第七章 地基稳定性
08-土力学-第7章-地基稳定性
§7.2 地基极限承载力
§7.3.3 汉森极限承载力公式
对于均质地基、基础底面完全光滑，受中心倾斜荷载作用 汉森公式
1 pu bN S d i g b 0dNq Sqdqiq gqbq cNc Scdcic gcbc 2
式中： Sr、Sq、Sc 基础的形状系数，见表9－2
武汉大学《土力学》多媒体教学
第7章 地基稳定性
第7章：地基稳定性
§7.1 概述 §7.2 按极限荷载确定地基承载力 §7.3 7 3 按极限平衡区开展范围确定 §7.4、5 其它方法
自强 弘毅 求是 拓新
1
§7.0 概述
建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求： （1）变形要求－建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建 筑物所允许的范围内 （2）稳定要求－建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内
④ cNc的影响
pu
cNc与粘聚力，以及滑裂面长度有关（滑裂面形状有关）。
滑裂面形状与有关， Nc是的函数
§7.2 地基极限承载力 例题：条形基础，宽度b=2m，埋深d=1.5m。地基为粘性土，
地下水位在基础底面处。地基土 GS=2.7 ， e=0.7 ，水位以上饱 和度Sr=0.8，c=10kPa，=20。 计算： (a) 计算 ( ) 临塑荷载； 临塑荷载 (b) 临界荷载； 临界荷载 (c) ( )太沙基极限荷载； 太沙基极限荷载 (d) 比较。
2
§7.0 概述
3. 地基承载力及其确定方法
确定地基承载力是地基设计中必须解决的非常重要的课题，有以下几种方法： 理论公式计算方法 按极限荷载确定承载力：pb=pu/K K=1.5~3.0
按塑性区的发展确定承载力： pb=p1/3、p1/4
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。
岩土工程稳定性评价
第7章 岩土工程稳定性评价教学提示：通过本章的学习，要求学生在了解地基、基坑以及围岩稳定性评价的基本内容的基础上，能将工程地质学的基本知识点与工程实践紧密结合，理解岩土工程稳定性评价的重要意义。
教学要求：岩土工程在施工过程中必然受到自然和人为等不确定性因素的影响，使得系统的稳定性的分析成为更加复杂的工作。
学习本节内容时，要求能理论联系实际，对地基、基坑及围岩的稳定性进行系统的理解，重点是评价的目标及主体内容，以便更好地确保建设工程在施工和运行过程中稳定性，确保工程的安全、高效。
对任何地表建筑物而言，其地下工程部分均属于隐蔽建筑，它的勘察、设计和施工质量直接关系到整个建筑物的安危。
实践证明各种事故，均与地基基础有关，一旦发生问题，补救起来也非常困难。
岩土性质与结构、边坡高度与坡度、工程质量与经济等多种因素，以及地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需要时，路基边坡的稳定性分析就显得十分重要。
7.1 地基稳定性评价处理由于地面空间逐渐减少，在一些薄弱地段兴建工程的情况越来越多。
地层一般进入稳定变形期之后，有些建筑物不采取任何抗变形措施均可施工；但有时由于受特殊地质因素影响，地基未能达到长期稳定，将会给工程留下隐患；或者某些拟建的重要建筑物对地表稳定性要求很高，此时就应该考虑地表进入稳定期后对残余变形的影响。
地基是直接支承建(构)筑物重量的地层有天然地基与人工地基之分。
天然地基是未经加固的地基，基础直接砌置其上；人工地基是经人工加固处理后的地基，若基础埋置深度小于5 m时称为浅基，基础埋置深度等于或大于5 m时称为深基。
基础指的是建(构)筑物在地下直接与地基相接触的部分。
图7.1给出了地基与基础的示意图。
地基稳定性研究是各种建筑物与构筑物岩土工程勘察与设计中的最主要任务。
地基稳定性包括地基强度和变形两部分。
若建筑物荷载超过地基强度、地基的变形量过大，则会使建筑物出现裂隙、倾斜甚至发生破坏。
为了保证建筑物的安全稳定、经济合理和正常使用，必须研究与评价地基的稳定性，提出合理的地基承载力和变形量，使地基稳定性同时满足强度和变形两方面的要求。
地基稳定性分析
建筑地基的稳定性分析和评价《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。
一、地基稳定性地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。
一般情况下，需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建（构）筑物进行地基稳定性评价。
通常情况下，涉及到主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。
特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下：1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
地基稳定性分析评价内容
地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。
