土木工程師-專業(yè)案例（道路工程）-路基工程-路基防護(hù)、加固與支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

土木工程師-專業(yè)案例（道路工程）-路基工程-路基防護(hù)、加固與支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[單選題]1.東北地區(qū)某高速公路，凍結(jié)深度2.3m。重力式擋土墻，黏質(zhì)土地基，擋土墻前趾地基受水流沖刷，局部（江南博哥）沖刷深度為1.5m。該擋土墻前趾基礎(chǔ)埋置深度不應(yīng)小于()。[2019年真題]A.1.0mB.1.25mC.2.3mD.2.5m正確答案：D參考解析：根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30—2015）第5.4.3條規(guī)定，擋土墻宜采用明挖基礎(chǔ)。基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)符合下列要求：①基礎(chǔ)最小埋置深度不應(yīng)小于1.0m。風(fēng)化層不厚的硬質(zhì)巖石地基，基底應(yīng)置于基巖未風(fēng)化層以下。②受水流沖刷時(shí)，應(yīng)按路基設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算沖刷深度，基底應(yīng)置于局部沖刷線以下不小于1.0m。③當(dāng)凍結(jié)深度小于或等于1.0m時(shí)，基底應(yīng)在凍結(jié)線以下不小于0.25m，且最小埋置深度不小于1.0m。凍結(jié)深度大于1.0m時(shí)，基礎(chǔ)最小埋置深度不應(yīng)小于1.25m，并應(yīng)對(duì)基底至凍結(jié)線以下0.25m深度范圍的地基土采取措施，防止凍害。由于該擋土墻前趾地基受水流沖刷，局部沖刷深度為1.5m，因此其基礎(chǔ)埋置深度不應(yīng)小于1.5＋1.0＝2.5m。由于該高速公路凍結(jié)深度2.3m，因此其基礎(chǔ)最小埋置深度不應(yīng)小于1.25m。取較大數(shù)值，即2.5m。[單選題]2.某一級(jí)公路重力式路堤擋土墻，如圖所示，擋土墻墻身高4m，頂寬1m，墻背仰斜坡度4︰1，墻后填土表面坡度1︰1.5，路基填料采用砂性土，其重度γ＝18kN/m3，內(nèi)摩擦角φ＝35°，填土與墻背間的摩擦角δ＝17.5°。計(jì)算該擋土墻土壓力水平和垂直分力最接近下列哪個(gè)選項(xiàng)？()題2圖（尺寸單位：cm）A.75.3kN，49.4kNB.86.5kN，53.1kNC.95.4kN，58.5kND.106.5kN，81.6kN正確答案：C參考解析：墻背仰斜坡度4∶1，墻背傾斜角α＝arctan0.25＝14.04°。墻后填土表面坡度1∶1.5，墻后填土表面的傾斜度β＝33.69°。土壓力系數(shù)：則土壓力：Ea＝1/2γH2Ka＝1/2×18×42×Ka＝111.89kN土壓力水平分力：Ex＝Eacos（α＋δ）＝111.89×cos（14.04°＋17.5°）＝95.4kN土壓力垂直分力：Ey＝Easin（α＋δ）＝111.89×sin（14.04°＋17.5°）＝58.5kN[單選題]3.某一級(jí)公路邊坡永久性巖層錨固，如圖所示，錨桿采用預(yù)應(yīng)力熱處理螺紋鋼筋，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1000N/mm2，錨桿與滑動(dòng)面相交處滑動(dòng)面傾角α＝30°，錨桿與水平面的夾角β＝35°，滑動(dòng)面內(nèi)的摩擦角φ＝30°，通過(guò)分析確定該邊坡的下滑力E＝280kN，試計(jì)算錨桿直徑最接近下列哪個(gè)選項(xiàng)？()題3圖A.25mmB.28mmC.30mmD.32mm正確答案：B參考解析：根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30—2015）第5.5.4條和5.5.6條規(guī)定，預(yù)應(yīng)力錨桿錨固力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析確定的邊坡下滑力，按下式計(jì)算錨固力：式中，Pd為錨桿設(shè)計(jì)錨固力（kN）；E為邊坡下滑力（kN）；α為錨桿與滑動(dòng)面相交處滑動(dòng)面傾角（°）；β為錨桿與水平面的夾角（°）；φ為滑動(dòng)面內(nèi)摩擦角（°）。