整体剪切破坏

地基破坏形式

在基础荷载作用下，地基发生连续剪切滑动面的一种地基破坏形式。其破坏特征是，当基础荷载达到某一数值时，首先在基础边缘的土体发生剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成连续的滑动面，基础急剧下沉并向一侧倾倒，基础两侧的地面向上隆起。

定义简述

根据试验研究，地基因竖向承载力不足引起的破坏有三种形式：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏。

整体剪切破坏的特征是：当建筑物荷载较小时，建筑物的基础下会形成一个如图1-a的三角形压密区Ⅰ，随同基础压入土中，这时基底压力p与沉降s基本上呈直线关系，属于线性变形阶段，如图1-b中的oa段。随着荷载增加，压密区Ⅰ向两侧挤压，土中产生塑性区，塑性区先在基础边缘产生，然后逐步扩大形成图1-a中所示的Ⅱ，Ⅲ塑性区。这时基础的沉降增长率较前一阶段增大，故p-s曲线呈曲线关系，属于弹塑性变形阶段，如图1-b中的ab段。当荷载达到一定值后，土中形成连续滑动面，并延伸到地面，土从基础两侧挤起并隆出，基础沉降急剧增加，整个地基失稳破坏。这时p-s曲线上出现明显的转折点b，其相应的荷载称为极限荷载pu。

整体剪切破坏时常发生在浅埋基础下的密砂或硬黏土等坚实地基中。

地基的剪切破坏形式，除了与地基土的性质有关外，还同基础埋置深度、加荷速率等因素有关。如：在密砂地基中，一般常发生整体剪切破坏，但当基础埋置较深时，在很大荷载作用下密砂就会产生压缩变形，也可能产生冲剪破坏；在软粘土中，当加荷速度较慢时会产生压缩变形而产生冲剪破坏，但当加荷很快时，由于土体来不及产生压缩变形，就可能发生整体剪切破坏。

基于整体剪切破坏的地基承载力深度修正

深度修正实质

根据太沙基承载力理论，破坏时理论上的塑流边界为如图2所示的abcd和a′bc′d′，其中Ⅰ为“弹性核”区，随基础一起向下移动；Ⅱ为过渡区，一组滑动面为由对数螺线形成的曲面，另一组则是辐射向的曲面；Ⅲ区是被动朗肯区，滑动面是平面，其与水平面的夹角为（45º-ϕ/2）。极限承载力根据弹性楔aa′b的静力平衡条件确定，很显然基底水平面以上基础两侧的超载，会限制滑动面的发展，提高地基极限承载力。根据太沙基承载力理论，极限承载力可近似由下式表示：

（1）

式中第3项为基底水平面以上基础两侧的超载对承载力的贡献，Nq为无量纲的承载力系数，仅与土的内摩擦角ϕ有关。

《建筑地基基础设计规范》第5.2.4条给出从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载特征值的修正公式如下：

（2）

式中第三项为基础埋深对承载力的修正项，其原理归根到底也是基础两侧的超载对承载力的贡献。那么基底平面以上基础两侧多大范围内的超载（或埋深）对地基承载力的提高起作用呢？由图2可见，滑动面上部ad及a′d′范围内的超载会对地基承载力有所帮助。

ad及a′d′范围为多少呢？先按基底下土内摩擦角ϕ分别为15º和30º求出ad段及a′d′段的长度，再按对数螺线方程求出ac及a′c′的长度，aa′段长度=B(基础宽度)，计算数据见表1。可见，土内摩擦角ϕ为15º~30º时，基础两侧的有效超载范围为2B~4B。同时要注意，式（1）是以超载为连续均布荷载并作用在整个滑动体表面为前提。若基础两侧为独立基础时，通常不宜做深度修正。

浅层与深层平板载荷试验承载力的修正

浅层平板载荷试验适用于确定浅部地基土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力，承压板面积不应小于0.25m2，试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍（图3-a）。

深层平板载荷试验适用于确定深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力，承压板采用直径为0.8m的刚性板，紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于80cm（图3-b）。

由图3可见，浅层平板载荷试验时，其承压板面两侧无地面超载，由试验给出的承载力特征值应根据实际的基础埋深进行深度修正；而深层平板载荷试验时，其承压板面两侧已经有地面超载，由试验给出的承载力特征值已反映出地面超载的影响，所以在设计时，不应再进行地基承载力深度修正。

不同情况下承载力深度修正的埋深取值

了解了地基承载力深度修正实质，就能较容易地针对不同的基础形式及基础埋深进行承载力修正。

图4-a：基础两侧一边埋深大，一边埋深小。地基破坏的滑动面会先到达浅的一边，所以用于深度修正的基础埋深应取埋深小的计算。

图4-b：基础一侧在2B~4B 范围内有两种埋深，D1>D2。偏于安全考虑，用于深度修正的埋深可取D2 进行计算。

图4-c：主裙楼连为一体，主楼采用筏形基础，裙楼采用独立基础或条形基础。用于主楼筏板下地基承载力的深度修正，应自裙楼室内地面算至主楼筏板底；用于裙楼独立基础或条形基础下地基承载力的深度修正，应自裙楼室内地面算至独立基础或条形基础的底面。

图4-d：主楼与裙楼采用连为一体的筏形基础。用于深度修正的基础埋置深度，可取裙房基础底面以上所有竖向荷载（不计活载）标准值（仅有地下车库时应包括顶板以上填土及地面重）F（kN/m2）与土的重度γ（kN/m3）之比，即折算深度d=F/γ（m），再取小值进行深度修正。

图4-e：主裙楼为一体，主体采用筏形基础，裙楼采用独立基础加防水底板。此种情况介于图4c，d 情况之间，简便、安全的方法是按图4c 情况计算。当柱距较小、而防水板较厚、土质也较好时，可以考虑防水底板的作用，理论上应按防水底板的地基反力，计算出折算深度后，用于深度修正。

全国各地天气预报查询