四川大学《土力学及地基基础》

1、土力学及地基基础复习资料一、填空题土的基本指标指土粒的比重ds、含水量w、密度p_,其它指标可以由基本指标通过三相比例关系关系导出。土中的自重应力指任意深度处水平面上的_竖_自重应力和竖直面上的侧向自重应力。土的压缩系数是评价地基土压缩性高低的重要指标。地基土（岩）在工程上分为岩石、碎石类土、砂类土、粉土、粘性土及特殊土。计算基桩的竖向承载力设计值时，端承型桩和桩数不超过非端承桩基可不虑群桩效应和承台效应。通过建筑物基础作用于地基表面的压力，称为基底压力。淤泥和淤泥质土的天然含水量大于液限。我国地基基础设计规范规定，当基础宽度大于_3米或埋置深度大于口米时，地基承载力应进行宽度修正或埋深修正。

2、土在侧限条件条件下的压缩性可以用孔隙比e和压力p的关系曲线来表示选择基础埋置深度，一般应根据三个方面综合考虑确定：上部结构；地下水埋深_；地基冻融条件；目前国内常用的计算地基沉降的方法有分层总和法和建筑地基基础设计规范推荐的方法。直接支撑基础的土层称为持力层，其下的土层称为下卧层。地基承载力标准值作埋深修正时，对于地下室，如采用分离式基础，埋深应从室内地面标高算起算起。桩基按受力特点分为端承桩和摩擦桩，当基岩或密实的卵砾石层埋藏不很深时，应首先考虑米用_端承桩。若基岩埋置很深时（女口100米），则只能考虑采用摩擦桩，但必须使桩很好地支撑于具有足够厚度、性能良好的持力层，即砂土层或密实的粘土层，

3、以免产生过大的沉降。建筑物建造后，通过基础新增加于地基表面的压力称为基底附加压力_。上部结构荷载在柱下十字交叉基础节点上的分配，一般要求满足静力平衡和变形协调条件。地基土在压力作用下体积减小的性质，称为土的压缩性性。孔隙比是表示土的密实程度的一个重要指标无筋基础的截面尺寸通过限制材料强度等级和台阶宽高比的要求来满足基础承载力的要求。受建筑物荷载影响的那一部分地层称为地基，基础底面至地面的距离，称为基础埋深，直接支承基础的地层称为持力层。基础可分为两大类，浅基础和深基础22.浅基础包括扩展基础条形基础筏形基础若砂土的天然孔隙比与其所能达到的最大孔隙比相等，则该土处于最疏松的状态。基础底面与地基之

4、间产生的接触应力称为基底压力，而建筑物新增加于基础底面的压力称为基底附加压力，后者可以通过在建筑物建造后的基底压力中扣除基底标高处原有的土中自重应力得到。如果因为建筑方面的原因，建筑物的平面造型复杂，这时可以通过设置沉降缝来避免建筑物的不均匀沉降产生的结构应力。大面积地面堆载使桩周土层压密，使桩侧产生负摩擦力。设计筏板基础底面时，应尽可能使荷载合力的作用点和筏基底面形心重合,或者通过筏板外挑长度来减小偏心。当不能重合时，在永久荷载与可变荷载准永久组合下，矩形基底的偏心距宜小于或等于1/60的基础宽度。控制地基变形的指标有沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。对于框架结构，地基变形一般由沉降差控制。桩

5、端进入硬持力层的深度，对于粘性土，不宜小于2倍桩径;对于砂土，不宜小于1.5倍桩径。根据土的压缩试验确定的压缩模量，表达了土在侧限条件下竖向压力和竖向应变之间的定量关系。桩按挤土效应可分为挤土桩、小量挤土桩和非挤土黏性土的主要成分为随着含水量的增加，土的状态变化依次为_固态、半固态、可塑状态、流动状态。无黏性土的抗剪强度指标为内摩擦角；黏性土的抗剪强度指标为内摩擦角和黏聚力。土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类型。墙下钢筋混凝土条形基础是承重墙下基础的主要形式之一。桩的竖向承载力包括桩身结构的承载力和地基土对桩的支承力两种。预制桩主要施工方法有锤击法、振动法、静力压桩法。建筑物在

