三个阶段两个转折点 (1)压密阶段(直线变形阶段或线弹性变形阶段) 在oa段,由于荷载较小,地基土产生的变形 主要是在荷载作用下,土的孔隙减小,地基被压 缩而产生的变形,此时土中各点的切应力均小于 土的抗剪强度,土体处于弹性平衡状态,此段p— s曲线接近于直线。 (2)剪切阶段(或称弹塑性变形阶段) p-s曲线非线性关系,沉降的增长率S/p随 荷载的增大而增加。地基土中局部范围内的剪应 力达到土的抗剪强度,土体发生剪切破坏,开始 出现塑性区。随着荷载的继续增加,土中塑性区 的范围也逐步扩大,直到土中形成连续的滑动面, 由载荷板两侧挤出而破坏。剪切阶段是地基中塑 性区的发生与发展阶段。 (3)破坏阶段 在bc段,由于荷载增大达到极限荷载p 载虽增加很小,沉降急剧增大,即使荷载不增加,沉降亦不能稳定,因此p—s曲线的bc段陡直下降, 地基丧失稳定.这时地基土的塑性区形成,土被 挤出,承压板四周的土隆起,地基土因失稳而破 地基变形的三个阶段,在p—s曲线上有两个转折点。 a点对应的荷载为临塑荷载,以cr表示,即地基从压密变形阶 段转为塑性变形阶段的临界荷载, 当基底压力等于该荷载时,基础 边缘的土体开始出现剪切破坏, 但塑性破坏区尚未发展。 b点所对应的荷载称为极限荷载,以p 表示,是使地基发生剪切破坏的荷载。荷载从p cr 增加到 地基土破坏的类型根据地基剪切破坏的特征,可将地基的 破坏分为整体剪切破坏、局部剪破坏和冲切 破坏三种类型,实际上,地基在荷载作用下 的破坏与土的性质、加荷速度、基础深埋、 基础形状和大小有关。 (1)整体剪切破坏 整体剪切破坏时的p—s曲线如图。在荷载较小时,随 着土的压密基础下沉,p—s曲线为直线;荷载达p cr 基底产生塑性区,p—s曲线出现曲线段,土开始被挤出;当荷载达p 时,土中形成连续的滑动面,并延伸到地面,基础四周的土隆起,基础沉降急剧增加,地基失稳破坏。 紧密砂土,硬塑黏性土地基常属此种模式。 (2)局部剪切破坏 局部剪切破坏的p—s曲线如图。在荷载较小时,土体 被压密,p—s曲线为直线;随着荷载增加,基底产生的压密 区只发展到地基内某一定范围,滑动面并不延伸到地面, 基础周围地面有微小隆起,不会出现明显的倾斜或倒塌。 p—s曲线b有转折点,但不如整体剪切破坏那样明显。 中等密实的砂土地基中常发生这种剪切破坏模式。 (3)冲切破坏(刺入剪切破坏) 随着荷载增加,基础下土产生压缩变形,基础下沉, 当荷载继续增加,基础周围土发生竖向剪切破坏,基础刺 入土中,但基础两边的土没有移动,地基表面不隆起,沉 降随荷载的增加而不断增大,p—s曲线没有明显转折点, 没有明显的比例界限及极限荷载。 这种地基破坏模式常 发生在松砂及软土地基中。 三、确定地基承载力的方法(1)根据载荷试验的p-s曲线来确定 确定地基承载力最直接的方法是现场载荷试验 的方法。 根据试验结果可绘出载荷试验的p-s曲线。 如果p-s曲线上能够明显地区分其承载过程的三 个阶段,则可以较方便地定出该地基的临塑荷 cr和极限承载力p 。若p-s曲线上没有明显的三个阶段,根据《建筑地基基础设计规范》, 地基承载力基本值可按载荷板沉降与载荷板宽 度或直径之比即s/b的值确定,对低压缩性土和 砂土可取s/b=0.001~0.015,对中、高压缩性土可 取s/b=0.02。 (2)根据规范确定地基承载力 在《公路桥涵地基与基础设计规范》中给出了各 类土的地基承载力经验值。这些表是根据在各类土上 所做的大量的载荷试验资料,以及工程经验经过统计 分析而得到的,在无当地经验时,可据此估算地基的 承载力。《建筑地基基础设计规范》中根据土的c、φ 确定地基土的承载力特征值。 (3)根据地基承载力理论公式确定 地基承载力的理论公式一种是根据土体极限平衡条 件导出的临塑荷载和临界荷载计算公式,另一种是根 据地基土刚塑性假定而导得的极限承载力计算公式。 工程实践中,可以根据建筑物不同要求,用临塑荷载 或临界荷载作为地基承载力,也可以用极限承载力除 以一定安全系数作为地基承载力。 地基随荷载增加,地基土产生压密变形 和塑性变形。随着荷载的增大,塑性区开展深 度亦不断加深,即荷载越大,塑性区越深。 因此确定地基承载力时, 在保证建筑物安全和正 常使用的前提下,把地 基的塑性区开展最大深 max限制在某一数值 内,将其对应的荷载取 做设计荷载的控制值。 第二节按地基中塑性区发展范围确定地基的承载力 cr设在地表作用一条形均布荷载p 性理论可以导出地表以下任一深度的M点处产生的最大主应力和最小主应力计算公 当M点达到极限平衡状态时,该点的最大、最小主应力应满足极限平衡条件。