第七章 地基特征荷载
第七章 地基与基础
（4）黏性土：是指含黏土粒较多，透水性较小的土。压实 后水稳性好，强度较高，毛细作用小。用作建筑物地基 的粘性土，其承载力取决于它的天然稠度状态。根据其 在天然状态下的软硬程度可分为坚硬、硬塑、可塑、软 塑和流塑五种不同的状态。
（5）粉土：是指塑性小于黏性土， 且粒径大于0.075mm的颗粒含量 不超过总重50%的土。粉土介于 砂土和黏性土之间，工程性质通 常较差。
柔性基础：柔性基础是指用抗拉、抗压、抗弯、抗剪性能 均较好的钢筋混凝土材料做的能承受一定弯曲变形的基础 （不受刚性角的限制）。用于地基承载力较差、上部荷载 较大、设有地下室且基础埋深较大的建筑。
有筋柔性扩展基础主要包括柱下钢筋混凝土独立基础和墙 下钢筋混凝土条形基础。这种基础抗弯和抗剪性能良好，特 别适用于“宽基浅埋”或有地下水时。 由于扩展基础有较好的抗弯能力，通常被看作柔性基础。 这种基础能发挥钢筋的抗弯性能及混凝土抗压性能，适用范 围广。
3.2按构造分不同可分为：独立基础、条形基础、片筏基础、 箱形基础、桩基础、沉井基础等 独立基础——配臵于上部设备之下的无筋或有筋的整体基
础形式。可分为柱下独立基础和墙下独立基础。
柱下独立基础
墙下独立基础
条形基础——指基础长度远远大于宽度的一种基础形式。 按上部结构分为墙下条形基础和柱下条形基础。 当上部结构荷载较大、地基土的承载力较低时，采用无筋扩 展基础或有筋扩展基础往往不能满足地基强度和变形的要 求。为增加基础刚度,防止由于过大的不均匀沉降引起的上 部结构的开裂和损坏，常采用柱下条形基础。
箱形基础——是由钢筋混凝土的底板、顶板和若干纵横墙 组成的，形成中空箱体的整体结构，共同来承受上部结构 的荷载。箱形基础整体空间刚度大，基础底部附加应力小 ，可以显著地提高地基的稳定性，降低基础沉降量。一般 适用于高层建筑或在软弱地基上造的上部荷载较大的建筑 物。当基础的中空部分尺寸较大时，可用作地下室。
土力学及基础工程第七章-浅基础
二、影响基础埋深的因素
2、工程地质条件和水文地质条件 (1)根据工程地质条件选择合适的土层作为地基 持力层是确定基础埋深的主要因素；
密实土
松软土
松软土 密实土
密实土 软弱土
A
B
C
D
二、影响基础埋深的因素
2、工程地质条件和水文地质条件 (2)合理选择地基持力层应考虑动态（渗流力、 浮托力）的作用；
桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷 载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。
深基础：把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度 大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩 擦力的影响。这类基础叫做深基础。
四、常规设计
常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个 基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协 调条件，也不考虑地基与基础的相互作用。这种 简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称 为常规设计。
§7.3 基础埋置深度的选择
一、概念
1、基础埋置深度 基础底面至地面（一般指室外设计地面）的距离。
2、基础埋深选择的意义 影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术 措施；施工工期；工程造价。 安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、 变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。
3、基础埋深选择的原则
二、影响基础埋深的因素 3、相邻建筑物的基础埋深
l12h
二、影响基础埋深的因素 4、地基土冻胀和融陷的影响
dmin Zdhmax
天然浅基础设计内容及步骤
1、选择基础的材料和类型 2、选择基础的埋置深度 3、确定地基承载力 4、根据地基承载力，确定基础的构造尺寸， 必要时进行下卧层强度验算。 5、进行必要的地基验算（包括变形与稳定性 验算） 6、进行基础的高度设计 7、绘基础施工图
土力学与地基基础第七章
