土力学地基基础第四版习题集解答.doc 65页

'《土力学地基基础》第四版习题集解答，陈希哲第一章工程地质1.1如何鉴定矿物？准备一些常见的矿物，如石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、方解石、云母、滑石和高岭土等，进行比较与鉴定。1.2岩浆岩有何特征？准备若干常见的岩浆岩标本，如花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、玢岩和辉岩进行鉴定。1.3沉积岩最显著的特征是什么？准备多种常见的沉积岩标本，如砾岩、角砾岩、砂岩、凝灰岩、泥岩、页岩、石灰岩和泥灰岩等，进行对比鉴定。1.4变质岩有什么特征？准备几种常见的变质岩，如大理岩、石英岩、板岩、云母片岩和片麻岩进行比较与鉴定。1.5解：水池长度、宽度、高度分别为50、20、4m壁厚0.3m。水池与地面齐平。1）底板浮力计算：底板~水面之间的水位深度h=4-2.5=1.5m底板静水压力强度：Pw=γwh=10×1.5=15KPa=15KN/m2底板面积S底板=50×20=1000m2底板上的浮力P浮=Pw×S底板=15000KN2）不考虑钢筋混凝土水池自重的侧壁摩擦阻力F1和抗浮安全系数计算：钢筋混凝土水池的侧壁面积S侧壁=2×[（50×4）+（20×4）]=560m2已知侧壁与土体之间的摩擦强度为μ=10KPa；侧壁总摩擦力F1=μ×S侧壁=10×560＝5600KN∵F1＜P浮，抗浮安全系数K=F1/P浮=5600/15000=0.37＜1，∴在不考虑钢筋混凝土水池自重时，水池刚竣工，未充水，也不考虑池中水重量，此时不安全。3）考虑钢筋混凝土水池自重的抗浮安全系数计算：钢筋混凝土的重度一般为γ砼=24KN/m3；钢筋混凝土水池四个侧壁体积V1=2×[（50×4×0.3）+（20-2×0.3）×4×0.3]=166.56m3扣掉侧壁厚度尺寸后钢筋混凝土水池底板体积V2：V2=[（50-0.6）×（20-0.6）]×0.3=287.5m3所以，水池本身钢筋混凝土的体积V=V1+V2=454m3钢筋混凝土水池重量W=γ砼×V=24×454＝10896KN∵F1+W=16496＞P浮，抗浮安全系数K=16496/15000=1.1＞1，∴在考虑钢筋混凝土水池自重时，此时安全。1.6解：1）承压水水头3.2m，故承压水层顶部，即6m处的承压力强度Pw=γwh=10×1.5=15KPa=15KN/m22）基坑底部~承压水含水层顶部之间土层厚度2m，土体自重压力P=γh1+γsath2=20×1+21×1=413）P＞Pw，安全。1.7解：注意单位1.8解：注意单位本题如果把时间从10秒换成10分钟，其他条件不变，10分钟=600秒，则：正好与教材答案一致，所以教材中答案错误。1.9解：动水压力计算公式：GD=iγw，本题中要求用另外的方法。采用有效应力法。 图1地下水向上渗流图2地下水向下渗流地下水渗流时，土体中有效应力与静水条件下不同。1）地下水向上渗流：取图1中A点的有效应力进行计算。A点垂直方向：（公式1）与自重应力作用下相比，孔隙水压力μ多了一个γwΔh，有效应力少了一个γwΔh。2）地下水向下渗流：取图2中A点的有效应力进行计算。A点垂直方向：（公式2）与自重应力作用下相比，孔隙水压力μ少了一个γwΔh，有效应力多了一个γwΔh。3）从公式1中，可以得到：（公式1）公式3中，γwi就是渗流力及其表达式，渗流力是一种体积力。1.10解：1）实际水力坡度i=h/L=70/60=1.172）砂土临界水力坡度icr=γ’/γw=10.2/10=1.023）i＞icr，不安全，发生流土。复习思考题1.1工程地质包括哪些主要内容？工程地质作为一门独立的学科与土木建筑工程有何关系？1）内容参照孔思丽主编《工程地质学》教材目录和绪论P1第1、2段：工程岩土学、工程地质分析和工程地质勘察三个主要部分，自己看书细化内容。2）与土木建筑关系：主要指工程地质与岩土工程的关系。在土木工程中，岩土工程的地位非常重要，在总造价和总工期中均占三分之一左右。岩土、地基基础问题往往是影响投资和制约工期的主要因素，如果处理不当，有时会带来灾难 件的后果。与岩土有关的工程问题主要有强度破坏问题（包括地基、边坡、挡土墙、基坑的稳定性的后果；变形破坏问题（包括地基的沉降和不均匀沉降问题)；渗透破坏问题（包括流砂、管涌、冻胀、溶蚀的问题）；变形破坏问题（包括地基的沉降和不均匀沉降 岩土工程是一门综合性很强的学科，在理论和方法上，需要工程地质学、岩土力学、工程力学、建筑结构、建筑施工等多学科的相互渗透；工程实践中，需要勘察、设计、施工、监测、监理、科研等各方面的密切配合。 岩土工程是以解决岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。它涉及到岩土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、治理、监测和监理五个方面。 关于岩土工程与工程地质之间关系的论述，国内各家已有诸多见解，大致归纳起来有以 下四种。第一种见解认为：岩土工程是工程地质学的分支；第二种见解认为：岩土工程是岩土力学在岩体工程和土体工程上的应用；第三种见解认为：岩土工程是把岩土体既作为建筑材料，也作为地基、介质或环境的结构工程，更确切地说是基础工程（下部结构）和地下结构工程。不难看出，这三种见解分别出自工程地质专业人员、岩土力学专业人员和结构工程专业 人员。这些见解虽然各有一定的道理，但都不能全面客观地反映迄今为止国内外众多岩土工程实例的特点和本质。 第四种见解则是我国国家标准《岩土工程勘察规范》对岩土工程的定义：岩土工程是以土力学、岩石力学、工程地质学和地基基础工程学为理论基础，以解决和处理在工程建设中出现的所有与岩土体有关的工程技术问题的一门地质和工程紧密结合的新专业学科。与前三种见解明显不同的是：①它强调了工程地质、岩土力学、结构工程之间的关系是既有区别又相互紧密结合的关系，而不是从属的关系；②明确指出，岩土工程的学科范畴是包括多种学科、技术和方法的土木建筑工程。也就是说，岩土工程是多种技术和方法相结合的综合技术方法，岩土工程学科是多学科相互渗透、结合的边缘学科，它不从属于某单一学科。 岩土工程相关学科的学科组合或学科群称为岩土工程学，它主要由工程地质学科、岩土 力学学科和结构学科组成。由此可见，工程地质是岩土工程分析的条件，与岩土力学和结构 工程学（钢筋混凝土结构、砌体结构及钢结构等）既相互区别又紧密结合，岩土工程学是上述三门学科的边缘学科，不能笼统地称其为工程地质学的分支。岩土体是地质体的一部分，其工程性质的形成和演化以及对建筑的适应性与它的物质组 成、结构和赋存环境息息相关。因此，岩土工程师在着手解决任何一项岩土工程问题时首先要查明岩土体的地质特征和场地工程地质条件，尤其是地质条件比较复杂的重大工程，场地工程地质条件的研究更显得重要，甚至会成为影响工程效益、投资成败的关键。可见，岩土工程师必须具备地质和工程地质的基本理论知识，要有较好的地质素养。可以认为，工程地质学是岩土工程的重要基础和支柱。1.2常见的矿物有哪些？原生矿物与次生矿物有何不同？提示：教材P19~20。参照《工程地质学》教材更全面。1.3矿物的主要物理性质有哪些？鉴定矿物常用什么方法？怎样区分石英与方解石？A提示：教材P20。B鉴定矿物方法：1）肉眼鉴定；2）岩矿鉴定（如显微镜鉴定、差热分析、X射线衍射分析、电镜扫描等等）；3）野外简易试验（如盐酸、硝酸滴定等等）C石英和方解石区别：野外主要靠硬度、解理和断口、盐酸滴定确定。成分形状颜色条痕光泽硬度解理和断口相对密度其他石英SiO2粒状、六方棱柱状或晶簇状乳白、无色其他颜色无玻璃或油脂7贝壳状断口2.6晶体柱面上有横条纹方解石CaCO3粒状、棱面体无色无玻璃3三组完全解理2.7滴盐酸起泡1.4岩石按成因分哪几类？各类岩石的矿物成分、结构与构造有何区别？试举出各类岩石的三种常见岩石。花岗岩、闪长岩、砂岩、石灰岩、石英岩和板岩属于哪类岩石？提示：教材P20~21。参照《工程地质学》教材更全面。花岗岩、闪长岩为岩浆岩；砂岩为沉积岩；石英岩和板岩为变质岩。1.5何谓第四纪沉积层？它是如何生成的？根据搬运与沉积条件不同，第四纪沉积层分哪几种类型？提示：教材P22~26。1.6何谓坡积层？坡积层有何特点？若建筑物造在坡积层上应注意什么问题？提示：教材P23。1.7冲积层有哪些主要类型和特点？平原河谷冲积层中，哪一种沉积层土质较好？哪一种沉积层土质最差？何故？提示：教材P24~25。1.8洪积层是怎样生成的？有何特性？以洪积层作为建筑物地基需注意什么问题？提示：教材P23~24。1.9沼泽沉积层有何演变过程？它由什么土组成？这种土的含水率、透水性和压缩性如何？如必须在沼泽沉积层上造永久性建筑物怎么办？ 提示：教材P26。必须在沼泽上修建建筑物，必须通过首先岩土工程勘察详细了解场地和地基的工程地质、水文地质、环境条件，对其进行分析评价，确定沼泽相沉积物的物理力学、渗透、成分、腐蚀性等全方位特征。其次根据具体情况和拟建建筑物特征和要求以及环境要求、业主工期、经济性要求等综合考虑，选择合适的地基处理方法或桩基础类型。预防出现地基稳定事故和变形过大事故。在施工过程中和建筑物使用期，除了保证施工质量外，还必须通过监测手段，确保建筑物安全。1.10何谓不良地质条件？为什么不良地质条件会导致建筑工程事故？工程地质条件——即工程活动的地质环境，它包括岩土类型及性质、地质构造、地形地貌、水文地质、不良地质现象和天然建筑材料等方面，是一个综合概念。 不良地质条件——这是指对工程程建设有影响的地质条件，根据工程地质条件的定义，不良地质条件包括：岩土体复杂，具有特殊性；结构面发育；地形地貌复杂；水文地质条件复杂；各种不良地质作用及其形成的灾害；天然建材的缺乏或距离太远或质量太差、人类工程活动对场地地基影响大等等。陈希哲编著的土力学地基基础教材中列出的断层、节理、滑坡、河床冲淤、岸坡失稳、河沟侧向位移等等都是不良地质条件的具体类型。不良地质条件对建筑物、场地、地基及周边环境等构成威胁和危害，它影响到建筑物的整体布局、成本、工期、设计和施工方法。 举例：参照教材P26~30。1.11什么是断层？断层与节理有何不同？两者对建筑工程各有什么危害？提示：教材P26~27。不同：规模、影响程度和范围、两盘是否发生位移都不同。自己总结。1.12在山麓或山坡上造建筑物，应注意什么问题？试举实例加以说明。 提示：教材P27滑坡内容。注意边坡变形过大、开裂和滑坡问题。实例见P27。1.13靠近河岸修建筑物，可能会发生什么工程事故？如何才能避免事故发生？提示：教材P28~30滑坡内容。注意河床冲淤、岸坡失稳、河沟侧向位移等问题。实例见P28~30。1.14地下水对建筑工程的影响，包括哪些方面？怎样消除地下水的不良影响？提示：影响：教材P30~31滑坡内容。消除影响：进行详细的岩土工程勘察，详细了解地下水的水文地质条件及其变化规律、地下水对岩土体性能、建筑材料和环境的影响，根据具体情况采取处理措施。如：举例见教材P30~31、P32、P36等。例如基础埋深置于地下水位以下或降排水或截水、防止地下水对岩土体，特别是特殊岩土体的不良影响、基坑降水、确定合理的抗浮设计水位、防止渗透变形破坏（流沙、管涌等）、通过水质分析却滴定其腐蚀性及采取合理工程措施等。1.15地下水运动有何规律？达西定律的物理概念是什么？何谓土的渗透系数？如何确定渗透系数的大小？提示：教材P32~35滑坡内容。确定渗透系数大小：1）取地区经验数据或者类似工程地质水文地质条件下的相邻工程渗透系数数据；2）取样室内测试，测定渗透系数；3）抽水、压水、注水试验或其他原委测试试验测定渗透系数。