西南交大基础工程B离线作业

1、2013-2014年第2学期课程离线作业课程名称：基础工程B班级（全称）：土木工程（工民建）2013-16班（专本）姓名：陈士生学号:学821935西南交通大学网络教育学院福建宁德学习中心第一次作业21.某原状土样测得土的密度p=1.9g/cm3,土粒比重GS=2.65,土的含水率w=20.0%。求孔隙比、孔隙率、饱和度、干密度、饱和密度、有效重度？年,小十叽2.65/1°卬十°2°）一1=。.673,19en=1+君°£73=40.251+0.673二2.65x0.20=0,78乱1+U-1+0.200,67319_=1.583gPLA,2.

2、65+0.673x1.；-=1.9bbgcm,1十0.67326,510门口广、-：9,86kN/m1+0.67322.某土样内摩擦角中工2T,黏聚力白二12出口问：（值）作单轴压力试验时，垂直压力加到多大土样将被剪破?（方）液压为5,的三轴压力试验时，垂直压力加到多大（三轴试验的垂直压力包括液压）土样将被剪破?解：（a）单轴试验时,30,由公式（5-7）,有:13tan2452ctan450212tan222045-34.28kPa2（b）三轴试验时,5kPa,由公式（5-7）,有:,23tan452ctan4525tan245202122tan4520244.47kPa23.图示浅埋基础的

3、底面尺寸为4mx3m,作用在基础上的主要荷载为：竖向力N=3.5X103kN,弯矩M=1.5X102kNm持力层的容许承载力=420kPa。试计算:(1)基底最大及最小压应力各为多少？能否满足承载力要求?(2)其偏心距是否满足的要求？(3)最大压应力达到容许承载力时对应的弯距为对少?解;AZ.M工AW,用=H4X31=6附工工”4工126代入后.解得：心二引6”的五团=423:外满足要求K35x10M=（心-一）甲=（磔）江6=7%/而nA1224.直径为1.2m的人工挖孔桩穿过砂粘土、细砂进入深厚的密实中砂层，各土层的桩周极限摩阻力如下表所列(单位：kPa),桩底中砂的容许承载力取为1230

4、kPa,试按土阻力确定单桩轴向容许承载力。砂粘土细砂中砂506580(提示：里=。.2力，+山叫9局部冲刷或陟粘土U=5114«1,2»3763m（2分）鼻=1/4笳？=025m4m1”=11304m(2分J口，口工用=05K3768x(507+65380xQ=1931IkN4a=LI初4x1230-13904(3分)P=05"E+/b=f93l1+13904=33215kN25 .什么是库仑抗剪强度定律？简述莫尔库仑强度准则？答：库仑抗剪强度定律：库仑认为土的抗剪强度由两部分组成，一部分是滑动面上的黏聚力，另一部分是土的摩擦阻力，用式子表示即为S=c+btan。

5、；在各种复杂应力状态作用下，莫尔库仑强度准则认为：一点的应力状态，在通过这点的各个面上的应力状态组合达到这点的抗剪强度，即发生破坏.26 .何谓软弱下卧层？简述软卧下卧层验算的要点。答工如果地基持力层卜而存在省承载力更低的软弱土，称为软弱卜卧层.当世力超过软狎F卧层的承载力后，基础会因软的下卧层的破环而产生过大沉降，从而影响到建筑物的使用.对软弱卜卦层进行强度验算，要求作用在下卧层顶面的全部压力不超过下卧层的承载力，即：及邙位Wf匹PZ为软弱卜卧层顶面处的附加汽力设计值：pCZ为软弱下卧层顶而处土的自重用力标准值：fz为软弱产卧层顶面处经深度修正后的地靠承载力设计值.27 .单桩承载力和群桩中

6、一根桩的承载力是否相同？并说明其理由。答；不同，一般群桩中一根桩的承载力小于单独承栽力.造成这种现象的原因即所谓擀粒效应U带粒中每根桩的承栽力由桩端阻力q板周摩擦力共同承担，但因桩的间距小，桩间摩擦力无法充分发挥作用；同时,在桩端产生应力叠加因此，群班中单桩承裁力常小于单桩承战力。28 .产生负摩阻力的情况及原因主要有哪些？答工(1)拉F蛀周欠周给的软粘上或萩地上在电力作见F产生固玷：入茸根星装使触周上层降宙下沉.心)在正常而结或弱舱同结眄软粘工地区.ft!于地F水憧金商降债，双便有蚊应力相加.闲而引理大面胤加障白瓯湿暗性黄I;浸水后产生屉陪，(5)打桩时便已设置的缴植抬升等.29 .桩基础的

