地基與基礎(chǔ)課后答案

1、1、在某土層中，用體積為 72 cm3的環(huán)刀取樣。經(jīng)測(cè)定，土樣質(zhì)量129.1g，烘干質(zhì)量121.5g, 土粒相對(duì)密度 ds =2.7。試求 w、K Lat、Y'、匕。（g 取 10N /kg , Yw 取 10KN/m3）解：由題意可知： V =72cm3, m=129.1g , ms=121.5g , ds = 2.7。故有：土樣總重 W = mg=129.1 k10'x10 =1.291 N;土顆粒重 Ws =msg =121.51。'=<10=1.215 N ； 土中水重 Ww =W Ws =1.291 1.215 =0.076 n。ds = 2.7 ,代入

2、 Ws和：'w 的值，求得 Vs =4.5x 10 "5 m3 ；Vs w二 Vv =V Vs =72 X10* 4.5X10 =2.7X10里m3 ；Ww0.076所以，w =x 100% = 6.26 % -Ws1.215W _ 1.291V 一72 103=17.93 KN /m ；Ws1.215 =V 72 10'3= 16.88 KN / m ；satWs Vv w 1.215 2.7 10 10 103V 一72 10*3=20.63 KN / m ；Y' =Lat 一九=20.63 10 = 10.63 KN /m3。 sat w三相圖:體積重力

3、2、某完全飽和粘性土含水量為40% 土粒相對(duì)密度為2.7，求e、覽。（g取10N /kg ,九取10KN /m3）解：由題意知土體飽和度 S=1 ,故有Vv =Vw。令土體體積V =1m3。由w = = 40%可得:Ws3Vw 10 10 =40%Ws由ds =2.7可得:Ws3 =2.7(1-Vw) 10 103(2)12聯(lián)解(1 )、(2)式可得：Vw =0.519m3,Ws =12.975 KN。所以：十卜允端。8；九=性=12.975 =12.975 KN/m3。V 1三相圖:體積重力3、某基礎(chǔ)底面尺寸為 4m x 2m，基礎(chǔ)埋深1.5m，在設(shè)計(jì)地面標(biāo)高處作用偏心荷載700KN,偏心距

4、（長邊方向）0.6 m，試計(jì)算基底壓力，繪出基底壓力分布圖。解：由題意，I =4m,b =2m,d =1.5m, Fk =700KN ,e = 0.6m。而 Gk = GAd =20 2 4 1.5 =240KN。故 PmaxKminFk Gk 竺 7°0 240(1 .空)=223.25辱 bll 2 4411.75基底壓力分布圖（注：還有另一種可能，即偏心荷載作用在右邊，略 ）:L=4n4、某建筑物地基的地質(zhì)資料如圖所示，試計(jì)算各層交界處的豎向自重應(yīng)力。7 = 18.13 心"3ECdnVInEE/由15A1Vn =18,62 心/ELT)R. 1 i#17 二 19.

5、01 從j疽ELDri解：粘土層底 BCZ1 =匕七=18.13乂2 =36.26 KPa ； cz地下水位線處 bcz2 =bcz1 +16.661 = 36.26 +16.66 =52.92 KPa ； 淤泥質(zhì)粘土層底 e g =七2 16.66 1 (17.15-10) (3-1) =67.22 KPa ；細(xì)砂層底 ocz4 = ；cz3 (18.62 -10) 1.5 =80.15 KPa ；粉土層底 ucz5 =ucz4 +(19.01 10)3.5 = 111.685 KPa。5、某土樣進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)。剪切破壞時(shí)，測(cè)得 皿=500KPa , s =100KPa ,剪切破壞面與水平

6、面 夾角為60° ,求土的c、平值。一，-一_甲 一一解：由題息，a” =60 而ot =45十一，故中=30°。2將。1 =500KPa、。3 =100KPa、中=30代入極限平衡方程：2,.O1 =o3 tan (45 +)+2ctan(45 + )或 222. 一 .。3 一 ；" tan (45 )一2ctan(45 )22可解得 c =57.7 KPa 。6、(由于規(guī)范規(guī)定不同，本題只適用于建筑工程技術(shù)專業(yè)，道路橋梁工程技術(shù)專業(yè)不適用)某綜合住宅樓底層柱截面尺寸為 300mm400mm已知柱傳至室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高處的荷載Fk =780KN ,k'Mr