1.16试阐述动水力、流土和管涌的物理概念和对建筑工程的影响。提示：教材P25内容。第二章土的物理性质和工程分类2.1解：运用已知条件，按照土的三相关系，求出三相值，再按照各个参数的定义求得参数已知：M=95.15gMs=75.05gMw=95.15-75.05=20.1gV=50cm3，Gs=Ms/Vs=2.67有：ρ=M/V=1.9g/cm3；ρd=Ms/V=1.5g/cm3；ω=Mw/Ms=0.268=26.8%因为Mw=95.15-75.05=20.1g，ρw=1g/cm3；所以Vw=20.1cm3；由Gs=Ms/Vs=2.67，推出：Vs=Ms/2.67=75.05/2.67=28.1cm3；Vv=V-Vs=50-28.1=21.9cm3；Va=Vv-Vw=21.9-20.1=1.8cm3；天然密度ρ=M/V=1.9g/cm3；干密度ρd=Ms/V=1.5g/cm3；饱和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(20.1+75.05+1.8×1)/50=1.94g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.268=26.8%孔隙比e=Vv/Vs=21.9/28.1=0.78孔隙度n=Vv/V=21.9/500=0.438=43.8%饱和度Sr=Vw/Vv=20.1/21.9=0.918 2.2解：运用已知条件，按照土的三相关系，求出三相值，再按照各个参数的定义求得参数已知：天然密度ρ=M/V=1.84g/cm3；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.75；水位以下饱和度Sr=Vw/Vv=1假设V=1cm3；则：M=1.84g；Ms=2.75Vs；Ms+Mw=1.84；ρw=1g/cm3；数值上Mw=Vw有2.75Vs+Vw=1.84Vs+Vw=1解上述方程组得：Vs=0.48；Vw=0.52=Vv；故：Mw=0.52g；Ms=2.75Vs=1.32g；天然密度ρ=M/V=1.84g/cm3；干密度ρd=Ms/V=1.32g/cm3；饱和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(0.52+1.32+0×1)/50=1.84g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.52/1.32=0.394=39.4%孔隙比e=Vv/Vs=0.52/0.48=1.08孔隙度n=Vv/V=0.52/1=0.52=52%饱和度Sr=Vw/Vv=12.3解：运用已知条件，按照土的三相关系，求出三相值，再按照各个参数的定义求得参数已知：干密度ρd=Ms/V=1.54g/cm3；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.71；天然含水率ω=Mw/Ms=0.193假设V=1cm3；则：ρd=Ms/V=1.54g/cm3；有：Ms=1.54g；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.71有：Vs=0.568cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.193有：Mw=0.287g，ρw=1g/cm3，Vw=0.287cm3；M=Ms+Mw=1.54+0.287=1.827gVv=V-Vs=1-0.568=0.432cm3；Va=Vv-Vw=0.432-0.287=0.145cm3；天然密度ρ=M/V=1.827/1=1.827g/cm3；干密度ρd=Ms/V=1.54g/cm3；饱和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(0.287+1.54+0.145×1)/1=1.972g/cm3；天然含水率ω=19.3%孔隙比e=Vv/Vs=0.432/0.568=0.76孔隙度n=Vv/V=0.432/1=0.432=43.2%饱和度Sr=Vw/Vv=0.287/0.432=0.66又已知WL=28.3%；Wp=16.7%；ω=19.3%；所以：Ip=WL-Wp=28.3-16.7=11.6；大于10，小于17，所以为粉质粘土。IL=（W-Wp）/（WL-Wp）=（19.3-16.7）/（28.3-16.7）=0.22，位于0~0.25之间，硬塑2.4解：已知：V=100cm3；M=241-55=186g；Ms=162g；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；Mw=M-Ms=186-162=24g，ρw=1g/cm3；所以Vw=24cm3；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；所以Vs=Ms/2.70=60cm3；V=100cm3；Vs=60cm3；Vw=24cm3；所以Vv=V-Vs=100-60=40cm3；Va=Vv-Vw=40-24=16cm3；所以：天然密度ρ=M/V=186/100=1.86g/cm3；干密度ρd=Ms/V=162/100=1.62g/cm3；饱和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(24+162+16×1)/100=2.02g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=24/162=0.148=14.8%孔隙比e=Vv/Vs=40/60=0.67孔隙度n=Vv/V=40/100=0.4=40%饱和度Sr=Vw/Vv=24/40=0.6综上所述：ρsat＞ρ＞ρd2.5解：已知该样品为砂土，按照教材P61表2.5从上至下判别： 从给出数值可知：粒径大于0.5mm的颗粒质量占总质量的百分比为：9%+2%=11%，，小于50%，故不是粗砂；粒径大于0.25mm的颗粒质量占总质量的百分比为：24%+9%+2%=35%，小于50%，故不是中砂；粒径大于0.075mm的颗粒质量占总质量的百分比为：15%+42%+24%+9%+2%=92%，大于85%，故为细砂；注意：虽然粒径大于0.075mm的颗粒质量占总质量的百分比为92%，大于50%，可定名为粉砂，但是根据砂土命名原则，从上至下判别，按照最先符合者定名，故该样品为细砂。2.6解：已知条件见题目。甲样已知：天然含水率ω=Mw/Ms=0.28；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.75；饱和度Sr=Vw/Vv=1假设：Vs=1cm3；Gs=Ms/Vs=2.75；故Ms=2.75Vs=2.75g；ω=Mw/Ms=0.28；故Mw=0.28Ms=0.77；所以：M=Ms+Mw=2.75+.77=3.52g；Mw=0.28Ms=0.77；ρw=1g/cm3；所以Vw=0.77cm3；Sr=Vw/Vv=1，故Vv=Vw=0.77cm3；Va=0cm3；V=Vs+Vv=1+0.77=1.77cm3；对于甲样有：天然密度ρ=M/V=3.52/1.77=1.99g/cm3；干密度ρd=Ms/V=2.75/1.77=1.55g/cm3；孔隙比e=Vv/Vs=0.77/1=0.77-------------------------------------------------------------乙样已知：天然含水率ω=Mw/Ms=0.26；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；饱和度Sr=Vw/Vv=1假设：Vs=1cm3；Gs=Ms/Vs=2.70；故Ms=2.70Vs=2.70g；ω=Mw/Ms=0.26；故Mw=0.26Ms=0.70；所以：M=Ms+Mw=2.70+.70=3.40g；Mw=0.28Ms=0.70；ρw=1g/cm3；所以Vw=0.70cm3；Sr=Vw/Vv=1，故Vv=Vw=0.70cm3；Va=0cm3；V=Vs+Vv=1+0.70=1.70cm3；对于乙样有：天然密度ρ=M/V=3.40/1.7=2.0g/cm3；干密度ρd=Ms/V=2.7/1.7=1.59g/cm3；孔隙比e=Vv/Vs=0.70/1=0.70所以：题目中，②错，③错，④对。-------------------------------------------------------------对于甲土样：又已知WL=30%；Wp=12.5%；ω=28%；所以：Ip=WL-Wp=30-12.5=17.5；大于17，所以为粘土。IL=（W-Wp）/（WL-Wp）=（28-12.5）/17.5=0.88，位于0.75~1之间，软塑；--------------------------------------------------------对于乙土样：又已知WL=14%；Wp=6.3%；ω=26%；所以：Ip=WL-Wp=30-12.5=7.7；小于10，所以为粉土。因为塑性指数Ip的大小反映了土体中粘粒含量的大小。因此，甲Ip＞乙Ip，故甲样粘粒含量大于乙样。对①。2.7解：已知：土粒比重Gs=Ms/Vs=2.72；孔隙比e=Vv/Vs=0.95；饱和度1：Sr=Vw/Vv=0.37V=1m3；饱和度2：Sr=Vw/Vv=0.90e=Vv/Vs=0.95；故有：Vv=0.95Vs；因为Vv+Vs=1.95Vs=1m3；所以Vs=0.513m3；Vv=0.95Vs=0.487m3；Sr=Vw/Vv=0.37，所以Vw=0.37Vv=0.18m3；Mw=0.18t；仅仅饱和度提高以后，土粒比重不变，土样体积不变，干密度不变；土粒体积和土粒重量不变，Vv不变。饱和度2：Sr=Vw/Vv=0.90；Sr=Vw/Vv=0.90，所以Vw=0.90Vv=0.18m3；Mw=0.438t； 所以每1立方米土样应该加水0.438-0.18=0.258t=258kg。2.8解：已知：土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；干密度ρd=Ms/V=1.66g/cm3；饱和度Sr=Vw/Vv，分别为0和0.60假设该土样V=1cm3；有：干密度ρd=Ms/V=1.66g/cm3；Ms=1.66g；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；Vs=Ms/2.7=0.615cm3；Vv=1-Vs=1-0.615=0.385cm3；饱和度Sr=Vw/Vv，提高到0.60：Vw/Vv=0.6，Vw=0.6Vv=0.6×0.385=0.231cm3；Mw=0.231g，M=Ms+Mw=1.891g，湿砂的含水率和密度分别为：天然密度ρ=M/V=1.891/1=1.891g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.231/1.66=0.139=13.9%2.9解：提示：已知土粒比重，假设不同孔隙比和饱和度，求得不同天然密度，绘制相应曲线。2.10解：已知：M=200g，天然含水率ω=Mw/Ms=15.0%，求ω=Mw/Ms=20.0%应该加多少水。天然含水率ω=Mw/Ms=0.15，有：Mw=0.15Ms，因为M=Mw+Ms=200g,有：0.15Ms+Ms=1.15Ms=200g，则Ms=173.9g.