土力学与地基基础实训报告

1、土力学与地基基础实训报告土力学与地基基础实训报告桩基础设计某场地土层情况如下，第一层为杂填土，厚度血，第二层为淤泥，流塑状态, 厚度6.5m，第三层为粉质粘土，IL=0.25，厚度大。现需设计一框架柱，截面为 300mmX450mm，桩预采用预制桩基础。柱底在地面处的设计值为：轴向力 Fk=2500KN，弯矩Mk=180KNM，水平力H=100KN，水平力合弯矩方向均自沿长度方 向左向右，初选柱截面350mmX350mm，桩基等级为二级。试设计此桩基础。1、建筑资料：第一层杂填土厚度1m第二层淤泥厚度6.5m第三层粉质粘土厚 度大柱底在地面处的设计值为 轴向力Fk=2500KN弯矩Mk=180

2、KNM，水平力H=100KN， 水平力合弯矩方向均自沿长度方向左向右，初选柱截面350mmX350mm，桩基等 级为二级2、确定桩长及单桩竖向极限承载力标准值。取承台埋深d=1m，桩端进入粉质粘土层3.5m（2d），桩的计算长度 l=6.5m+3.5m=10m查表8-1得qsik的值。淤泥层：流塑状态的淤泥（偏好）可取qs1k=15kpa, 该层中心点埋深4.855m,修正系数是0.8。得：qsik=15X0.8kpa=12kpa。13粉质黏土层：埋深：2+6.5+1=9.25m，故修正系数为0.96，按照11=0.252 得：qs2k=82X0.96kpa=78.7kpa。查表8-2取粉质黏

3、土层的qpk值：按11=0.25和入土深度h=11m,查表，近似 取 qpk=4400kpa。单桩竖向极限承载力标准值为：Quk=Qsk+Qpk=uEqsikli+qpkAp=0.35X4X（12X6.5+78.7X3.5）KN+4400X0.35KN=1033.83KN（2）确定基桩的竖向承载力设计值。由于承台下为高灵敏度的淤泥，故不考虑承台效应，取nC=0，按及Bc=0.2lSa=3,查表得 ns=0.80，np=0.4,yP=ys=1.65，于是基桩（估计桩 数超过3根）的d竖向承载力设计值为： R=nsQsk/ys+npQpk/YP=0.8X494.83/1.65KN+1.64X539

4、/1.65KN=775.65KN（3）初选桩的根数和承台尺寸。桩的根数：nF/R=2500/775.65=3.2 取 n=4取桩距Sa=3.0d=3.5X0.35m=1.225m,（4）基桩的竖向承载力验算。N=（F+G）/n=（2500+1.2X20X 1.75X 1）/4KN=643.4KNNmax=N+MyXmax/EXj=643KN+（81+100X1）X0.525/4X0.525KN=776.7KN ysafN=1.0X643.4KN=643.4KN,重力式挡土墙设计一浆砌快石挡土墙，墙高5m，墙背竖直，光滑，墙后填土水平，墙后两 层土体，第一层土为碎石土，层厚2m，物理力学指标：重

5、度Y=-15KN/m，内摩 擦角=35，粘聚力c=5KPa，第二层土为强风化泥质粉砂岩，重Y=22KN/m， 内摩擦角=30,粘聚力C=10KPa，基底摩擦系数u=0.4,地基承载力设计值 fa=300KPa。1、初步确定挡土墙的顶宽、底宽和高度：挡土墙截面尺寸的选择：根据规范要求可知H=5.则取顶宽0.8cm，底宽2.6m2、挡土墙断面的初步设计:(1)主动土压力计算：根据朗肯土压力理论则Kall, Kal2 :Kall 二 tan (45 35/2)二 0.27Kal2 = tan (45 30/2)二0.33(2)墙顶土压力强度为：oa二 qkal 一 2c1ka1 二 0Xka1 -

