土基现场承载板试验详解ppt
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土力学土的抗剪强与地基承载力PPT课件
水平方向 x 0: sin dl cos dl 3 sin dl 0
垂直方向 y 0: cos dl sin dl 1 cos dl 0
解联立方程(a)、(b)可求得任意截面mn上的法向应力σ与剪应 力τ：
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§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
[解]用四种方法计算。
⑴把σ3、φ、C代入(4.11)，得： σ1p= σ3tg2(45°+φ/2)=30×tg260°=90kPa 这表明：在σ3=30kPa的条件下，该点如处于极限平衡，则最大 主应力为90kPa。据算出的σ1p及σ3作摩尔应力圆，则此圆必与强 度包线相切。现将计算值σ1p与实际值比较：若σ1>σ1p，则据σ1 与σ3作的应力圆必与强度包线相割，该点已破坏；若σ1>σ1p该点 稳定。现σ1=100kPa>σ1p=90kPa,故可判断该点已破坏。
。
第7页/共95页
§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
2、任意斜面上的应力
在微元体上取任一截面mn，与大主应力 面即水平面成α角，斜面mn上作用法向应力 σ和剪应力τ，如图4.4(c)所示。现在求σ 、τ与σ1、σ3之间的关系。
取dy=1，按平面问题计算。设直角坐标 ：以m点为坐标原点O，ox向右为正，oz向下 为正。根据静力平衡条件与竖向合力为零。
第3页/共95页
§4.1 概 述
§4.1.2 土的强度成果的应用
1、地基承载力与地基稳定性 地基承载力与地基稳定性，是每一项建筑工程都遇到的问题，
具有普遍意义。
当上部荷载N较小，地基处于压密阶段或地基中塑性变形区很
小时，地基是稳定的。
若上部荷载N很大，地基中的塑性变形区越来越大，最后边成
垂直方向 y 0: cos dl sin dl 1 cos dl 0
解联立方程(a)、(b)可求得任意截面mn上的法向应力σ与剪应 力τ：
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§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
[解]用四种方法计算。
⑴把σ3、φ、C代入(4.11)，得： σ1p= σ3tg2(45°+φ/2)=30×tg260°=90kPa 这表明：在σ3=30kPa的条件下，该点如处于极限平衡，则最大 主应力为90kPa。据算出的σ1p及σ3作摩尔应力圆，则此圆必与强 度包线相切。现将计算值σ1p与实际值比较：若σ1>σ1p，则据σ1 与σ3作的应力圆必与强度包线相割，该点已破坏；若σ1>σ1p该点 稳定。现σ1=100kPa>σ1p=90kPa,故可判断该点已破坏。
。
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§4.2 土的极限平衡条件
§4.2.1 土体中任一点的应力状态
2、任意斜面上的应力
在微元体上取任一截面mn，与大主应力 面即水平面成α角，斜面mn上作用法向应力 σ和剪应力τ，如图4.4(c)所示。现在求σ 、τ与σ1、σ3之间的关系。
取dy=1，按平面问题计算。设直角坐标 ：以m点为坐标原点O，ox向右为正，oz向下 为正。根据静力平衡条件与竖向合力为零。
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§4.1 概 述
§4.1.2 土的强度成果的应用
1、地基承载力与地基稳定性 地基承载力与地基稳定性，是每一项建筑工程都遇到的问题，
具有普遍意义。
当上部荷载N较小，地基处于压密阶段或地基中塑性变形区很
小时，地基是稳定的。
若上部荷载N很大，地基中的塑性变形区越来越大，最后边成
承载板测定(土基回弹模量试验方法)
实验操作流程
准备工作 安装承载板
加载 数据记录 结果分析
检查仪器设备是否完好，确 定实验场地和材料，设置实
验参数。 将承载板放置在平整的地面 上，确保承载板与地面紧密
接触。 使用恒定速率的加载装置对 承载板施加压力，记录压力
值。
在实验过程中，实时记录压 力、变形等数据。
