土力学中土的承载力与应力分析

塑性饱和土(粉砂和粘土)的抗剪强度通常比非塑性黏聚力较低的土更容易发生承载力破坏。

对于饱和塑性土，通常需要根据塑性土的不排水抗剪强度计算不同条件下的总应力分析(短期条件)。

有效应力分析(长期条件，使用塑性土的排水抗剪强度参数(c' & F'))。

总应力分析

总应力分析采用塑性土的不排水抗剪强度。不排水剪切强度(sigma a)可以通过现场试验确定，如叶片剪切试验(VST)，或在实验室中通过无侧限压缩试验确定。

当F = 0时，承载力因子Nc = 5.5, N ?= 0, Nq = 1(代入太扎吉承载力方程)

(条形基础)

Q ult = 5.5c + ?Df

由于采用了总应力参数，地下水位对上述方程没有影响。以上算例的极限承载力，塑性土的极限承载力往往远小于黏聚力较小的土的极限承载力。这就是为什么建筑规范允许粘性较低的土(如砂)比塑性土(粘土)承受更高的允许承重压力的原因。

此外，由于饱和塑性土的极限承载力不会随着地基宽度的增加而增加，因此地基宽度的增加通常是不允许的。在某些情况下，可以使用总应力参数。c”和“F“为了计算极限承载力[例如，可以建造一个像油罐或谷物升降机这样的结构，并经过足够的时间使饱和塑性土在这种荷载下固结。如果将油罐或谷物提升机迅速填满，饱和的塑性土将受到不排水荷载的作用。

该条件可通过固结不排水三轴试验(ASTM 4767-02, 2004)进行模拟，以确定总应力参数(c & F)。根据F值，由图得出承载力因子;然后由式1计算极限承载力。如果场地由两层具有不同抗剪强度参数/特性的粘性土组成;计算第2层不排水抗剪强度与第1层不排水抗剪强度之比，即

c2 / c1 =俗/ su1

确定比例T/B，其中T=基础底部到第2层顶部的垂直距离，B =基础宽度。在图中输入c2/c1值，与相应的T/B曲线相交，确定条形基础Nc值;F = 0 (n ?= 0 Nq = 1)。

有效应力分析

有效应力分析采用塑性土的排水抗剪强度(c' & F')。排水抗剪强度可通过三轴压缩试验得到。这种分析被称为长期分析，因为来自荷载的剪切诱导孔隙水压力已经消散，并且目前在现场普遍采用静水孔隙水条件。由于正在进行有效的应力分析，因此在分析时必须考虑地下水位的位置。

进行承载力分析的第一步是从图中得到承载力因子Nc, N ?， Nq;用F'的值。根据地下水位的位置，可能需要对总单位重量进行调整。然后利用太扎吉承载力方程(用c'代替c)得到极限承载力，采用安全系数3计算允许承载力或压力。

管理案例:

总应力分析将提供一个较低的允许承载能力软或非常软的饱和塑性土。这是因为随着时间的推移，荷载会使塑性土固化，导致抗剪强度增加。长期情况下，塑性土抗剪强度较高，承载力较高。有效的应力分析将为非常坚硬或坚硬的饱和塑性土提供较低的允许承载能力。

坚固到坚硬的塑性土是中间条件。饱和塑性土的ORC和固结(获得抗剪强度)的趋势将决定是短期条件还是长期条件提供较低的承载力。颗粒土的承载力分析颗粒土不会液化，但由于孔隙水压力的增加，抗剪强度降低。

例如，砂砾位于地下水位以下，其抗液化的安全系数大于2，地震引起的超孔隙水压力通常足够小，其影响可以忽略。利用太沙基承载力方程和有效的应力分析，认识到砂石是无黏聚力(即c' = 0)的太沙基承载力方程

Qult = cNc + q'Nq + 1/2 t BN

对于无黏聚力的土壤

Qult = 1/ 2tbn ?加上t Df Nq

对于较浅的基础，最好忽略第二项(?t Df Nq)在方程2中。这是因为该术语代表的是位于基础底部以上的土的阻力，这可能不会被动员为冲切破坏。Qult = 1/ 2t BN?

无黏聚力土包括砂砾土、砂土等。无黏聚力土的抗剪强度是由土粒间的摩擦阻力和联锁阻力形成的。这是由围压引起的。在无黏聚力的情况下，土体c = 0

Qult = cNc + q'Nq + 1/ 2t BN?
第一项c = 0
Qult = qNq + 1/ 2t BN?

对于无黏聚力的土体，地下水位的位置会影响其极限承载力。
承载力破坏的深度通常假定为参与承载力破坏的土体延伸到与基础宽度相等的深度。因此，对于位于该区域的地下水位，将上述方程的第三项改变。

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