根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的 影响程度，地基基础设计应符合下列规定： 1 .所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定； 2 .设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形规定； 3.表3.0.2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，如有下 列情况之一时，仍应作变形验算： 1）地基承载力特征值小于130kpa，且体型复杂的建筑； 2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地 基产生过大的不均匀沉降时； 3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； 4)相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时； 5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。 4.对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在 斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性； 5.基坑工程应进行稳定验算； 6.当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在 地基承载力的确定
一、按土的抗剪强度指标计算 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：
式中 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，按表5.2.5确定； b---基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土小于 3m时按3m取值； ck---基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。
第五节 基础底面尺寸的确定
基础底面的压力，应符合下式要求： 1. 当轴心荷载作用时 pk≤fa 式中 pk--相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力 值； fa--修正后的地基承载力特征值。 2. 当偏心荷载作用时，除符合式要求外，尚应符合下式要求： pkmax≤1.2fa 式中 pkmax--相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最 大压力值。
地基承载力特征值
地基承载力特征值
首先，地基的极限承载力是指地基在极限状态下所能承受的最大荷载。
它可以通过现场静载试验、动力触探试验等实验方法得出。
在试验中，通
过测量不同荷载下的地基沉降或变形，推算出地基的极限承载力。
极限承
载力特征值常用于设计中，用于确定结构物的安全性。
其次，地基的安全承载力是指地基在安全状态下所能承受的最大荷载。
安全承载力是极限承载力的一部分，考虑了结构和地基的可靠性。
在设计中，通常采用安全系数来表示地基的安全承载力。
安全系数是极限承载力
与安全承载力之比，根据工程要求和地质条件的不同，可以选取不同的安
全系数。
最后，地基的应变特征值是指试验中地基产生塑性变形的特征值。
应
变特征值可以通过压缩试验、剪切试验等实验方法得出。
在试验中，通过
测量地基的应变变化曲线，推算出地基的应变特征值。
应变特征值能够反
映地基的变形特性，对于评估地基的稳定性非常重要。
地基承载力特征值的确定对于土木工程的设计和施工具有重要意义。
准确地估计地基承载力特征值可以保证结构物的安全性，避免出现结构沉
降和变形过大等问题，保护人员和财产安全。
因此，工程师在进行地基设
计时应该充分考虑地基承载力特征值，结合工程要求和地质条件合理选择
安全系数，确保土建工程的可靠性和稳定性。
地基容许承载力和承载力特征值
地基容许承载力和承载力特征值而地基承载力特征值是指在破坏状态下，地基所能承受的最大荷载。
地基承载力的计算是土木工程中非常重要的一项任务，它对于工程设计的安全性和可靠性有着至关重要的作用。
下面将详细介绍地基容许承载力和承载力特征值的计算方法。
首先，地基容许承载力的计算需要考虑土壤的强度参数和变形参数。
土壤的强度参数主要包括抗剪强度和抗压强度，而变形参数则是指土壤的压缩模量和剪切模量。
抗剪强度是指土壤在受到外界剪切力的作用下，发生破坏的能力。
常用的抗剪强度参数有黏聚力和内摩擦角。
抗压强度是指土壤在承受外界垂直荷载时的破坏能力。
常用的抗压强度有极限抗压强度和标准抗压强度。
压缩模量是指土壤在受到垂直荷载作用时发生压缩变形的能力。
剪切模量是指土壤在受到剪切力作用时发生剪切变形的能力。
这两个参数反映了土壤在荷载作用下的变形特征。
在计算地基容许承载力时，首先需要确定荷载的性质和大小，然后根据土壤的强度参数和变形参数，采用合适的计算方法来求解地基容许承载力。
常用的计算方法有经验公式法、面积平均法和有限差分法等。
经验公式法是根据大量的试验和工程经验总结出来的一种计算方法。
这种方法常用于初步计算和工程实践中。
面积平均法是一种比较精确的计算方法，它考虑了地基不均匀性的影响，适用于计算较大规模的工程。
