1地基承载力的理论计算方法

 

　　1.1根据刚塑性理论确定的极限承载力

 

　　地基极限承载力理论公式首先是由朗肯于1857年提出的，Prandtl（1920）和Reissner（1924）根据塑性理论，导出了刚性基础压入无重力土中的滑动面形状及其相应的承载力公式.不少学者在Pran1.2根据弹塑性理论确定的承载力

 

　　根据弹塑性理论，埋深为D的条形基础地基中任意点M的应力，由计算点以上土层自重引起的应力和基底附加压力引起的应力两部分叠加组成.当M点的应力达到极限平衡状态时，该点的应力满足MohrCoulomb强度条件.通过分析即可得容许塑性区最大深度Zmax处的承载力计算公式.当土的物理力学指标已知，地基承载力就取决于塑性区容许开展的深度Zmax及基础埋深D.若允许地基中塑性区开展深度达1/4基础宽度B，令Zmax=1/4B，则PV4=Mb+MdVDD+MCC.目前，我国勘察设计规范中多采用其作为地基允许承载力的计算公式.需要指出的是，在推导公式过程中，假定土的自重应力在各个方向相等（即η=1），由于M点的自重应力在各个方向实际上是不等的，因此严格地讲，以上两项在M点处产生的应力在数值上是不能叠加的，这是此理论公式在推导过程中最大的不足之处.另外，在临塑荷载的推导中采用弹性力学的解答，对于已出现塑性区的塑性变形阶段，该公式的推导是不够严格的[2]。

 

　　1.3总应力法确定地基承载力

 

　　土体稳定分析成果的可靠性在很大程度上决定于对抗剪强度试验方法和强度指标的正确选择.抗剪强度总应力法是用试验方法模拟原位土体的工作条件，其依据有以下两个公式

 

　　在地基土的承载力计算中，若建筑物的施工速度快，地基土的性大，透水性小，排水差，宜采用不排水强度指标进行计算，以确保工程安全.在不排水试验中φu=0，将其代入A.S.Vesic公式计算得地基极限承载力[3]：Pu=5.14c+q.

 

　　.2软土地基承载力计算中应考虑的问题

 

　　2.1考虑变形的地基承载力的确定

 

　　承载力极限状态是在刚塑性或弹塑性假定的基础上推导出来的一系列计算公式，在推导过程中未考虑变形.将地基强度与变形割裂开来考虑，不仅是目前我国在地基承载力理论上存在的缺陷，而且也是工程设计施工中经常出现事故的原因之一.从表面上看，浅基础地基承载力的设计似乎比深基础容易，由于土体是一种非均匀各向异性的介质，其土性非常复杂，很难用单一的土体本构关系来精确地确定地基土的地基承载力.在软土地区以变形为控制因素来决定地基承载力设计应是解决问题的途径之一.。

 

　　2.2考虑软弱下卧层强度的地基承载力的确定

 

　　在实际工程中，往往对地基持力层强度及基础本身的强度较重视，而对地基的软弱下卧层强度、地基的变形验算较忽视，常存在两种不良的倾向：

 

　　（1）忽视软弱下卧层强度验算，忽视地基的变形验算，造成工程事故；

 

　　（2）注重安全或快速出图，免去验算下卧层强度及地基的变形，采取偏于保守的做法：过大的基础埋深，过多的挖土，过于强调基础必须建筑在硬土层或基岩上，而采用过长的桩.这些做法都未充分考虑地基土的物理力学性质.在满足地基持力层强度及基础本身强度的前提下，合理利用软弱下卧层强度对工程经济有一定的参考价值.验算软弱下卧层强度，应选取受力最大且相应持力层厚度最薄处（即最不利条件组合）的基础进行验算.规范推荐的公式为[4]：Pcz+Pzfaz.

 

　　2.3地基土强度参数c，φ值在计算公式中的应用

 

　　地基承载力理论计算公式有多种，每种公式都有其适用范围.因此，在工程实践中如何正确地计算地基承载力，要考虑的不仅仅是选取哪种计算公式，而且还要考虑如何选取计算参数c，φ值及其相应的试验方法.据文献[5]，当用Terzaghi和CaquotA常用理论计算公式计算地基极限承载力Pu时，把剪切试验的固结快剪c，φ值带入有关整体剪切破坏公式，除埋深在2D附近比实测Pu值大36%～38%外，其他各点埋深的计算值和实测值都比较接近；但若把三轴试验的c，值带入整体剪切破坏公式，则计算的承载力明显偏大.当用国家规范[4]

 

　　2.4加荷速率对地基承载力的影响

 

　　排水的快慢直接影响软土地基承载力，因此在计算地基承载力的时候要根据具体施工情况，选择符合现场实际的室内试验一般情况下，对施工加荷速率较快者，以采用不排水（快剪）试验为宜，’但对于排水条件较差的土，如粘土、粉质粘土等固结排水时间较长，在加荷速率较快时来不及达到完全固结强度即剪损，故宜采用不固结不排水试验反之对于加荷速率较慢，地基土排水条件较好者，如粉土，在实际工程中有充分的时间固结，这种情况下宜采用固结不排水剪试验，对于某些工程需要采取降水或预压固结时，为验算施工结束时的承载力，也可根据施工结束时可能达到的固结度，采用相应固结度下的固结不排水剪试验。

 

　　4结语

 

　　不同的地基承载力计算方法有不同的实用范围，为了使计算结果的精度满足不同工程设计的要求，笔者认为在实际工程中，坚决杜绝忽视软弱下卧层强度验算，忽视地基变形验算，造成工程事故.还要反对注重于安全和快速出图，免去验算软弱下卧层强度及地基变形，加大基础埋深，采取偏于保守的做法.应充分利用地基土的物理力学性质，进行地基的软弱下卧层的强度及地基变形验算，合理地确定地基承载力.

 

　　参考文献：

 

　　[1]钱家欢，殷宗泽.土工原理与计算[M].北京：中国水利水电出版社1996.395.

 

　　[2]杨位光.地基及基础[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.157-163.

 

　　[3]罗国kz，陈新民，李晓昭，等.城市环境岩土工程fMl.南京：南京大学出版社，2002.7577.

 

　　[4]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范

 

　　[5]史佩栋，高大钊，桂业琨.高层建筑基础工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.157-163.