地基基础作业

1、地基基础作业郑州大学现代远程教育地基基础课程考核要求1.简答题（1）模块一：1） 土中的液态水分哪几类？对土的性质各有什么影响？答：强结合水、弱结合水、自由水、重力水，三相体、碎散性、透水性、多孔性、自然变异性或不均匀性、易变性2）反映无粘性土密实度状态的指标有哪些？各有什么优缺点？答：孔隙比、孔隙率、干密度、相对密实度、动力触探锤击数、等。3）简述达西定律及其适用范围。实验室如何测定渗透系数k?答：尸ki；常水头法和变水头法。4）动水力如何计算？渗透变形有几种形式？各有什么特征？答：j=yj5）按国标GB50007,建筑物的地基岩土可分为哪几类？各类土的划分依据是什 么？答：岩石、碎石土、砂

2、土、粉土、黏性土和特殊土。（2）模块二：1） 土的自重应力分布有何特点？地下水位的升降对自重应力有何影响？答：自重应力随深度而增大，每层土内线性分布，分层土折线分布，隔水层处 突变；地下水位上升，自重应力减小。2）刚性基础的基底压力分布有何特点？工程中如何简化计算基底压力？答：刚性基础的基底压力非线性分布；工程中简化为线性分布3）目前计算地基中附加应力的假定是什么？这些假定是否合理？答：把地基土视为均匀、各向同性的半无限空间弹性体；与实际有出入，当基底压力不大时，可满足工程要求4）简述饱和土的有效应力原理。在饱和土一维固结过程中，土的有效应力和孔隙水压力是如何变化的?答：总应力等于有效应力和孔

3、隙水压力；影响±变形和强度的是有效应力5) 土的压缩性常用指标有哪些？指标间有什么关系？答：压缩系数、压缩指数、压缩模量、体积压缩系数、等(3)模块三：1)简述库仑公式。对一定的土类，其抗剪强度指标是否为一定值？为什么？ 答：r, =c + “an*不是定值，因为它和剪切面上的正应力有关2) 土体中首先发生剪切破坏的平面是否就是剪应力最大的平面？在通常情况 下，剪切破坏面与大主应力面之间的夹角是多少？答：不是；45° + 0/23)地基的剪切破坏有哪些形式？发生整体剪切破坏时p-s曲线的特征如何？ 答：整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲切破坏；发生整体剪切破坏时p-s曲线 分为

4、三段：线性变形段、曲线段、陡降段。4)试比较基础宽度和埋深对临塑荷载、界限荷载、地基极限承载力的影响。答：内摩擦角大于0时，增大基础宽度，临塑荷载不变，界限荷载和地基极限 承载力都增大；增大埋深时，三者都增大。5) 土压力有哪几种？影响土压力的最重要因素是什么？试论述朗肯土压力理 论的基本假定。答：主动土压力、静止土压力和被动土压力；墙体位移方向和大小。墙背垂直、 光滑；墙后填土面水平。(4)模块四：1)在详细勘察阶段，勘探孔的深度如何控制？答：详勘的勘探深度自基础底面算起，且勘探孔深度应能控制地基主要受力层。 当地基的宽度不大于5m,勘探孔的深度对条基不应小于3. Ob (b为基础宽度)，

5、单独柱基不应小于1. 5b,但不应小于5m。对高层建筑和需进行变形验算的地基, 控制性勘探孔深度应超过地基沉降计算深度；高层建筑的一般性勘探孔应达到 基底下(0.5L0)b,并深入稳定分布的地层。对仅有地下室的建筑或高层建筑 的裙房，当不能满足抗浮设计要求，需设置抗浮桩或锚杆时，勘探孔深度应满 足抗拔承载力评价的要求。当有大面积地面堆载或软弱下卧层时，应适当增加 控制性勘探孔的深度。如遇基岩或厚层碎石土等稳定土层时，勘探孔深度应根 据情况进行调整。2）常用的勘探方法有哪几种？答：常用的勘探方法有钻探、掘探（井探、槽探和洞探）和地球物理勘探。触 探往往与钻探等其他勘察方法配合使用3）勘察报告中常