6、2c1ka1 二 0 2X5X0.27=T00.27 二-5.2kpa设临界深度为z0,则有oaz0 二 Y1z0ka1 + qka1 - 2c1ka1 二 0可得：18z0X0.27 + 0 - 2X50.27 二 4.86z0 + 0 100.27 = 04.86z0 5.2 二z0 = 1.07m(3)第一层底部土压力强度oa = Y1h1ka1 + qka1 一 2c1ka1=18X2X0.27kpa 2X50.27 = 4.52kpa第二层顶部土压力强度oa = Y1h1ka2 + qka2 2c2ka2= 18X2X0.33 2X 100.33 = 0.39kpa第二层底部土压力强

7、度oa =(Y1h1 + y2h2)ka2 + qka2 2c2ka2=(18X2 + 22X3)X0.33 22X 100. 33 = 22.171kpa墙背上的主动土压力为Ea = 1/2X4.52(2 1.07)kn/m + 0.39X3kn/m + 1/2(22.171 0.39)X3kn/m=35.94kn/mEa的作用点距墙底的距离x为：x=1/3X5=1.67m挡土墙自重及重心：将挡土墙截面分成一个三角形和一个矩形，分别计算它们的自重：W1 二 1/2X(2.6 - 0.8)X5X22kn/m 二 99kn/mW2 = 0.8X5X22kn/m二 88kn/mW1与W2的作用点离

8、。点的距离分别为：a1 = 2/3X1.4 = 0.93ma2 = 1.4m + 1/2X0.8 = 1.8m3、挡土墙的稳定性验算抗倾覆稳定运算：Kt=(W1Xa1 + W2Xa2)/EaX=(99X0.93 + 88X1.8)/ (35.94X1.67)=4.171.6满足条件抗滑动稳定运算：Ks=(W1 + W2) Xu/Ea=(99 + 88) X0.4/35.94 = 2.081.3满足条件4、挡土墙的排水设计挡土墙应设置池水孔，其间距宜取2-3m，外斜坡度宜为5%,孔眼尺寸不宜小于100mm。林宗元.岩石土层治理手册M.沈阳:辽宁科学技术出版社，1993冯国栋.土力学M.北京：水利

9、电力出版社，1988.张力霆.土力学与地基基础桩基工程:M.,北京：高等教育出版社，20 xx杨进 良.土力学M.2版北京：中国水利电力出版社，20 xx.黄生根，张希浩，曹辉.地基处理与基坑支护工程M.北京：中国地质大学出版社，1999.夏明耀，曾进伦.地下工程设计与计算手册:M.北京：中国建筑工业出版社， 1999扩展阅读：土力学与地基基础实习报告湖南交通工程职业技术学院班级：铁工0908学号：20 xx00001497姓名：朱亚指导老师：王年生时间：20 xx年12月26-20 xx年12月31目录第一章：概述1、桥墩基础设计已知资料2、设计资料3、桥墩上部结构设计标准图第二章：天然地基

10、浅基础设计1、复核各土层的物理学指标2、初步确定基础埋深及各部尺寸3、确定持力层及软弱下卧层的容许承载力4、基础自重的计算5、基础台阶土重的计算（按计浮力与不计浮力两种情况）6、根据规范要 求进行最不利荷载组合7、地基强度及偏心计算（按计浮力与不计浮力两种情况）8、基础稳定性检算 第三章：地基沉降计算1、各分层自重应力及平均自重应力计算2、附加应力及平均附加应力计算3、 地基总沉降量计算检算土的物理指标第一层土的筛分实验分析表筛孔直径(mm)分计筛余量(g)分计筛余百分率(%)累计筛余百分率(%)1、根 据表1计算结果查表1-12知，该土属于中砂2、确定土的密实程度：相对密实度：Dr=emax