加水后Ms不变。加水前，Mw=0.15Ms=26g，加水后，Mw=0.20Ms=34.8g，所以，应该加水34.8-26=8.8g。第2章复习思考题2.1何谓土的结构？土的结构有哪几种？蜂窝结构如何形成、有何特点？试将各种土的结 构的工程性质作一比较。 2.2土的工程特性包括哪几项？土为何具有这些特性？试比较土与混凝土压缩性的区别。 2.3土由哪几部分组成？土中次生矿物是怎样生成的？矿物分哪几种？蒙脱石有什么特性？ 2.4土的粒组如何划分？何谓粘粒？各粒组的工程性质有什么不同？ 2.5何谓土的粒径级配？粒径级配曲线的纵坐标表示什么？不均匀系数Cu>10反映土的什么性质？ 2.6土体中的土中水包括哪几种？结合水有何特性？土中固态水（冰）对工程有何影响?2.7土的物理性质指标有哪些？其中哪几个可以直接测定？常用测定方法是什么？ 2.8土的密度ρ与土的重力度γ的物理意义和单位有何区别？说明天然重度γ、饱和重度 γsat、有效重度γ’和干重度γd之间的相互关系，并比较其数值的大小。2.9何谓孔隙比？何谓饱和度？用三相草图计算时，为什么有时要设总体积V=1?什么情况下设Vs＝l计算更简便?2.10土粒比重Gs的物理意义是什么？如何测定Gs值？常见值砂土Gs大约是多少？粘土Gs一般是多少？ 2.11无粘性土最主要的物理状态指标是什么？用孔隙比e、相对密度D，和标准贯人试验 击数N来划分密实度有何优缺点？2.12粘性土的物理状态指标是什么？何谓液限？如何测定？何谓塑限？如何测定？ 2.13塑性指数的定义和物理意义是什么？Ip大小与土颗粒粗细有何关系？Ip大的土具有 哪些特点？ 2.14何谓液性指数？如何应用液性指数IL来评价土的工程性质？何谓硬塑、软塑状态？ IL>1．O的粘性土地基，为什么还有一定的承载力？ 2.15甲土的含水率Wl大于乙土的含水率,试问甲土的饱和度Sr是否大于乙土的饱和度?2.16下列土的物理指标中，哪几项对粘性土有意义，哪几项对无粘性土有意义？ ①粒径级配；②相对密度；③塑性指数；④液性指数；⑤灵敏度2.17无粘性土和粘性土在矿物成分、土的结构、构造及物理状态诸方面，有哪些重要区别？ 2.18地基土分哪几大类？各类土划分的依据是什么？ 2.19何谓粉土？为何将粉土单列一大类？粉土的工程性质如何评价？ 2.20淤泥和淤泥质土的生成条件、物理性质和工程特性是什么？ 第三章土的压缩性和地基沉降计算3.1解：不透水层顶部，则计算上覆全部水土压力。透水层顶部则计算有效自重应力。填土h1=1.5m，γ1=18粉土h2=3.6m，γ2=19.4中砂h3=1.8m，γ3=19.8坚硬整体岩石水位3.2解：P=20.1×1.1+×10.1×(4.8-1.1)=59.48KPa3.3解：条形基础，求基底下深度分别为0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处附加应力。ABCDOEF50150条基宽度bAB=50KPa；CD=150KPa；DF=BE=100KPa；AE=CF=50KPa；梯形ABCD=□BDFE+△COF-△AOF□BDFE中点0：P98面表3-5，P=100KPa，x=0,Z/b分别为：0：α=1，p=1×100=100KPa0.25b：α=0.96，p=0.96×100=96KPa0.5b：α=0.82，p=0.82×100=82KPa1b：α=0.552，p=0.552×100=55.2KPa2b：α=0.306，p=0.306×100=30.6KPa3b：α=0.208，p=0.208×100=20.8KPa△COF角点0：地基规范P116面表k.0.2，P=50KPa,查情况1：三角形荷载宽度只有条形基础宽度一半，条形基础基底下深度分别为0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处分别相当于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：α=0，p=0×50=0KPa0.5b：α=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.0264×50=1.32KPa1b：α=0.0201，p=0.0201×50=1KPa2b：α=0.0090，p=0.0090×50=0.45KPa4b：α=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.0264×50=0.16KPa6b：α=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.0014×50=0.07KPa△AOF角点0：三角形荷载宽度只有条形基础宽度一半，条形基础基底下深度分别为0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处分别相当于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：α=0，p=0×50=0KPa0.5b：α=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.0264×50=1.32KPa1b：α=0.0201，p=0.0201×50=1KPa2b：α=0.0090，p=0.0090×50=0.45KPa4b：α=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.0264×50=0.16KPa6b：α=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.0014×50=0.07KPa实际上，两个三角形正好抵消，所以：条形基础基底下不同深度处的附加应力分别为：0：α=1，p=1×100=100KPa0.25b：α=0.96，p=0.96×100=96KPa0.5b：α=0.82，p=0.82×100=82KPa 1b：α=0.552，p=0.552×100=55.2KPa2b：α=0.306，p=0.306×100=30.6KPa3b：α=0.208，p=0.208×100=20.8KPa3.4解：A计算A点以下0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处附加应力，等于两个小条基之和。L/b大于10，按照小条基角点查表求附加应力系数。基底附加应力=100KPa。查教材P92表3.3中L/b=10一栏,对于每个小条基有：小条基荷载宽度只有条形基础宽度一半，条形基础基底下深度分别为0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处分别相当于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：α=0.25，p=0.25×100=25KPa0.5b：α=（0.2443+0.2342）/2=0.2393，p=0.2393×100=23.93KPa1b：α=0.2046，p=0.2046×100=20.46KPa2b：α=0.1374，p=0.1374×100=13.74KPa4b：α=0.0758，p=0.0758×100=7.58KPa6b：α=0.0506，p=0.0014×100=5.06KPa计算A点以下0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处附加应力，等于两个小条基之和。故上述数值应该分别乘2，条基端点的中点下0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b处附加应力分别为50、48、41、27.5、15.2、10.1KPa.3.5解：压力单位化为MPa，取100、200KPa及对应的孔隙比e计算。3.6解：矩形基础，长度和宽度分别为14和10m，计算深度10m，AABCDEFGHI上图的左图，计算矩形基础中点A下10m处附加应力，假设基底附加应力为P，为四个小矩形之和，对于每个小矩形，查表P92面表3.3，L/b=7/5=1.4,Z/b=10/5=2α=0.1034，p=4×0.1034P=0.4136PKPa上图的右图，计算A点下10m处附加应力，假设基底附加应力为P，为矩形ABCD、ABEF之和，减去矩形ADIH、AFGH之和。对于每个小矩形，查表P92面表3.3。矩形ABCD、ABEF：L/b=20/5=4,Z/b=10/5=2，α=0.135，p=2×0.135P=0.27PKPa矩形ADIH、AFGH：L/b=6/5=1.2,Z/b=10/5=2，α=0.0947，p=2×0.0947P=0.1894PKPa所以右图A点下附加应力为：0.27P-0.1894P=0.0806P0.0806P/0.4136P=19.5%3.7解： 3m6mA9mB条形基础平均基底附加应力为：2400/6=400KPa。偏心距=0.25m，小于b/6=1m，第一部分：考虑均布荷载300KPa，A点可以看成条基宽度9m与6m条基之差，求角点附加应力。宽度9m，Z/b=9/9=1,按照条基角点查表3.3L/b=10栏，P=300KPaα=0.2046，p=2×0.2046P=122.76KPa虚线范围内条基，Z/b=9/3=3,按照条基角点查表3.3L/b=10栏，α=0.0987，p=2×0.0987P=59.22KPa考虑均布荷载300KPa下，p=122.76-59.22=63.54KPa第二部分：考虑三角形荷载P=200KPa，6m条基，X/b=-6/6=-1,Z/b=9/6=1.5,。α=0.09，p=0.09P=18KPa所以，B点附加应力为：18+63.54=81.54KPa3.8解：b1N12N12b1d1=d2b13b2=6b1地表第一问：两个条基的基底附加应力相同。求条基中点下土层分界处的附加应力习俗应力1号基础：基底处：α=1，第一层底面：Z/b=1,查表3-5，x/b=0,α=0.552，第二层底面：Z/b=7,查表3-5，x/b=0,α查不到，小于0.126，2号基础：基底处：α=1，第一层底面：Z/b=0.5,查表3-5，x/b=0,α=0.82，第二层底面：Z/b=3.5,查表3-5，x/b=0,α=（0.208+0.16）/2=0.184，从上述分析可知，两个基础附加应力系数不同，因此，沉降不同。其余省略。3.9解：基底压力=（8000+3600）/（10×10）=116KPa,基底附加应力=116-20×2-10×4=36KPa 书中答案为0，错误，可按照规范法计算沉降量。过程略。如果改为基础荷载和基础自重一共8000KN，则基底压力=8000/（10×10）=80KPa,基底附加应力=80-20×2-10×4=0KPa所以，为应力完全补偿基础，没有沉降。3.10解：2m4m宽4m5.6m6m①填土1.6m5.6m②粘土③卵石4m第一步：求基底附加压力P0。上部结构重量F=6600KN，基底以上无地下水，故基础自重G=20×5.6×4×2=896KN基底压力P=(F+G)/A=（6600+896）/（5.6×4）=335KPa基底附加压力P0=P-γ1d=335-17.5×2=300KPa第二步：求基础中点以下粘土层顶、底面的附加应力。把矩形基础分为四个面积相等的小矩形。粘土层②顶面在基底下Z=4m，土层底面在基底下Z=5.6m。