簡介
在基底壓力作用下, 地基的破壞形式有三種,即:整體剪下破壞、局部剪下破壞和沖剪破壞。整體剪下破壞的滑動面有連續性且延伸至地表, 其力學概念明確, 模型簡單清晰。因此, 目前的地基極限承載力理論(太沙基、魏西克等)都是以整體剪下破壞模式為依據的, 而對局部剪下破壞和沖剪破壞模型下的地基極限承載力的研究較少。太沙基曾在其整體剪下破壞極限承載力公式的基礎上, 給出了一個考慮局部剪下破壞的經驗公式。
此外, 大量的試驗結果表明地基承載力係數除了與土的內摩擦角φ有關外, 還與地基土及基礎的其他參數有關, 而現有的承載力理論僅考慮了前者的影響, 或者根據某些條件下的試驗結果粗略地、不完整地考慮某些因素的影響。從極限平衡理論及地基中塑性區發展規律的角度出發, 對局部剪下破壞模式下地基極限承載力進行了研究, 其結果與太沙基經驗公式吻合較好, 並明確了試驗中所觀察到的影響承載力係數的其他因素及影響規律 。
原 理
局部剪下破壞一般發生在壓縮性較大的松砂和軟粘土中, 其特點是在基底附近地基土中產生連續的滑面和楔, 但滑面不延伸至地表, 以條形基礎為研究對象, 在均布條形荷載p 作用下, 當p >pcr(pcr為地基的臨塑荷載)時, 基底兩側將產生兩個對稱的塑性區, 塑性區邊界方程為 :
z = p -γ0dπγsin β0sin φ-β0 - cγtan φ-γ0γd (1)
式中, β0 及z 分別為塑性區邊界上任一點到條形基礎兩端點連線的夾角(rad)及該點的深度(m)。隨著荷載p 的增大, 塑性區將按式(1)的規律擴大, 當塑性區與基礎中線相切時, 地基中滑裂面局部連通, 本文將這一狀態定義為局部剪下破壞狀態,此時所對應的荷載即為局部剪下破壞時的極限承載力 。
計算結果及分析
1)根據計算, 並與太沙基經驗公式進行了比較，可以看出, 與太沙基經驗公式的地基承載力係數相比,得到的承載力係數Nc 、Nq 偏小, 而Nγ則偏大, 局部剪下破壞模式下的地基極限承載力偏小, 但差別在10%之內。
2)給出了承載力係數隨k 值的變化規律,在φ一定的情況下, Nc 、Nq 隨k 值的增大而減小,Nγ隨k 值的增大而增大。在k 值一定的情況下,N c 、Nq 、Nγ 隨φ值的變化規律與現有的地基承載力理論相似。
3)關於k 值的意義。首先, 地基承載力係數Nc 、Nq 、Nγ 可以理解為土的粘聚力因素c 、基礎埋深因素(γ0 d)及基礎寬度因素(γb)對承載力的貢獻係數, 本文結果表明, 它們除了與φ有關外, 還與k值有關, 進一步分析可知, 在φ一定的前提下, 若c 、q 、γb 增大(或減小), k 值使Nc 、Nq 、Nγ 減小(或增大), 也就是說, 地基極限承載力並不是隨c 、q 、γb的增加而無限制地增大, 而是受到k 值的約束作用,給出了這種影響因素的完整表達式及影響規律 。
總結
局部剪下破壞模式下地基極限承載力的計算方法, 與太沙基的經驗公式結果吻合較好, 同時該方法從理論上解釋了影響承載力係數的其他因素及影響規律, 對地基承載力的研究具有一定的理論意義 。