根据实验数据，计算土基回 弹模量。
作为土基材料，应具有足够的强度和稳定性。
水
2
用于湿润土基材料，保持其湿度适中。
支撑材料
如木条或金属条，用于固定土基材料。
实验环境
平整场地
实验场地应平整，避免因地面不平整导致测量 误差。
无风环境
避免风力对实验结果的影响。
温度适宜
保持实验环境温度稳定，以减小温度变化对土 基材料的影响。
03 实验步骤
温度和湿度对回弹模量有影响
实验结果表明，温度和湿度对土基回弹模量有一定影响。在较高温度和较低湿度条件下， 土基的回弹模量通常较低。因此，在土基工程中应考虑温度和湿度的变化对回弹模量的影 响。
对实验的反思与建议
01
实验操作需规范
在承载板测定过程中，应严格按照标准操作规程进行实验，以确保数据
的准确性和可靠性。
实验原理
原理概述：承载板测定基于压力试验原理，通过施加逐 级递增的垂直荷载，测量土基在不同压力下的回弹变形 ，从而推算出土基的回弹模量。 1. 准备试验场地，整平表面，并铺设一定厚度的垫层。
3. 通过千斤顶施加逐级递增的垂直荷载，并记录各级荷 载下的土基回弹变形。
实验步骤
2. 将承载板放置在垫层上，确保承载板与土基表面密 贴。
结果应用
将实验结果应用于实际工程中， 指导施工和设计。
6.8按现场试验确定地基的承载力.PPT - test
如果满足上述1~3条中的任一项，那么对应的前一 级荷载为极限荷载。
土力学 Soil Mechanics
现场载荷试验终止标准《建筑地基基础设计规范》
深层平板载荷试验
当出现下列情况之一时，就可终止加载。 1. 沉降s急剧增大，荷载-沉降曲线上有可判定极限承载力的陡降段， 且沉降量超过0.04d，d为承压板的直径； 2. 在某级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定； 3. 本级沉降量大于前一级沉降量的5倍； 4. 当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求 的2倍。
当极限荷载pu小于对应比例界限荷载值pcr的2倍时，取极限荷载值的 一半为承载力特征值；
当不能按上述两项确定时，如高压缩性土，前期无明显直线段，后期 变化缓慢，当承压板面积为0.25m2~0.5m2，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。
土力学 Soil Mechanics
续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为在该级
荷载下地基沉降已趋稳定，可以施加下一级荷载。
现场载荷试验终止标准
浅层平板载荷试验 《建筑地基基础设计规范》
当出现下列情况之一时，就可终止加载。 1. 承压板周围的土明显地侧向挤出； 2. 沉降急剧增大，荷载-沉降曲线出现陡降段； 3. 在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准； 4. 沉降量与承压板宽度或直径之比s/b≥0.06。
现场载荷试验目的：确定地基承载力和变形模量。该 方法适用于天然地基、人工地基、桩基等。
试验要求
试验要求：
现场载荷试验是在现场开挖试坑，试坑标高应与基底标高一致， 试验承压板通常为方形或圆形。试坑的平面尺寸至少大于试验承 压板宽度（方形板）或直径（圆形板）的三倍，以避免坑周土体 对承压板下地基变形的影响。
土力学 Soil Mechanics
现场载荷试验终止标准《建筑地基基础设计规范》
深层平板载荷试验
当出现下列情况之一时，就可终止加载。 1. 沉降s急剧增大，荷载-沉降曲线上有可判定极限承载力的陡降段， 且沉降量超过0.04d，d为承压板的直径； 2. 在某级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定； 3. 本级沉降量大于前一级沉降量的5倍； 4. 当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求 的2倍。
当极限荷载pu小于对应比例界限荷载值pcr的2倍时，取极限荷载值的 一半为承载力特征值；
当不能按上述两项确定时，如高压缩性土，前期无明显直线段，后期 变化缓慢，当承压板面积为0.25m2~0.5m2，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。
土力学 Soil Mechanics
