地基所能承受的最大基底压力称为极限承载力。为了满足地基强度和稳定性的要求，设计时必须控制基础底面最大压力不得大于某一界限值；按照不同的设计思想，可以从不同的角度控制安全准则的界限值——地基承载力。
将安全系数作为控制设计的标准，在设计表达式中出现极限承载力的设计方法，称为安全系数设计原则，在进行地基承载力分析的时候，求出地基承载力后除以一个安全系数，才能作为容许承载力。其设计表达式为
式中：p——基础底面的压力（kPa）；
pk——地基极限承载力（kPa）；
K——承载力安全系数，一般取2～3。
地基极限承载力可以由理论公式计算或用载荷试验获得。容许承载力设计原则：将满足强度和变形两个基本要求作为地基承载力控制设计的标准。
由于土是大变形材料，当荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基极限承载力也在逐渐增大，很难界定出一个“极限值”；另一方面，建筑物的使用有一个功能要求，常常是地基承载力还保持稳定，而变形已达到或超过按正常使用的限值。
地基设计是采用正常使用极限状态这一原则，所选定的地基承载力是在地基土的压力变形曲线线性变形段内相应于不超过比例界限点的地基压力，其设计表达式为
p≤［p］ （7-20）
式中：［p］——地基容许承载力（kPa）。
由于在地基基础设计中有些参数因为统计的困难和统计资料不足，在很大程度上还要凭经验确定。地基承载力特征值含义即为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值，因此，地基承载力特征值实质上就是地基容许承载力。
地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试等工程实践经验、公式计算得到。
土的物理、力学指标与地基承载力之间存在着良好的相关性。根据大量工程实践经验、原位试验和室内土工试验数据，以确定地基承载力为目的进行了大量的统计分析，我国许多地基规范制定了便于查用的表格，由此，可查得地基承载力。
首先根据静载荷试验或其他原位测试或公式计算，并结合地区工程经验综合确定地基承载力特征值。考虑增加基础宽度和埋置深度，地基承载力也将随之提高。所以，应将地基承载力对不同的基础宽度和埋置深度进行修正，才适于供设计用。应说明的是，初步设计时因基础底面尺寸未知，可以先不做宽度修正。
《建筑地基基础设计规范》规定：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值尚应按下式修正：
fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5） （7-21）
式中：fa——修正后的地基承载力特征值（kPa）；
fak——地基承载力特征值（kPa）；
ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表7-3取值；
γ——基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度γ′；
γm——基础底面以上埋深范围内土的加权平均重度（kN/时），地下水位以下取浮重度；
b——基础底面宽度（m），当b<3m时按3m取值，当b>6m时按6m取值；
d——基础埋置深度（m），一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏形基础时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。
表7-3 承载力修正系数
【例7-2】 已知某拟建建筑物场地地质条件，第（1）层：杂填士，层厚1.5m，γ=19kN/m3；第（2）层：粉质黏土，层厚5.2m，γ=18kN/m3，e=0.92，IL=0.94，地基承载力特征值fak=147kPa。试按以下基础条件分别计算修正后的地基承载力特征值：
（1）当基础底面为4.0m×3.0m的矩形独立基础，埋深d=1.5m；
（2）当基础底面为10m×26m的箱形基础，埋深d=4.5m。
【解】 根据《建筑地基基础设计规范》
（1）矩形独立基础下修正后的地基承载力特征值fa
基础宽度b=3.0m（=3m）。
按3m考虑；埋深d=1.5m，持力层粉质黏土的孔隙比e=0.92（>0.85），查表7-3得
（2）箱形基础下修正后的地基承载力特征值fa
基础宽度b=10m（>6m），按6m考虑；d=4.5m，持力层仍为粉质黏土，ηb=0，ηd=1.0。
γm=（19×1.5+18×3）/4.5=18.3kN/m3
fa=147+0+1.0×18.3×（4.5-0.5）=220.2kPa
当偏心距e≤0.033b（b为偏心方向基础边长）时，可以根据土的抗剪强度指标按下式计算地基承载力特征值，以浅基础地基的临界荷载p1/4为基础的理论公式计算地基承载力特征值，但必须验算地基变形而且应满足变形要求：
fak=Mbγb+Mdγmd+Mcck （7-22）
式中：fak——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值（kPa）；
Mb、Md、Mc——承载力系数，根据φk按表7-4查取；
b——基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土，小于3m时按3m取值；
ck——基底下一倍短边宽度的深度范围内土的黏聚力标准值；
φk——基底下一倍短边宽度的深度范围内土的内摩擦角标准值（°）；
γ——基础底面以下土的重度（kN/m3），地下水位以下取浮重度；
γm——基础底面以上的加权平均重度（kN/m3），位于地下水位以下取浮重度。
表7-4 承载力系数
说明：
（1）公式中计算地基承载力时土的抗剪强度指标ck、φk的取值要采取原状土样以三轴剪切试验测定，一般要求在建筑场地范围内布置6个以上的取土钻孔，各孔中同一层土的试验不少于3组。
