引言

　　地基承載力一直是巖土工作者關注的一個重要問題。能否正確確定地基承載力，直接影響建筑物的安全和正常使用，而且還影響整個建筑物的投資成本和工程進度。

　　地基承載力基本概念及其確定方法

　　1.1 地基承載力概念

　　所謂地基承載力就是指地基同時滿足強度和變形兩個條件時，即：滿足地基強度不破壞，地基變形或不均勻沉降不致過大的條件，單位面積所能承受的最大荷載。地基在不同狀態下有不同承載力，像臨塑承載力，臨界承載力和極限承載力。

　　1.2地基承載力確定方法

　　地基承載力確定方法總的有三大類，有理論計算、現場原位測試和承載力經驗數據表方法，本文主要介紹載荷試驗確定地基承載力的方法。首先我們看下地基應力與應變的關系。如圖，荷載與沉降量典型曲線可分為三個變形階段，(1)壓密階段，荷載較小時，PP0時，荷載與變形之間不再保持直線關系，曲線上的斜率逐漸增大，曲線向下彎曲，表明荷載增量相同情況下沉降量越來越大。此時，地基土在壓板邊緣下局部范圍發生剪損，塑性變形區逐漸擴大，壓板沉降量顯著增大;(3)完全破壞階段 當荷載繼續增大時，在P>Pu后，壓板連續急劇下沉，地基土中的塑性變形區已聯成連續的滑動面，地基土從壓板下被擠出來，在試坑底部形成隆起的土堆，此時，地基已完全破壞，喪失穩定。

　　由載荷試驗結果確定地基承載力特征值方法有[1]

　　當P-S曲線上有比例界限a時，取該比例界限a對應的荷載值;

　　當極限荷載Pu能確定，且Pu<2P0時，取極限荷載的一半;

　　不能按上述(1)(2)要求確定時，當壓板面積為0.25~0.50m2，可取s/d=0.01~0.015所對應的荷載值，但其值不應大于加載量的一半。

　　地基承載力計算歷史

　　2.1 我國地基承載力計算歷史

　　我國學者黃文熙在土的強度和變形及本構關系方面，陳宗基在粘土微觀結構和土流變方面，錢家歡在土流變土工抗震方面，沈珠江在軟土本構關系方面都做出流貢獻[2]。

　　1984年，顧慰慈通過假定滑動面是由兩段直線夾一段對數螺線組成，且地基土服從庫侖破壞準則，推導了傾斜荷載作用下的層狀地基的極限承載力的近似計算公式。1987年，陳希有等推導了具有各向異性和非均質性的土上條形基礎的極限承載力公式，指出土的抗剪強度的各向異性和非均質性對條形基礎的極限承載力有較大影響[3]。1992年，徐守國[4]用土體抗剪強度發揮系數m推導了坡頂距為零的鄰坡地基和斜坡地基的極限承載力。1999年，王年香[5]根據莫爾-庫侖屈服準則推導了半無限土坡在坡頂豎向荷載作用下的應力計算公式，指出半無限土坡在坡頂豎向荷載作用下經歷一個彈性一個塑性的變化過程，并給出了半無限土坡的臨塑荷載和極限荷載系數的計算圖表。2004年，張永興[6]通過對邊坡巖石地基分析，指出考慮到一側臨空面的出現使側壓力減小，必須對正承載力進行修正。

　　2.2 國外地基承載力計算歷史

　　朗肯于1857年研究了半無限土體在自重作用下，處于極限平衡狀態的應力條件，推導出了土壓力計算公式，即著名的朗肯土壓力理論，并且首次提出了地基極限承載力理論公式。法國學者庫侖研究了擋土墻后滑動楔體達到極限平衡狀態時，用靜力平衡方程解出中作用于墻背的土壓力，于1776年提出了著名的庫侖土壓力理論和庫侖定律，推動了地基承載力計算理論的發展。普朗特(Prandtl)1920年根據塑性理論，研究了剛性沖模壓入無質量的半無限剛塑性介質中，導出了介質達到破壞時的滑動面形狀和極限壓力公式。隨后太沙基(K.Terzaghi 1943)推出了著名的太沙基公式：Pu=