续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为在该级
荷载下地基沉降已趋稳定，可以施加下一级荷载。
现场载荷试验终止标准
浅层平板载荷试验 《建筑地基基础设计规范》
当出现下列情况之一时，就可终止加载。 1. 承压板周围的土明显地侧向挤出； 2. 沉降急剧增大，荷载-沉降曲线出现陡降段； 3. 在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准； 4. 沉降量与承压板宽度或直径之比s/b≥0.06。
现场载荷试验目的：确定地基承载力和变形模量。该 方法适用于天然地基、人工地基、桩基等。
试验要求
试验要求：
现场载荷试验是在现场开挖试坑，试坑标高应与基底标高一致， 试验承压板通常为方形或圆形。试坑的平面尺寸至少大于试验承 压板宽度（方形板）或直径（圆形板）的三倍，以避免坑周土体 对承压板下地基变形的影响。
《平板载荷试验》课件
机场跑道质量检测
平板载荷试验可以检测机场跑道的承载能力，确保飞机起降 安全。
水利工程坝体稳定性检测
在水利工程中，平板载荷试验可以检测坝体的承载能力，评 估其稳定性，预防因坝体失稳造成的安全事故。
06
平板载荷试验的注意事项与建议
安全注意事项
现场安全
设备安全
确保试验现场没有无关人员，设置安全警 示标志，并配备安全员进行现场监控。
将多个测试点的数据整合在一起，形 成完整的试验数据集。
数据转换
将采集到的数据转换为统一的格式， 便于后续分析和处理。
结果分析
统计分析
对试验数据集进行统计分析，计 算数据的均值、方差等统计指标
。
结果解读
根据试验数据和相关标准，解读 平板载荷试验的结果，评估地基
承载力和稳定性。
报告编写
编写详细的试验报告，将分析结 果以图表、文字等形式呈现出来
良好。
加载过程
按照规定的加载程序， 逐级施加静载荷，并记 录土体的变形和破坏情
况。
结果分析
根据试验数据，分析土 壤或地基的承载力、变 形特性等，并给出结论
和建议。
02
试验设备与材料
平板载荷试验机
平板载荷试验机是进行平板载荷试验的主要设备，用于模拟实际载荷条件，测试土 壤或地基的承载能力和变形特性。
，便于理解和应用。
05
平板载荷试验的应用
公路工程
公路路基和路面质量检测
通过平板载荷试验，可以确定路基和路面的承载能力，评估其稳 定性，为公路工程的设计和施工提供依据。
路面补强设计
在旧路改造或路面补强Байду номын сангаас计中，平板载荷试验可以确定补强层的厚 度和材料，确保补强效果满足要求。
承载板测定土基回弹模量试验方法精选幻灯片
承载板测定土基回弹模量试验方法精选幻灯片在承载板测定土基回弹模量试验方法的幻灯片中，以下是一些精选内容：Slide 1:标题：承载板测定土基回弹模量试验方法背景：回弹模量是测定土壤或土基性能的重要指标之一，承载板试验是常用的回弹模量测试方法之一Slide 2:标题：试验原理内容：-承载板试验通过在土壤表面施加一定载荷，并记录在去载荷后土壤表面的弹性回弹情况来确定回弹模量。
-回弹模量是指材料恢复到原始状态所需的应力恢复。
Slide 3:标题：试验步骤内容：1.准备土体试件-根据需要的试验直径和深度，在土壤样本上制备平坦的表面。
-将土壤试件放置在测试区域，保证试件上下表面光滑平坦。
标题：试验步骤（续）内容：2.施加载荷-将承载板轻柔地放置在试件表面上，并施加预定的载荷。
-注：载荷大小应根据试件和所需的回弹模量来确定。
Slide 5:标题：试验步骤（续）内容：3.移除载荷-移除施加的载荷，观察土壤表面的弹性回弹情况。
-通过记录回弹高度或回弹比例来定量评估回弹模量。
Slide 6:标题：数据处理内容：-使用回弹模量计算公式，将试验得到的回弹高度或回弹比例转换为回弹模量值。
-根据实际需求，可以通过试验结果绘制回弹模量的变化曲线，以便更好地了解土壤性能。
标题：试验注意事项内容：-确保土体试件的平整度和光滑性，避免不必要的误差。
-施加载荷时，需谨慎操作，以免损坏试件或产生其他干扰。
-根据土壤类型和试件的实际情况，选择适当的载荷大小和试验参数。
Slide 8:标题：试验优缺点内容：-优点：承载板试验方法简单易行，获取试验数据快速。
-缺点：仅适用于一定深度的土壤表面回弹模量测试，无法反映土壤的深层性能。
Slide 9:标题：应用范围内容：-承载板试验适用于土壤的工程性质评估、基础设计等领域。
-试验结果可以为土壤工程设计提供参考，以改善土壤的稳定性和强度。