一般情况下，需要对如下建（构）筑物进行地基稳定性评价：经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。
通常涉及到岩土工程方面主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。
特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定，通常需要分析评价的内容总结如下：1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)8.2.6~8等条款执行。
2、变形验算建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。
在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数，供上部结构计算条件具备时按照(GB50 007-2011)5.3、(JGJ72-2004)8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)有关条款计算。
3、基础埋置深度的确定对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。
位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。
天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/15H；桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H，H为建筑物高度。
7-7 地基基础的稳定性验算
滑动稳定安全系数K 是指滑动面上诸力对滑动圆弧的圆心所产生的抗滑力矩和滑动力矩之比值，要求K 不小于1.2，即六、地基基础的稳定性验算
2.1≥=滑动力矩
抗滑力矩K 通常最危险滑动面假定为圆弧面，若考虑深层滑动时，滑动面可为软弱土层界面，即为平面，此时K 应大于1.3。
地基基础稳定性失效模式——发生整体滑动破坏。
验算对象——经常受水平荷载作用的高层建筑物和高耸结构物
以及建在斜坡上的建筑物。
稳定计算方法——
采用圆弧滑动法。
()cos sin R
i i i i i Q s Q i i
M W tg c l K M M M W αϕα∑+==++∑∑∑∑∑
* 建造在斜坡上建筑物的地基稳定问题
对于建筑物基础较小的情况，通过对地基中附加应力的分析，给出了保证其稳定的限定范围。
基础水平位置控制要求（土坡自身稳定状态）位于稳定土坡坡顶上的建筑物，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m 时，其基础底面外边缘线到坡顶的水平距离a 可按下式计算，但不得小于2.5m 。
βtg 5.3d b a -≥β
tg 5.2d b a -≥条形基础
矩形基础当坡角大于45°，坡高大于8m
时，应进行土坡稳定验算。
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较宽大的基础建造在斜坡上的地基稳定问题，理论计算比较复杂，难以求解，尚在研究中。
若基础宽度b大于3m，a值不满足上面二式要求时，可根据基底平均压力，按圆弧法进行土坡稳定计算，用以确定基础的埋深和基础距坡顶边缘的距离。
地基承载力与土坡稳定性
§ 7.2 地基的破坏形式与过程
建筑物的地基破坏通常是由于承载力不 满足引起的剪切破坏。地基承受荷载会产生两 种变形，即压缩变形和剪切变形。沉降变形过 大会引起建筑物不同程度的破坏，同样剪切变 形过大，使土体剪切破坏以引起地基失稳滑动 而造成建筑物的倾倒破坏。
局部剪切破坏特征：随着荷载的增加，紧靠 地基的土层会出现轮廓分明的剪切滑动面，滑动 面不露出地表，在地基某一深度处终止。
基础竖向下沉降显著，基础周边地表有隆起现 象，曲线上拐点不明显。
刺入剪切破坏特征： 地基不出现明显连续的剪切滑动面，以竖向下
沉变形为主。荷载的增加，地基土不断被压缩， 基础竖向下沉，垂直刺入地基中，基础之外的土 体会变形。
较大
仅有 下沉
变形
缓慢 下沉
软弱
快速或 大 冲击荷
载
§7.3 临塑荷载与临界荷载
本节中针对整体剪切破坏形式，讨论以 极限平衡理论为基础的古典承载力理论计算 公式。
b
Po
d
P
z
M
σ1
σ3
无埋置深度
z
M
σ1
σ3
有埋置深度
均布的条形荷载作用下地基中的主应力
设一条形基础埋深D,假定土体积不变μ＝
0.5，侧压力系数k0＝1，自重压力γ(d+Z）作 用下，M点产生的主应力为 1' 3' (d Z)
Zmax b / 4 ,b为基宽
( 0d c cot 1 b)
p1 4
4
cot
2
而对于偏心荷载作用的基础，一般 取zmax=b/3对应的界限荷载p1/3作为地 基的承载力，即：
建筑地基的稳定性分析和评价学习
《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。