則得錨固力：根據(jù)式5.5.5得錨桿體截面積：A＝K1Pd/Fptk式中，K1為安全系數(shù)，F(xiàn)ptk為錨桿體材料抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。按表5.5.6-4可得本題K1＝2。A＝K1Pd/Fptk＝2.0×296/1000×103＝592mm2錨桿直徑：D＝（4×A/3.14）0.5＝27.5mm≈28mm[單選題]4.某高速公路K6＋680附近有一段巖質(zhì)路塹邊坡，邊坡加固方案采用預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行永久錨同，錨桿直徑dg＝30mm，錨桿錨固段鉆孔直徑d＝0.1m，錨桿與滑動(dòng)面相交處滑動(dòng)面傾角α＝20°，錨桿與水平面的夾角β＝10°，滑動(dòng)面內(nèi)的摩擦角φ＝25°；注漿體與較硬巖的黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1000kPa，鋼筋與錨固砂漿間黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2.4MPa，通過(guò)分析得到該邊坡的下滑力E＝1000kN。問(wèn)錨桿錨固段長(zhǎng)度至少必須達(dá)到下列哪個(gè)選項(xiàng)？()A.3.0mB.5.0mC.8.0mD.9.0m正確答案：C參考解析：根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30—2015）第5.5.4條和5.5.6條。（1）預(yù)應(yīng)力錨桿錨固力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)邊坡穩(wěn)定性分析確定的邊坡下滑力，按下式計(jì)算錨固力。式中，Pd為錨桿設(shè)計(jì)錨固力（kN）；E為邊坡下滑力（kN）；α為錨桿與滑動(dòng)面相交處滑動(dòng)面傾角（°）；β為錨桿與水平面的夾角（°）；φ為滑動(dòng)面內(nèi)摩擦角（°）。由題目得該邊坡的下滑力E＝1000kN，錨桿與滑動(dòng)面相交處滑動(dòng)面傾角α＝20°，錨桿與水平面的夾角β＝10°，滑動(dòng)面內(nèi)的摩擦角φ＝25°，則得錨固力：（2）預(yù)應(yīng)力錨桿宜采用黏結(jié)型錨固體，地層與注漿體間黏結(jié)長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算。Lr＝K2Pd/（πdfrb）式中，Lr為地層與注漿體間黏結(jié)長(zhǎng)度（m）；K2為安全系數(shù)，按表5.5.6-4選取；d為錨固段鉆孔直徑（m）；frb為地層與注漿體間黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa），應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，當(dāng)不具備試驗(yàn)條件時(shí)可按表5.5.6-1、表5.5.6-2選用。由題意得錨桿錨固段鉆孔直徑d＝0.1m；frb即注漿體與較硬巖的黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1000kPa；查表5.5.6-4得K2＝2。所以有：Lr＝K2Pd/（πdfrb）＝2×909.8/（π×0.1×1000）＝5.8m（3）注漿體與錨桿體間黏結(jié)長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式的要求Lg＝K2Pd/（nπdgfb）式中，Lg為注漿體與錨桿體間黏結(jié)長(zhǎng)度（m）；dg為錨桿體材料直徑（m）；fb為注漿體與錨桿體間黏結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa），應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，當(dāng)不具備試驗(yàn)條件時(shí)，可按表5.5.6-3選用；n為錨桿體根數(shù)（根）。