Slide 10:内容：-承载板测定土基回弹模量试验方法是一种简单易行的土壤测试方法。
《土的承载比试验》课件
数据统计表
总结实验数据，包括最大承 载力、临界荷载等指标，为 后续分析提供依据。
实验结论
通过实验结果得出结论并进行分析。
1 土壤承载能力
根据实验结果，评估土壤的承载能力，为工程设计提供参考。
2 变形特性
通过分析土样变形情况，了解土壤的变形特性和稳定性。
3 应力分布
根据应力分布图，研究土壤在承载过程中的力学性质和承载分布。
3 环境科学研究
土的承载比试验可以帮 助我们了解土壤的物理 和力学性质，从而更好 地保护生态环境。
实验目的
说明实验的目的是什么？
评估土壤载荷能力
通过土的承载比试验，我们 可以准确评估土壤的承载能 力，为工程项目提供依据。
研究土壤性质
通过观察和分析土的承载比 试验的结果，我们可以深入 研究土壤的物理和化学性质。
优化土壤利用
了解土壤的承载能力，有助 于我们合理规划土地利用， 提高农作物产量和环境保护。
实验原理
介绍土的承载比试验的原理和基本流程，包括相关的试验标准和设备。
1
试验标准
根据相关标准，如ASTM、ISO等，
设备准备
2
确定试验的步骤和指标要求。
选择合适的试验设备，如压力机、土
壤采样工具等。
3
样品采集
《土的承载比试验》PPT 课件
土的承载比试验是一项重要的实验，本课件将介绍该试验的背景、目的、原 理、步骤、结果与数据分析、结论以及注意事项。
简介
介绍土的承载比试验的背景和意义。
1 地基工程应用
土的承载比试验用于评 估土壤的承载能力，有 助于确保地基工程的稳 定性。
2 农业领域应用
通过该试验，可以研究 土壤的结构及其对农作 物生长的影响。
承载板法测土基回弹模量.PPT
10
④新公式应用（实测案例）
表1回弹模量测试数据
分级加 载卸载 编号
1
承载板压 力
（Mpa）
0.033
左百分表读数 （0.01mm）
加载 卸载 回弹 后 后 弯沉
205 191 28
右百分表读数（0.01mm）
加载后 卸载后 425 419
回弹 弯沉
12
平均值 （0.01m
m）
20
2
0.065 208 185 46
第2讲（4） 承载板法测土基回弹模量
1
2
3
• 目的与适用范围：设计参数
• 仪具与材料技术要求
• 方法与步骤
1 准备工作
2 测试步骤
3 实测回弹变形
4
测定总影响量（注意规程的错误）：
5 测定含水率、压实度
• 计算
5
（1）分级影响量的计算
6
（2）绘制荷载～变形曲线
7
（3）回弹模量计算—基于弹性力学： ① ② 改为：计算回弹变形 计算回弹变形=实测回弹变形+分级影响量
8
0.261 267 215 104 478 438
80
92
9
0.294 290 232 116 502
450
104
110 11
施加给 承载板 压力 （Mpa）
0.033 0.065 0.098 0.131 0.163 0.196 0.229 0.261 0.294
表2 回弹模量计算数 据
实测回弹弯沉 （0.01mm）
431 420
22
34
3
0.098 209 180 58
434 421
26
42
④新公式应用（实测案例）
表1回弹模量测试数据
分级加 载卸载 编号
1
承载板压 力
（Mpa）
0.033
左百分表读数 （0.01mm）
加载 卸载 回弹 后 后 弯沉
205 191 28
右百分表读数（0.01mm）
加载后 卸载后 425 419
回弹 弯沉
12
平均值 （0.01m
m）
20
2
0.065 208 185 46
第2讲（4） 承载板法测土基回弹模量
1
2
3
• 目的与适用范围：设计参数
• 仪具与材料技术要求
• 方法与步骤
1 准备工作
2 测试步骤
3 实测回弹变形
4
测定总影响量（注意规程的错误）：
5 测定含水率、压实度
• 计算
5
（1）分级影响量的计算
6
（2）绘制荷载～变形曲线
7
（3）回弹模量计算—基于弹性力学： ① ② 改为：计算回弹变形 计算回弹变形=实测回弹变形+分级影响量
8
0.261 267 215 104 478 438
80
92
9
0.294 290 232 116 502
450
104
110 11
施加给 承载板 压力 （Mpa）
0.033 0.065 0.098 0.131 0.163 0.196 0.229 0.261 0.294
表2 回弹模量计算数 据
实测回弹弯沉 （0.01mm）
431 420
22
34
3
0.098 209 180 58
434 421