7、=110KN -m,地基土為粉質(zhì)粘土，y=18KN /m3, fak =165KPa ,承載力修正系數(shù)nb = 0.3, nd = 1.6 ,基礎(chǔ)埋深d =1.3m，試確定基礎(chǔ)底面尺寸。解：(1 )、在進(jìn)行地基承載力特征值修正時(shí)，基礎(chǔ)寬度b < 3m時(shí)按3 m取值，則fa = fak十 %Y(b -3)+氣九9 -0.5) = fak +氣九但0.5)?，F(xiàn)假設(shè)be 3m,進(jìn)行地基承載力特征值的修正:fa = fak0.5） =165+1.6勺8又（1.30.5） =188.04KPa。(2)、按中心受壓初步估算基底面積:Fk780A0fa - Gd 188 -20 1.32= 4.8m

8、。考慮偏心荷載的影響，將底面積A。增大20%則A = 4.8X1.2 =5.76m2。取長短邊之比I/b = 2,得 b =VAT2=1.70m，故 I =3.4m。(3)、驗(yàn)算。GkAdq。3.4 1.7 1.3 =150.28KNMke =Fk Gk110I0.12= 0.57m780 150.286基底邊緣最大壓力Fk Gk 6ek k (1-)=l 5.76780 150.286 0.12R max (1 ) =195.7 ： 1.2 fa = 225.65KPa3.4aPkmin =127.31KPa, Pk =161.5 ： fa =188.04KPa滿足要求，故l取3.4m, b

9、取1.7m合適。7、某粘性土的含水率 切=39%，液限切l(wèi)=47.9% , ©P =25.4%塑限試求：計(jì)算該土的塑性指數(shù)；計(jì)算該土的液性指數(shù)；確定該土的名稱；按液性指數(shù)確定土的狀態(tài)。解：、I P =coL coP = 47.9 25.4 = 22.5；jp 39 -25.4IL = P = 0.60422.5、由于Ip17,故該粘性土為粘土。、0.25 < I l苴0.75，該土處于可塑狀態(tài)。8、某軸心受壓基礎(chǔ)底面尺寸 l = b =2m，基礎(chǔ)頂面作用Fk =500KN，基礎(chǔ)埋深d =2m,已知地質(zhì)剖面第一層為雜填土，厚0.5m,匕=16.8KN /m3,以下為粘土,七=18

10、.5KN /m3，試計(jì)算基底壓力和基底附加壓力。解：Gk = %Ad#20 2 2 2 =160KN基底壓力PkFk Gk 500 160 kk =165KPa基底處土的自重應(yīng)力；：cz =16.8 0.5 18.5 (2 -0.5) =36.15KPa基底附加壓力 P0 = Pk -二以=165 -36.15 =128.85KPah° =20mm，在p =100KPa作用下，測(cè)得9、某工程地基鉆孔取樣，進(jìn)行室內(nèi)壓縮試驗(yàn)，試樣初始高度為壓縮量s1 =1.2mm,在p2 =200 KPa作用下的壓縮量為 s2 =0.65mm。已知土樣的初始孔隙比 e0 =1.4，試計(jì)算a,并評(píng)價(jià)土的壓

11、縮性。Si解：在 p1 =100KPa 作用下的孔隙比 e1 =e0 (l+eo )=1.4：2(1 +1.4)=1.256 ；4 & S21.2 0.65一在 P2 =200KPa 作用下的孔隙比 e2=e° (1+e°)=1.4(1+1.4)=1.178,因此,h。20e1 -e2 1.256 -1.178t涌 = =0.78MPa 0.5MPa ,為高壓縮性土。P2 -P1200 -10010、某軸心受壓基礎(chǔ)的底面尺寸為I =3m, b=2m?；A(chǔ)頂面作用集中荷載FK = 600KN ,基礎(chǔ)埋深d =2.5m，基礎(chǔ)底面以上均為粘土，重度為 y =18KN /m

