基础工程地基承载力及确定

值
，但其值不应大于最大加载量的一半。
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同一层土，应选择三个以上试验点，得到
则取
fak1 fak 2 fak3
fak max fak min 0.3 fak
fak fak
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3、岩石地基承载力确定方法
• 按岩基载荷试验方法确定。按GB50007-2002附 录H进行。
载荷板的测试范围：在现场通过0.25～0.50m2 的载荷板对扰动较少的地基土体直接施荷，所测得 的成果一般能反映相当于1～2倍荷载板宽度的深度 以内土体的平均性质。
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• 载荷板试验的主要优缺点： • 载荷试验可靠性高； • 费时、耗资；试验只能反映浅层地基的承载力。
图 载荷板与实际基础对地基的影响深度比较
1.00 1.12 1.39 1.55 1.73 1.94 2.17 2.43 2.72 3.06 3.44 3.87 4.37 4.93 5.59 6.35 7.21 8.25 9.44 10.84
注： ψk---基底下一倍短边宽深度第1内2页土/共的39页内摩擦角标准值.
3.14 3.32 3.51 3.71 3.93 4.17 4.42 4.69 5.00 5.31 5.66 6.04 6.45 6.90 7.40 7.95 8.55 9.22 9.97 10.80 11.73
• 其设计荷载可取为标准值或标准组合。
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2)极限承载力理论—安全系数法 • 承载力： 极限承载力理论公式、平板载荷试验 极限值/安全系数（2~3） • 荷载： 采用标准值（组合）
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•对于地基承载力问题，单一安全系数法的 一般表达式为：
p pu / K
在这一理论方法中，其安全程度用单 一的安全系数K表示，但这一安全系数反映 多大的失事概率是不得而知的。
形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采
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fak 和 f a 的区别
f a ——地基承载力特征值： 由理论公式法、岩石地基的现场和室内试验法直接取得。
f ak ——未经深宽修正的地基承载力特征值： 由土质地基的现场载荷试验和静力触探、动力触探、标准贯入试验 等原位测试法取得，经深宽修正后方得到 f a 。
取图中的比例界限荷载作为承载力特征值fak 对于少数呈“脆性”破坏的土，Pb与极限载荷很接 近，当Pu<2Pb时，取Pu/2作为承载力特征值。
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（二）p-s曲线“缓变型”
当 压 板 面 积 为 0.25 ～ 0.50m2 时 ， 规 定 取
s/b=0.01 ～ 0.015 所 对 应 的 荷 载 作 为fa承k 载 力 特 征
• 对完整、较完整、较破碎的岩石地基承载力特征值， 可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算：
fa r frk
式中：fa——岩石地基承载力特征值（kPa）；
frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值 （kPa）,按下式计
算：
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frk = ψ×frm ψ=1-(1.704/√n +4.678/n2)δ
R Rk / R
重要性系数
0S R
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1) 容许承载力理论
容许承载力:确保地基不发生剪切破坏而失稳，同时又保证 建筑物的沉降不超过允许值的最大荷载。
• 承载力：塑性区开展范围：Pcr，P1/4， s/b=0.01-0.02（载荷试验）、计算公式
• 荷载：标准值（组合）
F
塑性区
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其他原位测试方法
静力触探； 动力触探； 标准贯入试验等
当地基基础设计等级为甲级和乙级时，应结合室内试 验成果综合分析，不宜单独应用。
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3.4 地基承载力的修正
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从荷载试验或 其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚 应按下式修正：
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1)容许承载力理论
• 在载荷试验中可以由其比例界限确定；
• 按一定沉降比人为规定，例如s/b0.002
• 在理论计算中可以由塑性区发展理论中的临塑荷载pcr、 p1/4、 p1/3确定。
• 按容许承载力理论确定的承载力，其沉降一般也会满 足要求，常常不需进行沉降验算。
• 在这种设计中，工程的安全性和可靠性是无定量的概 念。因而是一种经验的设计方法。
ψ、δ、n——分别为统计修正系数、变异系数和统计个数。
frm——岩石饱和单轴抗压强度平均值；该值是以每组六个 φ50mm*100mm的饱和岩样（对于粘土质岩，在确保施工 期及使用期不致遭水浸泡时，可采用天然湿度的式样，不进 行饱和处理）以每秒500~800kPa的加载速度加载直至试样 破坏，作为一组试样试验值计算其平均值。
(a)载荷试验 (b)实际基础
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确定地基承载力特征值
的fa方ki 法
(一) p-s曲线“陡降型”——取值主要由地基强度控制，常出现于低压缩性土
（二）p-s曲线“缓变型” ——取值主要由 地基允许变形控制，常出现于中、高压缩性 土
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(一)p-s曲线“陡降型”
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根据抗剪强度指标的确定方法可得：
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（2） 根据条件，可用规范推荐的理论公式来 确定地基承载力特征值，由φk = 25.470 查表用 内插法
γm——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重 度；
b——基础底面宽度（m），当基宽小于3m时按3m取值，大 于6m时按6m取值；
d——基础埋置深度（m），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
2、载荷试验法
载荷试验：包括浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验，浅层平板载荷试验适用于浅层地基，深层平 板载荷试验适用于深层地基。
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浅层平板载荷试验 15 第15页/共39页
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规范要求:对地基基础设计等级为甲级的建筑 物采用载荷试验、理论公式计算及其他原位试 验等方法综合确定。
图5-3 Q=67KN
F=1050KN M=105KN·m
填土；
γ=16KN/m3
3.0mx3.5m
0.8m 1.5m