有限差分法是一种较为复杂的计算方法，它通过对地基进行划分和近似，利用数值方法来求解地基承载力。
地基承载力特征值是指在破坏状态下地基能够承受的最大荷载。
在实际工程中，由于土壤的参数具有一定的随机性，导致地基承载力存在一定的不确定性。
因此，需要对地基承载力进行统计分析，推导出其特征值。
推导地基承载力特征值的方法有很多，常用的方法有统计方法和概率方法。
统计方法是根据大量的实测数据和试验数据，采用数理统计的方法来推导地基承载力的特征值。
概率方法是利用概率论和统计学的知识，建立地基承载力的概率分布模型，通过计算和分析来得到地基承载力特征值。
第七章 地基稳定性
3. 冲切破坏（刺入破坏）
S a. p-s曲线没有明显的转折点； b.地基不出现明显连续滑动面； c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面不隆起，而是下陷。
适用土性：饱和软粘土、松砂，基础较深。
第七章
地基稳定性 §7.1
概述
（二）倾斜荷载作用下地基破坏形式
1.表层滑动——水平力大 Ph Pv 2.深层滑动——竖向荷载大 坝 Ph Pv Pv 水闸
第七章
地基稳定性 §7.3
按极限平衡区发展范围确定地基承载力
• 特例：φ＝0时 极限平衡条件：
1 3 2c
将1、3的解代入极限平衡 条件，得到：
p q = 0d
B
z
M 2β
即
时地基不会出现塑性区
第七章
地基稳定性 §7.3
按极限平衡区发展范围确定地基承载力
p q = 0d 2β= /2 时右端为最小
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
(3) qNq ——qNq与侧面荷载大小和荷载分布范围有关（取决 于滑裂面形状）。
pu
pu
第七章 地基稳定性 pu
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
(4) cNc——与粘聚力和滑裂面长度有关（滑裂面形状）。
第七章 地基稳定性 思考题:
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
第七章
地基稳定性 §7.3
按极限平衡区发展范围确定地基承载力
p • 极限平衡条件：
B
q = 0d
z
M 2
将1， 3的解代入极限平衡条件，得到：
第七章
地基稳定性 §7.3
按极限平衡区发展范围确定地基承载力
由z与β的单值关系可求出z的极值：
地基承载力特征值
地基承载力特征值概述地基承载力特征值是指土壤地基在一定状态下承受力的统计特性。
在土壤力学中，地基承载力是指土壤地基能够承受的最大荷载。
在地基工程设计中，确定地基承载力特征值是十分重要的。
地基承载力特征值的确定方法确定地基承载力特征值的常用方法包括原位测试和室内试验。
以下是常用的几种方法：1. 标贯试验标贯试验是一种原位测试方法，用于测定土壤的动力性质。
该试验通过将试验钻进土壤中，并在试验过程中使用重锤连续敲打试验钻杆，测定敲击钻杆被击入土壤的下落距离来评估土壤的抗压强度。
标贯试验的结果可用于确定地基承载力特征值。
2. 钻孔取样试验钻孔取样试验是一种原位测试方法，用于获取土壤的样本。
通过将钻进土壤的钻杆取出，并将土壤样本送至室内进行室内试验分析，可获取土壤的物理性质和力学性质。
通过对土壤样本的室内试验分析，可确定地基承载力特征值。
3. 杆载试验杆载试验是一种室内试验方法，用于评估土壤杆的承载力。
该试验通过在土壤样本中加入加载杆，并逐渐施加荷载，测定杆在不同荷载下的下沉量和变形特征，从而确定土壤杆的承载力。
杆载试验可用于确定地基承载力特征值。
4. 土壤剪切强度试验土壤剪切强度试验是一种室内试验方法，用于评估土壤的剪切性能。
该试验通过将土壤样本放置在剪切装置中，施加剪切力，测定土壤样本的剪切应力和剪切变形。
通过土壤剪切强度试验，可以确定土壤的强度特性，从而间接评估地基承载力特征值。
地基承载力特征值的应用地基承载力特征值是地基工程设计和施工过程中的重要参数。
根据地基承载力特征值，可以评估地基的稳定性和可承载荷载，从而确定合理的地基设计方案。
地基承载力特征值还可以作为施工过程中的控制依据，确保地基工程质量。
结论地基承载力特征值是确定地基能够承受的最大荷载的重要参数。
通过原位测试和室内试验，可以有效地确定地基承载力特征值。
在地基工程设计和施工过程中，合理确定地基承载力特征值对保证地基工程质量非常重要。
因此，对于地基工程相关人员来说，了解地基承载力特征值的确定方法和应用是必不可少的。
地基承载力特征值和地基承载力
地基承载力特征值和地基承载力
地基承载力特征值的计算方法多种多样，常见的有平均值法、百分位
数法、极限值法等。
其中，平均值法是指将不同试验点的地基承载力数据
进行求平均，得到一个整体的平均值作为特征值。
百分位数法是将地基承
载力数据按照大小排序，通过分析排位百分位数的方法得到特征值。
极限
值法是将不同试验点的地基承载力数据进行排序，选择最大值或者最小值
作为特征值。
地基承载力特征值的计算需要考虑到土壤的不均匀性和不齐性。