6、地面以下并将上部荷载传递至地基的结构称为础。土的颗粒级配曲线愈陡，其不均匀系数Cu值愈小。土的抗剪强度指标在室内通过直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验测定。已知地基中某点的竖向自重应力为。，静止侧压力系数为K,cz0则该点的侧向自重应力为Ko。0cz计算地下水位以下土层的自重应力时，必须以有效重度代替该土层的天然重度。省去符号后的液限和塑限的差值称为塑性指数。液性指数则是粘性土的天然含水量和塑限的差值（除去号）与塑性指数之比，它是判别粘性上软硬状态的指标。碎石土是粒径大于2mm的颗粒超过总质量50%的土,碎石土的分类依据是颗粒级配及形状。粘性土是指塑性指数大于10的土。粘性上按塑性

7、指数分为粉质粘土和粘土。土的工程性质具有的特点是压缩性大、强度低、渗透性大。土的三相比例指标中由试验直接测定的基本指标是密度、比重、含水量。砂土、碎石土统称为无粘性土，这类土的密实度对其工程性质有重要的影响。粘性土由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限；由半固态（或坚硬状态）转到可塑状态的界限含水量称为_塑限。按软弱下卧层承载力标准值确定其承载力设计值时，只需进行深度修正。根据地基损坏造成建筑物破坏后果的严重性.将建筑物分为三_个安全等级，20层以上的高层建筑的安全等级为一级、其破坏后果很严重。各级建筑物的基础底面积均应按地基承载力进行计算，建造在斜坡上的建筑物应验算其稳定性。浅基础的类型

8、按常用基础材料可分为砖基础、毛石基础_、灰土基础、三合土基础、混凝土基础、毛石混凝土基础、钢筋混凝土基础。调整不均匀沉降能力较强的基础类型主要有条形基础、_交梁基础、筏板基础、箱形基础。一般规定，基础的最小埋深为0.5m，基础顶面至少应低于设计地面0.1m。在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受的桩称为摩擦端承桩；桩顶荷载全部由桩端阻力承受的桩称为承桩，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受的桩称为端承摩擦桩；桩顶荷载全部由桩侧阻力承受的桩称为摩擦桩。规范规定，桩数少于9根的挤土预制桩的最小中心距为3（d为桩径）。单桩竖向承载力的确定取决于两个方面：其一，取决于桩本身的材料强度；其二，取决地层的

9、支承力。计算桩基沉降时，桩中心距小于或等于6倍桩径的桩基可视作_实体深基础基础，并按分层总和法计算。二、单项选择题用粒径级配曲线法表示土样的颗粒组成情况时，若曲线越陡，则表示土的（B）。（A）颗粒级配越好；（B）颗粒级配越差；（C）颗粒大小越不均匀；（D）不均匀系数越大判别粘性土软硬状态的指标是（B）。（A）塑性指数；（B）液性指数；（0压缩系数；（D）压缩指数产生流砂的充分而必要的条件是动水力（D）。（A）方向向下；（B）等于或大于土的有效重度；（C）方向向上；（D）方向向上且等于或大于土的有效重度在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是（D）。（A）均匀的；（B）曲线的；（C）折线

10、的；（D）直线的在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是(C)。(A)附加应力的变化；(B)总应力的变化；(C)有效应力的变化；(D)自重应力的变化关于自重应力，下列说法错误的是(D)。(A)由土体自重引起；(B)般不引起地基沉降；(C)沿任一水平面上均匀地无限分布；(D)大小仅与土的天然重度相关无粘性土坡在稳定状态下(不含临界稳定)坡角B与土的内摩擦角卩之间的关系是(A)。(A)Bp;(B)B二p;(C)Bp;(D)BWp下列不属于工程地质勘察报告常用图表的是(C)。(A)钻孔柱状图；(B)工程地质剖面图；(C)地下水等水位线图；(D)土工试验成果总表对于轴心受压或荷载偏心距e较小的基础，可以