一、地基稳定性地基稳定性，一说是地基在外部荷载(包括基础重量在内的建筑物所有的荷载)作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度；二说是各类工程在施工和使用过程中，地基承受荷载的稳定程度；还有表达为与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。
因此，地基稳定性是一个很模糊的概念，其分析和评价可以包含在场地稳定性分析和评价和地基分析和评价之中。
总之，稳定性评价的目的是为了避免由于建（构）筑物的兴建可能引起地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。
一般情况下，需要对如下建（构）筑物进行地基稳定性评价：经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。
通常涉及到岩土工程方面主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。
特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，根据济南地区这一问题，通常需要分析评价的内容总结如下：1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
地基稳定性分析
地基稳定性分析建筑地基的稳定性分析和评价《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。
一、地基稳定性地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。
一般情况下，需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建（构）筑物进行地基稳定性评价。
通常情况下，涉及到主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。
特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下：1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
建筑地基的稳定性分析和评价
建筑地基的稳定性分析和评价一、地基稳定性地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。
一般情况下，需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建（构）筑物进行地基稳定性评价。
通常情况下，涉及到主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。
特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下：1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。
2、变形验算建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。
在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数，供上部结构计算条件具备时按照(GB 50007-2011) 5.3、(JGJ 72-2004) 8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)有关条款计算。
地基稳定性问题分析
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
二.高层建筑 1.天然地基稳定性评价：
地基均匀性，地基承载力，地基变形 《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004 2.桩基稳定性评价：
拦河大坝是水利工程中最主要的挡水建筑物。 坝基稳定性研究至关重要，包括坝基压缩变形,坝 基抗滑稳定和坝基渗透变形三个方面。
一.坝基压缩变形
土石坝的松散土体坝基,强度较低，易压缩变 形，尤其高压缩性土和非均质土地基，往往产生过 大的沉陷和不均匀沉陷，需对坝基土体的强度和变 形进行验算。
坚硬完整的岩石坝基，具有较高的承载力，一 般可不考虑压缩变形，但建于基岩上的坝多为刚性 结构的混凝土坝，它们对不均匀沉陷非常敏感。
大于作用在坝体上的总水平推力。
这个接触面的摩擦系数通常是根据
现场剪切试验资料，考感到坝区的工程
地质、水文地质条件的特点，并参照国
内外已建的类似工程的经验数据确定的
。
表面滑动图示
(2)浅层滑动 当坝基表层岩体的抗剪强度低于坝体混凝土
时，剪切破坏往往发生在浅部岩体之内，造成浅 层滑动。
浅层滑动图示
坝甚岩体的岩性软弱，岩石本 身的抗剪强度低于坝体混凝土与 基岩的接触面．故在库水推力作 用下，易于沿表层岩体的内部发 生如图所示的剪切破坏。
滑移控制面通常是由缓倾角的软弱结构面构成 。
岩体深部滑动示意图
2.坝基岩体抗滑稳定性的评价 (1)分析确定坝基滑移破坏的基本模式 (2)确定可能滑移体的形态及规模
根据所查明的岩体结构特征，分析确定坝基内的 主要沿移控制面及与之相配合的切割面和临空面，从 而判明可能的滑移体的形态及规模。 (3)正确选定各种计算参数