26
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土力学系列地基承载力实用PPT
建筑地基基础设计规范》（自学）
于是可绘出塑性区边界（见图）。
建筑地基基础设计规范》（自学）
8，c=10kPa， =20 。
静力触探法：间接测定承载力，但结果比较可靠
注意：Nq、Nc等均为承载力系数，与内摩擦角有关
由于IP=22 17,持力层不透水, 对 0求导数，令其为零：
1采用饱2和重度：
载荷板的尺寸较实际基础小;
出b、现如塑果性为区偏。心或倾斜荷地载面，应倾进斜行修修正正。
水位以下w=32％，GS=2. c、粘聚力c产生的抗力。 墨西哥某宫殿，左部分建于1709年； a、假定为条形基础(l/b 10)，属平面应变问题。 可通过现场载荷试验或室内模型试验研究 （3）临塑荷载、临界荷载： a、假定为条形基础(l/b 10)，属平面应变问题。
始建于1173年，60米高荷。 载倾斜修正
关于地基极限承载力的讨论
以Terzaghi公式为例：pu
N
1 2
b
Nq
q Nc c
（1）地基极限承载力由三部分抗力组成
a、土体重度 产生的抗力； b、基础两侧均布荷载q产生的抗力； c、粘聚力c产生的抗力。
（2）N、Nq和Nc随值的增大而增大。 （3）对于无粘性土，埋置深度对承载力有重要作用。
整体剪切破坏
相邻建筑物施工引起的原有建筑物的局部倾斜
考虑基底以上土的抗剪强度
1
地基承载力安全系数为 K=pu/pcr=3.
而 2采用基底以上土的加权重度（ 2=18.
沉降增长率随荷载增大而增加。
由力矩平衡条件，对点a取矩为零，得：
根据表8-5，用内插法得 0=201.
不同地区、行业有不同规范！
[ ]= 0+k1 1(b 2)+k2 2(h 3)
土力学：地基承载力(PPT课件)
极限承载力pu的组成：
1 2
B
N
滑动土体自重产生的抗力
c Nc 滑裂面上的粘聚力产生的抗力
q Nq 侧荷载 0d 产生的抗力
43/61
4.3 极限承载力计算 4.3.3 斯凯普顿（Skempton）公式
对于饱和软粘土地基 ＝0：
条形基础下：
pu ( 2)c 0d
普朗德尔-瑞斯 纳公式的特例
• 自重应力
s1=0d+ z s3=k0(0d+ z)
• 附加应力
1,3
p 0d
(2
sin 2 )
• 合力= 设k0 =1.0
z
M
p q = 0d
B
2
1,3
p 0d
(2
sin 2 ) 0d
z
19/61
4.2 临塑荷载与临界荷载
• 极限平衡条件：
p q = 0d
1 3
sin
1 3 2c ctg
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。
2 局部剪切破坏
P
3 21 S
3 冲剪破坏
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。
松软地基，埋深较大； 荷载板几乎是垂直下切， 两侧无土体隆起。
15/61
4.1 概述
1
3
2
1 整体剪切破坏
2 局部剪切破坏
52/61
4.4 地基承载力的确定方法
• 2 通过载荷试验确定
0
① 有明显直线段：
fak = Pcr
② 加载到破坏且 Pu / 2< Pcr ：
fak = Pu / 2
1 2
B
N
滑动土体自重产生的抗力
c Nc 滑裂面上的粘聚力产生的抗力
q Nq 侧荷载 0d 产生的抗力
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4.3 极限承载力计算 4.3.3 斯凯普顿（Skempton）公式
对于饱和软粘土地基 ＝0：
条形基础下：
pu ( 2)c 0d
普朗德尔-瑞斯 纳公式的特例
• 自重应力
s1=0d+ z s3=k0(0d+ z)
• 附加应力
1,3
p 0d
(2
sin 2 )
• 合力= 设k0 =1.0
z
M
p q = 0d
B
2
1,3
p 0d
(2
sin 2 ) 0d
z
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4.2 临塑荷载与临界荷载
• 极限平衡条件：
p q = 0d
1 3
sin
1 3 2c ctg
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。
2 局部剪切破坏
P
3 21 S
3 冲剪破坏