12、3。求基底壓力和基底附加壓力?；讐毫k =fk GkA600 300= 150KPa解：由題意可求得 Gk =YGAd =20x3x2x2.5 = 300KN ；基底處土的自重應(yīng)力 CTcz = 丫 d =182.5 = 45KPa ；基底附加應(yīng)力 p0 = pk cz =150 45 =105KPa。0 k cz五、案例分析題1、背景資料對(duì)某建筑工程場(chǎng)地的土樣進(jìn)行塑液限試驗(yàn)，測(cè)得土樣的（0l =53% , coP = 25%。題目（1 ）： 土的界限含水量與其天然含水量有何關(guān)系？題目（2）:確定該土的種類并說明理由。題目（3）:該種土的顆粒組成有何特點(diǎn)？有何工程性質(zhì)？答：（1）、土的界限

13、含水量（塑限、液限）與其天然含水量無關(guān)，而是取決于其顆粒組成和搭配情況。（2）、該土為粘土，因?yàn)槠?I p =53 25=28A17。（3） 、土中粘粒含量太多。該土液限大于50%屬于高液限土，且塑性指數(shù)（26）較大，具有高塑性， 此種土往往毛細(xì)水上升高度較大，吸水后容易膨脹，承載力低。不能直接用作路基填料，也不可直接用作基礎(chǔ)的持力層。2、背景資料2009年6月27日清晨，上海市閔行區(qū)“蓮花河畔景苑” 一座在建13層住宅樓發(fā)生整體倒塌，樁基被整齊折斷，造成一名工人死亡。經(jīng)上海市城鄉(xiāng)建設(shè)與交通委員會(huì)組織專家組調(diào)查，該樓房采用PHC管樁基礎(chǔ)，樁基和樓體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均符合規(guī)范要求。樓房左側(cè)進(jìn)行了地下車庫

14、基坑的開挖，開挖深度4.6m，右側(cè)在短期內(nèi)堆積了10m高的土方。II堆積土題目（1）：哪些情況下適用樁基礎(chǔ)?地下車庫基坑深度日題目（2）:試分析該樓房倒塌的原因。最高處1.0米答：（1）、荷載較大，地基上部土層軟弱，采用淺基礎(chǔ)或人工地基在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)；河床沖刷較大，河道不穩(wěn)定，或沖刷深度不易正確計(jì)算時(shí)；地基計(jì)算沉降過大，或建筑物對(duì)不均勻沉降敏感時(shí)；需要增強(qiáng)抗震、抗液化能力時(shí)；施工水位或地下水位較高時(shí)。（2 ）、房屋傾倒的主要原因是，在短期內(nèi)一側(cè)堆土過高，最高處達(dá)10米左右，增加了地基中的水平自重應(yīng)力；與此同時(shí)，另一側(cè)的地下車庫基坑正在開挖，開挖深度4.6米，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平

15、位移，過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力。3、背景資料某橋梁主墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁（泥漿護(hù)壁）,地質(zhì)依次為 2m礫石、以下為軟土。主要施工過程如下：平整場(chǎng)地、樁位放樣、埋設(shè)護(hù)筒，采用正循環(huán)工藝成孔，成孔后立即吊裝鋼筋籠并固定好，對(duì)導(dǎo)管接頭進(jìn)行了抗拉試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管底口距孔底30cm,混凝土坍落度 180mm施工單位考慮到灌注時(shí)間較長，經(jīng)甲方同意，在混凝土中加入了緩凝劑。首批混凝土灌注后導(dǎo)管埋深為1.2m,隨后的灌注連續(xù)均勻地進(jìn)行。當(dāng)灌注到23m時(shí)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管埋管,施工人員采取了強(qiáng)制提升的方法。灌注到30m時(shí)，發(fā)生賭管現(xiàn)象，施工人員采用型鋼插入法疏通。灌注完成，養(yǎng)生后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)斷樁。題