11、根据土的抗剪强度指标标准值ek、ck按公式确定地基承载力的特征值。偏心距的大小规定为(注：Z为偏心方向的基础边长)(A)。(A)eWl/30；(B)eWl/10；(C)eWb/4；(D)eWb/2对于含水量较高的粘性土，堆载预压法处理地基的主要作用之一是(C)。(A)减小液化的可能性；(B)减小冻胀；(C)提高地基承载力；(D)消除湿陷性建筑地基规范规定：基础宽度修正范围为：(A)。(A)3.06.0m；(B)2.06.0m；(C)2.59.0m；(D)3.09.0m建筑桩基技术规范（JGJ94-94）规定：当存在软弱下卧层时，要求桩端以下硬持力层厚度不宜小于几倍桩径（d）?（C）（A）2.0

12、d;（B）3.0d;（C）4.0d;（D）5.0d以下基础型式中，你认为设计理论与计算方法最不相同的是（A）。（A）柱下独立基础；（B）柱下交梁基础；（C）筏形基础；（D）箱形基础下列建筑基础中，必须满足基础台阶宽高比的是（D）。（A）钢筋混凝土条形基础；（B）柱下条形基础；（C）钢筋混凝土独立基础；（D）砖石和混凝土基础无筋扩展基础可用于（C）民用建筑和承重墙的厂房。（A）7层和7层以下；（B）5层和5层以下；（C）6层和6层以下;（D）4层和4层以下下列说法错误的是（D）。（A）桩基础可以看成是一种深基础；（B）桩基础可认为是一种地基处理方法；（C）沉管灌注桩是挤土桩；（D）钻孔灌注桩是挤

13、土桩。采用地基基础规范的理论公式计算地基承载力时，基础埋置深度的选取是（B）。（A）在上部结构施工以后填方的，可以从室外地面算起；（B）非筏形基础和箱形基础的地下室，可以从室外地面算起；（C）在填方以后施工上部结构的，可以从填土面算起；填土固结以后，可以从填土面算起。下列说法错误的是(B)。柱下条形基础按倒梁法计算时，两边跨要增加配筋量，其原因是考虑基础的跨越作用；基础跨越作用的强弱仅取决于基础本身的刚度；框架结构对基础不均匀沉降比框架剪力墙结构更为敏感；地基压缩性是否均匀对连续基础的内力影响很大。某砖墙厚度240mm，墙下条形基础宽2.2m，埋深1.2m,上部结构传来的竖向荷载F=265kN

14、/m，力矩M=10.6kNm/m。计算验算截面的弯矩，其值最接近(B)。(A)56.0kNm/m；(B)61.3kNm/m；(C)66.6kNm/m；(D)71.9kNm/m按规范要求，对于柱下条形基础的截面型式，当板厚在(A)时，宜做成等厚度。(A)200250mm；(B)250300mm；(C)300350mm；(D)350400mm在计算柱下条形基础的基础梁内力时，下列计算方法与实际结果相差最大的是(C)。(A)静力平衡法；(B)连续梁法；(C)经验系数法；(D)基础梁有限元法对于柱下条形基础弹性地基梁的分类，无限长梁指的是梁足够长集中荷载离梁端距离大于3u,此荷载对梁端的影响基本消失的

15、地基梁。其中，u指的是（A）。（A）地基柔度系数；（B）特征系数；（C）特征长度；（D）集中基床系数。在确定基础底面积时，一般要求尽可能使荷载合力重心与底面形心相重合，当不能重合时，在永久荷载与可变荷载准永久组合下，偏心矩要求满足规范所规定的公式。以下基础型式的偏心矩所要求符合的公式相同的是（D）。（A）柱下条形基础与柱下独立基础；（B）柱下交梁基础与箱形基础；（C）柱下交梁基础与柱下独立基础；（D）筏形基础与箱形基础。合理的地基基础设计方法应将地基、基础和上部结构作为一个整体，考虑接触部位的变形协调来计算其内力和变形。具有一定刚度的基础，在迫使基底沉降趋于均匀的同时，也使基底压力发生由中部向