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。
松软地基，埋深较大； 荷载板几乎是垂直下切， 两侧无土体隆起。
15/61
4.1 概述
1
3
2
1 整体剪切破坏
2 局部剪切破坏
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4.4 地基承载力的确定方法
• 2 通过载荷试验确定
0
① 有明显直线段：
fak = Pcr
② 加载到破坏且 Pu / 2< Pcr ：
fak = Pu / 2
4-土的抗剪强度与地基承载力-PPT
M max M1 M 2
M1
2
D2 4
2 3
D 2
fh
M2
DH
D 2
fV
f
2
D2H (1 D
M max )
3H
YOUR LOGO
土的抗剪强度与地基承载力
• 根据土的有效应力原理和固结理论可知，土的抗剪强度并不是由剪切面 上的法向总应力决定，而是取决于剪切面上的有效法向应力。
f C tan u
• (1) 圆Ⅰ位于抗剪强度包线的下方，表明通过该点的任何平面上的剪应力 都小于抗剪强度，即τ＜τｆ，所以该点处于弹性平衡状态。
• (2) 圆Ⅱ与抗剪强度包线在A点相切，表明切点A所代表的平面上剪应力 等于抗剪强度，即τ＝τｆ，该点处于极限平衡状态。
• (3) 圆Ⅲ与抗剪强度包线相割，表示过该点的相应于割线所对应弧段代表 的平面上的剪应力已“超过”土的抗剪强度，即τ＞τｆ，该点“已被剪 破”，应力已不符合弹性理论解答。
YOUR LOGO
土的抗剪强度与地基承载力
• 三轴试验采用正圆柱形试样。
• 试验的主要步骤为：
• (1) 将制备好的试样套在橡皮膜内置于压力室底座上，装上压力室外罩并 密封；
• (2) 向压力室充水使周围压力达到所需的σ３，并使液压在整个试验过程中 保持不变；
• （3） 按照试验要求关闭或开启各阀门，开动马达使压力室按选定的速率 匀速上升，活塞即对试样施加轴向压力增量Δσ，σ１＝σ３＋Δσ。
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土的抗剪强度与地基承载力
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莫尔-库仑破坏准则
土的抗剪强度与地基承载力
• 土的极限平衡条件即是τ＝τｆ时的应力间关系，故圆Ⅱ被称为极限应力圆。
4-土的抗剪强度与地基承载力PPT课件
有效应力原理：土的抗剪强度并不是由剪切面上的法向总
应力决定，而是取决于剪切面上的法向有效应力。
4.3.2 不同排水条件时的剪切试验方法及成果
三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪 切时的排水条件，可以分为三种试验方法： 1.不固结不排水试验 (UU试验) 2.固结不排水试验 (CU试验) 3.固结排水试验 (CD试验)
加拿大特朗斯康谷仓
工程实例－地基承载力问题
工程实例－地基承载力问题
近代世界上最严重 的建筑物破坏之一
1940年水泥仓库装 载水泥，使粘性土 超载，引起地基土 剪切破坏而滑动。 倾斜45度，地基土 被挤出达5.18米， 23米外的办公楼也 发生倾斜。 美国纽约某水泥仓库
4.1 土的抗剪强度与极限平衡原理
f tan c 129.7kPa 最大剪应力面上τ<τf ，所以，不会沿剪应力最大的面发生破 坏
库仑定律
4.2 土的剪切试验方法
测 定 土的 抗方 剪法 强 度 直接剪切试验 三轴压缩试验 无侧限抗压强度试验
现场十字板剪切仪
5.2.1 直接剪切试验
试验仪器：直剪仪（应变控制式，应力控制式）
3
3
△
3 3
3
3.施加竖向压力
3
△
三轴压缩仪
应变控制式三轴仪： 压力室 加压系统 量测系统
轴向加荷系统
加压和量测系统
三轴试验优缺点 优点： ①能控制排水条件，量测孔隙水压力。 ②试样的应力分布比较均匀，剪切破坏面为最薄弱面。
缺点： ①试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂。 ②试验在2=3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情 况可能不符。
5.2.2 三轴压缩试验
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土基回弹模量
以回弹模量表征土基的荷载 —变形特性可 以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性
