《土力学与基础工程》课程授课教案（讲义）第六章 土压力、地基承载力及土坡稳定性 6.7地基破坏型式和地基承载力

§6.7地基破坏型式和地基承载力 一、地基的破坏型式 在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破 坏，地基剪切破坏的型式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种 地基剪切破坏的型式，主要与土的压缩性质有关。一般地说，对于坚硬或密 实的土，地基将发生整体剪切破坏：而对于软弱粘士或松砂土，将出现局部剪切 破坏或冲剪破坏。 1.整体剪切破坏 整体剪切破坏的特征是，当基础上的荷载较小时，基底压力与沉降s基本 上呈直线关系，属于线性变形阶段。当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的 土开始发生剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏区逐渐扩大，这时压力与沉降 之间呈曲线关系，属弹塑性变形阶段。 如果基础上的荷载继续增加，剪切破坏区不断扩大，最终在地基中形成一连 续的滑动面，基础急剧下沉或向侧面倾倒，同时基础周围的地面隆起，此时属塑 性破坏阶段，地基发生整体剪切破坏。 2.局部剪切破坏 局部剪切破坏是介于整体剪切破坏和冲剪破坏之间的一种破坏型式。剪切破 坏也从基础边缘开始，但滑动面不发展到地面，而是限制在地基内部某一区域， 基础四周地面也有隆起现象，但不会有明显的倾斜和倒塌。压力和沉降关系曲线 从一开始就呈现非线性关系。 3.冲剪破坏 冲剪破坏先是由于基础下软弱土的压缩变形使基础连续下沉，如荷载继续增 加到某一数值时，基础可能向下“切入”到土中，基础侧面附近的土体因垂直剪 切而破坏。冲剪破坏时，地基中没有出现明显的连续滑动面，基础四周的地面不 隆起，基础没有很大的倾斜，压力与沉降的关系曲线与局部剪切破坏的情况类似， 不出现明显的转折现象。 二、地基承载力 地基承载力是指地基承受荷载的能力。 临塑荷载Cr:是指地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力，在压力 与沉降的关系曲线中，整体剪切破坏的曲线有两个转折点，相应 于A点的荷载，为地基土开始出现剪切破坏时的基底压力。 地基极限承载力：是地基承受基础荷载的极限压力，在压力与沉降的关系曲 线中，相应于B点的荷载，当基底压力达到四时，地基就发生整 体剪切破坏

§6.7 地基破坏型式和地基承载力 一、地基的破坏型式 在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破 坏，地基剪切破坏的型式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种。 地基剪切破坏的型式，主要与土的压缩性质有关。一般地说，对于坚硬或密 实的土，地基将发生整体剪切破坏；而对于软弱粘土或松砂土，将出现局部剪切 破坏或冲剪破坏。 1.整体剪切破坏 整体剪切破坏的特征是，当基础上的荷载较小时，基底压力 p 与沉降 s 基本 上呈直线关系，属于线性变形阶段。当荷载增加到某一数值时，在基础边缘处的 土开始发生剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏区逐渐扩大，这时压力与沉降 之间呈曲线关系，属弹塑性变形阶段。 如果基础上的荷载继续增加，剪切破坏区不断扩大，最终在地基中形成一连 续的滑动面，基础急剧下沉或向侧面倾倒，同时基础周围的地面隆起，此时属塑 性破坏阶段，地基发生整体剪切破坏。 2.局部剪切破坏 局部剪切破坏是介于整体剪切破坏和冲剪破坏之间的一种破坏型式。剪切破 坏也从基础边缘开始，但滑动面不发展到地面，而是限制在地基内部某一区域， 基础四周地面也有隆起现象，但不会有明显的倾斜和倒塌。压力和沉降关系曲线 从一开始就呈现非线性关系。 3.冲剪破坏 冲剪破坏先是由于基础下软弱土的压缩变形使基础连续下沉，如荷载继续增 加到某一数值时，基础可能向下“切入”到土中，基础侧面附近的土体因垂直剪 切而破坏。冲剪破坏时，地基中没有出现明显的连续滑动面，基础四周的地面不 隆起，基础没有很大的倾斜，压力与沉降的关系曲线与局部剪切破坏的情况类似， 不出现明显的转折现象。 二、地基承载力 地基承载力是指地基承受荷载的能力。 临塑荷载 pcr：是指地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力，在压力 与沉降的关系曲线中，整体剪切破坏的曲线有两个转折点，相应 于Ａ点的荷载，为地基土开始出现剪切破坏时的基底压力。 地基极限承载力 pu：是地基承受基础荷载的极限压力，在压力与沉降的关系曲 线中，相应于Ｂ点的荷载，当基底压力达到 pu 时，地基就发生整 体剪切破坏