粘土层②顶面：L/b=2.8/2=1.4，Z/b=4/2=2，查表3.3，α=0.1034，σ1=4αP0=124KPa粘土层②底面：L/b=2.8/2=1.4，Z/b=5.6/2=2.8，查表3.3，α=0.0649，σ2=4αP0=78KPa所以粘土层受到的附加应力平均值为（124+78）/2=101KPa，根据题目给定的条件，粘土层孔隙比为1，压缩系数为0.6，按照教材P102面公式3.16计算粘土层沉降。注意：将附加应力单位KPa换算成MPa，土层厚度1.6m换算成1600mm。3.11解：分层综合法求粉质粘土层沉降量。2m4m宽4m4m6m①细砂3m4.5m②粉质粘土③卵石4m5.6m7m首先根据分层总和法基本原理，将要计算沉降的粉质粘土层分层，每小层厚度应小于0.4b=1.6m（本例b=4m），考虑到土层厚度3m和查表方便，将该层分为两层，第一层厚度1.6m，第二层厚度1.4m，第一小层顶面，Z=4m，第一小层底面，即第二小层顶面，Z=5.6m，第二小层底面，Z=7m，第二步：求基底附加压力P0。上部结构重量F=4720KN，基底压力P=F/A+γGd=4720/（4×4）+20×2=335KPa基底附加压力P0=P-γ1d=335-17.5×2=300KPa 第三步：求基础中点以下粉质粘土各小层顶、底面的附加应力。把矩形基础分为四个面积相等的小矩形。第一小层顶面：L/b=2/2=1，Z/b=4/2=2，查表3.3，α=0.0840，σ1=4αP0=100.8KPa第一小层底面：L/b=2/2=1，Z/b=5.6/2=2.8，查表3.3，α=0.0502，σ1=4αP0=60.2KPa第二小层底面：L/b=2/2=1，Z/b=7/2=3.5，查表3.3，α=0.03435，σ2=4αP0=41.2KPa所以各个小层粘土层受到的附加应力平均值为（100.8+60.2）/2=80.5KPa、（41.2+60.2）/2=50.7KPa、根据题目给定的条件，粉质粘土层压缩模量为3.33MPa，按照教材P102面公式3.15计算粘土层沉降。3.12解：首先根据地基规范法规定，求变形计算深度：P110公式3.43，本例b=2m。Zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m第二步：求基底附加压力P0。上部结构重量F=900KN，基底压力P=F/A+γGd=900/（3.6×2）+20×1=145KPa基底附加压力P0=P-γd=145-16×1=129KPa第三步：求地基土压缩模量。P76公式3.12，Es=(1+e1)/α=(1+1)/0.4=5MPa第四步按照表格，分步骤计算沉降，查P107表3.12的平均附加压力系数平均值L/bZ/b3.6/2=1.80/2=0101.84.45/2≈2.20.4994.45×0.499=2.2257.3mm本例为均质土第五步：求压缩模量当量值，本例为均质土，可取土层压缩模量5MPa。第六步：求沉降计算经验系数，按照压缩模量当量值5MPa查P106，表3.11，内插得ψs=1.2第七步：最终沉降量S=ψs×S’=68.8mm3.13解：首先根据地基规范法规定，求变形计算深度：P110公式3.43，本例b=2m。Zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m由此可见，计算深度近似等于第二层土的厚度（4.4m），因此，本例可取第二层土为主要压缩层。第二步：求基底附加压力P0。上部结构重量F=576KN，基底压力P=F/A+γGd=576/（2×2）+20×1.5=174KPa基底附加压力P0=P-γ1d=145-17×1.5=148.5KPa第三步按照表格，分步骤计算沉降，查P107表3.12的平均附加压力系数平均值L/bZ/b2/2=10/2=01014.4/2=2.20.4144.4×0.414=1.821690.2mm本例为均质土第五步：求压缩模量当量值，本例为均质土，可取土层压缩模量3MPa。第六步：求沉降计算经验系数，按照压缩模量当量值3MPa查P106，表3.11，内插得ψs=1.37第七步：最终沉降量S=ψs×S’=123.5mm 3.14解：首先根据地基规范法规定，求变形计算深度：P110公式3.43，本例b=2m。Zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m第二步：求基底附加压力P0。上部结构重量F=706KN，基底压力P=F/A+γGd=900/（3.6×2）+20×1=177KPa基底附加压力P0=P-γ1d=177-18×1.5=150KPa第三步：求计算深度范围内的土层及厚度。包括第二层土，厚度2.5m，第三层土厚度6.6m，但是只考虑基底下4.45m的土层，所以第三层土只有4.45-2.5≈2m范围内的土层沉降。第四步按照表格，分步骤计算沉降，查P107表3.12的平均附加压力系数平均值L/bZ/b2.4/2=1.20/2=0101.22.5/2=1.250.6480.648×2.5-1×0=1.6281mm1.24.45/2≈2.20.4434.45×0.443-1.62=0.351410.5mm本例为非均质土第五步：求压缩模量当量值，本例计算深度内为非均质土。Es1=3MPa，Es2=5MPa第六步：求沉降计算经验系数，假设Po=fak，按照压缩模量当量值3.2MPa查P106，表3.11，内插得ψs=1.35第七步：最终沉降量S=ψs×S’=1.35×（81+10.5）=123.5mm3.15解：B=13.3m，L=42.5m，d=4m，Po=214KPa，压缩底部P=160KPa；1、压缩层平均附加应力=（214+160）/2=187KPa2、计算压缩沉降量时，厚度还是应该取实际厚度8m，而计算固结时，由于本例题是双面排水，应该取实际厚度的一半，即4m。3、地基沉降量计算（P102面公式3.15）：S=（187/7.5）×8=199.5mm=19.9cm4、虽然附加应力比值α=214/160=1.34，但是本例是双面排水，所以按照下式计算固结度。或者：查教材P125面图3.53时，双面排水均按照α=1，查取时间因数或者固结度。5、假定地基平均固结度Ui=25%，50%，75%，90%，对应的沉降量分别为Ui×S,分别为:4.98m、9.95cm、14.93cm、17.91cm；6、查教材P125面图3.53，与上述假定的不同固结度对应的时间因数分别为：Tvi=0.045，0.185，0.58，0.85；7、渗透系数k=0.6×10-8cm/s=0.6×10-8×3.15×107cm/a=0.6×10-8×3.15×105m/a而Tvi=0.045，0.185，0.58，0.85；所以ti=0.51a；2.09a；6.55a；9.59a；8、根据ti=0.51a；2.09a；6.55a；9.59a；以及Ui×S=4.98m、9.95cm、14.93cm、17.91cm；作出ti~(Ui×S)曲线，即为所求曲线。复习思考题3.1地基土的变形有何特性？土的变形与其他建筑材料如钢材的变形有何差别？ 3.2何谓土层的自重应力？土的自重应力沿深度有何变化？土的自重应力计算，在地下水位上、下是否相同？为什么？土的自重应力是否在任何情况下都不会引起地基的沉降？ 3.3基础底面压应力的计算有何实用意义？柔性基础与刚性基础的基底压应力分布是否相同？何故？ 3.4哪些因素影响刚性基础基底应力分布？一般工程中采用的基底应力简化计算有何依据？怎样计算中心荷载与偏心荷载作用下基底压应力？ 3.5何谓附加应力？基础底面的接触应力与基底的附加应力是否指的同一应力？ 3.6目前附加应力计算的依据是什么？附加应力计算有哪些假设条件？与工程实际是否存在差别？ 3.7独立基础与条形基础在中心荷载与偏心荷载作用下，地基中各点的附加应力如何计算？应用角点法应注意什么问题？ 3.8工程中采用的土的压缩性指标有哪几个？这些指标各用什么方法确定？各指标之间有什么关系？ 3.9何谓土的压缩系数？一种土的压缩系数是否为定值，为什么？如何判别土的压缩性的高低？压缩系数的量纲是什么？ 3.10载荷试验有何优点？什么情况应做载荷试验？载荷试验试坑的尺寸有何要求，为什么？载荷试验如何加载？如何量测沉降？停止加荷的标准是什么？在p-s曲线上怎样确定地基承载力？ 3.11旁压试验有何特点？适用于什么条件？旁压试验中的应力与变形如何量测？为什么在压力表上读测的数据并非作用在土体中的压力？如何由旁压曲线计算地基承载力？ 3.12何谓有效应力原理？有效应力与孔隙水压力的物理概念是什么？、在固结过程中，两者是怎样变化的？压缩曲线横坐标表示何种应力？为什么？ 3.13分层总和法计算地基最终沉降量的原理是什么？为何计算土层的厚度要规定hi≤0.4B？评价分层总和法沉降计算的优缺点。 3.14《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)法沉降计算的要点是什么？分层总和法和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)法的主要区别是什么？ 3.15研究地基沉降与时间的关系有何实用价值？何谓固结度Ut？Ut与时间因子Tv有何关系？应用图3.53计算时，α值代表什么？计算中的时间t与渗透系数是的量纲是什么？ 3.16何谓超固结土与欠固结土？这两种土与正常固结土有何区别？ 3.17哪些工程需进行沉降观测？水准基点设在何处？需要几个？观测点应设在何处？至少多少个？宜用何种仪器与精度？观测时间有何要求？ 3.18何谓沉降差、倾斜与局部倾斜有何区别？建筑物的沉降量为什么要有限度？ 3.19何谓地基允许变形值？何种建筑结构设计中以沉降差作为控制标准？高炉与烟囱以何种变形值作为控制标准？ 3.20当建筑工程沉降计算值超过规范允许值时应采取什么措施？某5层砖混结构为条形基础，砖墙发生八字形裂缝是什么原因？ 第四章土的抗剪强度和地基承载力4.1解： 4.2解：τmax=250KPa，即应力圆的半径值。2α=90度，故α=45度，题目给定条件应该是与小主应力作用面，即大主应力分布方向的夹角为30度。100200300400600σKPa100200300τKPaσ1σ3τmax2ατmax4.3解：砂土C=0τ=σtgφ200=300×tgφtgφ=2/3φ=33.70；αf=45+φ/2=61.850,此夹角是与最小主应力轴的夹角，故最大主应力轴与剪切面夹角为90-61.86=28.150；4.4解：题目要求用图解法求。两个互相垂直的面上的正应力分别为1800和300KPa，剪应力均为300KPa。参照教材P142面图4.5,或者下图。根据下图，AC=BC=（1800-300）/2=750,DB=300,OB=1800,OF=σ1,OG=σ3,0C=(σ1+σ3)/2OC=300+（1800-300）/2=1050tg2α=DB/BC=300/750,则2α=21.8度sin2α=DB/DC，有DC=CF=808=半径,故OF=σ1=OC+CF=808+1050=1858KPa；OG=σ3=OC-半径=1050-808=242KPa；对于正应力为σ=1800的面，2α=21.8度，则α=10.9度对于正应力为σ=300的面，因为两个面相互垂直，故α=90+10.8=100.8度σ1σ3τ=300KPa18003002αABCODEFG4.5解：τ=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ因为σ=170，τf=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ=198KPaθ=37度， 法线剪切面θ=370σo=170kPaστ把σo=170kPa分解成垂直于剪切面的正应力σ和平行于剪切面的剪应力τ。