不均
匀性是指土层的物理性质在空间上的变化，不齐性是指土壤的物理性质在
时间上的变化。
这些变化对地基承载力有着重要的影响，因此在计算地基
承载力特征值时需要充分考虑这些因素。
地基承载力特征值的确定对于工程设计和施工具有重要意义。
通过合
理地评估地基承载力特征值，可以准确地确定土壤的承载能力，从而合理
地设计和选择地基的类型和尺寸。
这样可以提高建筑物的稳定性和安全性，避免土壤沉降、下沉等问题的发生。
总之，地基承载力特征值是地基土壤承载力的一个重要参数，它能够
更准确地反映地基土壤的承载能力。
地基承载力特征值的计算需要考虑土
壤的不均匀性和不齐性，并且对于工程设计和施工具有重要意义。
通过合
理地评估地基承载力特征值，可以提高建筑物的稳定性和安全性。
7.4 地基承载力
承载力特征值的确定方法： 1.当p~s曲线上有比例界限时，取该比 例界限所对应的荷载值； 2.当极限荷载小于对应比例界限的荷 载值的2倍时，取极限荷载值的一半； 3.当不能按上述二点确定时，如压板 面积为0.25~0.50m2，可取 s/b=0.01~0.015所对应的荷载，但其值不 应大于最大加载量的一半。
F
塑性区
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）
•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。
岩土工程的不确定性
按地基载荷试验确定地基的承载力特值
现场检测技术方法
一、地基土载荷试验
试验方法
堆载
平台
主 梁
千斤顶 百分表
荷载板
一、定义
平板静力载荷试验简 称载荷试验，在保持 地基土天然状态下 ， 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，是模拟建筑物基 础工作条件的一种测 试方法 。
（二）试验方法
1.
2. 3.
载荷试验一般在方形坑中进行，试坑宽 度不应小于承压板宽度的三倍 安装设备 分级加荷 加荷原则：加荷分级不小于8级，第一 级按两级加载，以后按一级加载，最大 加载量不小于设计荷载的两倍。
4.
观测每级荷载下的沉降
观测时间间隔：加荷开始后，第一个 30min内，每10min观测沉降1次；第二 个30min内，每15min观测1次；以后每 30min进行一次。
b d
a
a
第七章地基承载力
第十章地基承载力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0f f f k ψ=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 ；二级建筑物：规范查出，原位测试；尚应结合理论公式； 三级建筑物：邻近建筑经验。
三、确定地基承载力应考虑的因素地基承载力不仅决定于地基的性质，还受到以下影响因素的制约。
1．基础形状的影响：在用极限荷载理论公式计算地基承载力时是按条形基础考虑的，对于非条形基础应考虑形状不同地基承载的影响。
土力学课件(清华大学)-第七章__天然地基上浅基础的设计
3、对材料的要求
基础用材料必须有足够的强度和耐久性。
(1)砖：必须用黏土砖或蒸压灰砖.砖的强度等级不 低于MU10；严寒地区饱和地基砖的强度等级不 低于MU20。
(2) 石料：包括毛石、块石和经加工平整的料石， 应选用不易风化的硬岩石。石料厚度不宜小于15 ㎝，石料强度等级不小于MU25。
1、浅基础设计所需资料： （1）建筑场地的地形图； （2）岩土工程勘察报告； （3）建筑物平面图、立面图，荷载，特殊结构物
布置与标高；
（4）建筑场地环境，邻近建筑物基础类型与埋深， 地下管线分布；
（5）工程总投资与当地建筑材料供应情况； （6）施工队伍技术力量与工期要求。
2、浅基础的设计内容与类型
四、建筑场地的环境条件
1、邻近存在建筑物
建筑场地邻近已存在建筑物时，新建工程的基础 埋深不宜大于原有建筑物。当埋深大于原有的建 筑物时，两基础间应保持一定净距，其数值应根 据原有的建筑荷载大小、基础形式和土质情况确 定。当上述要求不能满足时，应采取分段施工， 设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措 施，或加固原有的建筑物基础，
2、靠近土坡
建筑物靠近各种土坡，基础埋深应考虑邻近土坡 临空面的稳定性。
7.4 地基计算
一、基本规定
1.地基基础设计等级 根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及 由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用 的程度，将地基基础设计分为甲级、乙级和丙级三 个设计等级（见下表）。
地基基础设计等级
3、当地经验参数法
4、地基承载力特征值的深宽修正
当基础宽度大于3米或埋深大于0.5米时，应对地基 承载力特征值加以修正：
f a f a kb( b 3 ) dm ( d 0 .5 )
第七章 高层建筑桩筏与桩箱基础.