16、边缘转移的现象，这种现象称之为“架越现象”，下列古语，最能形象说明这种现象的是（B）。（A）有物混成，道法自然；（B）大道泛兮，其可左右；（C）企者不立，跨者不行；（D）跨阶越次，不次之迁。采用条形荷载导出的地基界限荷载P1/4用于矩形底面基础设计时，其结果（A）。（A）偏于安全（B）偏于危险（C）安全度不变（D）安全与否无法确定下列不属于工程地质勘察报告常用图表的是（C）。(A)钻孔柱状图(B)工程地质剖面图(C)地下水等水位线图(D)土工试验成果总表用以衡量土透水性大小的指标是(B)。(A)水头梯度(B)渗透系数(C)动水力(D)相对密实度关于自重应力，下列说法错误的是(D)。(A)由土体

17、自重引起(B)一般不引起地基沉降(C)沿任一水平面上均匀地无限分布(D)大小仅与土的天然重度相关太沙基的地基极限承载力理论假设基础底面是(A)。(A)粗糙的条形面积(B)光滑的条形面积(C)粗糙的矩形面积(D)光滑的矩形面积如果矩形底面基础的尺寸为1xb=10mx7m,在进行地基承载力特征值修正时，公式中6应取(C)。(A)3m(B)4m(C)6m(D)7m三、简答题简述无筋扩展基础承载力设计的主要内容答：无筋扩展基础设计的主要内容：(1)基础形式的选择(2)基础埋置深度的选择(3)根据地基承载力确定基底平面的尺寸。对于由不同材料叠合组成基础，还要根据下层承载力验算上层基底尺寸(4)基础断面计

18、算，基础高度由台阶宽高比容许值确定(5)基础施工图绘制。简述文克尔地基梁的适用条件和分类答：文克尔地基梁采用了文克尔地基模型。文克尔地基模型忽略了地基的剪切强度，适用于抗剪强度很低的半液态土如淤泥、软粘土等）地基或基底下塑性区相对较大的地基，以及厚度不超过梁或板的短边宽度之半的薄压缩层地基。文克尔地基梁可按特征长度u分类:（1）无限长梁，只要梁足够长，荷载离梁端距离大于3u,则此荷载对梁端的影响基本消失，这种梁称为无限长梁。（2）半无限长梁：当荷载离一端距离小于3u，而另一端离端部大于等于3u,这种梁称为半无限长梁。（3）有限长梁：若荷载离两端距离都小于3u，则此梁称为有限长梁（或称为短梁）。

19、地基基础设计应满足哪些基本要求？答：地基基础设计满足的基本要求是：1、满足建筑物的承载力要求；2、满足建筑物的稳定性要求。梁板式筏形基础的底板厚度如何确定？答：1.筏板厚度应构造要求：（1）一般不小于柱网较大跨度的1/20，并不得小于200mm。（2）可根据楼层层数，按每层50mm确定。（3）对12层以上建筑的梁板式筏基，其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1/14，且板厚不应小于400mm。对于高层建筑的筏基，可采用厚筏板，厚度可取l3m。筏板厚度应满足抗冲切、抗剪切要求。箱型基础有什么特点？适用于什么范围？答：箱型基础是在工程现场浇注的钢筋混凝土大型基础，是由钢筋混凝土顶、底板和

20、内外纵横墙体组成的，具有相当大的刚度的空间整体结构。箱形基础的尺寸很大。平面尺寸通常与整个建筑物的平面外形轮廓相同，埋置于地面下一定深度，能与基底和周围土体共同工作，从而增加建筑物的整体稳定性，并对抗震有良好作用。其特点为：1.整体性好，刚度大。2.沉降量小。3.抗震性能好。一般适用于：1.高层建筑2.有地下室要求的建筑物3.有抗震要求的建筑。4.上部结构荷载较大，地基土较差的建筑。什么叫土的压缩性？土体压缩变形的原因是什么？答：土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。土体产生压缩变形是因为在压缩过程中，颗粒间产生相对移动、重新排列并互相挤紧，同时，土中一部分孔隙水和气体被挤出导致土中孔隙