正应力σ=σo×cos37=136KPa；剪应力τ=σo×sin37=102KPa。因为：τf=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ因为σ=136，极限状态下τf=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ=178.5KPa实际上该剪切面上的剪应力τ为102KPa，小于临界极限剪应力τf，故不会剪切破坏。4.6解：剪切试验τ~ΔL关系曲线略。根据教材p150第二段：剪切试验τ~ΔL关系曲线上，取峰值点作为抗剪强度。根据题目给定数据，明显看到剪应力最大值为233N=0.233KN，除以试样截面积25×10-4m2，则τf=93.2KPa。砂土粘聚力为0；试验中σ=375,则σ=0.375KN/（25×10-4m2）=150KPa。因为：τf=C+σtgφ=σtgφ，有tgφ=93.2/150=0.6213,φ=31.8度。4.7解：2m7.5m6m地表人工填土粉质粘土地下水位AA点有效自重应力σc=γ1h1+γ2’×6=16×2+8×6=80KPa。有效自重应力σc的0.25、0.5、0.75、1.0倍分别为20、40、60、80KPa。土样面积后土样面积30cm2=30×10-4m2，20、40、60、80KPa分别乘以土样面积30×10-4m2，得：0.06、0.12、0.18、0.24KN，即60、120、180、240N。4.8解：本题采用作图法，过程同教材P157例题4.3。此处略。总应力法采用四组σ1和σ3，以（σ1+σ3）/2为圆心（圆心在横轴σ轴上），以（σ1-σ3）/2为半径，作应力圆，四个应力圆包线即为所求极限抗剪强度线。据此线确定总应力法的粘聚力和内摩擦角。有效应力法采用四组σ1-u和σ3-u，以[（σ1-u）+（σ3-u）]/2为圆心（圆心在横轴σ轴上），以[（σ1-u）-（σ3-u）]/2为半径，作应力圆，四个应力圆包线即为所求极限抗剪强度线。据此线确定有效应力法的粘聚力和内摩擦角。4.9解： 4.10解：内摩擦角为15度，查教材表4.4得：Nd=2.3，NC=4.85Pcr=Ndγdd+NCC=2.3×18×1.2+4.85×25=170.93KPa。4.11解：1、内摩擦角为30度，查教材表4.4得：N1/4=1.2，Nd=5.6，NC=8P1/4==N1/4γb+Ndγdd+NCC=1.2×11.1×3+5.6×11.1×2+8×0=164KPa。注意：1）本例地下水位在基础底部以上，接近地表，基础埋深范围内的土体全部在地下水位一下，基础埋深范围内的土体重度取浮重度。2）基底下略b×tg(45+φ/2)深度范围内的土也全部在地下水位一下，基底下的土体重度也取浮重度。2、深度不变，基础宽度b加大一倍。P1/4==N1/4γb+Ndγdd+NCC=1.2×11.1×6+5.6×11.1×2+8×0=204KPa。3、宽度不变，基础埋深加大一倍。P1/4==N1/4γb+Ndγdd+NCC=1.2×11.1×3+5.6×11.1×4+8×0=289KPa。说明基础深度和宽度加大时，地基土持力层的临界荷载加大，基础埋深增加，临界荷载加大幅度更大。4.12解：条形基础。基底下略b×tg(45+φ/2)深度范围=2×tg(45+25/2)=3.14m，而地下水位位于基底以下8.5-1.2=7.3m，故基底下的持力层和基础埋深范围内的土体重度均取天然重度。内摩擦角为25度，查教材图4.30得：Nr=10，Nq=12，NC=24Pu==0.5Nrγb+Nqγdd+NCC=728KPa。基底压力为500/（2×1）=250KPa,安全系数=728/250=2.9说明：查图或查表或计算系数时，结果略有差异。4.13解：独立基础-假设为方形基础地下水位位于基底，基础埋深范围内的土体重度取天然重度，基底以下的土体重度取浮重度。令基础宽度和长度均为b，则基底压力为1200/b2，内摩擦角为30度，查教材图4.30得：Nr=20，Nq=19，NC=35Pu==0.4Nrγb+Nqγdd+1.2NCC=0.4×20×11×b+19×19×1+1.2×35×0KPa。基底压力为1200/b2，乘以安全系数2后，等于方形独立基础以下持力层的极限承载力。2400/b2=88b+3612400=88b3+361b2试算法解方程组得：b=2.10m。4.14解：条形基础。1、基底下略b×tg(45+φ/2)深度范围=3×tg(45+10/2)=3.6m，而地下水位位于基底以下8.5-1=7.5m，故基底下的持力层和基础埋深范围内的土体重度均取天然重度。内摩擦角为10度，查教材图4.30得：Nr=0，Nq=2.5，NC=9Pu==0.5Nrγb+Nqγdd+NCC=0+2.5×19×1+9×10=137.5KPa。2、当地下水位上升至基础底面时，根据太沙基公式，基础埋深范围内的土体重度γd还是取天然重度，而基底以下的土体重度γ应该取浮重度。 但是，当基底下土体内摩擦角小于15度时，系数Nr均取0，而题目给定条件中，没有说明地下水位上升后，持力层土体粘聚力发生了变化，即持力层粘聚力不变。所以没有变化。4.15解:饱和软粘土，内摩擦角为0，可采用司凯普顿公司计算。d=1.2mb=2.4m地下水位1.4mPu=5×16×(1+0.2×2.4/3)(1+0.2×1.2/2.4)+19×1.2=125kPa安全系数K取1.5，地基承载力为Pu/K=125/1.5=83Kpa。4.16解:倾斜荷载，使用汉森公式。应为Nq本例为均质土，无地下水，无需求滑动面深度及其该范围内的加权重度、粘聚力和内摩擦角。1、地基持力层土体内摩擦角为16度，查教材表4.5得：Nr=1.72，Nq=4.33，Nc=11.622、基础形状系数：Sr=1-0.4b/L=0.7Sq=Sc=1+0.2b/L=1.153、基础深度系数：dq=dc=1+0.35d/b=1.2334、荷载倾斜角11.3度(注意把分换成小数)，tg11.3=0.2查教材表4.6得倾斜系数：ir=0.462，iq=0.68，ic=0.5835、Pu=0.5×18.6×3×1.72×0.7×0.462+8×11.62×1.15×1.233×0.583+(18.6×2)×4.33×1.15×1.233×0.68=15.52+76.85+155.3=247.7KPa第4章复习思考题4.1土的抗剪强度与其他建筑材料如钢材、混凝土的强度比较，有何特点？同一种土，当其矿物成分，颗粒级配及密度、含水率完全相同时，这种土的抗剪强度是否为一个定值？为什么？ 4.2试说明土的抗剪强度的来源。无粘性土与粘性土有何区别？何谓咬合摩擦？咬合摩擦与滑动摩擦有什么不同？ 4.3何谓莫尔一库仑强度理论？库仑公式的物理概念是什么？ 4.4土的抗剪强度指标是如何确定的？说明直接剪切试验的原理，直剪试验简单方便，是否可应用于各类工程？ 4.5阐述三轴压缩试验的原理。三轴压缩试验有哪些优点，适用于什么范围？4.6土的抗剪强度试验设备已有简单方便的直剪仪和较精密的三轴压缩仪，为何还推出侧限压力仪？这种无侧限压力仪有何特点？有什么用途？ 4.7何谓十字板剪力仪？这种设备有何优点？适用于什么条件？试验结果如何计算？其结果与无侧限抗压强度试验结果有什么关系？ 4.8为什么土的颗粒越粗，通常其内摩擦角乒越大？相反，土的颗粒越细，其粘聚力c越大？土的密度大小和含水率高低，对φ与c有什么影响？ 4.9土的抗剪强度为什么与试验排水条件密切相关？应用第3章中土的渗流固结概念，说明不排水剪、排水剪与固结不排水剪试验的性质不同。这三种不同的试验方法，其结果有何差别？饱和软粘土不排水剪，为什么得出φ=0的结果？ 4.10试阐述土体在荷载作用下，处于极限平衡状态的概念。什么是土的极限平衡条件？此 极限平衡条件在工程上有何应用？ 4.11何谓莫尔应力圆？如何绘制莫尔应力圆？莫尔应力圆是如何表示土中一点各方向的应力状态的？在外荷作用下，土体中发生剪切破坏的平面在何处？是否剪应力最大的平面首先发生剪切破坏？在什么情况下，剪切破坏面与最大剪应力面是一致的？在通常情况下，剪切破坏面与大主应面之间的夹角是多大？ 4.13何谓地基的临塑荷载？临塑荷载如何计算？有何用途？根据临塑荷载设计是否需除以 安全系数？ 4.14地基临界荷载的物理概念是什么？中心荷载与偏心荷载作用下，临界荷载有何区别？建筑工程设计中，是否可直接采用临界荷载为地基承载力而不加安全系数？这样设计的工程是否安全？为什么？ 4.15什么是地基的极限荷载？常用的计算极限荷载的公式有哪些？斯凯普顿公式与汉森公式的适用条件有何区别？地基的极限荷载是否可作为地基承载力？ 4.16 为什么地基的极限荷载有时相差悬殊？什么情况下地基的极限荷载大？什么情况下地基的极限荷载小？极限荷载的大小取决于哪些因素？通常什么因素对极限荷载的影响最大？ 4.17建筑物的地基为何会发生破坏？地基发生破坏的形式有哪几种？各类地基发生破坏的条件是什么？如何防止地基发生强度破坏，保证建筑物的安全与正常使用？ 第五章土压力与土坡稳定5.1解：H=4m干砂γ=18KN/m3φ=36029.5Ko=1-sinφ=1-sin36=0.41墙顶墙底静止土压力强度eo=Koγh=0Kpa/m墙底静止土压力强度eo=Koγh=0.41×18×4=29.5Kpa/m墙背总的静止土压力，即虚线三角形面积为：Po=0.5×29.5×4=59KN/m墙后填土为砂土，达到主动极限状态需要的位移为墙高的略0.5%，略2cm。5.2解：根据条件，墙背竖直、光滑、墙后地表水平，可以按照朗金公式计算土压力。H=4m砂土γsat=21KN/m3φ=3602m地下水位γ=18KN/m31、主动土压力：主动土压力系数Ka=tg2(45-φ/2)=tg2(45-36/2)=0.26地表主动土压力强度ea=Kaγh=0.26×18×0=0Kpa/m地下水位处：ea=Kaγh=0.26×18×2=9.4Kpa/m 墙底：ea=Kaγh=0.26×（18×2+11×2）=15.1Kpa/m地下水位以上的主动土压力为三角形分布，面积为0.5×9.4×2=9.4KN/m地下水位以X下的主动土压力为梯形分布，面积为（9.4+15.1）×2/2=24.5KN/m所以，墙后总主动土压力为9.4+24.5=33.9KN/m2、静止土压力：静止土压力系数Ko=1-sinφ=1-sin36=0.41地表静止土压力强度eo=Koγh=0.41×18×0=0Kpa/m地下水位处：eo=Koγh=0.41×18×2=14.8Kpa/m墙底：eo=Koγh=0.41×（18×2+11×2）=23.8Kpa/m地下水位以上的静止土压力为三角形分布，面积为0.5×14.8×2=14.8KN/m地下水位以X下的静止土压力为梯形分布，面积为（14.8+23.8）×2/2=38.6KN/m所以，墙后总静止土压力为14.8+38.6=33.9KN/m3、水压力：地下水位处水压力强度：Pw=γwhw=10×0=0Kpa/m墙底处水压力强度：Pw=γwhw=10×2=20Kpa/m墙后水压力为三角形分布，面积为0.5×20×2=20KN/m4、水、土压力分布如下图所示：H=4m2m地下水位9.415.1主动土压力分布静止土压力分布水压力分布23.814.8205.3解：Pa=0.5KaγH2=0.5×0.235×18×42=33.8KN/m5.4解：此题应该做错了，书中答案很可能错误。b=1.5mB=2.5mH=5mPaAβ=120墙背竖直，ε=0， Pa=0.5KaγH2=76.43KN/mPax=Pa×cos(δ+ε)=Pa×cos20=71.82KN/mPay=Pa×sin(δ+ε)=Pa×sin20=26.10KN/m本题如果改为墙面垂直，墙背倾斜，其他参数不变。