地基承载力的确定方法

第十章 地基承载力

本章学习要点：

地基承载力是指地基土单位面积上所能承受的荷载，这是土力学的重要问题之一。由于地基土的复杂性，要准确地确定地基极限承载力也是比较复杂的问题。

本章学习地基在外荷裁作用下的破坏形式，地基的临塑荷载、临界荷载与极限荷载，确定地基承载力的理论公式、地基承载力设计值的确定和影响地基承载力的因素，要求掌握地基承载力的确定与计算，并从这些计算公式中了解影响地基承载力的因素。

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

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、地基承载力确定的途径

目前确定方法有：

1．根据原位试验确定：载荷试验、标准贯入、静力触探等。每种试验都有一定的适用条件。

2．根据地基承载力的理论公式确定。

3．根据《建筑地基基础设计规范》确定。

根据大量测试资料和建筑经验，通过统计分析，总结出各种类型的土在某种条件下的容许承载力，查表。

一般：一级建筑物：载荷试验，理论公式及原位测试确定f；

静力载荷试验

平板静力载荷试验(英文缩写PLT)，简称载荷试验（图1）。它是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法，起源于30年代的苏、美等国。其方法是在保持地基土的天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性。测试所反映的是承压板以下大约1.5～2倍承压板宽的深度内土层的应力—应变—时间关系的综合性状。

图1 平板静力载荷试验

载荷试验的主要优点是对地基土不产生扰动，利用其成果确定的地基承载力最可靠、最有代表性，可直接用于工程设计。其成果用于预估建筑物的沉降量效果也很好。因此，在对大型工程、重要建筑物的地基勘测中，载荷试验一般是不可少的。它是目前世界各国用以确定地基承载力的最主要方法，也是比较其他土的原位试验成果的基础。载荷试验按试验深度分为浅层和深层；按承压板形状有平板与螺旋板（图2）之分；按用途可分为一般载荷试验和桩载荷试验；按载荷性质又可分为静力和动力载荷试验。本节主要讨论浅层平板静力载荷试验。

图2螺旋板载荷试验

一、静力载荷试验的仪器设备及试验要点

(一)仪器设备 ：载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉降观测装置等部件组合而成。目前，组合型式多样，成套的定型设备已应用多年。

1、承压板，有现场砌置和预制两种，一般为预制厚钢板(或硬木板)。对承压板的要求是，要有足够的刚度，在加荷过程中承压板本身的变形要小，而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起；其形状宜为圆形(也有方形者)，对密实粘性土和砂土，承压面积一般为1000～5000cm2。对一般土多采用2500～5000cm2。按道理讲，承压板尺寸应与基础相近，但不易做到。

2、加荷装置 ，加荷装置包括压力源、载荷台架或反力构架。加荷方式可分为两种，即重物加荷和油压千斤顶反力加荷。重物加荷法，即在载荷台上放置重物，如铅块等。由于此法笨重，劳动强度大，加荷不便，目前已很少采用(图4－3)。其优点是荷载稳定，在大型工地常用。

地基承载力计算公式的说明:f=fk+ηbγdu(b-3)+ηdγο(d-0.5)

Fk：垫层底面处软弱bai土层的承载力du标准值（kN/m2）

ηb、ηd：分别为基础宽度和埋深的承载力修正系数

b：基础宽度（m）

d：基础埋置深度（m）

γ：基底下底重度（kN/m3）

γ0：基底上底平均重度（kN/m3）

地基承载力（subgrade bearing capacity）是地基土单位面积上随荷载增加所发挥的承载潜力，常用单位KPa,是评价地基稳定性的综合性用词。应该指出，地基承载力是针对地基基础设计提出的为方便评价地基强度和稳定的实用性专业术语，不是土的基本性质指标。土的抗剪强度理论是研究和确定地基承载力的理论基础。

在荷载作用下，地基要产生变形。随着荷载的增大，地基变形逐渐增大，初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态，具有安全承载能力。当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点或小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。这种小范围的剪切破坏区，称为塑性区（plastic zone）。地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有安全的承载能力。但此时地基变形稍大，必须验算变形的计算值不允许超过允许值。当荷载继续增大，地基出现较大范围的塑性区时，将显示地基承载力不足而失去稳定。此时地基达到极限承载力。

地基承载力计算方法

一说到地基承载力计算，相关建筑人士还是比较陌生的，地基承载力怎么计算？地基承载力计算方法有哪些？以下是为建筑人士整理相关地基承载力计算方法基本内容，具体内容如下：

地基承载力计算是地基计算中重要且最基本的工作，一直以来，不少设计人员只习惯于深宽修正的计算方法，对于地基承载力的概念以及各种计算方法认识不清。故对于地基承载力的基本概念、地基设计的理念以及在地基设计过程中多种地基承载力计算方法及其综合应用，需要进行必要的梳理和说明。

下面通过相关资料的整理，梳理了地基承载力计算方法的种类如下：

根据载荷试验的p-s曲线来确定 确定地基承载力最直接的方法是现场载荷试验的方法。

根据设计规范确定 在GBJ 7－89《建筑地基基础设计规范》中给出了各类土的地基承载力经验值。

根据地基承载力理论公式确定 地基承载力理论公式是在一定的假定条件下通过弹性理论或弹塑性理论导出的解析解，包括地基临塑荷载pcr公式、临界荷载p1/4公式、太沙基公式、斯肯普顿和汉森公式等。

其中地基承载力计算方法的基本概况如下：

当基础宽度大于3m或埋置深度大于 0.5m 时，除岩石地基外，其地基承载力设计值应按下式计算：f＝fk＋b＋d0式中 f --- 地基承载力设计值；

fk --- 地基承载力标准值，按本规范第3.2.1条至3.2.3条确定；

b、d --- 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土类查表5.1.3；

--- 土的重度，为基底以下土的天然质量密度 与重力加速度 g

的乘积，地下水位以下取有效重度；

b --- 基础底面宽度，当基宽小于 3m 按 3m 考虑，大于 6m

按 6m 考虑；

0 --- 基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度；

d --- 基础埋置深度，一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起，在其他情况下，应从室内地面标高算起。