11、-e/emax-emin=0.71-0.66/0.71-0.51=0.25 查表 1-5 知， 该土属于稍松状态3、确定土的状态及名称：塑性指数：IP=WL-WP=32.3-18.1=14.2查表1-8可知，该土属于砂黏土液性指数：IL=W-WP/IP=24.6-18.1/14.2=0.46查表1-9可知，此砂黏土处于 硬塑状态4、确定土层的基本承载力：由e=0.66,IL=0.46 ；查表6-5知，基本承载力o0=318kPa0214562891000212417271101010 2 0.521852150.5 0.251540.25 0.1246100第二层土的计算与分析1、确定土的状态

12、及名称：塑性指数：IP=WL-WP=35-15=20查表1-8可知，该 土为黏土液性指数：IL=W-WP/IP=30-15/20=0.75查表1-9可知，此黏土处于软塑状态2、 确定土层的基本承载力：由e=0.88, IL=0.75 ；查表6-6可知，基本承载力o0=175kPa二、设计计算、初步拟定基础埋置深度和尺寸本桥址河流的冲刷总深度为91.2-90.3=0.9m，根据最小埋深的有关规定，基底 必须埋置在最大可能冲刷线以下的深度为2.0+0.9X10%=2.09m,取2.3m,初步拟 定为两层，形状为矩形，基底标高为88.00m，详细尺寸见尺寸长度宽度高度襟 边宽体积层数上层下层合计(m

13、)(m)(m)(m)0.50.81.3(m)自重(kN)水浮力(kN) 157.6312.54.793.291.06.394.891.011.188.182.015.76362.4831.25718.7547.011081.23470.1、基础本身强度检算基础正交方向的坡线与直线所成的夹角a值，见表夹角a层数上层下层arctg0.5=26arctg0.8=38arctg0.5=26arctg0.8=384545 横向夹角a纵向夹角aamax上下层夹角均不大于刚性角amax值，故基础强度合格。、确定持力层及软弱下卧层顶面容许承载力1、持力层为黏性土 ：基本承载力o0=318kPa容许承载力o=o

14、0+k1Y1(b-2)+k2y2(h-3)因为 h=333.55kPa考虑主力加附加应力。可提高20%。主+附=1.2X333.55=400. 26kPa、持力层及软卧下层顶面强度检算(按计浮力计算)1、作用于基础底面下卧层的荷载计算(1)、基础自重N1=47.01X23=1081. 23kN(2)、基础襟边上覆土重墩身各部分面积计算基顶处墩身截面面积:d=2.29A1=1.5X2.29+n/4X2.29=7.55局部冲刷线墩身截面面积：d=(2.29/2-0.3/51)X2=2.28A2=1.5X2.28+n/4X2.28=7.50一般冲刷线墩身截面面积:d=(2.29/2-0.8/51)X

15、2=2.26A3=1.5X2.26+n/4X2.26=7.40 低水位冲刷线墩身截面面积：d=(2.29/2-1.9/51)X2=2.22A4=1.5X2.22+n/4X2.22=7.20 常水位冲刷线墩身截面面 积：d=(2.29/2-3.2/51)X2=2.16A5=1.5X2.16+n/4X2.16=6.90设计频率水位处墩身截面面积：d=(2.29/2-4.2/51)X2=2.13A6=1.5X2.13+n/4X2.13=6.76 墩身各部分 体积计算基顶至局部冲刷线处墩身体积V1=h1/3(A1+A2+A1A2)=0.3/3(7.55+7.50+7.55X7.5)=3.57m 基顶至

16、一般冲刷 线处墩身体积V2=h2/3(A1+A3+A1A3)=0.8/3(7.55+7.40+7.55X7.0)=5.98m 基顶至低水位冲 刷线处墩身体积V3=h3/3(A1+A4+A1A4)=1.9/3(7.55+7.20+7.55X7.20)=14.01m 基顶至常水位 冲刷线处墩身体积V4=h4/3(A1+A5+A1A5)=3.2/3(7.55+6.90+7.55X6.90)=23.11m 基顶至设计频 率水位处墩身体积0.V5=h5/3(A1+A6+A1A6)=4.2/3(7.55+6.76+7.55X6.76)=30.04m 考虑设计频 率水位时，基础襟边上覆土重，自局部冲刷线算至