计算过程如下：b=1.5mB=2.5mH=5mPaε=11.30APa=0.5KaγH2=99.6KN/mPax=Pa×cos(δ+ε)=Pa×cos31.3=85.1KN/mPay=Pa×sin(δ+ε)=Pa×sin31.3=51.7KN/m5.5解：以上题墙背垂直为例计算其抗滑和抗倾覆稳定性安全系数。1、抗滑墙体面积：（1.5+2.5）×5/2=10m2，墙体重度22KN/m3，故单位宽度墙体总量W=220KN/m抗滑安全系数Kh=（W+Pay）×μ/Pax=(220+26.1)×0.4/71.82=1.372、抗倾覆抗倾覆安全系数Kq:Pax离墙底高度5/3=1.67m；Pay离A点距离：2.5m；墙分为三角形和矩形两个部分，三角形部分面积=0.5×1×5=2.5m2,矩形部分面积=1.5×5=7.5m2,重度22，三角形和矩形两个部分的重量W1、W2分别为55KN/m和165KN/m。距离A点的距离分别为L1=0.67m和L2=1.75m。Kq=（W1×L1+W2×L2+Pay×2.5）/（Pax×1.67）=3.265.6解：根据条件，墙背竖直、光滑、墙后地表水平，可以按照朗金公式计算土压力。 H=10m中砂h1=3mγ1=18.5KN/m3φ2=300粗砂γ2=19KN/m3φ2=35h2=7m粗砂γ2sat=20KN/m3φ2=350地下水位6mq=20KPa1、主动土压力：1）主动土压力系数：中砂：Ka1=tg2(45-φ1/2)=tg2(45-30/2)=0.33粗砂：Ka2=tg2(45-φ2/2)=tg2(45-35/2)=0.27地表主动土压力强度ea1上=Ka1(q+γh)=0.33×(20+0)=6.6Kpa/m中砂底部：ea1下=Ka1(q+γh)=0.33×(20+18.5×3)=24.9Kpa/m粗砂顶部：ea2上=Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3)=20.4Kpa/m地下水位处：ea2水=Kaγh=Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3+18.5×3)=35.8Kpa/m墙底：ea2下=Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3+18.5×3+10×4)=46.6Kpa/m中砂的主动土压力为梯形分布，面积为（6.6+24.9）×3/2=44KN/m地下水位以上的粗砂主动土压力为梯形分布，面积为（20.4+35.8）×3/2=84.3KN/m地下水位以下的粗砂主动土压力为梯形分布，面积为（35.8+46.6）×4/2=164.8KN/m所以，墙后总主动土压力为44+84.3+164.8=293.1KN/m2、水压力：地下水位处水压力强度：Pw=γwhw=10×0=0Kpa/m墙底处水压力强度：Pw=γwhw=10×4=40Kpa/m墙后水压力为三角形分布，面积为0.5×40×4=80KN/m5.7解：ε=2001m1.45mH=7m1mβ=602.55m1m填土γ=17KN/m3φ=300地基土γ=18KN/m3φ=200μ=0.4本题基本与教材例题5.8相似，可参照该例题进行计算。 5.8解：稳定数N=C/(γh)H=C/(γN)内摩擦角20度，边坡坡角为30度。查图5.48，稳定数N=0.026H=C/(γN)=5/(16×0.26)=12m5.9解：稳定数N=C/(γh)=7/(18×10)=0.039内摩擦角20度，查图5.48，边坡坡角为35度。5.10解：略第5章复习思考题5.1土压力有哪几种？影响土压力大小的因素是什么？其中最主要的影响因素是什么？ 5.2何谓静止土压力？说明产生静止土压力的条件、计算公式和应用范围。 5.3何谓主动土压力？产生主动土压力的条件是什么？适用于什么范围？ 5.4何谓被动土压力？什么情况产生被动土压力？工程上如何应用？ 5.5朗肯土压力理论有何假设条件？适用于什么范围？主动土压力系数Ka与被动土压力系数Kp如何计算？ 5.6库仑土压力理论研究的课题是什么？有何基本假定？适用于什么范围?Ka与Kp如何求得？ 5.7对朗肯土压力理论和库仑土压力理论进行比较和评论。 5.8挡土墙有哪几种类型，各有什么特点？各适用于什么条件？挡土墙的尺寸如何初定？如何最终确定？ 5.10挡土墙设计中需要进行哪些验算？要求稳定安全系数多大？采取什么措施可以提高稳定安全系数？ 5.11锚杆式挡土墙有什么优点？这种结构与传统的挡土墙结构有何区别？ 5.12挡土墙后回填土是否有技术要求？何故？理想的回填土是什么土？不能用的回填土是什么土？ 5.13挡土墙不设排水措施会产生什么问题？截水沟与泄水孔设在何处？ 5.14土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的因素有哪些？如何预防土坡发生滑动？ 5.15土坡稳定分析圆弧法的原理是什么？为何要分条计算？计算技巧有何优点？最危险的滑弧如何确定？怎样避免计算中发生概念性的错误？ 第6章复习思考题6.1为何要进行岩土工程勘察？中小工程荷载不大，为何不可省略勘察？ 6.2勘察为什么要分阶段进行？详细勘察阶段应当完成哪些工作？ 6.3建筑场地等级如何划分？符合什么条件为一级场地？ 6.4建筑地基等级如何划分？符合何种条件为二级地基？ 6.5岩土工程勘察等级如何划分？勘察等级为二级应符合什么条件？ 6.6钻孔间距如何确定？详细勘察岩土工程二级的间距是多少？一级的间距是多少？何故？ 6.7钻孔深度的依据是什么？地基为一般粘性土6层住宅详细勘察控制性钻孔深度为多少？ 6.8技术钻孔与探查孔有何区别？技术钻孔应占总钻孑L的多大比例？ 6.9工业与民用建筑岩土工程勘察中，最常用的勘察方法有哪几种？比较各种勘察方法的 优缺点和适用条件。 6.10动力触探与静力触探有何不同？说明两类方法的优缺点与适用条件。标准贯入试验与 重型圆锥动力触探有何不同？6.11野外鉴别粘性土用什么方法？ 6.12为何要描述土的颜色？土中含有物具体指什么？各种不同含有物对土的工程性质有何响？ 6.13岩土工程勘察成果报告分哪几部分？对建筑地基的评价包括哪些内容？为什么规范要求提出地基和基础设计方案建议？ 6.14评定岩土工程勘察成果报告优劣的标准是什么？阅读使用勘察成果报告重点在何处？ 6.15完成岩土工程勘察成果报告后，为何还要验槽？验槽包括哪些内容？应注意些什么问题？ 第七章天然地基上的浅基础设计7.1解： 基础宽度大于6m，按照6m取值。查表7.10得，ηb=3，ηd=4.4fa=fak+ηbγb(b-3)+ηdγd(d-0.5)fa=240+3×21×(6-3)+4.4×18.5×(5-0.5)=795KPa7.2解：基础持力层为粉土，说明：本题在本教材第二版中已经给出，当时按照粉土的孔隙比查ηb和ηd。而在2002年版地基基础设计规范中，按照粉土中的粘粒含量查ηb和ηd。本题没有给出粉土中的粘粒含量，所以本题条件在新规范下条件不足。在这种情况下，为安全计，ηb和ηd取小值。查表7.10得，ηb=0.3，ηd=1.5，基础宽度3m，深度2m，故进行深度修正。fa=fak+ηbγb(b-3)+ηdγd(d-0.5)fa=215+1.5×18×(2-0.5)=256KPa7.3解：求甲、乙两个基础在埋深1、2、4m情况下的修正承载力。b=2m。说明：本题对于素填粉土给出的条件不足，未给出它们的承载力特征值。根据地基基础设计规范89年版，只能查出甲、乙两个场地素填粉土承载力基本值。不知道素填粉土的变异系数和样本数。假设根据经验，甲、乙两个场地素填粉土承载力特征值分别为130KPa和110KPa。本题基础宽度2m，不进行宽度修正，只需根据基础不同埋深，确定不同的持力层。选择进行深度修正即可。先根据给定条件查表7.10得ηb和ηd，然后进行深度修正。方法与上个习题一样。例如，对于甲基础，当基础埋深为1m时，持力层为粘性土及以下的土层。只有粘性土的承载力特征值190最小。选择粘性土进行深度修正，方法如下：e大于0.85查表7.10得，ηb=0，ηd=1，基础宽度3m，深度2m，故进行深度修正。fa=fak+ηbγb(b-3)+ηdγd(d-0.5)fa=190+1×20×(1-0.5)=200Kpa其余地层修正方法一样，此处为节约篇幅，不再进行计算。7.4解：粘土地基，液性指数IL=（31-26.8）/（51.6-26.8）=0.17孔隙比查表7.10得，ηb=0，ηd=1，基础宽度1m，深度1.5m，故进行深度修正。fa=fak+ηbγb(b-3)+ηdγd(d-0.5)fa=200+1×19×(1.5-0.5)=219Kpa7.5解：重点题水位2.8m填土h1=1.8md=4m1m1.2mb=8.5mγ1=17.8KN/m3γ2sat=19.4KN/m3γ2=18.9KN/m3粉土基础宽度8.5m，大于6m，修正时取6m；埋深4m，大于0.5m，故进行深度和宽度修正。查表7.10得，ηb=0.3，ηd=1.5（未知粉土粘粒含量），基础宽度1m，深度1.5m，故进行深度修正。基底以下持力层位于水位以下，重度取浮重度,γb=9.4KN/m3；基础埋深范围内土体加权平均重度为：γd=（17.8×1.8+18.9×1+9.4×1.2）/d=15.6KN/m3fa=fak+ηbγb(b-3)+ηdγd(d-0.5)fa=140+0.3×9.4×(6-3)+1.5×15.6×(4-0.5)=230KPa7.6解： 先假设基础宽度小于3m，粘性土持力层承载力进行深度修正。查表7.10得，ηb=0，ηd=1；fa=fak+ηdγd(d-0.5)fa=185+1×18.6×(1.1-0.5)=196KPa宽度小于3m，无须再进行宽度修正和计算宽度。7.7解：本题参照教材例题7.3，重点题持力层为粘性土，先假设基础宽度小于3m，粘性土持力层承载力进行深度修正。查表7.10得，ηb=0，ηd=1；fa=fak+ηdγd(d-0.5)fa=210+1×18×(1.9-0.5)=235KPa中心荷载下基底面积为：考虑偏心荷载影响，基底面积增大20%。A=1.2A1=14.6m2；取独立基础宽度和长度（L/b=1.2）：3.5×4.2=14.7＞A=14.6m2；（注意：尽可能宽度不超过3m。一般取长的一边作为弯矩作用方向，但是长度和宽度相差不能太大）。因为宽度大于3m，故需要进行宽度修正。但是，本例中，宽度修正系数为0，所以地基持力层承载力特征值fa还是235KPaN=2400KNM=850KN.mQ=60KN0.5md=1.9m素填土粘性土1.4m验算地基承载力：1、基础自重：G=γGdA=20×1.9×14.7=559KN2、基础抵抗矩W=3.5×4.22/6=10.29m3；3、总弯矩为：M’=850+60×1.4=934KN.m4、基底最大、最小和平均应力：平均201.3KPa虽然基底压力平均值201.3KPa小于fa=235KPa，但是，Pmax大于1.2fa=282KPa，所以基础尺寸重新设计。取基础取独立基础宽度和长度（L/b=1.4）：3.5×4.9=17.15＞A=14.6m2；同理，本例中，宽度修正系数为0，所以地基持力层承载力特征值fa还是235Kpa。再次验算地基承载力：1、基础自重：G=γGdA=20×1.9×17.15=652KN2、基础抵抗矩W=3.5×4.92/6=14m3；3、总弯矩为：M’=850+60×1.4=934KN.m4、基底最大、最小和平均应力：平均178KPa基底压力平均值178KPa小于fa=235KPa，Pmax=245KPa小于1.2fa=282KPa，所以基础尺寸满足要求。