6、用的图表有哪些？答：勘探点平面布置图，工程地质柱状图，工程地质剖面图，综合地质柱状图, 土工试验成果汇总表（5）模块五：1）建筑地基基础设计规范GB50007规定，地基基础设计时，所采用的荷载 效应应按哪些规定执行？答：按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基 础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相 应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值；计算地基变形时，传 至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不 应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值；计算挡土墙土压 力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷

7、载效应应按承载能力极限状态下荷载效 应的基本组合，但其分项系数均为1.0；在确定基础或桩台高度、支挡结构截 面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的 荷载效应组合和相应的基底反力应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组 合，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状 态荷载效应标准组合2）确定基础埋深时要考虑哪些因素？答：建筑物的用途和基础构造；荷载大小和性质；相邻建筑物的基础埋深；工 程地质条件和水文地质条件；地基土冻胀性。3）什么是负摩阻力？简述其产生的条件。答：桩周土层相对于桩侧向下位移。4）何谓承台效应？什么情况下不能考虑承台效应？答：摩

8、擦型群桩在竖向荷载作用下，由于桩土相对位移，桩间土对承台产生一 定竖向抗力，成为桩基竖向承载力的一部分而分担荷载，称之为承台效应。对 于端承型桩基、桩数少于4根的摩擦型柱下独立桩基，以及下列情况时不能考 虑承台效应：承受经常出现的动力作用，如铁路桥梁桩基；承台下存在可 能产生负摩阻力的土层，如湿陷性黄土、欠固结土、新填土、高灵敏度软土以 及可液化土，或者由于降低地下水位地基土固结而与承台脱开；在饱和软土 中沉入密集桩群，引起超静孔隙水压力和土体隆起，随着时间推移，桩间土逐 渐固结下沉而与承台脱开等。5）简述摩擦型群桩基础和端承型群桩基础工作特点的异同。答：端承型桩基持力层坚硬，桩顶沉降较小，桩

9、侧摩阻力不易发挥，桩顶荷载 基本上通过桩身直接传到桩端处土层上。而桩端处承压面积很小，各桩端的压 力彼此互不影响或相互影响较小，因此可近似认为端承型群桩基础中的基桩与 单桩相近；群桩的承载力等于各单桩的承载力之和，群桩效应系数（群桩中各 基桩平均极限承载力与单桩极限承载力的比值）n=lo摩擦型桩：当桩数少，桩中心距sa较大时，例如大于6d,桩端平面处各桩传来 的压力互不重叠或重叠不多。此时群桩中基桩的工作性状与单桩的一致，故群 桩的承载力等于各单桩承载力之和；当桩数较多，桩距较小时，例如34d,桩 端处地基中各桩传来的压力将相互重叠。此时，桩端处压力一般明显大于单桩, 桩端以下压缩土层的厚度也

10、比单桩要深，这样群桩中基桩的工作状态与单桩显 著不同，群桩承载力不等于各单桩承载力之和，群桩的沉降也明显地超过单桩。 若限制群桩的沉降量与单桩沉降量相同，则群桩中每一根桩的平均承载力就比 单桩时要低，也就是说群桩效应系数n<lo6）换土垫层法的原理是什么？如何确定垫层的厚度和宽度？为什么厚度太薄 和太厚都不合适？答：换填垫层法是先将基础底面下一定范围内的软弱土层挖除，再换填其他无 侵蚀性、低压缩性和强度大的散体材料，经过分层夯实，作为地基的持力层；垫层下卧层的承载力确定换填厚度；确定垫层宽度时，除应满足应力扩散条件 外，还应考虑垫层应有足够的宽度及侧面土的强度条件，防止垫层材料向侧边 挤