2、桩与箱基分担荷载的作用①桩分担荷载分析角桩荷载最大，边桩次之，内部桩最小。
高层建筑短桩箱形基础群桩反力分布的性状类似于弹性地基刚性基础下地基反力的分布规律。
②箱基底桩间土分担荷载分析施工到第五层以后，上部结构刚度形成，使基础呈刚性性状，地基反力分布呈马鞍形。
建筑物自施工结束两年多来地基反力及其分布变化不大的事实说明，短桩基础的刺人变形量不大。
，当结构到顶后，桩承担总荷载的92％，基底下地基土只承担8％(扣除浮力，两年多来变化不大。
净地基反力加上浮力，箱基底板分担上部结构的荷载在12％左右。
3、群桩荷载传递特性①群桩桩端阻力群桩桩顶荷载70％～75％传至桩端，而单桩只有 38％的桩顶荷载传至桩端，仅为群桩情况的一半，这是砂土中短桩基础荷载传递的主要特征，短桩基础群桩桩端阻力能充分发挥。
角桩桩端阻力最大，边桩次之，内部桩最小。
②群桩桩侧摩阻力单桩极限摩阻力高于群桩。
群桩桩侧摩阻力大致为单桩极限侧摩阻力的45％～60％。
群桩桩端阻力大致为单桩极限端阻的1.7—2.3倍。
4、高层建筑短桩箱基础的实测研究结果群桩桩顶荷载70％传至桩尖，比单桩高出一倍。
群桩桩侧摩阻力发挥很小，只有单桩的45％一60％。
建筑物荷载88％由桩承担，箱基底板承担12％的上部荷载。
箱基底板下的地基反力呈马鞍形。
桩基中各桩受力也不均匀，角桩反力最大，边桩次之，内部桩最小。
从实测可看到，角桩桩端阻力最大，边桩次之，内部桩桩端阻力最小。
在建筑总荷没有超过群桩的极限总承载力的情况下，短桩基础沉降主要由桩尖下软弱下卧层的压密变形引起，群桩低承台基础的桩的刺入变形很小。
土力学第七章课后习题答案答案
7-1 某挡土墙高6m，填土ψ＝34°，c＝0，γ＝19kN/m3，填土面水平，顶面均布荷载q ＝10kPa，试求主动土压力及作用位置。
解7-2 某挡土墙，墙背填土为砂土，试用水土分算法计算主动土压力和水压力。
解7-3 某挡土墙，墙高5m，墙背倾角10°，填土为砂，填土面水平β＝0，墙背摩擦角δ＝15°，γ＝19kN/m3，ψ＝30°，c＝0，试按库仑土压力理论和朗肯土压力理论计算主动土压力。
解(1)按库仑土压力理论计算α＝80°，β＝0，δ＝15°，η＝0，ψ＝30°，K q＝1主动土压力系数(2)按朗肯土压力理论计算朗肯主动土压力适用于墙背竖直(墙背倾角为0)、墙背光滑(δ＝0)、填土水平(β＝0)的情况。
该挡土墙，墙背倾角为10°，δ＝15°，不符合上述情况。
现从墙脚B作竖直线BC，用朗肯主动土压力理论计算作用在BC面上的主动土压力。
近似地假定作用在墙背AB 上的主动土压力为朗肯主动土压力正。
与土体ABC重力G的合力。
作用在BC上的朗肯主动土压力土体ABC的重力作用在AB上的合力E合力E与水平面夹角θ7-4 某拱桥，高6m，土层分布和土指标如图所示，试计算墙背静止土压力和被动土压力(K0＝0.5)。
解(1)静止土压力计算a点σ0＝0b点σ0＝K0γh＝0.5×18×4＝36kPa6点黏土顶面σ0＝0.5×18.0×4＝36kPac点σ0＝0.5×(γ1h1+γ2h2)＝0.5×(18×4+17.5×2)＝0.5×107＝53.5kPa(2)被动土压力计算7-5 某挡土墙高12m,试计算主动土压力。
解将地面均布荷载换算成填土的当量土层厚度。
a点土压力强度e a＝γhK a1＝20×2.5×0.333＝16.65kPab点土压力强度e b1＝γhK a1＝20×(2.5+2.0)×0.333＝29.97kPab点水位处土压力强度e b2＝20×(2.5+2.0)×0.39＝35.1kPac点土压力强度e c＝(q+γ1h1+γ2h2)×K a2＝(50+20×2+10×10)×0.39＝74.1kPab点水压力强度e bw＝0c点水压力强度e cw＝γw h＝10×10＝100kPa总压力E＝E a+E w＝592.6+500＝1092.6kN/m7-6 某挡土墙高6m，试计算墙所受到的主动土压力。
第七章地基承载力
[ fa ] = [ fa0 ] + k1γ1(b − 2) + k2γ 2 (d −3) +10hw
第四节 按规范方法