地基稳定性问题分析课件
详细描述
该矿山位于山区，由于边坡较陡且存在裂隙， 在开采过程中出现了边坡失稳问题，造成了 人员伤亡和财产损失。该案例说明了山区矿 山边坡稳定性问题的重要性。
案例五：某路堤的抗滑稳定问题
要点一
总结词
要点二
详细描述
该路堤在建设过程中出现了抗滑稳定性不足的问题，影响 了路堤的使用安全。
该路堤位于山区或丘陵地带，由于填料不当且压实度不足， 在建设过程中出现了抗滑稳定性不足的问题，影响了路堤 的使用安全。该案例说明了山区或丘陵地带路堤抗滑稳定 性问题的重要性。
视。
地基稳定性问题的有效解决，对 于提高工程质量、保障人民群众
生命财产安全具有重要意义。
02
地基稳定性问题的分析方法
极限平衡法
原理
极限平衡法是研究岩土体处于极 限平衡状态时，岩土体内某一点 所受的力与相应的位移之间的关系。
分类
根据不同的分类标准，极限平衡法 可以分为不同的类型，如按是否考 虑土体非线性、按是否分析整体稳 定性等。
应用
极限平衡法常用于分析边坡、坝体、 基坑等岩土体的稳定性。
有限元法
原理
有限元法是一种数值分析方法， 将连续的求解域离散为有限个离 散的单元组合体，并对每个单元 进行受力分析，最终得到整个系
统的受力情况。
特点
有限元法可以解决复杂形状和边 界条件下的岩土工程问题，具有
较高的计算精度和灵活性。
应用
有限元法广泛应用于地基稳定性 分析、地震工程、地下工程等领
预防性维护措施
定期检查
建立定期检查制度，对建 筑物、道路、桥梁等进行 检查，及时发现并处理地 基稳定性问题。
防水防潮
采取防水防潮措施，防止 水分渗透导致地基腐蚀和 下沉。
地基稳定性评价课件
课程目标
01
掌握地基稳定性评价的 基本原理和方法。
02
熟悉不同类型地基的工 程特性及评价要点。
03
了解国内外地基稳定性 评价的最新进展和技术 动态。
04
提高学员在实际工程中 应用地基稳定性评价的 能力和水平。
应对措施：根据评价结果，采取适当的 加固、支挡、排水等措施，提高地基的 稳定性，防止滑坡、崩塌等地质灾害的
发生。
实例二：城市建筑地基稳定性评价
城市建筑密集，对地基稳定性要求高，需要进行细致的地基稳定性评价 。
评价方法：通过详细的地质勘察、土工试验和数值模拟等方法，分析城 市建筑地基的土层分布、地下水位、土压力等因素，评估地基的承载能
03 地基勘察
CHAPTER
地基勘察目的
确定地基土的物理性质
包括土的颗粒组成、含水量、密度、孔隙比等。
了解地基土的承载能力
包括土的抗剪强度、压缩性等。
评估地基的稳定性
根据勘察结果，评估地基在各种工况下的稳定性。
地基勘察方法
钻探
通过钻孔获取地基土的样本，了解土的物理 性质和承载能力。
原位试验
在原地对地基土进行试验，如剪切试验、压 缩试验等。
地基稳定性影响因素
01
02
03
04
地基土的性质
地基土的物理性质、力学性质 和工程性质等都会影响地基稳
定性。
地下水状况
地下水位的高低、水压的变化 等都会影响地基稳定性。
外部荷载
建筑物自重、车辆荷载、地震 力等外部荷载都会对地基稳定
性产生影响。
施工方法
建筑地基的稳定性分析和评价
建筑地基的稳定性分析和评价建筑地基的稳定性是指地基在承受建筑荷载时不产生过大变形和破坏的能力。
地基的稳定性分析和评价是设计土建工程的重要环节，涉及到土壤力学、岩土工程与结构力学等多个学科知识。
本文将从地基基本概念、地基稳定性分析方法和评价准则三个方面展开讨论，旨在全面探讨建筑地基稳定性的分析与评价方法。
地基是承受建筑载荷、分散荷载至地下土层的结构基础，其主要作用是传递上部建筑荷载至下部土层，承受建筑本身的重力，确保建筑物的安全稳定。
地基稳定性的分析和评价是保证建筑物安全可靠的前提。
地基力学参数、荷载作用及荷载组合是进行地基稳定性分析的基础，荷载可分为静力及动力荷载。
地基稳定性的分析方法主要有三种：经验法、解析法和数值模拟法。
其中，经验法是利用工程实践经验总结得出的方法，如基础系数法、相似比例法等；解析法是通过对土体力学的基本方程建立模型，进行解析计算得出结果，如弹性半空心圆柱法、弹性半空心圆锥法等；数值模拟法是利用计算机数值模拟软件对地基作出更加准确的分析，如有限元法、有限差分法等。
地基稳定性的评价主要从地基土的变形、安全系数和承载力三个方面进行。
地基土的变形主要通过测量和计算地基下沉量、倾斜量、收敛量等指标来评价；安全系数是基于地基承受的荷载与其承载能力之间的比值，常用的评价指标有承载力安全系数、稳定性安全系数等；承载力是指地基承受荷载的能力，通过强度试验等方法来评价。
总之，建筑地基的稳定性分析和评价是设计土建工程的关键环节。
各种地基分析方法和评价准则的选择与运用应结合具体工程情况，合理选取适合工程实际的方法，并进行相应的地基试验，以确保地基的稳定性和安全性。
此外，定期对建筑物的地基进行监测和维护，及时发现并解决地基问题，也是保证建筑物使用寿命和安全的重要手段。
土压力及地基稳定性
对建筑物周围的土压力进行监测，及时发现 和解决潜在的安全隐患。
地基处理与防护的工程实例
高层建筑地基处理
滑坡治理工程
高层建筑由于荷载较大，需要对地基 进行深层处理，如桩基法和强夯法等。
对于滑坡地带，需要进行挡土墙和护 坡等防护措施，以确保人民生命财产 安全。
公路桥梁地基处理
公路桥梁需要承受较大的动荷载和静荷 载，因此需要对地基进行稳定性和承载 力处理，如换填法和排水固结法等。
