对地基进行加载试验,荷载逐级增加,记录下每级加载地基变形稳定后加载板的竖向位移,直至地基发生破坏,观察加载过程及加载结束地面变形情况。试验表明,地基发生剪切破坏形式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种:
图6.7 地基破坏形式
(1)整体剪切破坏
这种破坏形式一般发生在紧密的砂土、硬黏性土地基。加载过程中,当荷载较小时,载荷板四周地面无明显变化,从记录的加载与加载板沉降量p-s曲线看,如图6.1(d)所示,沉降量s较小,增速缓慢,p-s关系近乎直线变化;当荷载增加至某个数值时,载荷板周边土体开始破裂,随着荷载的增加,破坏现象越来越明显,p-s曲线开始向下弯曲,说明沉降量s增速加快;当荷载继续增加至某个数值时,加载板周围地面破坏明显,土体从加载板下被挤出,四周地面隆起明显,加载板急剧下沉或向一侧倾斜,p-s曲线陡然陡直下降,地基发生破坏。
(2)局部剪切破坏
局部剪切破坏破坏过程与整体剪切破坏过程相似,但地面破坏现象没有整体剪切破坏现象明显,p-s曲线中直线段、弯曲段和陡降段也没有整体剪切破坏p-s曲线中分段明显。常发生于中等密实砂土中。
(3)冲剪破坏(刺入剪切破坏)
冲剪破坏时,随着荷载的增加,基础将随着土的压缩近乎垂直向下移动。当荷载继续增加并达到某数值时,基础随着土的压缩连续刺入,最后因基础侧面附近土的垂直剪切而破坏。
以整体剪切破坏为例,将地基破坏过程分为三个阶段:
(1)压密阶段(或称线弹性变形阶段)
相当于p-s曲线上的oa段。在这一阶段,p-s曲线接近于直线,土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度。在这一阶段,荷载板的沉降主要是由于土的压密变形引起的,把p-s曲线上相应于a点的荷载称为比例界限p cr 。
(2)剪切阶段(或称弹塑性变形阶段)
相当于p-s曲线上的ab段。在这一阶段p-s曲线已不再保持线性关系,沉降的增长率随荷载的增大而增加。在这个阶段,地基土中局部范围内(首先在基础边缘处)的剪应力达到土的抗剪强度,土体发生剪切破坏,这些区域也称塑性区。随着荷载的继续增加,土中塑性区的范围也逐步扩大,直到土中形成连续的滑动面。因此,剪切阶段也是地基中塑性区的发生与发展阶段。相应于p-s曲线b点的荷载称为极限荷载p u 。
(3)破坏阶段
若荷载达到p u 后继续增大,越过b点,沉降增速加快,且不能稳定下来,地基发生整体剪切破坏。