地基容许承载力：工程上，为了保证建筑物的安全可靠，在基础设计时，必须把 基底压力限制在某一范围之内，以因表示，可由地基极限承载 力川除以安全系数K确定，即P阳是具有一定安全储备的地基 承载力。安全系数K与上部结构的类型、荷载性质、地基土类 以及建筑物的预期寿命和破坏结果等因素有关，尚无统一标准， 一般取2一3，但不得小于2。 一、临塑荷载 定义：地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力 计算公式： 塑性区变形的边界方程 -d.(co) -Yod π ytan y 临塑荷载公式 当Zmax=o(即塑性区开展深度为0时)，此时地基所能承受的基底附加压力 即为临塑荷载。 p.dcc)d π cigo-2+0 二基底标高以上土的重度 一地基土的内摩擦角（弧度） 二、临界荷载 大量工程实践表明，用P℃r作为地基承载力设计值是比较保守和不经济的。 即使地基中出现一定范围的塑性区，也不致危及建筑物的安全和正常使用。即工 程中允许塑性区发展倒一定范用，一般中心受压基础可取Zm阳x=b/4,偏心受压 基础可取Zmax=b/3,与此相应的地基承载力用P1/3、P1/4表示，称为临界荷载， P4= r(rod+e.cigo+yb/4)+rod cig-+p pn(d+cc)yd 8-受+ 上述临塑荷载与临界荷载计算公式均由条形基础均布荷载推导得来

地基容许承载力:工程上，为了保证建筑物的安全可靠，在基础设计时，必须把 基底压力限制在某一范围之内，以 pa 表示，可由地基极限承载 力 pu 除以安全系数 K 确定，即 pa 是具有一定安全储备的地基 承载力。安全系数 K 与上部结构的类 型、荷载性质、地基土类 以及建筑物的预期寿命和破坏结果等因素有关,尚无统一标准, 一般取 2～3,但不得小于 2。 一、临塑荷载 定义:地基土中将要而尚未出现塑性变形区时的基底压力。 计算公式： 塑性区变形的边界方程 临塑荷载公式 当 Zmax=o（即塑性区开展深度为 0 时)，此时地基所能承受的基底附加压力 即为临塑荷载。 —基底标高以上土的重度 —地基土的内摩擦角（弧度） 二、临界荷载 大量工程实践表明，用 Pcr 作为地基承载力设计值是比较保守和不经济的。 即使地基中出现一定范围的塑性区，也不致危及建筑物的安全和正常使用。即工 程中允许塑性区发展到一定范围，一般中心受压基础可取Ｚmax=b/4，偏心受压 基础可取Ｚmax=b/3，与此相应的地基承载力用 P1/3、P1/4 表示，称为临界荷载， 上述临塑荷载与临界荷载计算公式均由条形基础均布荷载推导得来。 d p d c z          0 0 max tan ) 2 (cos − + − − − = d ctg d c ctg pcr 0 0 2 ( )        + − + +  =  0  d ctg d c ctg b p 0 0 1 4 2 ( 4)         + − + +  + = d ctg d c ctg b p 0 0 1 3 2 ( 3)         + − + +  + =