　　，此公式適用于基礎底面粗糙的條形基礎。應用太沙基極限荷載公式進行基礎設計時，地基承載力為f=Pu/K，式中K為地基承載力安全系數。由于當地基土的內摩擦角等于零時，太沙基公式難以利用。斯凱普頓(Skempton)提出了極限荷載的半經驗公式：Pu=5c(1+0.2

　　d;當地基受傾斜荷載作用時，太沙基公式和斯凱普頓公式都無法解決。后來漢森(B.Hansen.)提出了中心傾斜荷載作用地基承載力計算公式,Pu=

　　地基承載力研究現狀

　　傳統的地基承載力計算理論主要有太沙基、魏西克、斯凱普頓、漢森和梅耶霍夫等提出的各種經驗和半經驗的計算公式。由于科技的進步和社會發展對建筑物要求越來越高，所以出現了各種加載條件，各種復雜地層情況，故巖土工作者必須借助新的分析方法和計算技術來計算地基承載力。目前，地基承載力理論主要包括三種方法：極限平衡法、滑移線法和極限分析法。

　　(1)復合加載條件下地基承載力研究現狀

　　在以往地基承載力研究中，采用荷載傾斜影響系數近似地考慮水平荷載對豎向承載力的降低作用，采用梅耶霍夫有效寬度假定考慮荷載偏心的影響。實際上在水平荷載、豎向荷載和力矩共同作用的復合加載條件下地基承載力是一個三維問題。近期欒茂田[7]，Martin、Bransby與Randolph，Taiebat與Carter 的研究表明:在荷載空間內存在一個三維曲面，稱為地基的破壞包絡圖，它不依賴于加載路徑，由引起地基破壞時的各種荷載分量(水平荷載H、豎向荷載V和力矩M)組合構成。目前關于確定地基破壞包絡圖的形狀的研究主要集中在不排水條件下的破壞模式。所建議的各種地基破壞包絡圖可以表達成下面一般形式

　　式中A，B分別為基礎基底面積和寬度或直徑;Su為基底下覆土的不排水抗剪強度。

　　(2)雙層地基的承載力研究現狀

　　可采用極限平衡法、極限分析法求解。當下面土層土體強度低于上層土體時，地基達到破壞前時往往發生很大的沉降，此時小變形假定不再成立。Wang和Carter利用大、小變形理論分別計算兩層土體為純粘性土時承載力系數，發現大變形理論所得結果大于小變形理論所得結果，對圓形基礎兩者差異更大，這表明通常基于小變形假定所得的承載力偏于保守。自然界中，地基通常是由多種不同土層構成。對這一復雜問題目前還沒有可靠的計算方法。欒茂田等利用變分法給出了一般多層非均質地基極限承載力的上限值。

　　(3)確定任意形狀臨界滑動面位置的方法的研究現狀

　　目前任意形狀臨界滑動面確定的方法大致分為4類:動態規劃法、變分法、非線性規劃法及隨機搜索法。這些方法雖有成功的例子，但是沒有從根本上解決求解普適性、收斂性等問題。朱大勇[8]近年來發展了一種新的邊坡穩定性計算方法——臨界滑動場法，圓滿地解決長期困擾邊坡工程界一個重大理論難題即準確確定任意形狀臨界滑動面位置。

　　地基承載力研究發展方向

　　地基承載力課題經過國內外的許多學者的不懈努力，取得了巨大成就。但仍存在很多問題需要進一步的深入研究，(1)在理論研究方面，現有的邊坡地基破壞模式有待于進一步研究改進;(2)準確評估多層地基的承載力的方法還需要進一步的研究;(3)確定邊坡地基的極限承載力，不僅需要滿足基底地基土體的承載力，而且其沉降或位移差應滿足建筑物使用要求。因此，應該討論邊坡地基上基礎的荷載和位移的關系。

　　參考文獻：

　　[1] 陳希哲 土力學地基基礎(第三版).北京：清華大學出版社，1998.

　　[2] 趙樹德 土力學 北京：高等教育出版社，2006

　　[3] 陶國平 邊坡地基穩定性相關問題研究.重慶大學碩士學位論文 2007.

　　[4] 徐守國.斜坡上地基承載力的研究.西安公路學院碩士學位論文，1992

　　[5] 王年香，魏汝龍.半無限土坡彈塑性應力的計算.南京水利科學研究院水利水電科學研究.1993，3(1)

　　[6] 張永興等.巖石力學.中國建筑工業出版社，2004

　　[7] 欒茂田等 土工建筑物與邊坡研究進展綜述 中國土木工程學會第九屆土力學及巖土工程學術會議論文集 2003

　　[8] 朱大勇 邊坡全局臨界滑動場方法與應用(Ⅰ)——理論基礎 水利水電科技進展 2000