21、体积减小，产生压缩变形。哪些情况下桩产生负摩擦阻力？答：产生负摩阻力的情况有以下几种：位于桩周的欠固结粘土或松散厚填土在重力作用下产生固结；大面积堆载或桩侧地面局部较大的长期荷载使桩周高压缩性土层压密；在正常固结或弱超固结的软粘土地区，由于地下水位全面降低(例如长期抽取地下水)，致使有效应力增加，因而引起大面积沉降；自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷；打桩使已设置的临桩抬升。在上述情况下，土的重力和地面荷载将通过负摩阻力传递给桩。简述地基基础规范的分层总和法的要点。答：采用侧限条件下的压缩性指标计算沉降；采用了平均附加应力系数的概念；按沉降大小规定了基地沉降计算深度的标准；提出了地基沉降经验系数，使

22、计算结构更接近实际值。四、计算题1.一钢筋混凝土内柱截面尺寸为300mmX300mm，作用在基础顶面的轴心荷载设计值F=400kN。表层为素填土，厚度lm,重度丫d=164kN/m3，其下为细砂层，地基承载力特征值f=140kN/m2,a地下水位在地表下1.6m处。钢筋选HPB235,f=210N/mm2,混凝土y用C20,f=1.1N/mm2,试计算基础底面尺寸并进行承载力验算（包t括基础冲切承载力验算和配筋计算）,画出基础配筋简图。提示：采用锥形基础、正方形底面基础冲切高度：h-?+1&2石其中，c=吧一b二（件）2012tii1+0.7f/ptj1基础柱边截面弯矩：M=上p（b-b）1（

23、21+a）i-i24jtt解：确定基础埋深及地基承载力设计值由于地下水位在地表下1.6m深处，为避免造成施工困难，基础埋深宜在1.0m至1.6m之间，现取埋深d=1.0m。查教材得细砂持力层nd=30，承载力设计值为：f=f+“Y（d一0.5）=140+3.0 x16.4（1.0一0.5）=1646kPa（1.1f=154kPa）adda确定基础底面尺寸取正方形基底，!F=：f-丫dd16442ox1=皿取l=b=1.7m计算基底净反力设计值FP=jl-b咕0：.7=3/m2确定基础高度基础有效高度h0c=2l(b_b)_a2=2x1.7(1.7-0.3)-(1.7-0.3)211+07卩hf

24、/Pj=1+0.7x1.0 x1100/138.4=0.4266m2hptjh-你+a2+c=-03+1v0.32+0.4266=0.2094m022、t122a+2h=0.3+2x0.2094=0.7188mvl=1.7m,符合要求t0确定基础高度h基础计算高度h=209+40=249mm取基础高度h=300mm，设置垫层的厚度为100mm，则基础有效高度h=30040=260mm0计算底板配筋采用锥形基础，因为取正方形截面，故M=Miii11M=p(b一b)2(21+a)=1384(170.3)2(2x1.7+0.3)=4181W-mii24jtt24Asi=AsiMi_i=41.81x1

25、06叫y=09x260 x210=850.8mm2所得的Asi是整个长度日=5内应配置的钢筋，单位长度所需要的钢筋数量A=Al=850.8mm21.7m=500.4mm2msi即在1m长度内应配置500.4mm2面积的钢筋选10160，钢筋根数1000/160=6.2,取7As=7Xn/4X102=549.7mm2/m500.4mm2/m,符合要求基础简图如下2.某挡土墙，高度为5m，墙背垂直光滑，填土面水平。填土为黏性土，其物理力学性质指标如下：c=8kPa,d=18,Y=18kN/m3。试计算该挡土墙主动土压力及其作用点位置，并绘出主动土压力强度分布图。解：主动土压力系数K二tan（45。