原位试验法
经验法
通过进行原位试验，如平板载荷试验、剪 切试验等，获取地基的实际承载力和变形 参数，评估其稳定性。
根据工程经验，结合地质勘查报告和建筑 物特点，评估地基的稳定性。
地基加固技术
桩基加固
通过设置桩基，将建筑物荷载 传递到较土层，提高地基承
载能力。
换土垫层
将软弱土层换填为强度较高的 材料，提高地基承载力和稳定 性。
排水固结
通过设置排水通道，排出地基 中的水分，提高土体强度和稳 定性。
土工合成材料加固
利用土工合成材料，如土工格 栅、土工膜等，对地基进行加
固处理。
土压力与地基稳定性
03
的关系
土压力对地基稳定性的影响
1 2 3
土压力过大可能导致地基失稳
过大的土压力作用在地基上，可能导致地基的剪 切破坏，从而引起地基失稳，造成建筑物倾斜、 开裂或倒塌。
加强跨学科合作
土压力及地基稳定性问题涉及到多个学科领域，如土木工程、地质工 程、环境工程等，未来需要加强跨学科合作，共同推进相关研究。
THANKS.
在研究过程中，某些参数的取值范围不明确，导致研究结 果存在不确定性。
未来研究方向与展望
第七章地基稳定
3
而阻止下滑的抗滑力矩是整个滑面上总 抗剪强度与转动半径R之积，即
10
我国目前也经常用此方法将有效应力原理用于此法 分析土坡的稳定性。其计算公式为：
式中 、 c’、Φ’ -第i条土滑面上的有效粘聚空隙水压力。
11
结束 谢谢！
Keep Connecting In The Future
12
5
若假定最危险滑动面通过坡脚，对φ=0的土，其 危险滑动面圆心位置可由图中AO和BO的交点确定， 图中β1、β2 值可根据坡脚由下表查到。
6
二）、条分法：
设一简单均质土坡如图，取一假定圆心为O，半径为R 和滑弧AC。其滑动土体沿铅直方向分成若干土条（常把土 条分成 R/10 ∽ R/20 宽），取其中第 i条进行受力分析。
(3)滑动时滑动面上土粘聚力形成抗滑力为： 式中c、li分别为滑面上第i条土 的粘聚力和弧长。
8
如果每个土条绕圆心O的总抗滑力矩和总滑 动力矩相等，说明滑体处于极限平衡状态，故稳 定系数可取个土条总抗滑力矩与总滑动力矩之比， 表达式为：
9
若滑面经过的土层为非均质土，则：
假定不同的滑弧，求出相应的Fs值，其中最 小值为该土坡稳定系数。如它小于容许的Fs值 （工程上Fs容许值为1.05-1.5），则认为土坡不稳 定，要重新修改边坡尺寸，并按上述方法再重新试 验土坡稳定性。 为减少计算的盲目性和工作量，对均质土坡， 多数情况下还可以按瑞典圆弧法找出危险滑弧圆心 和求稳定系数。
地基稳定性评价方法
建筑地基的稳定性分析和评价《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。
一、地基稳定性地基稳定性，一说是地基在外部荷载(包括基础重量在内的建筑物所有的荷载)作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度；二说是各类工程在施工和使用过程中，地基承受荷载的稳定程度；还有表达为与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。
因此，地基稳定性是一个很模糊的概念，其分析和评价可以包含在场地稳定性分析和评价和地基分析和评价之中。
总之，稳定性评价的目的是为了避免由于建（构）筑物的兴建可能引起地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。
一般情况下，需要对如下建（构）筑物进行地基稳定性评价：经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。
通常涉及到岩土工程方面主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。
特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
土的稳定分析—地基稳定性分析(土工技术课件)
3. 莫尔—库仑破坏准则
强度线
莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为土的破坏准则 (目前判别土体所处状态的最常用准则)
3. 莫尔—库仑破坏准则
库仑强度线 极限应力圆
应力圆与强度线相离： τ<τf 应力圆与强度线相切： τ=τf
弹性平衡状态 极限平衡状态
2
sin f
1 3 1 3
1
3
tan2 45o
2
3
1
tan 2
45 o
2
2. 极限平衡条件式图解
c 3
1 f
3
tan 2 45 o
2
2c
tan 45 o
2
1f
3f
1
tan 2 45 o
2
2c
tan 45 o
2
c 3f
1
2. 极限平衡条件式图解
f
0
sin f
4. 例 题
地基中某一单元土体上的大主应力为430kPa，小主应力为200kPa。通过试验 测得土的抗剪强度指标c=15 kPa， =20o。试问①该单元土体处于何种状态？② 单元土体最大剪应力出现在哪个面上，是否会沿剪应力最大的面发生剪破？
【解答】
（1）计算法
1f
3
tan 2 45o
2
2c tan 45o
土体稳定判别方法
目录
1
土中点的应力状态
2
莫尔应力圆
3
莫尔—库仑破坏准则