17、基顶N2=(6.39X4.89X 1.8-5.98-31.25)X20.3=386kNN2=(6.39X4.89X1.8-5.98-3 1.25)X 10.3=195.85kN考虑设常水位时，基础襟边上覆土重，自局部冲刷线算 至基顶N3=(6.39X4.89X 1.3-2.26-31.25)X20.3=144.36kNN3=(6.39X4.89X 1.3-2.2 6-31.25)X 10.3=73.25kN、水浮力计算由于基底于透水层中，故浸水部分的墩身及基础均受浮力考虑设计频率水位 时，墩身及基础的体积:V6=30.04+47.01=77.05m水的浮力:N4=77.05X 10=770.5

18、kN考虑常水位时，墩身及基础的体 积：V7=23.11+47.01=70.12m水的浮力：N5=70.12X 10=701.2kN2、按设计资料所给的荷载表，将荷载移至基础底面。即增加基底水平力对基底产生的附加弯矩，也增加基础自重及基顶土重，得到基底所受的荷载，见表作用于基础底面的荷载计浮力：一孔轻载一孔重载双孔重载恒载荷载ENEMEHENEMEHENEMEHEN种类(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)基顶5109343427254623557272611431192724024 荷载基础1081.231081.231081.231081.23

19、 自重台 N195.85195.85195.85195.85 阶 2受N 土 3重N浮4N力5水平附加弯矩基底荷载5650.53978827286795.4410127237563.2366327234561.654454454473.2573.2573.2573.25-543.6-543.6-543.6-543.6-612.9-612.9-612.9-612.9不计浮力：一孔轻载一孔重载双孔重载恒载荷载ENEMEHENEMEHENEMEHEN种类(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)(KNm)(KN)(KN)基顶51093434272546235572726114311

20、92724024 荷载基础1081.231081.231081.231081.23自重台N368368368368阶2受N 土 3重水平附加弯矩基底荷载6334.53978927236911.2410127237563.2366327235105.2544544544144.36144.36144.36144.363、持力层强度检算三种荷载组合比较，以第三种荷载为最不利荷载组合 max=SN/A+SM/W=5650.58/31.25+3978/25.47=337kPaomin=SN/A-SM/W=5650.58/31.25-3978/25.47=24.64kPaomax=337kPa1.5 合

21、格三、地基沉降量检算1、计算各分层上土的自重应力及平均自重应力已知：a=6.39mb=4.8m基础埋深2.8m恒载SN=4024kN分层厚度的规定，分层 厚度取2m2、从一般冲刷线起计算各底面处的自重应力及各分层的平均自重应力列于表：自重应力计算(不透水)平均自分层点编号土的容重Y 土层厚Yihi(kPa)i(kN/m)度hi(m)(kPa)(kPa) 自重应力重应力一般冲刷线基底0ABCD20.320.320.320.319.22.8220.8256.8440.640.616.2438.480.84121.44162.04178.28216.6852.24101.14141.75170.16

22、197.4824 自重应力计算(透水)平均自分层点编号土的容重Y 土层厚Yihi(kPa)i(kN/m)度hi(m)(kPa)(kPa) 自重应力重应力一般冲刷线基底0ABCD3、计算基底底面处的附加应力：基底应力：。二N/ab=4757.48/6.39X4.89=152.24kPa基底附加应力：ozo=o-yh=112.02-20.3X2.8=95.4kPa(不透水)ozo=o-yh=112.02-10.3X2.8=123.4kPa(透水)4、计算各分层面处的附加应力及各分层的平均附加应力见表附加应力计算(不透水)分层点编号基底02.8220.8228.420.620.68.2438.4028.449.4470.0478.28216.6839.1459.747