7、设计步骤有哪些？答；桩凰础设计可按卜列步骤进行；(1)丽定桩的类性和儿何尺寸，初步选择承台底而标高I(2)丽定单桩竖向承载力特征位；(3)确定桩的数量及其在平面的布置导(4)单桩受力验算1必婴时险算校基沉降计算桩基中各桩的荷裁，进行单桩设计.承台设计;(7)绘制桩基施工图.30 .已知某土样重G=0.9kN,其中土粒重G=0.7kN,水重G=0.2kN,土样体积V=0.051mi,其中土粒体积Vs=0.028m3,水的体积Nw0.023m3,试求孔隙比e、孔隙率n、含水量w饱和重度丫sat,干重度丫d、土粒相对密度ds。参考答案：主观题答案暂不公布，请先自行离线完成。31 .设土样厚3cm,在

8、10020CkPa压力段内的压缩系数ai-2=2.2x10-4m2/kN,当压力为100kPa时，e=0.6。求：(a)土样的无侧向膨胀变形模量E；(b)土样压力由100kPa加到200kPa时，土样的压缩量S。参考答案：主观题答案暂不公布，请先自行离线完成。32.图示浅埋基础，已知主要荷载的合力为N=5.0Xl03kN,对应的偏心距e=0.3m=持力层的容许承载力为420kPa,现已确定其中一边的长度为4.0m(1)试计算为满足承载力的要求，另一边所需的最小尺寸。(2)确定相应的基底最大、最小压应力解：由堰，应有N、MN.心=+=+(1>Aabab2(2分N6M、1z50006x500

9、0x03.1"之(+r-)=(+=)x=432mb朴94邛'420(3分N,M6M50的6x5000x0.3420.0,5、55总印址寿432x4432乂甲159.1第二次作业二、主观题（共12道小题）21 .名词解释：无粘性土的相对密度“为土在最密实时的孔答:"=&i英中白为土的孔隙比.为土的最松散时的孔隙比0Q0一片5隙比。22 .名词解释：有效应力原理警：有效应力愎理是土力学有别于箕它同体力学的重要标志，在土的圈度、变形等方面有着重要的应用，主更内容包括以下两点：人饱和土体内一点处的总应力（正应力）等于有效应力与孔隙水压力之和彳2、土的强度及变形取决石

10、土中的有效.应力，而不是总应力。23 .名词解释：渗透固结答：士在受到外荷载作用时，孔隙水从孔隙中排除，同时土体中的孔隙水压减小，有效应力增大，土体发生变形，这一过程称为渗透固结。24 .名词解释：中性点答：桩截而沉降量与桩周土层沉降量相等之点，桩与桩周士相对位移为零，称为中性点.即爽摩阻力与正摩阻力交界点，无任何摩阻力.25 .名词解释：持力层基础底面所在的地层称为持力层，它直接承受基础传来的荷载，是地基的主要受力层。26 .名词解释：软弱下卧层地基由多层土组成时，持力层以下存在容许承载力小于持力层容许承载力的土层时，这样的土层叫做软弱下卧层。27 .名词解释：刚性角答：无筋扩展基础台阶最大

11、容许伸出的宽度与高度的比值所对应的角度”，称为刚性角。28 .名词解释：端承桩答：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力可忽略不计，此类桩称为端承桩。29 .名词解释：桩的水平临界荷载Hcr答:钢筋泡凝土桩在承受逐渐增大的水平推力.当受拽区混凝土开裂并退出T作时所对应的水平荷载，称为桩的水相网CTCUTT1.CrLJIII30 .名词解释：负摩阻力答:当土层的向下变形超过竖向桩的向下变形时，土体给与桩林一个向卜的摩擦力，常与桩顶荷载的方向一段n而与正常情况下的摩擦力方向相反.故称为负摩擦力,31 .土的变形特性是否能满足弹性力学的主要假定？用弹性力学公式计算土体应力的前提是什么？

12、答:在应力水平不变的情况下,地基受到荷载作用所产生的沉降可近似地当作弹性变形,其一般用与和均为常量来反映口而在实践中,土井尊弹性介侦。随着土中应力水平的变化，兄和马也在改变口在计算地基变形时,必须考虑土的这些特点，用弹性力学公式计算七体应力的前提是土为弹性介项，并可规定用和稣都为常量.32 .什么是自重应力和附加应力？对地基基础的沉降有何影响？答：在未修建建筑物的，也土体本身H星引起的应力称为土的向重应力.建筑物修建后，ll建筑物荷我在地基中增加的压力询为附加应力,自重应力不含引起基部的沉降而附加应力则是控制沉降的重要因索第三次作业、主观题（共12道小题）21 .什么叫做地基的软弱下卧层，对基