对于软土
小桥涵
5.14 [ fa ] = kpcu + γ 2d m
[ fa ] = [ fa0 ] +γ 2 (d −3)
原位试验确定地基承载力
F
二、静力触探试验法
方法介绍： 方法介绍：
1.整体剪切破坏 整体剪切破坏
线性变形阶段 pcr a
0
pu
p
弹塑性变形阶段
b
塑性破坏阶段
s
整体剪切破坏型式的 压力~沉降关系曲线 压力 沉降关系曲线
整体剪切破坏
2.局部剪切破坏 局部剪切破坏
0 p
压力和沉降关系曲线从一 开始就呈现非线性关系 开始就呈现非线性关系
s 局部剪切破坏型式的 压力~沉降关系曲线 压力 沉降关系曲线
平衡架 千斤顶
拉锚
pu
3.不能按上述两点确定时， 3.不能按上述两点确定时，取 不能按上述两点确定时 s/b=0.01～0.015对应荷载值 对应荷载值； s/b=0.01～0.015对应荷载值； 但值不应大于最大加载量的一 半
按地基载荷试验确定地基承载力特征值（容许 按地基载荷试验确定地基承载力特征值（ 值）
地基的变形和失稳
某谷仓的地基整体破坏
地基的变形和失稳
1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆 1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆
地基的变形和失稳
在软粘土上的密砂 地基的冲剪破坏
地基的变形和失稳
日本1995年 日本1995年1月17日阪神大地震 1995 17日阪神大地震
地基承载力特征
地基承载力特征值地基承载力特征值是指由载荷试验确定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。
影响地基承载力的主要因素有：地基土的成因与堆积年代，地基土的物理力学性质、基础的形式与尺寸、基础埋深及施工速度等。
也可以这么说：建筑地基所允许的基础最大压力，基础给地基施加的压力如果大于该值，可能会发生过大变形。
中文名地基承载力特征值来源《建筑地基基础设计规范》国家标准GB-50007-2011含义建筑地基所允许的基础最大压力影响因素压缩模量土的压缩模量指在侧限条件下土的垂直向应力与应变之比，是通过室内试验得到的，是判断土的压缩性和计算地基压缩变形量的重要指标之一。
土的压缩模量E s与钢材或混凝土的弹性模量E有着本质的区别，因为土的侧限压缩试验中，竖向变形包括残留变形和弹性变形两部分，其中的残留变形时在卸荷至零时土样仍保留的变形。
压缩模量是另一种表示土的压缩模量的指标，E s越小，土的压缩性越高。
E s<4MPa 高压缩土 4MPa<E s<20MPa 中等压缩性土20MPa<E s低压缩性土系数关系E s=(1+e1)/ae1:初始孔隙比a: 土的压缩系数(参见土的压缩系数词条)此公式在工程中应用很广。
其推导过程，参见陈希哲编著的《土力学地基基础》76页。
修正公式1、地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。
2、当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：式中--修正后的地基承载力特征值；--地基承载力特征值ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数γ--基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b--基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m 取值；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；d--基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起。
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第七章地基特征荷载
主要内容
第一节概述
第二节临塑荷载和塑性荷载