7.8解：先假设基础宽度小于3m.持力层承载力进行深度修正,持力层为淤泥质土，查表7.10得，ηb=0，ηd=1；fa=fak+ηdγd(d-0.5)fa=95+1×19×(1.6-0.5)=116KPa 宽度小于3m，且宽度修正系数为0，无须再进行宽度修正和计算宽度。7.9解：地基土Ip=28.5-16.5=12，为粉质粘土。又e=1，所以地基土的淤泥质土。查表7.10得，ηb=0，ηd=1；fa=fak+ηdγd(d-0.5)fa=160+1×16.6×(1-0.5)=168.3KPa基础宽度b=2m，长度=A/b=3.04，取3.2m。（L/b=1.6，利于计算附加应力和沉降）7.10解：C耕植土0.6m粉土，2mγ1=17KN/m3γ2sat=18.6KN/m3fak=160KPafak=90KPaγ3sat=16.5KN/m3淤泥质土地下水位0.8m从本例地层结构来看，明显属于软土地区的地基，顶部有一层相对较硬的“硬壳层”。一般来说，当拟建多层建筑物（例如学生宿舍）时，尽量利用这个硬壳层，以达到安全而又经济的效果。因此通常采用“宽基浅埋”形式。最好基底位于地下水位以上（这样便于施工），且最小埋深大于0.5m。且基础材料顶部最好距离设计地坪或者地表0.1m左右以上。同时校核软弱下卧层的承载力和地基沉降。一般在这种情况下，采用钢筋混凝土条形基础，或者刚性基础下垫以几十厘米（30cm左右）厚的混凝土垫层或者钢筋混凝土垫层。条形基础最小宽度按照持力层承载力特征值确定，最大宽度按照基础材料的刚性角确定。从本例来看，0~0.6m为耕植土，松散，不能作为持力层；粉土fak=160KPa，可以作为多层建筑的基础持力层。又地下水位0.8m，根据上述原则，基础底面标高取0.8m合适。低于0.8m则位于地下水位以下，不利于施工，而且可能对软弱下卧层验算不利。1、条形基础最小宽度bmin：先假设基础宽度小于3m.持力层承载力进行深度修正,持力层为粉土，查表7.10得，ηb=0.3，ηd=1.5；fa=fak+ηdγd(d-0.5)基底以上土体加权重度=（17×0.6+18.6×0.2）/0.8=17.4KN/m3；（说明0.6~0.8m为地下水位以上的粉土，本例未给出天然重度，考虑到接近地下水位，受毛细水影响，含水量接近饱和状态，故天然重度近似取饱和重度）fa=160+1.5×17.4×(0.8-0.5)=168KPa，取宽度1.3m宽度小于3m，且宽度修正系数为0，无须再进行宽度修正和计算宽度。2、基础设计1)取基础宽度b=1.3m，基底埋深0.8m。则基底压力=N/（b×1）+γdd=188/1.3+20×0.8=161＜fa=165KPa，满足要求。2)取底部C15混凝土厚度250mm，基底压力Pk=161KPa，混凝土宽高比为1：1。砖基础高宽比为1：1.5。混凝土悬挑长度b2=250mm，已知上部墙体宽度a=240mm，3)确定基础宽主脚台阶数n:每皮砖高度60mm,根据埋深80cm，扣掉25cm混凝土底板后度，还剩55cm，大约可以砌8皮砖，高度48cm。7.11解：重点题 3.4m，多年填土地下水位1.8m3.2m，淤泥质粉土软塑粘土fak=100KPa，γ1=17KN/m3fak=60KPa，γ2=18KN/m3fak=180KPa，γ3=18.5KN/m3一般来说当多年素填土承载力达到100KPa，可以作为4层左右的住宅的基础。本例地层结构大致与上个题目类似。可采用宽基浅埋的方式。最小基础埋深0.5m。本例采用0.6m。考虑到填土的性质不如自然的细粒土均匀，本例可以采用钢筋混凝土扩展基础的型式。混凝土等级不低于C20。本例采用C20。外墙宽a=240mm，N=117KN/m。钢筋保护层厚度50mm(宜在混凝土基础下设置C10混凝土垫层，厚度不小于70mm，取100mm)一、基础设计：1、基础宽度计算：先假设基础宽度小于3m.持力层承载力进行深度修正,持力层为填土，查表7.10得，ηb=0，ηd=1；fa=fak+ηdγd(d-0.5)fa=100+1×17×(0.8-0.5)=105KPa，取宽度1.4m宽度小于3m，且宽度修正系数为0，无须再进行宽度修正和计算宽度。2、基础高度计算：1）地基净反力：本例中心受荷，基础底部净反力Pj=N/b=117/1.4=84KPa；2）验算截面剪力设计值：验算截面宽度bI=b/2-a/2=580mm=0.58mVI=(bI/b)N=（0.58/1.4）×117=48.5KN/m3)初步设计基础高度一般取h=b/8=1.4/8=0.175m=17.5cm4）基础有效高度ho：钢筋保护层厚度大于等于5cm，取5cm，基础高度h=ho+保护层厚度=12cm，但是，根据地基基础设计规范，基础外缘最小高度不应小于20cm。因此基础高度取20cm。底下设置C10混凝土垫层10cm。因此本例基础有效高度ho为15cm。3、基础配筋计算：1）验算截面处的弯矩设计值为：中心受荷时：2）每延米基础的受力钢筋截面面积为：（采用HRB335钢筋）因为受力钢筋构造配筋要求为：最小直径10mm，间距100~200mm,所以，如果取直径10mm的HRB335钢筋，每根钢筋截面积为78.5mm2，每延米基础的受力钢筋根数为As/78.5=348.1/78.5=4.4根，取5根。5根钢筋分布在1m长度的基础内部，间距大于20mm，不符合构造配筋的要求。因此，可以按照构造配筋的要求布置受力钢筋。采用直径10mm的HRB335钢筋，间距15cm。纵向钢筋符合地基基础设计规范构造配筋要求：直径不小于8mm，间距不大于300mm；同时，每延米纵向钢筋面积不小于受力钢筋的1/10，即34.81mm2,这意味着一根可解决问题，但是1延米范围内用1根钢筋又不符合构造配筋要求，因此，可采用直径8mm的HRB335钢筋，间距30cm。4、抗冲切验算：墙与基础交接处，与基础底面呈基础45度角斜切面。1）钢筋混凝土条形基础冲切验算基底面积AL: 2)地基净反力FL=Pj×AL=84×0.43=36.1KN3）0.7βhpftamho=0.7×1×(1.1×103)×1×0.15=115.5符合地基净反力FL≤0.7βhpftamho的要求，故抗冲切验算符合要求。二、软弱下卧层验算：1、软弱下卧层顶部附加应力系数本例中，没有给出填土和软弱下卧层淤泥质粉土的压缩模量数值，因此，不能用P301面简化方法验算软弱下卧层。只能采用教材P97面公式3.35和表3.5计算软弱下卧层顶部的附加应力。取条形基础中点计算,x/b=0，软弱下卧层顶部距离基础底部距离Z=3.4-0.6=2.8m,Z/b=(3.4-0.6)/1.4=2查教材表3.5，得附加应力系数α=0.3062、软弱下卧层顶部附加应力：基底压力P=N/b+γGd=117/1.4+20×0.6=95.6Kpa基底附加压力Po=P-γdd=95.6-17×0.6=85.4Kpa软弱下卧层顶部附加应力Pz=αPo=0.306×85.4=26.1Kpa3、软弱下卧层顶部处，淤泥质粉土地基承载力深度修正：查表7.10得，ηd=1；fa=fak+ηdγd(d-0.5)地表至软弱下卧层顶部之间，土层加权平均重度为：（17×1.8+7×1.6）/3.4=12.3fa=60+1×12.3×(3.4-0.5)=95.7KPa4、软弱下卧层顶部处有效自重应力Pcz=17×1.8+7×1.6=41.8Kpa5、软弱下卧层验算Pz+Pcz=26.1+41.8=67.9＜fza=95.7所以仅仅从承载力角度出发，软弱下卧层验算满足要求。四、变形计算：1、按照地基基础设计规范表5.3.4（即教材P132面表3.17）要求，查取该职工宿舍的允许变形值。2、计算地基变形：本例没有给出条形基础各个部位的地层剖面及相关变形参数，无法计算沉降。此处变形计算略。增加例题1：（偏心荷载，b＜3m）某墙下条形基础，埋置深度1.5m，上部结构传来的荷载83KN/m，弯矩值8KN.m，修正后地基承载力特征值fa=90Kpa，其他条件如图所示。1）试按照台阶宽高比1：2确定混凝土基础上的砖放脚台阶数；2）求砖基础高度。解：1）计算基础最小宽度：2）验算承载力：e=M/N=8/(83+20×1.5×1.4)=0.064mb/6=1.4/6=0.233m＞e=0.064m1.2fa=1.2×90=108Kpa Pmax=113.41,稍微大于1.2fa=108，近似满足。Pk=(Pmax+Pmin)/2=(113.41+65.19)/2=89.3＜fa=90Kpa,满足。3）确定基础宽主脚台阶数：基底平均压力Pk=89.3KPa＜100Kpa，查相关表格，下部混凝土：砖放脚台阶数：4）确定砖基础高度：砖放脚层数为4层，高度为8层砖，“两皮一收”。高度8×60=480mm。增加例题2：某办公楼外墙厚度360mm，从室内设计地坪高度算起的埋置深度1.55m，上部结构传来的荷载88KN/m，修正后地基承载力特征值fa=90Kpa，室内外高差0.55m。外墙采用灰土基础，H0=300mm。其上采用砖基础。1）按照二一间隔收砌法确定灰土基础上的砖放脚台阶数；2）求基础总高度。1）计算基础最小宽度：室外地坪高度：1.55-0.45=1.1m基础平均埋深（1.55+1.1）/2=1.325m2）验算承载力：Pk=（F+G）/2=(88+20×1.4×1.325×1)/2=89.4＜fa=90Kpa,满足。3）确定灰土基础脚台宽度：基底平均压力Pk=89.4KPa＜100Kpa，查相关表格，下部灰土：4）确定砖放脚宽度与砖放脚台阶数：砖放脚宽度：bo=b-2b2=1400-2×240=920mm砖放脚台阶数：5）确定砖基础高度：采用“二一间隔”收砌法。砖放脚台阶数为5。高度h=2×60+60+2×60+60+2×60=480mm。6）基础总高度：H=h+H0=480+300=780mm增加例题3：某墙下条形基础，墙身厚度360mm，埋置深度1.5m，上部结构传来的荷载100KN/m，弯矩值4KN.m，修正后地基承载力特征值fa=110Kpa，基础采用灰土基础，H0=300mm。其上采用砖基础，试按照台阶宽高比1：1.5确定砖放脚台阶数。解： 1）计算基础最小宽度：2）验算承载力：e=M/N=4/(100+20×1.5×1.25)=0.029mb/6=1.25/6=0.208m＞e=0.029m1.2fa=1.2×110=132KpaPmax=125.3,小于1.2fa=132，满足。Pk=(F+G)/A=(100+20×1.5×1.25)/1.25=110Kpa=fa,满足。3）确定基础宽主脚台阶数：基底平均压力Pk=110KPa＜100Kpa，查相关表格，下部灰土：4）确定砖放脚宽度与砖放脚台阶数：砖放脚宽度：bo=b-2b2=1250-2×200=850mm砖放脚台阶数：增加例题4：（轴心荷载，b＞3m）某墙下条形基础，埋置深度2.5m，墙身厚度360mm。上部结构传来的中心荷载标准值610KN/m，修正后地基承载力特征值fa=240Kpa。基础采用混凝土基础，H0=300mm。其上采用毛石混凝土基础，确定毛石混凝土高度。1）计算基础最小宽度：2）验算承载力：Pk=F/b+γGd=610/3.3+20×2.5=235＜fa=240Kpa,满足。3）确定基础宽主脚台阶数：Pk=235Kpa，介于200~300KPa之间，查相关表格，对于混凝土基础：查地基规范表8.1.2得：对于毛石混凝土基础：增加例题5：某墙下条形基础，墙身厚度360mm。埋置深度2.65m，室内外高差0.45m，在±0标高处上部结构传来的荷载标准值400KN/m，修正后地基承载力特征值fa=160Kpa。