13、础工程有什么影响？如果地基持力层下面存在有承载力更低的软弱土，称为软弱下卧层。当应力超过软弱下卧层的承载力后，基础会因软弱下卧层的破坏而产生过大沉降，从而影响到建筑物的使用。22 .什么是中性点。答，桩截而沉降量与桩周七层沉降号相缘之点，桩后桩周土相对位移为零，称为中性点.即负摩阴力与正摩阻力交界点，无任何摩阻力.23 .桩基础的设计步骤有哪些？1、收集设计资料，包括建筑物类型、规模、使用要求、结构体系及荷载情况，建筑物地的岩土工程勘察报告等；2、选择桩型，并确定桩的断面形状及尺寸、桩端持力层及桩长等基本参数和承台埋深；3、确定单桩承载力，包括竖向抗压，抗拨及水平承载力等；4、确定群桩的桩数及

14、布桩，并按面桩及建筑平面及场地条件确定承台类型及尺寸；5、桩基承载力与变形验算，包括竖向及水平承载力，沉降或水平位移等，对有软弱下卧层的桩基，尚验算软弱下卧层的承载力；6、桩基中各桩受力与结构设计，包括各桩桩顶荷载分析，内力分析以及桩身结构构造设计等；7、承台结构设计，包括承台的抗弯，抗剪、抗冲切及抗裂等强度设计及结构构造等。桩基础设计需满足上述两种极限状态的要求，如在上述设计步骤中出现不满足这些要求时，应修改设计参数甚至方案，直至全部满足各项要求方可结束设计工作。24 .60巾？有一块体积为的原状土样，重LU5N,烘干后重0名53。已知土粒比重（相对密度）。求土的天然重度/、天然含水量然、干

15、重度兀、饱和重度为妙、浮重度尸、孔隙比白及饱和度冬解:IVI5一。Ktx咏睨.；-xHKKt-:!”3/,<曲5(1乂mF-一阵卜力110x2.67x1比十aK泻1。一的小小GO-3i丈hLhIO"ih"而”山田-=iO.tMlXII）肥、=EKIO,-K)xKr，=生K6m/jh:,(60-3LS4.=0.KS44V；3LSU5,-=-：-071匕60-3LK425 .某外墙下条形基础底面宽度b=1.5m,基础底面标高为1.5m,室内地面标高为±0.000,室外地面标高为一0.6m,土的重度为&2,墙体作用在基础顶面的竖向荷载F=230KN/m试求

16、基底压力pp-p-yh-yh解：罚对于条感基础，取版位长度=1m<-L5）=0.9ta230产=上-应5*09将相关数据代入上式得；13x1=15333-O9>185=1箱.幅26 .图示浅埋基础的底面尺寸为6.5mX7m,作用在基础上的荷载如图中所示（其中竖向力为主要荷载，水平力为附加荷载）。持力层为砂粘土，具容许承载川=240kPa。试检算地基承载力、偏心距、倾覆稳定性是否满足要求。（提示：要求倾覆安全系数（1.5）13oinn解：1300+4600=5JCOkNAf"1300x0.3+-&40xl26+14xlM6x6.M602.4kNmaIF=-x7k6.

17、5j=49.29m丹=65G=455c?£制足要求代人后,解得一口i业工。上.12jt-22KkPa%X-56.6kIa>0e=C.61Im<.p=1.Qfim(2)N6满足要求产_b_&5&=-=T"=*.=3A；&&2108辆足要求27 .土的变形模量与压缩模量的关系？答：变形模量E0压缩*II量ES虽都是竖向应力与竖向应变的比值，但概念上有所区别：E0是在现场测试获得，是靠基底正下方土柱周围的土体起到一定的侧限作用；而ES是通过室内压缩试验方法得，是土体在完全侧限条件下的压缩，与其他弹性材料的弹性模量不同，具有相当部分不可恢

18、复的残余变形。理论上E0与ES是可以互相换算的。28 .试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题？答；朗肯土压力一A'I优点才蹶念明确.公式简单易记，对粘性土和非粘性土部邸以直接讨算：跳点，忽略了墙普与土之间的摩擦力，胸用范围受到限制；适用！墙背直立光滑、墙后填土面水平一(2)库仑土压力优点工考虑了崎背与土之间的摩擦力，可用了堵背慨斜、墙后填土面倾斜的情况；i她点：不能直接计算粕性土的土压力。对破裂而是平面的假设只有在摩擦希较小时才近似正确.适Rb对墙背与培后填土形状无要求.29 .地基的三种承载力是什么？三种常见地基破坏形态是哪些？答：地基承载力：地基承受荷载的能