1. 土中点的应力状态
土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力 和法向应力）
1
dlsin
3
第七章 地基稳定性
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：
令Zmax=0 ，得： pcr = 0 dNq+cNc 其中 临塑荷载
§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
概述
地基变形的三个阶段： o
1
pcr
比 例 界 限 临 塑 荷 载 2
pu
p
阶段1：弹性段 极 限 荷 载 3
阶段2：局部塑性区
S
p~S曲线
阶段3：完全破坏段
第七章
地基稳定性 §7.1
概述
★临塑荷载、临界荷载、极限荷载 地基承受荷载的不同阶段
弹性阶段 （临塑荷载）
局部塑性区
极限荷载
第七章
地基稳定性 §7.1
c Nc
q Nq
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
四、汉森（Hansen）公式 在原有极限承载力公式上修正： • 基础形状修正 • 深度修正 • 荷载倾斜修正 • 地面倾斜修正 • 基底倾斜修正
第七章 地基稳定性
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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：
令Zmax=0 ，得： pcr = 0 dNq+cNc 其中 临塑荷载
一、有关地基极限承载力理论的基本知识
1. 有关极限承载力公式的建立：在地基极限承载力理论 中，大部分都是针对条形荷载下地基发生整体剪切破坏进行研 究，原因是该破坏型式有连续的滑动面，p~s曲线上有明显拐 点，对地基采用刚塑性材料假设比较符合实际，同时整体剪切 破坏理论易于接受室内外土工试验及工程实践的检验。对于局 部剪切破坏和冲切破坏，尚无可靠的计算方法，通常是先按整 体剪切破坏型式进行计算，再做一些修正。
概述
地基变形的三个阶段： o
1
pcr
比 例 界 限 临 塑 荷 载 2
pu
p
阶段1：弹性段 极 限 荷 载 3
阶段2：局部塑性区
S
p~S曲线
阶段3：完全破坏段
第七章
地基稳定性 §7.1
概述
★临塑荷载、临界荷载、极限荷载 地基承受荷载的不同阶段
弹性阶段 （临塑荷载）
局部塑性区
极限荷载
第七章
地基稳定性 §7.1
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
• Zmax= B/4 或 B/3： p1/4 = B N1/4+0 d Nq+cNc p1/3= B N1/3+0 d Nq+cNc 其中 临界 荷载
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
讨
论
1.公式推导中假定k0 =1.0与实际不符，但使问题 得以简化； 2.计算临界荷载p1/4 , p1/3时土中已出现塑性区， 此时仍按弹性理论计算土中应力，在理论上是 矛盾的； 3.公式来源于条形基础，但用于矩形基础时是偏 于安全的。
p
S a. p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段； b. 地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面 c. 荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧 地面明显隆起。 适用土性：密实的砂土、坚硬的粘性土，基础埋置较浅。
第七章
地基稳定性 §7.1
此时其轨迹为以基底为直径 的一个圆弧 B
z
M φ＝0 时特例 2β
• 临塑荷载
pcБайду номын сангаас = 0 d+c
• 临界荷载
p1/4 = p1/3 = pcr = 0 d+c
第七章
地基稳定性 §7.3
Ⅲ区——朗肯被动区
第七章 地基稳定性
I区：
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
垂直应力pu为大主应力，与水平方向夹角 452。
Pu
=pu pa
第七章 地基稳定性
III区:
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
水平方向为大主应力，与水平方向夹角45- 2 3= 0d q =0d 1 pp
概述
以变形为主要特征
2.局部剪切破坏
p
S a. p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段； b. 塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内； c. 荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起。
适用土性：一般砂性土和粘性土，基础有一定埋置深度。
第七章
地基稳定性 §7.1
概述
典型的以变形 为主要特征 p
• 大型建筑物往往是由沉降控制设计 • 小型建筑物往往由承载力控制设计 为什么?