质。对于各种以半空间弹性体模型来表征土基
特性的设计方法，无论是柔性路面或是刚性路
面，都以回弹模量 ER作为土基的强度或刚度指
标。
土基回弹模量测定方法有：承载板测试方
法和分层测定法。
承载板测试方法
1．目的
土基回弹模量试验
主要内容
土基回弹模量 承载板测试方法
土基回弹模量与地基反应模量的区别
土基回弹模量
土基是路面结构的支承物，车轮荷载 通过路面结构传至土基。所以土基的荷 载 —— 变形特性对路面结构的整体强度和 刚度有很大影响。路面结构的损坏，除了 它本身的原因外，主要是由于土基变形过 大所引起的。在路面结构的总变形中，土 基的变形占有很大部分，约为70~90%。
（5）准备附属的仪具与材料。
承载板测试方法
4．测试步骤
选点→安放承载板、千斤顶、弯沉仪→汽车就位→逐级 加载、卸载→用弯沉仪测回弹变形→测总影响量→计算。 逐级进行加载卸载测定，土基加载顺序为：
0→0.05MPa→0； 0→0.10MPa→0； 0→0.15MPa→0； 0→0.20MPa→0； 0→0.30MPa→0； 0→0.40MPa→0； 0→0.50MPa→0。
土基回弹模量测试示意图
土 基 回 弹 模 量 加 载 装 置
加 载
承载板测试方法
3.承载板法测试土基回弹模量的准备工作
（1）汽车装载，称后轴的质量； （ 2 ） 绑扎加劲工字梁，量测加劲梁与后轴的距离
（80cm）；
（ 3 ） 标定千斤顶（油压表读数与荷载关系曲线）；
（4）检查弯沉仪与百分表的灵敏度；
的汽车开到测点附近。这样汽车后轴的两组车轮
对土基就产生沉降，这个沉降量即为总影响量 a。
在同一测点上，a值与汽车后轴重成正比。
承载板测试方法
影响量修正系数
承载板单位 压力（MPa）
0.05
0.10
0.15
0.20
0.30
0.40
0.50
修正系数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.06a
0.12a
0.18a
0.24a
0.36a
0.48a
0.60a
承载板测试方法
如果承载板在逐级施加荷载的过程中，汽 车后轮对土基表面压力不变，则总影响量 a 值 不变，故对实测点所测得的回弹变形值没有影 响。但实际上承载板逐级加荷的同时，汽车后 轮对土基表面的压力逐级减少，因而总影响量 也在逐级减小，至使测点实测回弹变形值比实 际回弹变形值小一个影响量的变化值。总影响 量的变化值即为各级荷载的影响量，其值与汽 车后轴荷载的减少量成正比。
或取l<1mm的点用线性归纳法计算Eo值
承载板测试方法
（2）土基回弹模量计算公式（线性归纳法）
μ0 —泊松比。土基取0.35； D—承载板直径30cm； pi—承载板压力（MPa）； li—相对于pi的回弹变形（cm）；
承载板测试方法
6．影响量原理
影响量的产生 施加到承载板上的荷载，是靠千斤顶顶起汽 车大梁的尾部来实现的。因此，需要装一定荷载
承载板测试方法
土基回弹模量与地基反应模量的区别 土基回弹模量 计算理论 承载板直径 加载方式 计算取值 计算公式 弹性半无限体 30 （cm） 逐级加载卸载 取＜1mm各级回弹变形 Eo=πDp(1-μ2)/4l（MPa） 地基反应模量 文克尔地基假说 76 （cm） 逐级加载卸载 总沉降为0.127cm时 的压强 K=p/l（MPa/cm）
在土基表面，用承载板采用逐级加载、 卸载的方法，测出每级荷载相应的回弹变形值， 通过计算确定土基回弹模量，作为路面设计的 参数。
半无限体材料承载板加载试验中，应力卸 除阶段应力—应变曲线的割线斜率，称为回弹 模量。
承载板测试方法
2．主要测试仪器
（1）BZZ-60标准轴测试 汽车一辆； （2）刚性承载板一块； （3）弯沉仪二台； （4）油压千斤顶一台； （5）加劲工字钢梁； （6）球座、细砂等。
承载板测试方法
承载板单位压力 （MPa） 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3 荷载 （kN） 3.534 7.069 10.603 14.137 21.206
0.4 0.5 0.6 0.7
28.274 35.343 42.412 49.480
承载板测试方法
5．资料整理
（ 1 ）绘制 p-l 曲线。将各级计算回弹变形值点绘于标 准计算纸上，排除异常点并绘出p-l曲线。如曲线起始 部分出现反弯，应按下图所示修正原点。 O’ 则是修正 后的原点。