第三节地基极限荷载
一、概念
地基特征荷载（characteristic load）：地基不同变形阶段的界限荷载，包括：
1、临塑荷载（critical edge load）
2、塑性荷载（critical load）
3、极限荷载（ultimate load）
二、地基变形阶段
典型的地基变形一般都经历弹性压密阶段、塑性扩展阶段和破坏阶段等3个阶段。
1、弹性压密阶段（compression stage）
弹性压密阶段，又称线性变形阶段，p~s关系近似直线，阶段末对应的荷载称为临塑荷载p。
cr
2、塑性扩展阶段（plastic zone extending stage）
塑性扩展阶段，首先在基础边缘附近发生剪切破坏，随着荷载的继续增加，塑性区逐步扩大，直至形成延伸至地面的连续滑动面。
p~s关系为曲线，。
阶段末对应的荷载称为极限荷载p
u
3、破坏阶段（failure stage）
破坏阶段，地基中的剪切
破坏区已形成延伸至地面的连
续滑动面，基础沉降急剧增加，
土从基础两侧挤出，地面隆起，
地基丧失整体稳定而破坏。
二、地基破坏模式（subgrade failure modes）
地基剪切破坏的模式按滑动面的特征可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和刺入剪切破坏3种。
地基破坏模式是极限荷载理论公式建立的依据。
1、整体剪切破坏（general shear failure）
整体剪切破坏，地基中的剪切破坏区连成片，形成自基础底面延伸至地面的连续滑动面，土从基础两侧挤出，地面明显隆起，基础明显倾斜，地基失去整体稳定而破坏。
整体剪切破坏常发生
在基础埋深不大，压缩性
较小的坚实地基中。
2、刺入剪切破坏（punching shear failure）
刺入剪切破坏，又称为冲切剪切破坏，地基沿基础周边发生竖向剪切破坏，表面不仅没有隆起现象，还有稍微的凹陷，基础倾斜小。
刺入剪切破坏常发生在
基础埋深相对较大的软弱地
基中。
3、局部剪切破坏（local shear failure）
局部剪切破坏，地基中
的剪切破坏区仅局限在某一
范围内，破坏的特征介于整
体剪切破坏和刺入剪切破坏
之间。
一、临塑荷载
1、塑性区的边界方程
图示条形均布荷载，
在点M处引起的最大
主应力和最小主应力
为：
式中
p0：基底附加压力，kPa；
β0：视角。
)
sin
(
3
1
β
β
π
σ±=
p
考虑土的自重应力，并假定k 0=1，则M 点的大、小主应力为：
d z p 00003
1)sin (γγββπσ++±=式中
γ：持力层土的重度，地下水位以下采用有效重度，kN/m 3；
γ0：基础埋置深度范围内土的平均重度，地下水位一下采用有效重度，kN/m 3。
z ：点M 到条形荷载作用面的距离，m ；d ：基础埋置深度，m 。
M 点处于极限平衡状态时，其大、小主应力应满足极限平衡条件，故有：
整理得塑性区的边界方程
式中
ϕ：持力层土的内摩擦角；
c ：持力层土的粘聚力，kPa 。
d c d p z γ
γϕγβϕβγπγ0000tan )sin sin (----=ϕ
σσσσϕcot 2sin 3131⋅++-=c 2、塑性区开展的最大深度z max
代入塑性区的边界方程，得
d c d
p z max γ
γϕγϕπϕγπγ00tan )2(cot --+--=临塑荷载p cr ，对应z max =0 。
将z max =0代入z max 计算式得
d
c cr dN cN p 0γ+=ϕπϕϕπ+-=2cot cot c N ϕπϕϕπϕ+-++=2
cot 2cot d N 令得00=βd dz ϕ
πβ-=203、临塑荷载p cr
二、塑性荷载
一般情况下，将临塑荷载作为地基承载力偏于保守和不经济。
实践经验表明，z max 控制在基础宽度的1/4~1/3以内，地基仍有足够的安全储备。
塑性区最大深度z max 等于基础底面宽度b 的1/n ，相应的荷载记为塑性荷载p 1/n 。
将z max =b /n 代入z max 计算式得
cr