基础的宽度对于地基的承载力和沉降各有什么 影响？
第七章
§7.3
地基稳定性
按极限平衡区发展范围确定地基承载力
思路：考察地基中塑性区的发展 • 地基土中某一点应力状态：、 • 极限平衡应力状态(塑性区) • 建立塑性区边界方程 • 目的：推导临塑荷载和临界荷载计算公式
φ
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
Pp
q = 0d
Pp=Pp1+Pp2+Pp3
Pp1：土体自重产生的抗力 Pp2：滑裂面上粘聚力产生的抗力 Pp3 ：侧荷载q = 0d产生的抗力
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
Terzaghi极限承载力公式：
N 、 Nq 、 Nc——承载力系数，只取决于φ
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
二、普朗德尔-瑞斯纳公式
概述：普朗德尔(Prandtl, 1920)利用塑性力学针 对无埋深条形基础得到极限承载力的理论解，瑞斯 纳(Reissner, 1924)将其推广到有埋深的情况。
假定： 1 基底以下土 ＝0 2 基底完全光滑 3 埋深d<B（底宽）
被动区 过渡区 刚性核 太沙基（Terzaghi）极限承载力示意图
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
pu
q = 0d
45- /2
90
基底完全粗糙: = φ
第七章 地基稳定性 刚性核分析：
基底完全粗糙时
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
B
pu
φ
φ
Pp
W
Pp
第七章 地基稳定性 被动土压力Pp：
第七章 地基稳定性
学习要求：
1.掌握地基承载力的概念； 2.掌握地基变形的三个阶段及地基破坏形式； 3.学会使用普朗德尔公式、太沙基公式等承载力公 式计算地基的极限承载力； 4.掌握临塑荷载和临界荷载的概念及计算公式的推 导； 5.了解原位测试确定地基承载力的方法； 6.掌握利用规范法确定地基承载力。
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
3. 地基极限承载力的基本型式：
式中
Nc、Nq、Nγ——承载力系数，与地基土φ有关； q——基础两侧埋深范围内的土重,q=γ0d； d——基础埋深； b——基础底面宽度； c、φ——基底下持力层土的抗剪强度指标； γ0——基础埋深范围内土的加权平均重度； γ——基底下土的重度。
说明：可近似推广到圆形、方形基础，及局部剪切破坏情况
第七章 地基稳定 性 圆形基础：
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
圆形基础的半径
方形基础：
局部剪切：
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
极限承载力pu的组成：
1 B N 2
滑动土体自重产生的抗力 滑裂面上的粘聚力产生的抗力 侧荷载 0d 产生的抗力
第七章 地基稳定性
3.隔离体分析
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
pu
A d 0
pa
r0 r
pp
c
R
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
普朗德尔-瑞斯纳（Prandtl-Reissner） 极限承载力：
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
思考：
如果φ=0, pu = ? 什么情况下可以作为φ=0? 当地基中地下水上升到滑动区域内时,对极限承
第七章
地基稳定性
章节内容
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 概述 按极限荷载确定地基承载力 按极限平衡区发展范围确定地基承载力 用原位测试成果确定地基承载力 按工程规范确定地基承载力
§7.1 概述
建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求。 1.变形要求 地基土沉降变形 建筑物基础沉降和沉降差
第七章 地基稳定性
§7.2
按极限荷载确定地基承载力
2. 关于地基极限承载力的求解途径：
目前，求解极限荷载的方法有两种：
（1）根据极限平衡条件建立微分方程，然后根据边界条件 求出地基整体达到极限平衡时各点的精确解。由于这一方法只 对一些简单的条件得到了解析解，其它情况则求解困难，故不 常用。 （2）假定滑动面法，然后以滑动面所包围的土体作为隔 离体，根据静力平衡条件求解。这种方法概念明确，计算简单， 得到广泛应用。