19、力；极限承载力：地基破坏时所对应的基底压力；容许承载力：保证地基不发生破坏(不产生过大沉降)留有一定安全储备时所允许的最大基底压力；常见的三种地基破坏分别是整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲切破坏30 .简述用分层总和法求基础沉降的方法步骤。答：门)根据作用在基础上的荷载的性质，计算基底用力和分而(2)将地基分层.(3)计算地基中土的门重应力分布(4)讦算地基中把向附加威力分布(5)按算术平均求各分层平均门重应力和平均附加应力(6)求第I层的知编量,31 .确定浅埋基础的最小埋深时主要应考虑那些因素？如何确定基础的埋深？解：最小埋深：(1) 无冲刷时，为保证持力层稳定，埋深应大于一定深度；(2)

20、有冲刷时，基底应在局部冲刷线以下一定深度；(3) 在寒冷地区，应考虑到土的冻胀性的影响。确定埋深：(1) 满足最小埋深的要求。(2) 选择埋深浅、性质好的土层作为持力层。(3) 综合技术、经济、施工等方面因素，选出最佳方案。O32.某土层中地下水位在地表下1.0m,第一层为粉质粘土，厚2m,天然容重18.6kN/m3,饱和容重18.8kN/m3;第二层为砂质粘土，厚3m,天然容重18.1kN/m3,饱和容重18.4kN/m3;计算土中自重应力并绘出分布图。(水的容重为10kN/m3)1%5舷=OkPa郎第1层，t点【e=Omi3kQ_!Z-l叫次.=1应£kPa“*=l左6kPa&l

21、t;:点；工-2叫-li戚”1*：泣；蛾应3巾、汴>第Z层：J点：片65工12.6kPa-+S,SlcPa+：52kP&n52EkFa据此可画出土层中的向翼威力口w分布WL1365粉8-甘凰S叁r-lS.lMttrfmt第四次作业二、主观题(共19道小题)11.图示浅埋基础的底面尺寸为4mX3m,作用在基础上的主要荷载为：竖向力N=3.5X103kN,弯矩M=1.5X102kNm持力层的容许承载力=420kPa。试计算:(1)基底最大及最小压应力各为多少？能否满足承载力要求？(2)其偏心距是否满足的要求？(3)最大压应力达到容许承载力时对应的弯距为对少?【用=1父4式S3=6附j

22、lzi3x4=12fflia$J代入后.解得：心二引6次为45=42K外淌足要求=266IkPae=0043*s</?=C5ps满足要求N8M=9g-W=541)M&=霜Q*N微1212 .名词解释：渗透破坏答：由于水在土体中渗流对土体产生的破坏成为渗透破坏，常见的有流土、管涌。13 .名词解释：固结度由外荷载引起的超静孔隙水压力消散的程度，也等于外荷载作用下地基固结沉降的比例。14 .名词解释：土的压缩模量土在完全侧限条件下的竖向附加应力&相府的竖向应变的比值，称为土的原缗模昼.15 .名词解释：地基持力层与基础直接接触的那个土层，它直接随基础传来的荷载，是地基的主要受

23、力层。16 .名词解释：端承桩答：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力可忽略不计，此类桩称为端承桩。17.什么是库仑抗剪强度定律？简述莫尔库仑强度准则？18.何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力？并试述三种典型土压力发生条件。答：当挡土墙静止不动时，墙后土体由于墙的侧限作用而处于静止状态，此时墙后土体作用19.地基与基础的概念是什么？什么叫天然地基浅基础？有哪几种类型？选择基础类型需考虑哪些重要的因素?答:房屋建筑在克外地而标高以下承受.上部结构荷毅，并符其传递至地层的结构称为基础口凡基础建造在未经加固的天粘土层上忖，这种地基称为天然地基.股基础埋深较浅.小于基础最小宽度，可

24、采用核简单的施工方法脑工的基础称为浅易酬.建造于天然地基匚的浅显喻称为天拓地基浅基础口天然地基浅基研接受力与变光特点分类，可分为刚性旗础和柔性基础。选择基榔类型需考虑的重要因素有I上部结构椅栽的大小、土质情况、上部结构形式、经济因素邙.20 .什么叫做地基的软弱下卧层，对基础工程有什么影响？如果地基持力层下面存在有承载力更低的软弱土，称为软弱下卧层。当应力超过软弱下卧层的承载力后，基础会因软弱下卧层的破坏而产生过大沉降，从而影响到建筑物的使用。21 .桩产生负摩擦力的条件是什么？在哪些情况需考虑桩的负摩擦作用？答工所谓负摩阻力是指桩周围土层由于某种原因而产生邱过班q沉降量的下沉时，作用于桩切向下的摩阻力。在下列情况需弟虑班的负摩擦作用11、班穿过欠压密的软粘土或新I真土,而支承于坚硬土氐时；2.在班周围地面百大向积堆城或卸用士时：3、由于抽取地下水或桩周地下水位下降，使桩周土下沉时工4、挤十桩群施工结束后，孔航水港散，隆起