（2）公式（7-22）仅适用于e≤0.033b的情况，用该公式确定承载力时相应的理论模式是基底压力呈条形均匀分布，为了使理论计算的地基承载力符合其假定的理论模式，根据pk，max≤1.2fa的条件，所以对公式使用时增加了相关的限制要求。
（3）确定抗剪强度指标ck、φk的试验方法必须和地基土的工作状态相适应。
（4）系数Md≥1，故承载力随埋深d线性增加。但对设置后回填土的实体基础，因埋深增大而提高的那一部分承载力将被基础和回填土重G的相应增加而有所抵偿；尤其是对φu=0的软土，Md=1.0，由于γG≈γm，这两方面几乎相抵而收不到明显的效果。
【例7-3】 某建筑物承受中心荷载的柱下独立基础底面尺寸为3.0m×2.0m，埋深d=2.0m；地基土为粉土，土的物理力学性质指标：γ=18.5kN/m3，ck=1.4kPa，φk=24°。试确定持力层的地基承载力特征值。
【解】 由于基础承受中心荷载（偏心距ek=0），根据土的抗剪强度指标计算持力层的地基承载力特征值fa。
根据φk=24°查表7-4得：Mb=0.8，Md=3.87，Mc=6.45。
fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck
=0.8×18.5×2.0+3.87×18.5×2.0+6.45×1.4=181.82kPa
1）载荷试验确定地基土承载力特征值fak
载荷试验虽然比较可靠，但费时、耗资而不能多做，规范只要求对地基基础设计等级为甲级的建筑物采用载荷试验、理论公式计算及其他原位试验等方法综合确定。现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较少的地基土体直接施荷，所测得的成果一般能反映相当于1～2倍荷载板宽度的深度以内土体的平均性质。对于成分或结构很不均匀的土层，如杂填土、裂隙土、风化岩等，它则显出用别的方法所难以代替的作用。
下面讨论怎样利用载荷试验记录整理而成的p-s曲线来确定地基承载力特征值。
对于密实砂土、硬塑黏土等低压缩性土，其p-s曲线通常有比较明显的起始直线段和极限值，即呈急进破坏的“陡降型”，如图7-5（a）所示。考虑到低压缩性土的承载力特征值一般由强度安全控制，故《建筑地基基础设计规范》规定取土中的比例界限荷载pb作为承载力特征值。此时，地基的沉降量很小，为一般建筑物所允许，强度安全储备也绰绰有余。因为从pb发展到破坏还有很长的过程。但是对于少数呈“脆性”破坏的土，pb与极限载荷pu很接近。当pu<1.5pb时，取pu/2作为承载力特征值。
对于有一定强度的中、高压缩性土，如松砂、填土、可塑黏土等，p-s曲线无明显转折点，但曲线的斜率随荷载的增加而逐渐增大，最后稳定在某个最大值，即呈渐进破坏的“缓变型”，如图7-5（b）所示。此时，极限载荷A可取曲线斜率开始到达最大值时所对应的压力。不过，要取得pu值，必须把载荷试验进行到有很大的沉降才行。而实践中往往因受加荷设备的限制，或出于对安全的考虑，不能将试验进行到这种地步，因而无法取得pu值。此外，土的压缩性较大，通过极限荷载确定的承载力，未必能满足对地基沉降的限制。事实上，中、高压缩性土的承载力往往受允许沉降控制，故应当从沉降的观点来考虑。但是沉降量与基础（或载荷板）底面尺寸、形状有关，而试验采用的载荷板通常总是小于实际基础的底面尺寸。为此，不能直接以基础的允许沉降值在p-s曲线上定出承载力特征值。规范总结了许多实测资料，当压板面积为0.25～0.50m2时，规定取s/b=0.01～0.015所对应的荷载作为承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。
图7-5 按载荷试验结果确定地基承载力
对同一土层，应选择3个以上的试验点。如所得的特征值的级差不超过平均值的30%，则取该平均值作为地基承载力特征值fak。
2）岩石地基承载力特征值fa
对于岩石来说，地基承载力特征值，一般将极限荷载除以3的安全系数，所得值与对应于比例界限的荷载相比较，取二者最小值。要求每个场地荷载试验的数量不少于3个，取最小值作为岩石地基承载力特征值fa（不再对承载力进行深度修正）。
当研究完整、较完整或较破碎的岩石地基承载力特征值时，可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算：
fa=ψr·frk （7-23）
式中：fa——岩石地基承载力特征值（kPa）。
frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa），可按《建筑地基基础设计规范》附录J确定。
ψr——折减系数，根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5；对较完整岩体可取0.2～0.5；对较破碎岩体可取0.1～0.20。
对于破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值，可根据地区经验取值。当没有地区经验时，可根据平板载荷试验确定。
3）其他原位测试地基承载力特征值fak
现场除了载荷试验外，还可以利用静力触探、动力触探、标准贯入试验等原位测试来确定地基承载力特征值。
当地基基础设计等级为甲级和乙级时，应结合室内试验成果综合分析，不宜单独应用。当有地区经验时，也就是具有当地的对比资料，还应对承载力特征值进行基础宽度和埋置深度修正。
7-1 地基破坏形式有哪几种？各自会发生在何种土类地基中？
7-2 根据承载力的理论计算公式来看，影响浅基础地基承载力的主要因素有哪些？
7-3 按理论公式确定的承载力适用于哪种破坏型式？
7-4 发生整体剪切破坏时p-s曲线的特征如何？
已知一宽b=2.5m的条形基础下的均匀地基土的γ=17.0kN/m3，内摩擦角φ=30°，黏聚力c=10.0kPa，试按太沙基公式分别计算以下两种情况的极限承载力（提示：φ=30°时，Nc=30，Nq=18，Nr=18）：
（1）基础砌置在地表面时；
（2）基础埋置深度为1.5m时。
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