根據(jù)題意得錨桿直徑dg＝30mm，n＝1，fb查表為2400，所以有：Lg＝K2Pd/（nπdgfb）＝2×909.8/（1×π×0.03×2400）＝8.0m（4）錨固長(zhǎng)度應(yīng)取Lr和Lg中的大值，且不應(yīng)小于3m，也不宜大于10m，故取8.0m。[單選題]5.某一級(jí)公路在K5＋120～K5＋170段設(shè)置一重力式擋土墻，典型斷面如圖所示。墻面直立，墻頂寬1.4m，墻底水平，墻底寬2.6m，最大墻高5.5m，墻背傾角α＝18°；墻背填土重度γ1＝18kN/m3，內(nèi)摩擦角φ＝33°，填土與墻背的摩擦角δ＝18°；墻身材料重度γ2＝23kN/m3；該處地基為軟質(zhì)巖石，地基容許承載力為0.4MPa，基底與基底土的摩擦系數(shù)μ＝0.40。用庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算得到每延米的總主動(dòng)土壓力Ea＝144.3kN/m。計(jì)算該擋土墻的抗滑穩(wěn)定系數(shù)最接近下列哪個(gè)選項(xiàng)？()題5圖（尺寸單位：m）A.1.06B.1.10C.1.16D.1.20正確答案：C參考解析：根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30—2015）第H.0.2條規(guī)定，抗滑穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算。G＝γS＝23×（1.4＋2.6）×5.5×0.5＝253kN/m墻后主動(dòng)土壓力的水平分量：Ex＝Eacos（δ＋α）＝144.3×cos36°＝116.74kN/m墻后主動(dòng)土壓力的豎向分量：Ey＝Easin（δ＋α）＝144.3×sin36°＝84.82kN/m該擋土墻的抗滑穩(wěn)定系數(shù)：Kc＝（G＋Ey）μ/Ex＝（253＋84.82）×0.4/116.74＝1.158[單選題]6.某高速公路K3＋410～K3＋460段有一重力式路肩墻，典型斷面如圖所示。墻頂寬1.3m，墻底水平，寬2.8m，墻高6m。墻后填土與墻頂齊平，填土重度γ1＝18kN/m3，內(nèi)摩擦角φ＝35°；墻身材料重度γ2＝23kN/m3；用庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算得到每延米的主動(dòng)土壓力水平分量Ex＝124.4kN/m，主動(dòng)土壓力豎直分量Ey＝83.9kN/m。計(jì)算該公路擋土墻抗傾覆安全系數(shù)最接近以下哪個(gè)選項(xiàng)？()題6圖（尺寸單位：m）A.1.74B.1.78C.1.82D.1.86正確答案：C參考解析：根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30—2015）第H.0.2條規(guī)定，抗傾覆安全系數(shù)按下式計(jì)算：G＝γS＝23×（1.3＋2.8）6/2＝282.9kN/m墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌奢d的豎向力合力重心到墻趾的距離：ZG＝（A1Z1＋A2Z2）/A＝[6×1.3×1.3/2＋6×1.5/2×（1.3＋1.5/3）]/[（1.3＋2.8）×6/2]＝1.07m墻后主動(dòng)土壓力的豎向分量到墻趾的距離：Zx＝1.3＋1.5/3＝1.8m。墻后主動(dòng)土壓力的水平分量到墻趾的距離：Zy＝H/3＝6/3＝2m。該公路擋土墻抗傾覆安全系數(shù)：K0＝（GZG＋EyZx）/ExZy＝（282.9×1.07＋83.9×1.8）/（124.4×2）＝1.82[單選題]7.某一級(jí)公路K24＋300～K24＋306段需設(shè)置一重力式擋土墻，地面橫坡為1∶5。