P-s曲线特征及地基变形破坏特点

根据地基沉降观测结果绘制不同含水量工况荷载沉降（P-s）曲线如图6.7～图6.13所示。

图6.7 含水量2％时的P-s曲线

图6.8 含水量4％时的P-s曲线

图6.9 含水量6％时的P-s曲线

图6.10 含水量8％时的P-s曲线

图6.11 含水量12％时的P-s曲线

图6.12 含水量16％时的P-s曲线

图6.13 干密度为1.58g/cm³不同含水量荷载沉降（P-s）曲线

由载荷曲线可以看出，风积砂地基自施加荷载到破坏共经历了三个阶段，现将其变形破坏过程及机理分析如下。

第一阶段：压密变形阶段，承压板上的荷载比较小，荷载与沉降呈线性关系，对应于直线段终点的荷载即为临塑荷载P_cr。鉴于有些曲线起始直线段不明显，取s＝0.01B，即沉降量为2mm所对应的荷载为临塑荷载，见表6.3。

表6.3 同一干密度不同含水量地基临塑荷载和极限承载力

这一阶段，地基只发生竖向压缩，土的性质呈弹性状态。地基的沉降与荷载之间的关系大致符合弹性理论沉降计算公式。因此，根据P-s曲线的初始段，土层的平均变形模量E（表6.4）由弹性理论解答得到：

毛乌素沙漠风积砂岩土力学特性及工程应用研究

式中：ω为与承压板的刚度和形状有关的系数，对刚性承压板，方形ω＝0.88，圆形ω＝0.79；B为承压板的边长或直径；_μ为土的泊松比；P、s分别为压密变形阶段曲线上某点的压力值和沉降值。

表6.4 同一干密度不同含水量地基在弹性阶段地基土的变形模量

注：泊松比的取值参考2011年由中华人民共和国建设部发布的《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）10.2.5中建议值。

第二阶段：塑性变形阶段，承压板上的荷载逐渐增大，地基的变形与荷载之间不再成直线关系，说明地基土的性质不再符合弹性性质，除发生竖向压缩外，局部发生剪切破坏，因而呈现塑性状态，对应于点的荷载即为极限荷载P_u，临界荷载为塑性变形阶段段中某一点相对应的荷载。

第三阶段：破坏阶段，在这一阶段，塑性区已发展到连成一片，地基中形成连续的滑动面，只要荷载稍微增加一些，沉降就急剧增加，地基土发生侧向挤出，承压板周围地面隆起，最终发生整体破坏。