n n p bN p +=/1/1γϕπϕπ+-=2
cot //1n N n
第二节临塑荷载和塑性荷载三、几点说明
⑴临塑荷载和塑性荷载的计算公式都是按地基受条
形均布荷载的情况推导而得的，用于矩形基础或圆形基础有一定的误差，但结果较实际值偏小，是安全的。
⑵推导塑性荷载计算公式，按弹性理论计算地基中
的应力，在理论上是不严格的，但当塑性变形区域不大时，由此引起的误差，在工程上还是允许的。
⑶对于饱和软粘土，在不排水条件下， =0，基础
宽度承载力系数趋于零。
可见，饱和软粘土的地基承载力与基础底面宽度无关。
地基极限荷载（ultimate load）：地基达到整体剪切破坏时所能承受的基底压力。
目前极限荷载的计算理论仅限于整体剪切破坏模式。
一、普朗德尔(Prandtl)理论解
1、假定
⑴条形基础，⑵基础底面光滑与土间无摩擦，
⑶埋置深度为0，⑷地基土无质量。
2、滑动面
塑性变形区域分成三个区，分别为：
Ⅰ区：朗肯主动区，破裂面与水平面成45︒+ϕ／2的夹角；
Ⅱ区：过渡区，破裂面是对数螺旋线；Ⅲ区：朗肯被动区，破裂面与水平面成45︒-ϕ／2的夹角。
根据刚塑体的静力平衡条件
得出极限荷载的理论解
c
u cN p =]
1)245(tan [cot 2tan -+︒⋅=ϕ
ϕϕπe N c
赖斯纳(Reissner ，1924) 考虑基础埋深，且不考虑两侧土的抗剪强度，推得地基极限荷载q
c u qN cN p +=)245(tan 2
tan ϕϕπ+︒⋅=e N q 二、太沙基极限荷载理论
1、理论假定
①条形基础，基础底面压力均匀分布。
②基础底面粗糙，基础和地基间不会发生相对滑动。
③基础两侧土的抗剪强度为0，将基础底面以上土的自重应力以均布超载q ＝γ0d 代替。
2、滑动面
3、极限荷载公式的建立
p u 根据弹性压密区a 'ab 极限平衡条件建立。
q c u dN cN bN p 021γγγ++=)245(cos 212tan )23(ϕϕ
ϕπ
+︒=-e N q
四、汉森极限荷载理论
汉森极限荷载公式考虑的影响因素有基础底面的形状、荷载偏心和作用方向倾斜、基础埋置深度范围内土的抗剪强度、基础底面和地层倾斜等，被认为是考虑因素比较全面的地基极限荷载公式。
ϕϕϕπ
γcos 2)1(tan )2
(--=e N N q )
1(cot -=q c N N ϕN γ太沙基是用试凑法给出的，其它文献给出的解析式为
五、影响地基承载力的因素
1、地基方面
地基方面的影响因素包括土的强度指标（c、ϕ），物理性指标（γ、e、ω），级配，结构性，应力历史和地层倾斜程度等。
土的强度指标c、ϕ越大，物理性指标γ越大、e和ω越小，级配越好，颗粒越粗，固结程度越高和地层倾斜程度越小，地基承载力越高。
2、荷载方面
荷载方面的影响因素包括荷载的性质，作用方向和位置等。
荷载偏心和倾斜越大，地基承载力越低。
3、基础方面
基础方面的影响因素包括基础刚度，底面形状、宽度、埋深和倾斜程度等。
基础刚度、底面宽度和埋深越大、底面倾斜程度越小，地基承载力越高。
4、其他
除以上三方面的影响因素外，还有地表超载，施工因素，如施工顺序、速率和防扰动措施等。
地表超载越大，地基承载力越高；施工速率慢，地基土来得及固结，承载力提高；施工时地基土受到的扰动小，强度高，承载力大。
六、安全系数的选择
1、选择依据
建筑场地的岩土条件和地质勘探的详细程度，计算参数的可信度，地基基础设计等级，建筑物的性能和预期的寿命，设计荷载的组合，所选用的极限荷载理论，假设条件和实际条件的符合程度等。
2、安全系数选择
一般可取2.0~3.0，不得小于2.0 ；
斯肯普顿公式可取1.1~1.5。
作业题
思考题
7.1 地基变形分为哪几个阶段? 各有什么特点? 各特征点
对应的荷载是什么？
7.2 地基有哪几种破坏形式，它与土的性质有何关系?
7.5 极限荷载的求解有哪几种方法? 基本思路是什么？本
书介绍的几种极限荷载理论公式各自的适用条件是什么？
7.6 影响地基承载力的因素有哪些? 有何影响? 其中什么
因素影响最大?
7.8 地基承载力安全系数如何选择？
习题
7.1 ；7.3；7.4。