16、目（1）:護(hù)筒的作用是什么？泥漿的作用是什么？對(duì)泥漿有何要求?題目（2）:何為正循環(huán)工藝?題目（3）:指出施工過程中的錯(cuò)誤之處。題目（4）:斷樁可能發(fā)生在何處？為什么？答：（1）、護(hù)筒的作用是固定鉆孔位置，開始時(shí)對(duì)鉆頭起導(dǎo)向作用；保護(hù)孔口，防止坍塌；隔離孔內(nèi) 外表層水。泥漿的作用是護(hù)壁、清渣。泥漿應(yīng)有較高的稠度和比重，以提高護(hù)壁和清渣能力。（2）、泥漿循環(huán)分為正循環(huán)工藝和反循環(huán)工藝。正循環(huán)工藝的主要流程為：將制備好的泥漿用泥漿泵 從泥漿池抽送至鉆頭，泥漿從鉆頭噴入孔內(nèi)，然后夾帶鉆渣流入沉淀池，經(jīng)沉淀后又進(jìn)入泥漿池，再泵送 至鉆頭，如此循環(huán)。（3）、鉆孔完畢后未進(jìn)行清孔就吊裝鋼筋籠；未對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行

17、閉水試驗(yàn)；是否加入緩凝劑應(yīng)經(jīng)過監(jiān)理工 程師批準(zhǔn)，而不是甲方；灌注過程中強(qiáng)制提升導(dǎo)管。（4）、23m處。因?yàn)閺?qiáng)制提升導(dǎo)管可能導(dǎo)致泥砂和水進(jìn)入混凝土中。4、背景資料某上跨鄉(xiāng)村道路的兩跨簡(jiǎn)支梁小橋，其橋墩采用天然地基上的淺基礎(chǔ)，使用明挖法施工，地質(zhì)依次為3m粘土，以下為碎石土。地下水位線離地面2.7m。題目（1）:寫出天然地基上淺基礎(chǔ)的施工順序。題目（2）：寫出兩種基坑支護(hù)方法： 、。題目（3）:針對(duì)地質(zhì)情況，提出你認(rèn)為可行的基坑排水方法，并寫出該排水工程施工中的注意事項(xiàng)。答：（1）、基礎(chǔ)定位放樣、基坑開挖與支護(hù)、基坑排水、基底檢驗(yàn)與處理、砌筑或澆注基礎(chǔ)、基坑回 填。（2）、鋼板樁支護(hù)、噴射磔支護(hù)等

18、等。（3） 、根據(jù)地質(zhì)情況，地層上方為3m厚粘土，不容易發(fā)生流砂，可采用集水坑排水法（又能稱為表 面直接排水）。地下水滲流嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)逐層開挖，逐層排水，集水坑應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外。5、背景資料泥巖是一種由泥及粘土固化而成的沉積巖，其成分與構(gòu)造和頁巖相似但較不易碎，是 一種層理或頁理不明顯的粘土巖。其質(zhì)地松軟，固結(jié)程度較頁巖弱，重結(jié)晶不明顯，遇水易軟化（泥化） 崩解，抗風(fēng)化能力極差，浸水后強(qiáng)度明顯降低。GZ40 線云南鹽津段有一全強(qiáng)風(fēng)化泥巖高邊坡，坡高60m,坡角52o,經(jīng)過穩(wěn)定性數(shù)值分析，該邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)為1.09。設(shè)計(jì)防護(hù)方案為噴射磔防護(hù)，結(jié)果噴射磔施工完畢數(shù)周后，降了一場(chǎng)暴雨，邊坡發(fā) 生了輕微滑動(dòng)，而磔面隆起嚴(yán)重。題目（1）、邊坡滑動(dòng)與否受巖土體的哪個(gè)強(qiáng)度控制？該強(qiáng)度由哪兩項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成？為什么暴雨后容易發(fā) 生滑坡？題目（2）、請(qǐng)寫出至少三種邊坡加固的方法。題目（3）、請(qǐng)分析該邊坡的實(shí)際情況，說出一種你認(rèn)為可行的防護(hù)、加固方案。答：（1）、抗剪強(qiáng)度；內(nèi)摩擦角、粘聚力；雨后坡體中的含水量增加，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)會(huì)降低，而且?guī)r 土體中的水壓力會(huì)增大。（2）、抗滑擋土墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索板樁墻、錨桿加固等等。（3）、分析表明，該邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)偏低。該邊坡屬于高邊坡，坡角較陡，且?guī)r體風(fēng)化嚴(yán)重，抗剪強(qiáng)度降低明顯，加之泥巖本身的性質(zhì)對(duì)工程很不利，