基础底部采用混凝土基础，H0=300mm。其上采用毛石混凝土基础，确定毛石混凝土基础至少应该为多少米？1）计算基础最小宽度：2）验算承载力：Pk=F/b+γGd=400/3.9+20×2.65=156＜fa=160Kpa,满足。3）确定基础宽主脚台阶数：Pk=156Kpa，介于100~200KPa之间，查相关表格，混凝土基础：查地基规范表8.1.2得：毛石混凝土基础台阶宽度b1： 毛石混凝土基础高度H1：增加例题6：某墙下条形基础，埋置深度2.5m，上部结构传来的中心荷载标准值F=610KN/m，弯矩值30KN.m/m，修正后地基承载力特征值fa=218Kpa，墙身厚度360mm。底部采用混凝土基础，H0=300mm。其上采用毛石混凝土基础。确定基础总高度。1）计算基础最小宽度：2）验算承载力：e=M/N=30/(100+20×1.5×1.25)=0.038mb/6=3.63/6=0.2605m＞e=0.038m1.2fa=1.2×218=261.6KpaPmax=221,小于1.2fa=261.6，满足。Pk=(F+G)/A=(610+20×2.5×3.63)/3.63=218Kpa=fa,满足。3）确定基础宽主脚台阶数：基底平均压力Pk=218KPa＜100Kpa，查相关表格，下部混凝土：4）确定毛石混凝土宽度与高度：毛石混凝土宽度：bo=b-2b2=3630-2×240=3150mm对于毛石混凝土基础：5）确定基础总高度H：H=H0+H1=300+2090=2390mm。增加例题7：（轴心荷载，b＜3m）某矩形基础，埋置深度1.5m，上部结构传来的轴心荷载250KN，墙身厚度360mm。修正后地基承载力特征值fa=217Kpa，基础采用毛石混凝土基础，H0=300mm。其上采用砖基础。试1）确定砖放脚台阶数；2）按照台阶宽高比1：2确定砖基础高度。解：1）计算基础尺寸：取A=1.4m2，则可取b=1.4m，l=1m2）验算承载力：Pk=(F+G)/A=(250+20×1×1.4×1.5)/1.4=208.6Kpa＜fa=217Kpa,满足。3）确定基础主脚台阶数：基底平均压力Pk=208.6KPa，查相关表格，下部毛石混凝土：砖放脚台阶数：4）确定砖基础高度：基底平均压力Pk=208.6KPa，查相关表格，砖基础宽高比为1：1.5，采用“二一间隔收”砌法。砖基础中，砖的层数应该为：2+1+2+1+2+1=9皮砖砖基础高度为9×60=540mm。5）确定基础总高度H：H=H0+H1=300+540=840mm。 增加例题8：（轴心荷载）某条形基础，埋置深度1.7m，上部结构传来的轴心荷载F=220KN，墙身厚度360mm。室内外高差0.45m，地下水位位于地面下0.6m处，修正后地基承载力特征值fa=170Kpa，基础底部采用灰土基础，H0=300mm。其上采用砖基础。按照二一间隔收砌法确定砖基础总高度。1）计算基础最小宽度：2）验算承载力：，满足。3）确定基础主脚台阶数：基底平均压力Pk=154.6KPa，查相关表格，下部灰土：上部砖放脚台阶数：4）确定砖放脚高度：基底平均压力Pk=154.6KPa，查相关表格，砖基础宽高比为1：1.5，采用“二一间隔收”砌法。砖基础中，砖的层数应该为：2+1+2+1+2+1+2=11皮砖砖基础高度为11×60=660mm。5）确定基础总高度H：H=H0+H1=300+660=960mm。例题:基础选型与基础宽度太大，而改变基础类型。例题1：某拟建7层建筑物，上部结构为框架结构，柱的平面布置和荷载如图所示，地质条件如下：表层1.5m为填土层；其下为深厚的承载力特征值fa=180Kpa的土层。根据以上条件合理确定该建筑物的基础形式。 解：本工程场地的工程地质条件较好，柱的荷载相对较小，柱间距相对较大，结合基础类型方案选择次序，可初步选择柱下单独基础。有题意，基础埋深宜选为1.5m，根据浅基础设计理论大致确定基底尺寸。基底面积A=F/（fa-γGd），此处，承载力特征值fa=180Kpa。计算得到的单独基础尺寸如下表所示。从上表可以看出，基础之间的最小净间距为1.9m，地基压缩层范围内地层均匀且土质较好，相邻柱荷载差别不大，故不会产生过大的沉降及不均匀沉降，选用单独基础是可行的。 第7章复习思考题7.1地基基础有哪些类型？各适用于什么条件？ 7.2天然地基浅基础有哪些结构类型？各具有什么特点？ 7.3何谓地基承载力特征值？有哪几种确定方法？各适用于何种情况？ 7.4对地基承载力特征值fak，为何要进行基础宽度与埋深的修正？ 7.5基础为何要有一定的埋深？如何确定基础的埋深？ 7.6基础底面积如何计算？中心荷载与偏心荷载作用下，基底面积计算有何不同？ 7.7何谓无筋扩展基础？何谓扩展基础？两种基础的材料有何不同？两者的计算方法有 什么差别？ 7.8无筋扩展基础和扩展基础适用于什么范围？扩展基础的材料和构造有何要求？ 7.9柱下的基础通常为独立基础，何时采用柱下条形基础？其截面有哪几种类型？基础底 面面积如何计算？ 7.10何谓筏板基础？适用于什么范围？ 7.11何谓箱形基础？箱形基础具有哪些特点？适用于什么范围？ 为何要验算软弱下卧层的承载力？其具体要求是什么？ 7.13何谓地基基础与上部结构共同工作？研究此间题有何实际意义？ 7.14消除或减轻不均匀沉降的危害，有哪些主要措施？其中哪些措施实用而经济？ 7.15为何要进行补偿性基础设计？全补偿、超补偿与欠补偿设计的区别是什么？ 第8章复习思考题8.1何谓深基础？深基础有哪些类型？在什么情。况下需采用深基础？深基础与浅基础有何区别？ 8.2桩按承载性状分哪几类？端承摩擦桩与摩擦端承桩受力情况有什么不同？ 8.3预制桩有何优点？常用的预制桩有哪些规格？适用于什么条件？ 8.4灌注桩有何优点？按沉桩方法不同可分为哪几种？灌注桩施工可能发生什么质量问 题？怎么防止？ 8.5何谓单桩竖向承载力设计值与特征值？怎样确定它们的数值？ 8.6单桩竖向静载荷试验与浅基础的现场静载荷试验有什么不同之处？已-知桩的静载荷 试验成果P-s曲线，如何确定单桩竖向极限承载力标准值和单桩竖向承载力标准值？ 8.7《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)计算单桩竖向承载力设计值，与按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)计算特征有什么区别？ 8.8何谓群桩？群桩效应与承台效应如何计算？群桩承载力与单桩承载力之间，有何内在 联系？ 8.9桩基设计包括哪些内容？偏心受压情况下，桩的数量如何确定？桩基础初步设计后， 还需要进行哪些验算？如果验算不满足要求，应如何解决？ 8.10沉井基础有何特点？如何选择沉井的类型？什么是刃脚和踏面？踏面大小有什么影响？沉井如何进行封底？ 8.11沉井的设计与施工应注意哪些问题？如果沉井在施工过程中发生倾斜，怎么处理？ 8.12何谓地下连续墙？地下连续墙有何突出的优点？适用于哪些工程？地下连续墙施工包括哪几道工序？为何要做导墙？单元槽段是否长些好？各槽段之间如何联接？ 8.13箱桩基础是什么？这种新型基础适用于何种工程和地质条件？ 8.14桩的直径多大称为大直径桩？大直径桩墩基础与传统的桩基础比较，有何特点？这类基础的设计与施工中，需注意哪些问题？ 8.15扩底桩的优点是什么？扩底桩的桩身与扩底之间有何关系：？为何最大扩底直径限桩身直径的3倍？扩底桩的施工有哪几种方法？扩底桩适用于什么条件？ 8.16高层建筑深基坑的护坡工程有哪几种？各适用于什么条件？哪一种方法最简单？哪一种方法最经济？ 第9章复习思考题9.1何谓软弱地基？各类软弱地基有何共同特点和差别？。9.2何谓不良地基？不良地基与软弱地基有何共同特点与差别？ 9.3为什么软弱地基和不良地基需要处理？选用地基处理方法的原则与注意事项有哪些？ 9.4为什么粘性土在含水率很低或很高时难以压实？何谓最优含水率？如何测定最优含水率、工程中有何用途？ 9.5强夯法的密实机理是什么？强夯法与强夯置换法有什么不同？各适用，于什么土质？ 如需加固深度8m，如何选择锤重与落距？ 9.6换填垫层法的厚度与宽度如何确定？理想的垫层材料是什么？，它起什么作用？9.7预压法处理软土的原理是什么？真空预压法比堆载预压法的优点在何处？如何确定预压荷载、预压时间以及砂井直径、间距与深度？ 9.8挤密法有哪几种？挤密法与振冲法有何相同之处与差别？9.9化学加固法常用的化学浆液有哪几种？把浆液注入地基中的方法有哪些？何谓三重管旋喷法？此法有何突出的优点？粉体喷搅法有何特点？适用于什么土质条件？9.10何谓托换法？托换法有哪几种？中等土质，3层住宅增高2层，如何进行托换？ 第10章复习思考题10.1特殊土包括哪些土？为何称它们为特殊土？ 10.2湿陷性黄土的主要工程性质是什么？如何判别黄土是否有湿陷性？ 10.3自重湿陷性黄土场地如何判别？计算自重湿陷量与总湿陷量有什么区别？如何判别湿陷性黄土地基的湿陷等级？ 10.4湿陷性黄土地基承载力计算，与一般土的地基承载力有何不同？ 10.5湿陷性黄土地基处理有哪些方法？什么条件适用换土垫层法？强夯法适用何类情况？ 10.6膨胀土有何特性？自由．膨胀率与膨胀率有何区别？如何判别膨胀土地基的胀缩等级？ 10.7膨胀土地基的胀缩变形量如何计算？此胀缩变形量与膨胀地基容许变形值之间有什么关系？ 10.8膨胀土地基承载力如何确定？重要工程应采用哪种方法？一般工程可用哪种方法？膨胀土地基处理的工程措施包括哪几种？ 10.9红粘土是怎样形成的？具有何种特性？什么条件下的红粘土为良好地基？什么样的红粘土为不良地基？ 10.10多年冻土与季节性冻土有何不同？冻土分哪些种类？建筑物冻害防治措施有哪些？如何选用最佳的冻害防治方案？第11章复习思考题11.1何谓地震？地震按其成因可分为哪几类？其中哪类地震危害最大？为什么？ 11.2地震波分哪几种？其中哪一种地震波破坏力最大？何故？ 11.3地震震级与地震烈度的物理意义有何不同？有何联系？地震震级多大称为大地震？我国烈度分多少度？烈度为8度时人的感觉、器物的动态、建筑物的损坏情况是怎样的？ 11.4我国国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)将场地土分为哪几类？哪一类场地土震害最轻？哪一类场地土震害最重？试举例说明。 11.5建筑场地分哪几类？建筑场地的类别与场地土的类别有何内在联系？建筑场地的类别与震害轻重有何关系？ 11.6何谓地基液化？产生地基液化的条件有哪些？哪种土最容易产生液化？哪种土不会液化？举例说明地基液化的危害性。 11.7地基液化如何判别？初步判别用什么方法？其依据是什么？进一步判别用什么方法？标准贯入锤击数的实测值、临界值与基准值三者的含义是什么？如何确定这三者的数值？ 11.8地基的液化等级分哪几等？如何确定液化等级？不同的液化等级采取的抗液化措施有何不同？如建筑类别为丙类，地基为严重液化等级，应当采取什么抗液化措施？ 11.9何谓地基震沉？震沉的原因是什么？如何防止严重的震沉？ 11.10抗震设计的基本原则是什么？对建筑场地应如何选择？ 11.11何谓天然地基土抗震承载力？如何计算？地基土抗震承载力特征值与地基土静承 载力特征值两者谁的数值大？为什么？ 11.12软弱粘性土地基抗震设计的目的是什么？有哪些行之有效的措施？ 11.13不均匀地基包括哪些类型？应当采取哪些抗震措施？ 11.14基础工程抗震设计中，采用哪几种基础形式对抗震有利？为什么？ 11.15何谓圈梁？圈梁应设置在何处？何谓构造柱？构造柱应设置在什么部位？圈梁与构造柱两者有何联系？设计中应注意什么问题？ 4-4 '