11、出而增大垫层的竖向变形量；垫层的厚度通常不应大于3m,否则工程量大、 不经济、施工难；同样垫层也不应小于0. 5m,否则作用不显著、效果差。2.计算题：（1）模块一：1）某土样体积为1000 cm3,质量为1870 g,烘干后测得其质量为1677 g,已 知土粒比重4=2. 66。试求土的密度p、含水量外孔隙比队饱和度某 土样体积为1000 cm3,质量为1870 g,烘干后测得其质量为1677 g,已知土 粒比重W=2. 66,试求土的密度p、含水量外孔隙比。、饱和度m _ 1870V 1000=1.87 g/cm4（l + w）Pw 12.66x（l + 0.115）x1e =1 =1 =

12、 O.D©op1.87S =必=°0 2.66 = 52 2%r e 0.5862）某干砂试样密度p=1.66 g/cm，土粒比重d = 2.69,置于雨中。若砂样体积不变，饱和度增至40%时，此砂在雨中的含水量犷为多少？答：由干砂密度P=0=1.66 g/加得孔隙比比4-匚匕芈-1 = 0.62L66+八人为j=l0.4x0.62在雨中£=40%,含水量w =-=9.2%3）某原状土样，试验测得土的天然密度0= 1.67 t/m含水量严=12. 9%,土粒比重d = 2. 67o试求士的孔隙比队 饱和度&、饱和重度几.有效重度小答：3 T 一0.129x

13、2.670.805= 43%人j"°.8°-9.25kN/m3+e1 + 0.805/ = /句一”，=19.25-10 = 9.25 kN/m3(2)模块二：1)某建筑场地的地层分布见图示。其中第一层细砂厚A = 4. 5 m,重度y=19 kN/ms,饱和重度八1t=19.4 kN/m3,地下水位在地面下2 m处；第二层粘土 厚A = 4.5 m,饱和重度加，二17.4kN/m以下为不透水的岩石层。试求各 层交界面处的竖向自重应力以及作用在基岩顶面的土自重应力和静水压力 之和，并绘出自重应力沿深度的分布图。1 y= 19kN/n?细砂2至ysal= 17.4

14、kN/m3 粘土% = 19.4 kN/nT答:2）某饱和粘土层的厚度为10 m,地面作用大面积荷载r = 150 kPa。已知该粘 土的压缩模量为其=5MPa,竖向固结系数Q =12 m7a,求粘土层在双面 排水条件下加荷1年时的沉降量。已知当应力图形为矩形时，单面排水条件Q 一丁丁、下的平均固结度以与时间因数A之间的关系为q =l-；e =。答：由于地面作用大面积均布荷载，所以粘土层中附加应力为均匀分布，即区=2 = 150kPa粘土层的最终（固结）沉降量s = 吆 =1?0-0 =300111111以 5CX 12x1加荷1年时,时间因素= 77一 =。.48固结度 Ut=l- A- e

15、xp ） = 1 - X exp - -） = 75%7T 4 k4故加荷1年时地面的沉降量为sr = s-Ut = 30Ox 0.75= 225mm3）在天然地面上大面积堆载，荷载强度 = 50kPa。天然土层为两层，第一层为粗砂, 厚度4. 0m,重度/ = 18kN/m3,饱和重度%, = 18kN/nf ；第二层为粘土层，厚度5. 0m, 压缩模量瓦=5 MPa,饱和重度4=20kN/nf；地下水位在地面下1. 0m。不计第一层 粗砂层的压缩量，试计算由于地面堆载而引起的粘土层的最终压缩量为多少？当上述 压缩稳定后，地下水位突然下降到粘土层顶面，试问由此而产生的附加沉降是多少？- 11

16、 I I I 11 I IP 卡号粗砂f产18kN/n?三守 、粘土 小二 20kN/n?E=5MPa方/ / / / / /答：(3)模块三：1)一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水剪切试验，施加周围压力b_1二 196 kPa,试样破坏时的主应力差%- q = 274 kPa,测得孔隙水压力u= 176 kPa,已知该土样的有效内摩擦角为26。，试求破坏面上的有效正应力 和剪应力以及试样的有效粘聚力c'。答：由于已知该土样的有效内摩擦角为e'=26° ,所以破裂面与水平面夹角成a = 450+4/2=58。由试验得巧=274+196= 470kPa, 6 =1