地基為砂類土，地基允許承載力不小于0.3MPa，基底與基底土的摩擦系數(shù)μ＝0.40，典型斷面如圖所示。墻頂寬1.0m，墻面坡度采用1∶0.15，墻背傾角α＝11°，墻趾至墻頂高H＝4.5m，墻底傾斜角α0＝8°，填土表面傾角β＝6°，填土重度γ＝18kN/m3，填土與墻背的摩擦角δ＝15°。經(jīng)計(jì)算可得擋土墻每延米自重G＝192.6kN/m，主動(dòng)土壓力Ea＝125.2kN/m，試問(wèn)該擋土墻抗滑安全系數(shù)最接近下列哪個(gè)選項(xiàng)？()題7圖（尺寸單位：m）A.1.30B.1.33C.1.36D.1.39正確答案：C參考解析：根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30—2015）第H.0.2條規(guī)定，抗滑穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算。墻后主動(dòng)土壓力的水平分量：Ex＝Eacos（δ＋α）＝125.2×cos26°＝112.5kN/m墻后主動(dòng)土壓力的豎向分量：Ey＝Easin（δ＋α）＝125.2×sin26°＝54.9kN/m該擋土墻的抗滑穩(wěn)定系數(shù)：Kc＝[（G＋Ey＋Extanα0）μ]/[Ex－（G＋Ey）tanα0]＝[（192.6＋54.9＋112.5×tan8°）×0.4]/[112.5－（192.6＋54.9）tan8°]＝1.355[單選題]8.某高速公路重力式路堤墻典型斷面如圖所示，地基為土質(zhì)地基，墻面直立，墻頂寬A＝1.2m，墻底水平，墻底寬1.8m，墻高H＝4m，墻背坡比1∶0.15。墻后填土坡比1∶1.5，填土重度γ1＝18kN/m3，內(nèi)摩擦角φ＝32°，填土與墻背的摩擦角δ＝18°。墻身材料重度γ2＝23kN/m3。用庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算得到每延米的總主動(dòng)土壓力Ea＝85.62kN/m。則該擋土墻趾部的壓應(yīng)力最接近下列哪個(gè)選項(xiàng)？()題8圖（尺寸單位：m）A.462kPaB.468kPaC.482kPaD.488kPa正確答案：B參考解析：根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30—2015）第H.0.2條規(guī)定，基底壓應(yīng)力按下式計(jì)算。G＝γS＝23×（1.2＋1.8）×4/2＝138kN/mα＝arctan0.15＝8°32′墻后主動(dòng)土壓力的水平分量：Ex＝Eacos（δ＋α）＝85.62×0.895＝76.63kN/m墻后主動(dòng)土壓力的豎向分量：Ey＝Easin（δ＋α）＝85.62×0.446＝38.19kN/m墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌奢d的豎向力合力重心到墻趾的距離：ZG＝[4×1.2×1.2/2＋4×0.6/2×（1.2＋0.2）]/[（1.2＋1.8）×4/2]－1.8/2＝－0.14m墻后主動(dòng)土壓力的豎向分量到墻趾的距離：Zx＝4/3＝1.33墻后主動(dòng)土壓力的水平分量到墻趾的距離：Zy＝1.2＋0.6×1/3－1.82＝0.7m彎矩組合值：ME＝EyZy－ExZx＝38.19×0.7－76.63×1.33＝－75.19kN/mMG＝GZG＝138×（－0.14）＝－19.32kN/m偏心距：因e0＞B/6＝0.30m，因此壓應(yīng)力：σ1＝2Nd/3α1＝[2×（138×1.2＋1.4×38.19）]/[3×（1.8/2－0.586）]＝467.5kPa[單選題]9.西南地區(qū)某高速公路K23＋320～K23＋380段有一重力式路堤墻。典型斷面如圖所示，墻頂寬1m，墻背傾角α＝11°，墻趾至墻頂高H＝5m，墻底傾斜角α0＝8°，填土表面水平，內(nèi)摩擦角φ＝34°，填土重度γ＝18kN/m3，填土與墻背的摩擦角為15°。經(jīng)計(jì)算可得擋土墻每延米自重G＝196.5kN/m，對(duì)墻趾力臂ZG＝0.85m，總主動(dòng)土壓力Ea＝92.4kN/m，土壓力水平分量的力臂Zy＝1.82m，垂直分量的力臂Zx＝1.76m。試問(wèn)該擋土墻繞墻