

A.高压缩性土B.中压缩性土C.低压缩性土D.软土6.对于（），较易发生冲切剪切破坏。

A.低压缩性土B.中压缩性土C.密实砂土D.软土7.地基临塑荷载（）。

地基承载力特征值、地基承载力设计值、地基承载力标准值关系一、原因与钢、混凝土、砌体等材料相比，土属于大变形材料，当荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐加在，很难界定出下一个真正的“极限值”，而根据现有的理论及经验的承载力计算公式，可以得出不同的值。

因此，地基极限承载力的确定，实际上没有一个通用的界定标准，也没有一个适用于一切土类的计算公式，主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整，考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。

它不仅与土质、土层埋藏顺序有关，而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地水位的升降、地区经验的差别等等有关，不能作为土的工程特性指标。

另一方面，建筑物的正常使用应满足其功能要求，常常是承载力还有潜力可挖，而变形已达到可超过正常使用的限值，也就是变表控制了承载力。

因此，根据传统习惯，地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下，使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力，即允诺承载力，其安全系已包括在内。

无论对于天然地基或桩基础的设计，原则均是如此。

随着《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）施行，要求抗力计算按承载能力极限状态，采用相应于极限值的“标准值”，并将过去的总安全系数一分为二，由荷载分项系数和抗力分项系数分担，这给传统上根据经验积累、采用允许值的地基设计带来了困扰。

《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）以承力的允许值作为标准值，以深宽修正后的承载力值作为设计值，引起的问题是，抗力的设计值大于标准值，与《建筑可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）规定不符，因此本次规范进行了修订。

二、对策《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）鉴于地基设计的特殊性，将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”，并加强了正常使用极限状态的研究。

而《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）也完善了正常使用极限状态的表达式，认可了地基设计中承载力计算可采用正常使用极限状态荷载效应标准组合。

第九章地基承载力1．地基破坏模式有几种？发生整体剪切破坏时p-s曲线的特征如何？答：（1）浅基础的地基破坏模式有三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切剪切破坏。

（2）地基整体剪切破坏的主要特征是能够形成延伸至地面的连续滑动面。

在形成连续滑动面的过程中，随着荷载的增加将出现三个变形阶段：即弹性变形阶段、弹塑性变形阶段以及破坏或塑性流动阶段。

即地基在荷载作用下产生近似线弹性（p-s曲线首段呈线性）变形；当荷载达到一定数值时，剪切破坏区（或称塑性变形区）逐渐扩大，p-s曲线由线性开始弯曲；当剪切破坏区连成一片形成连续滑动面时，地基基础失去了继续承载能力，这时p-s曲线具有明显的转折点。

2．何谓地基塑性变形区（简称地基塑性区）？如何按地基塑性区开展深度确定p cr、p1/4？答：（1）地基土中应力状态在剪切阶段，又称塑性变性阶段。

在这一阶段，从基础两侧底边缘开始，局部区域土中剪应力等于该处土的抗剪强度，土体处于塑性极限平衡状态，宏观上p-s曲线呈现非线性的变化，这个区域就称为塑性变形区。

（2）随着荷载增大，基础下土的塑性变形区扩大，但塑性变形区并未在基础中连成一片。

3．何谓地基极限承载力（或称地基极限荷载）？比较各种P u公式的异同点。

答：（1）地基极限承载力是指地基剪切破坏发展即将失稳时所能承受的极限荷载，亦称地基极限荷载。

它相当于地基土中应力状态从剪切破坏阶段过渡到隆起阶段时的界限荷载。

（2）指地基中将要出现但尚未出现完全破坏时，地基所能承受的极限基底压力（或地基从弹塑性变形阶段转变为塑性破坏阶段的临界压力），以P u表示。

4．某一条形基础，宽1.5m，埋深1.0m。

地基土层分布：第一层素填土，厚0.8m，密度1.80g/cm3，含水量35％；第二层黏性土，厚6m，密度1.82g/cm3，含水量38％，土粒相对密度2.72，土的黏聚力10kPa，内摩擦角13°。

求该基础的临塑荷载p cr，临界荷载p1/3和p1/4？若地下水位上升到基础底面，假定土的抗剪强度指标不变，其p cr、p1/3，p1/4相应为多少？据此可得到何种规律？解：（1）q=18.0×0.8＋18.2×0.2=18.04kPa。

地基承载力
轻型建筑地基承载力计算公式：
1.线性传递公式：
P=A×q
其中，P为地基承载力，A为地基面积，q为土壤承载力。

土壤承载力的计算可以使用物理试验或经验公式。

2.承载力系数法：
P=A×q×Nq×Nγ×Nc×Nγs×Nd×Nc
其中，Nq为排土系数，Nγ为土壤指数，Nc为形状系数，Nγs为土壤相对密度系数，Nd为深度系数。

这些系数需要根据实际情况通过试验或经验得到。

重型建筑地基承载力计算公式：
1.线性传递公式：
P=A×q
其中，P为地基承载力，A为地基面积，q为土壤承载力。

土壤承载力的计算可以使用物理试验或经验公式。

2.承载力系数法：
P=A×q×Nq×Nγ×Nc×Nγs×Np×Nq
其中，Nq为排土系数，Nγ为土壤指数，Nc为形状系数，Nγs为土壤相对密度系数，Np为承载力调整系数。

这些系数需要根据实际情况通过试验或经验得到。

需要注意的是，地基承载力的计算公式只是理论推导的结果，在实际工程中，还需要结合实际情况进行修正和验证。

地基土的物理性质、水含量、荷载应力特征等因素对地基承载力也有影响，因此需要进行现场勘察和试验来获得更准确的承载力数值。

此外，地基承载力的计算还需要考虑抗倾覆和抗滑稳定性等方面的问题，需综合考虑承载力和稳定性两个因素。

对于复杂的土壤环境，需要采用专业的地基工程设计方法和软件进行分析和计算。