第三章 地基承载力

1. 第三章地基承载力

2. 地基勘探Site investigation 地基承载力Bearing Capacity of Foundation Soil 主要内容－本课程重点

3. 第一节 地基勘探 Site investigation 一、勘探要求： 了解地基的工程地质和水文条件，为确定地基承载力和进行基础设计提供依据 1 资料：平面图和地形图 建筑物的形式和荷载 管线，地下室

4. 第一节 地基勘探 Site investigation 一、勘探要求： 1 资料 杂填 • 内容 • 土层分布，水平位置和深度 • 每层土物理力学性质  e , c  Es • 地下水位置及性质Ground water • 其他地质问题：古滑坡，古墓， • 洞穴，老河道古井 泥炭 粉质粘土 粘土 • 布点 • 一般性勘察：针对持力层，平面 • (1~1.5)b (3~4)b 20~50m • 控制性勘察：压缩层，比一般性勘察深 砂砾石

5. 地基勘探 杂填 泥炭 粉质粘土 粘土 砂砾石

6. 物探－地球物理勘探 坑探－明挖 钻探－钻孔 触探 现场测试－原位试验 地基勘探 二、勘探方法

7. 地基勘探 1 物探Geophysical Exploration 地球物理勘探 方法:重力场,磁电场,声,弹性波,放射性勘探,地震勘探(规范,剪切波速) 优点:简单迅速 缺点:间接判断, 较大范围.

8. 优点:直观, 取原状样，兰旗营9m坑 缺点: 一般3~4m, 地下水以下危险, 地基勘探 2 坑探 trial pits

9. 最常用的办法,可达100m以下 划分地层 确定地下水 取样 可以进行触探及原位试验 地基勘探 钻探Exploration Drilling 回转式钻机

10. (1) 动力触探Dynamic Penetration 管状探头标准贯入试验SPT, 63.5 kg, 76cm距,贯入深度30cm的击数, N 63.5 锥状探头 轻型10 kg, 50cm落距,贯入深度30cm 中型 28kg 重型 63.5kg 碎石,砾石地层 特重型 120kg 地基勘探 4 触探动力触探和静力触探Dynamic Penetration, Static Cone Penetration

11. 地基勘探 穿心锤 锤垫 触探杆 贯入器头 出水孔 贯入器身 贯入器靴 SPT Standard Penetration Test 标准贯入试验

12. 地基勘探

13. (1) 动力触探 管状探头 标准贯入试验SPT, 63.5 kg, 76cm落距，贯入深度30cm的击数, N 63.5 地基勘探 4 触探动力触探和静力触探 SPT用测得的标准贯入垂击数N，判定砂土的密实度或粘性土的密度，确定地基和单桩的承载力；还可评定砂土的震动液化势。标准贯入试验适用于砂性土与粘性土。

14. (1) 动力触探 管状探头 标准贯入试验SPT, 63.5 kg, 76cm距,贯入深度30cm的击数, N 63.5 锥状探头 轻型10 kg, 50cm落距,贯入深度30cm 中型 28kg 重型 63.5kg 碎石,砾石地层 特重型 120kg 地基勘探 4 触探动力触探和静力触探

15. 地基勘探 锥状探头 穿心锤 锤垫 触探杆 尖锤头 轻型动力触探 10kg 中型动力触探 28kg 重型动力触探 63.5kg

16. 地基勘探 电缆 传感器 传感器 传感器 单桥探头 双桥探头 • (2) 静力触探Static Cone Penetration • 单桥探头 端部Ps=Q/A 比贯入阻力 • 双桥探头 端部和侧壁 • 土的密实度 • 压缩性 • 强度 • 桩和地基的承载力

17. 地基勘探 静力触探是可以迅速、连续的反映土质变化 划分土层, 承载力、 压缩性、不排水抗剪强度、砂土密实度等 静力触探适用于粘性土和砂类土 示意图

18. 十字板 Vane Shear－饱和软粘土 载荷板试验Loading Plate－深浅均可 旁压仪 Pressuremeter－较深地基 地基勘探 5 现场试验 In situ testing

19. 地基勘探 F F H D 十字板 Mmax=F×D

20. 地基勘探 现场载荷试验

21. 地基勘探 千斤顶 荷载板 现场载荷试验

22. 0.5 0.5m, 0.71  0.71m, 1.0 1.0m 不少于3点 8-10级 每级稳定的标准 承载力的特征值 地基勘探 平板载荷试验要点

23. 地基破坏的判定 (1)明显侧向挤出或发生裂纹 (2)荷载增量很小,沉降急剧增加, (3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定 (4)s/b>0.06的荷载作为破坏荷载 地基勘探 荷载沉降曲线 S 载荷试验 pcr pu