3.5m
褐黄色粉质粘土；
γ=19.0KN/m3,e=0.80
IL=0.74,fak=200Kpa Ea1=5600KN/m2
淤泥质粘土；
γ=17.5KN/m3,ω=45%
第33f页ak=/共783K9p页a，Ea2=1860KN/m2
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例1： 如图所示地质土性和独立基础尺寸，使用承载力公式 计算持力层的承载力特征值。若地下水稳定下降1m至 1.7m，问承载力特征值有何变化？
γsal=18.0KN/m3, Ck=1Kpa e=1.10 , φk=20°
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0.6m 1.3m
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解：由φk=20o ,查表得Mb=0.51、Md=3.06 、Mc
ψr——折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、 产状和组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取 0.5；对较完整岩体可取0.2~0.5；对较破碎岩体可取
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在ψr的确定中，关键的是要确定岩体的完整性，岩 体的完整程度划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极 破碎。可按下表定量划分：
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承载力系数 Mb、Md 、Mc
表3-1
Байду номын сангаас
土的内摩擦角标准值ψk(°)
Mb
Md
Mc
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
0 0.03 0.06 0.10 0.14 0.18 0.23 0.29 0.36 0.43 0.51 0.61 0.80 1.10 1.40 1.90 2.60 3.40 4.20 5.00 5.80
完整程度
完整
较完整
较破碎
破碎
极破碎
完整性指数 ＞0.75 0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 ＜0.15
令完整性指数为ζ，则ζ=(VPY/VPK)2，式中：VPY为岩体纵波波速，VPK 为岩块纵波波速。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。
当缺乏试验数据时可按GB50007~2002附录A.0.2执行。
fa=Mbγb + Mdγmd + Mcck
以 p1/4=NB /2+Nq d+Ncc为理论依据 k ≥24°时，Mb实际比理论大
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fa——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值； Mb、Md 、Mc——承载力系数，按规范GB50007-2002查表确定； b——基础底面宽度，大于6m按6m取值，对于砂土小于3m按3m 取值 ck——基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。 γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度； γm——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度； 注意：上式计算结果不再进行宽度和深度的修正。应进行地基变形 验算。
3、地基承载力特征值fa的特点：
1.地基承载力特征值实质就是容许承载力 2.按正常使用极限状态原则确定 3.以地基的变形作为控制标准
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3.2 设计理论
1）容许承载力理论
p fa
2）极限承载力理论－安全系数法
p pu / K
3）极限承载力理论－分项系数法
分项系数
分项系数
S Sk
200 0.3 (19 10)(3 3) 1.6 17 (2.3 0.5) 200 0 48.96 249Kpa
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例3 ： 某建筑物基础宽度b=3.5m，埋深d=3m .承受上 部结构荷载F=2800KN，M=80KN。M。其地基土层的分 布如图所示。现在粉质粘土层中取土原状土样进行三轴试 验，测得抗剪强度参数如表所示。试确定粉质粘土层的地 基承载力。
• 由于工程中的荷载和抗力都是随机变量，有多少 可能使荷载大于抗力而失事是一个随机事件。
• 破坏的概率（可能性）决定于两个随机变量的均 值（众值，中值及某个分位值）及其分布。
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3.3 地基承载力的确定
• 按土的抗剪强度指标以理论公式计算 • 载荷试验 • 按规范提供的承载力表确定（地方规范） • 经验方法
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1、按土的抗剪强度指标确定
1）理论公式： pcr、p1/4、 p1/3以及极限承载 力理论计算公式,如太沙基、普郎德尔、斯肯普
特、汉森、魏西克公式等。
2）规范推荐的公式
fa
pu K
当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度时，根 据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可 按下式计算，并应满足变形要求：
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解：因 b= 3m ,d= 2.3m ,e= 0.80< 0.85,IL 0.74 0.85,
可以查得承载力特征值修正系数：
b 0.3,d 1.6
基底以上的土加权平均重度为：
m
16 1.5 19 0.8 2.3
17.0KN/m3
持力层承载力特征值修正后为：
fa= fak+ b(b 3) d m(d 0.5)
f a f ak b (b 3) d m (d 0.5)
（7.9）
f a ——修正后的地基承载力特征值（kPa）； f ak ——地基承载力特征值（kPa）；
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ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数 。按基础下 土的类别查表取值。
γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；
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3) 极限承载力理论－分项系数
• 承载力（抗力）： 采用极限承载力标准值除以抗力分项系数
R Rk / R
• 荷载： 荷载效应组合的代表值×分项系数
S Sk
0S R
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3)极限承载力理论－分项系数
• 基于可靠度理论的分项系数设计方法是一种极限 状态设计方法。
=5.66。 持力层地基承载力的特征值为：
若地下水稳定下降1—1.7m，则地基承载力特征值增加至：
fa =Mb γb+Mγmd+Mcck 0.511.72 1.8 3.06 13.0 1.3 5.66 1 73.16kpa
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例2 ： 某柱基，作 用在设计处的荷载 特征值、基础尺寸、 埋置深度及地基条 件如图所示，计算 修正后的地基承载 力特征值。