3b第3章天然地基承载力和沉降130304

“一带一路”
3b第3章天然地基承载力和 沉降130304
3 天然地基承载力和沉降
3.1 概述
3.2 承载力
3.2.1 概述
3.2.2 浅基的破坏模式
地基破坏主要是由于基础下持力层抗 剪强度不够，土体产生剪切破坏所致， 地基的破坏模式可分为：
1.整体剪切破坏 （密实砂土，坚硬粘土） 2.局部剪切破坏 （土质较软） 3.冲剪破坏 （软粘土，深埋）
zi，zi-1 — 分别为基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离。 i ， i 1 — 分 别 为 基 础 底 面 至 第 i 层 土 、 第 i - 1 层 土 底 面 范 围 内 平 均
附加应力系数，可查表。
为了提高计算精确度，规范法规定地基总沉降按上式采用分层总和法得到各层土体压 缩量之和后尚需乘以一沉降计算经验系数。于是得到沉降计算表达式为：
(1) 直接采用压缩试验 e p ' 曲线: 考虑
e 1 e0
，可改写为：
n
s
i1
e1i e2i 1e1i
Hi
式中 e1i ——根据第i层土的自重应力平均值
0i
0 ( i 1)
（即p1i）从土的
压缩曲线上得到的相应土体孔隙比。 2
0 i 和 0 (i 1) ——第i层土底面处和顶面处自重应力；
sss'si n1E ps0i(zi izi1 i1)
式中 s ' —— 按分层总和法计算出的地基变形量；
s —— 沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，
也可采用表6-7推荐的数值；
表6-7 沉降计算经验系数 s
注量力：值系数f，ak沿即为土地Es层基 厚承A度载i A/的力iEsi积特，分征其值值中，；A Ei故s 为E沉zz si i1 K 降 d z计z n 算Sniz i范p0i围 p（z0i z1 压nin缩 1 /S 层 ）S i内E p s 0 的i, 第压i缩层模土量附的加当应
e2i ——根据第i层土的自重应力平均值
0i
0 ( i 1)
和附加应力平
2
均值
zi
z (i1)
之和（即p2i=p1i＋△pi）从压缩曲线上得
2
到的相应土体孔隙比。
z i 和 z (i 1) ——第i层土底面和顶面处的附加应力。
（2）采用压缩系数计算，可改写成：
si n 1ai(1 p 2ie 1 ip 1 i)H i i n 11 a i e p 1 iiH i
z 0.2（c 如其下有高压缩性土，须算至z 0.1c）；
（8）
计算各分层沉降：Si
n
e1i e2i 1e1i
Hi
；
（9） 计算总沉降：S S i
i1
第i层土体压缩量为：s'E ps0i(zii zi1i1)
式中 p0 — 对应于荷载效应永久组合时的基底附加压力（kPa); Esi — 基础底面下第i层土的压缩模量（MPa），应取土的自重 应力至土的自重应力与附加应力之和的应力段计算；
地基稳定性
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（2）分层：地下水位面和各土层交界面；层厚取0.4b（b为基底宽度）
或1～ 2m；
（3）计算自重应力 c（基底、各分层处）；
（4）计算附加应力
（基底中心线与各分层交界点处）；
z
（5）计算 p 1 i 和 p 2 i ； （6）由 p 1 i 和 p 2 i 值在e ～ p曲线上查对应的孔隙比；
（7）确定地基沉降计算深度（即地基压缩层厚度）：一直往下算，直至
压缩层厚度的确定
采用分层总和法计算时，需要确定（地基变形）计算深度。地基变形计算深 度又称压缩层厚度。压缩层厚度通常根据荷载作用下地基中位移场分布情况，或 应力场分布情况确定：
《建筑地基基础设计规范》规定地基变形计算深度zn的计算方法为：
（1）由深度zn处向上取表6-8中规定的计算厚度△z所得的压缩量不大于zn范 围内总的压缩量的％，即应满足下式要求（包括考虑相邻荷载影响）：
假定①将使沉降偏小，假定②则使沉降偏大。两者相互补充。
沉降计算公式如下：
n
n
s si iHi
i1
i1
式中 △si——第i层土的压缩量；
εi——第i层土的侧限压缩应变；
Hi——第i层土的厚度;
n ——地基沉降计算深度（压缩层厚度）范围内所划分的土层数
根据所采用的土体压缩性指标，上式也可改写成下述几种形式。
znb(2 .50 .4ln b)
式中 b —— 基础宽度。 （3）遇到基岩，zn取至基岩面。 上述规定是从位移场角度考虑的，也有从应力场角度考虑，如有的地区
习惯上常用附加应力
z 0.1poz（poz为土的自重应力）的方法确定沉降计算深度。
地基沉降
3.3.4 地基的沉降特性
3.4 地基的稳定性
3.2.3 地基承载力验算内容
3.2.4 地基承载力的确定
确定地基承载力的方法
（1）理论公式法。不做宽度深度修正 （2）现场试验法：载荷试验、标准贯入试验、静
力触探等。要进行修正 （3）规范公式计算法，不做宽度深度修正 （4）根据经验确定容许承载力，做宽度深度修正
地基承载力
地基承载力
根据《规范》推荐的理论公式确定承载力特征值
式中 ai——第i层土的压缩系数；
其他符号意义同前。
（3）
采用压缩模量计算，可改写成：s
n i1
pi Esi
Hi
式中 Esi——第i层土的压缩模量；
（4）采用体积压缩系数计算，还可以改写为：
式中 mvi——第i层土的体积压缩系数。
n
s mvipiHi i1
分层总和法的计算简图
分层总和法的计算步骤： （1）计算基底附加压力p0；
• 采用《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2019）推荐的、 以浅基础地基的临界荷载为基础的理论公式，计算地基承载力 特征值，其计算公式为：
地基承载力
3.2.5 影响地基承载力因素的讨论
3.3 沉降
1. 普通分层总和法
假定：①无侧向变形。故可用室内压缩试验得到的指标计算沉
降；
②取基底中心轴线上的附加应力计算沉降。
n
s'n0.025 s'i
若由上式确定的计算深度zn以下还i1有软土层，尚应向下继续计算，直至软土
层中按规定厚度△z计算的压缩量满足上式为止。
表6-8 计算厚度△z
△ b （ m ） b ≤ 2 2 ＜ b ≤ 4 4 ＜ b ≤ 8 8 ＜ b
z （ m ） 0 .3
0 .6
0 .8
1 .0
（2）当无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围以内时，基础中点地 基变形计算深度也可按下式计算：