17、96kPa破裂面上的正应力b和剪应力r分别为0 = ；(% + %) + g(%一 %)8S 2a = 1(470 +196) +1(470 -196)cos 116° = 273 par = l(o-1 -as)sin2a = 1(470-196)sinll6(> = 123pa在破坏面上的有效正应力为/ =。= 273 -176 = 97 pa由于此时q = T = c' + b'tan"，所以c' = 75.8kPa2)对某砂土土样进行直剪试验，当法向压力。=100kPa时，测得抗剪强度 q=52kPa。已知同种土制备的土样承受大主应力5

18、 =12CkPa,问小主应力6满足什么条件土样才不会发生剪切破坏?答：由于砂土的内摩擦角c = 0所以内摩擦角(p = arctan = arctaii- = 27.47° b100在极限平衡状态下且5=12（kPa时，内应满足=or. tan2(45°-) = 120tan2(45°) = 44.24kPa22所以当b3P <6 W 时，土样不会发生剪切破坏。3）某条形荷载作用下，地基中某点的应力经计算得：crv=120 kPa, L=60kPa,断该点是否被剪坏?2120+6。+ j 120-60、1=50 kPao若地基土的抗剪强度指标分别为8 = 1

19、8° , c = 20 kPa,试判+ 5O2 =<14&3 kPa31.7O r = / t an2(45° + °/ 2)+ 2c t art(45° + (p! 2)=31.7xtan2 45。+18°+ 2x20xtaiJ 45°2 ；= 115. kPa 5/ <5 = 1483攵Pa该点已被剪坏4）如图所示挡土墙，墙背竖直、光滑，墙后填土面水平，各填土层物理力学性 质指标如图所示。试计算作用在该挡土墙墙背上的主动土压力和水压力合 力，并绘出侧压力分布图。q= 10 kPa 口口口 I 匕=18 kN/n

20、? 巴= 30。，q=°K = 17 kN/m '寸 <p, = 26°, c, = 0 二=19kN/m, <P2 = 26。，c2 = 0答：计算第一层填土的土压力强度K | = tan2(45° -争=tan2(45° -20°)=0.49/入=-2q 77 = -2xl0x0.7 = -14kPa设临界深度为4则= 1.59 inPai =八E K32G 病7 = 18x 5 x 0.49-2x10x0.7 = 30.1 kPa计算第二层填土的土压力强度心=tan2(45° -号)=tan2 (45

21、6; -?)=；“a1下=c =18x5x = 30 kPa/k = (y/i +%2)&2 = (18x5 + 19x2)x = 42.67 kPa主动土压力合力为Ea =1x30.1x(5-1.59) + 1x(30 + 42.67)x2 = 124 kN/m 22(4)模块五:1)已知如图所示柱基础所受荷载标准值为凡=1100 kN, M=140 kN-m,基础底 面尺寸1X6 = 3.6mX2.6m,基础埋深2. 0 m,地层分布情况如图所示。 已知持力层承载力特征值Zk= 150 kPa,承载力修正系数% =0.3, 77d =16,其压力扩散角为23。；下卧层为淤泥质土，承

22、载力特征值a=85 kPa,承 载力修正系数%=0.,%=1。；地下水位在地面下1. 2 mo试对下卧层承载 力进行验算。I "=1100kN/、%=140 kN m杂填土匕=16.5kN/m' 粘土 /xb=3.6mx2.6m%=19kN/m +3.6 m14=150 kPa.%=0.3, %=1.6, 6 = 23°淤泥质土 4=85 kPa,叩=0,，=L0答：基础埋深范围内土的加权平均重度16.5x1.2 + (19-10)x0.8 C1 NT/ 3/oi=茄=13.5kN/m经宽深修正后的持力层承载力特征值fa =150+0 + 1.6xl3.5x(2-0.5) = 1824kPa基础及回填土重 Gk = (20x 1.2+10x0.8) x 3.6 x 2.6 = 30CkNR+Gk 1100+300,能中、氏= " * =149,6kPa(5 通足) A3.6x2.6 40/ek =-=0. lm(< = 0.6m,满足)Fk +Gk 1100+300621888kPq 满足)=