24. 地基勘探 现场载荷试验

25. 比例界限pcr 当pu<1.5 pcr时，取极限承载力一半 渐变型曲线 s/b = 0.01—0.015低压缩性土 s/b = 0.02高压缩性土 地基勘探 承载力的特征值fak

26. 地基勘探 深度宽度修正的特征值 I0形状影响系数, 圆：079；方：088

27. 地基勘探 量测 Ph puh pcr poh V0V0V 旁压试验 钻孔内进行横向载荷试验,用以测定较深处土层的变形模量和承载力 水箱

28. 地基勘探

29. 物理性质 力学特性 直剪试验, 三轴, 压缩(渗透) 地基勘探 6 室内试验

30. 1 一般情况 2 结果 地形和平面钻孔布置图 土层剖面 土性 地下水和不良地质问题 3 意见和建议 评价,设计施工建议,地基处理意见 地基勘探 三 勘探报告

31. 在建筑物场地上勘探,一般要做哪些项目的勘探?在建筑物场地上勘探,一般要做哪些项目的勘探? 对于重要建筑物一般要采用什么试验方法确定承载力？ 如何确定砂土地基的密实度？ 地基勘探 思考题

32. 第2节 地基承载力Bearing Capacity of Foundation Soil

33. 1 建筑物地基设计的基本要求 2 地基在外荷载作用下的破坏形式 3 极限平衡理论求地基极限承载力 4 其他求极限承载力的方法 5 地基的临塑荷载、临界荷载与容许承载力 第2节 地基承载力

34. 极限承载力 Ultimate bearing capacity 承载地基在发生剪切破坏时的荷载强度 Theintensity of bearing pressure at which the supporting ground is expected to fail in shear 一、地基承载力定义

35. 1）稳定要求：荷载小于承载力（抗力）p pu /Fs =f 2）变形要求：变形小于设计允许值 S [S] （1）沉降量 （2）沉降差 （3）倾斜 （4）局部倾斜 1 建筑物地基设计的基本要求

36. 1)竖直荷载下地基破坏的形式 整体破坏密实砂土，坚硬粘土，浅埋 局部剪切破坏土质较软 冲剪破坏软粘土，深埋 液化 饱和松砂 2)竖直和水平荷载下地基破坏形式 表面滑动 水平力大 深层滑动 竖直荷载大 2 地基破坏的形式

37. P 1.整体破坏 S P 2.局部剪切 S P 深土层 表面土 3.冲剪破坏 S General shear failure 1.整体破坏 土质坚实,基础埋深浅； 曲线开始近直线，随后沉降陡增，两侧土体隆起。 Local shear failure 2.局部剪切 松软地基，埋深较大； 曲线开始就是非线性， 没有明显的骤降段。 Punching shear failure 3.冲剪破坏 松软地基，埋深较大； 荷载板几乎垂直下切， 两侧无土体隆起。

38. 某谷仓的地基整体破坏

39. 1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆

40. 水泥仓地基整体破坏 办公楼外墙 黄粘土 蓝粘土 地基土可能的滑动方向 岩石 石头和粘土

41. 在软粘土上的密砂地基的冲剪破坏

42. 1)竖直荷载下地基破坏的形式 整体破坏密实砂土，坚硬粘土，浅埋 局部剪切破坏土质较软 冲剪破坏软粘土，深埋 液化 饱和松砂 2 地基破坏的形式

43. 1964年日本新泻（Niigata）地震地基的大面积液化1964年日本新泻（Niigata）地震地基的大面积液化

44. 地基液化引起的建筑物破坏

45. 表层滑动 Ph Pv 深层滑动 Ph Pv 3 竖直荷载和水平荷载下建筑物地基破坏的形式

46. 1）稳定要求：荷载小于承载力（抗力）p  pu /Fs =f 2)变形要求：变形小于设计允许值 S [S] (1)沉降量 (2)沉降差相邻柱基 (3)倾斜砌体承重结构(4)局部倾斜 4 地基的变形1 建筑物地基设计的基本要求

47. 墨西哥的沉降问题是世界著名的 某宫殿，左部分建于1709年；右部分建于1622年。沉降达2.2米，存在明显的沉降差。

48. 比萨斜塔-不均匀沉降的典型 始建于1173年，60米高。1271年建成 平均沉降2米，最大沉降4米。倾斜5.5，顶部偏心2.1米

49. 日本1995年1月17日阪神大地震 大 Nishinomiya 桥的桥墩破坏. 6个桥墩中至少2个严重破坏，其可能的原因是岸边桥墩的大变形导致第一组桥墩过载。

50. 相邻建筑物施工引起的原有建筑物的局部倾斜 （软粘土地基）