Под несущей способностью основания подразумевается нагрузка, после превышения которой в нем возникают опасные для сооружения деформации или недопустимые перемещения.
Характер деформации грунтов основания под воздействием на него возрастающей нагрузки меняется. Принято различать три фазы деформации основания.
В начальной (первой) фазе, называемой фазой уплотнения грунта, осадка основания обусловливается уменьшением размеров пор грунта, расположенного под фундаментом, т. е. уплотнением этого грунта. Эта фаза характерна тем, что касательные напряжения для всех площадок, проходящих через любые точки основания, удовлетворяют условию (1.24) и, следовательно, в основании не возникают сдвиги.
а — конец фазы уплотнения; б — фаза сдвигов; в—фаза выпирания; 1 — области предельного равновесия; 2 – уплотненное ядро
При увеличении нагрузки в точках основания, расположенных у краев подошвы фундамента (точки 1 на рис. 3.1, а), возникают сдвиги. С этого момента начинается вторая фаза деформации основания, называемая фазой сдвига. Сдвиги по мере увеличения нагрузки захватывают все большие области, которые называют областями предельного равновесия (области 1 на рис. 3.1, б). Непосредственно под фундаментом образуется уплотненное ядро грунта в форме клина, в пределах которого сдвиги не происходят. Во второй фазе осадка основания обусловливается не только уплотнением грунта, расположенного под фундаментом, но и его смещениями в стороны. Давление р по подошве фундамента, соответствующее началу второй фазы деформации основания, называют предельным краевым давлением и обозначают ррr.
При дальнейшем увеличении сжимающей нагрузки образовавшееся под фундаментом уплотненное грунтовое ядро 2 (рис. 3.1, в), перемещаясь вниз, расклинивает окружающий грунт и сдвигает его по поверхностям скольжения в стороны и вверх. Основание оказывается разрушенным. Процесс разрушения основания относят к третьей фазе деформации — фазе выпирания. Давление р по подошве фундамента, соответствующее началу третьей фазы деформации, называют предельным давлением и обозначают ри.
Несколько иная картина получается для фундаментов с увеличенной глубиной заложения (рис. 3. 2). В этом случае под фундаментом при его нагружении также образуется уплотненное ядро, однако выпора грунта на поверхность не происходит из-за большого всестороннего обжатия. Зоны сдвигов имеют небольшое развитие, и сдвигаемый грунт способен вызвать только уплотнение в зоне, расположенной вокруг подошвы фундамента. Это обусловливает повышение несущей способности оснований с увеличением глубины заложения фундаментов.
На рис. 3.3 изображен характерный график зависимости осадки основания s от давления р по подошве фундамента. Первой фазе деформации основания (фазе уплотнения грунта) соответствует начальный участок OA, на котором зависимость осадки от давления близка к прямолинейной. Второй фазе (фазе сдвигов) соответствует участок АВ, где зависимость осадки от давления носит отчетливо выраженный криволинейный характер. Давление рpr, соответствующее точке А (на границе указанных участков), называется пределом пропорциональности.
Третьей фазе (фазе выпирания) соответствует участок ВС, который характеризует весьма резкое (катастрофическое) возрастание осадки. Стабилизация осадки не всегда достигается, поэтому давление ри, соответствующее началу третьей фазы деформации основания (точке В), называется пределом прочности или пределом несущей способности основания.
