鄭州大學現(xiàn)代遠程教育地基基礎(chǔ)答案

1、鄭州大學現(xiàn)代遠程教育地基基礎(chǔ)課程考核要求說明：本課程考核形式為提交作業(yè)，完成后請保存為WORD 2003格式的文檔，登陸學習平臺提交，并檢查和確認提交成功（能夠下載，并且內(nèi)容無誤即為提交成功）。一 作業(yè)要求1.簡答題部分：每模塊選作1題，共5題。2.計算題部分：模塊一三，每模塊選作1題，模塊五選作2題，共4題。3.先寫題目，再寫答題內(nèi)容；簡答語句要通順，不能僅有關(guān)鍵詞；計算題要有步驟，不能僅給出答案。4.請獨立自主按照要求完成作業(yè)內(nèi)容。二 作業(yè)內(nèi)容1.簡答題（1）模塊一：1） 土中的液態(tài)水分哪幾類？對土的性質(zhì)各有什么影響？答：土中的液態(tài)水分為強結(jié)合水、弱結(jié)合水、自由水、重力水，對土的性質(zhì)三相體

2、、碎散性、透水性、多孔性、自然變異性或不均勻性、易變性的影響。2） 反映無粘性土密實度狀態(tài)的指標有哪些？各有什么優(yōu)缺點？答：孔隙比、孔隙率、干密度、相對密實度、動力觸探錘擊數(shù)、等。優(yōu)點：判斷密實度最簡便的方法是用孔隙比e來描述，但e未能考慮級配的因素，故引入密實度。缺點：天然狀態(tài)砂土的孔隙比e值難測定，此外按規(guī)程方法室內(nèi)測定孔隙比最大值和孔隙比最小值時，人為誤差也較大。3） 簡述達西定律及其適用范圍。實驗室如何測定滲透系數(shù)k？答：達西定律描述：Q = Kh/L = KI （達西公式）式中:Q滲透流量(出口處流量，通過砂柱各斷面的流量)； 過水斷面(在實驗中相當于砂柱橫斷面積)； h水頭損失(h

3、=H1-H2,即上下游過水斷面的水頭差)； L滲透途徑（上下游過水斷面的距離)； I水力梯度(相當于h/L，即水頭差除以滲透途徑）； K滲透系數(shù)。由水力學可知,通過某一斷面的流量Q等于流速V與過水斷面的乘積,即： Q = V 即V = Q/則可得達西定律可以寫為另一種形式，即：V = KI水在多孔介質(zhì)中的滲透流速與水力梯度的一次方成正比達西定律（線性滲透定律）。水力梯度I的定義：沿滲透途徑水頭損失與相應滲透途徑長度的比值。適用范圍：滲透流速V與水力梯度I的一次方成正比,故達西定律又稱線性滲透定律。但多次實驗表明,只有雷諾數(shù)（Re）1-10之間某一數(shù)值的層流運動才服從達西定律，超過此范圍，V與I

4、不是線性關(guān)系。絕大多數(shù)情況下,地下水的運動都符合線性滲透定律,因此,達西定律適用范圍很廣。它不僅是水文地質(zhì)定量計算的基礎(chǔ)，還是定性分析各種水文地質(zhì)過程的重要依據(jù)。深入掌握達西定律的物理實質(zhì)，靈活的運用它來分析問題，是水文地質(zhì)工作者應當具備的基本功。達西定律具體適用范圍為：存在一個臨界雷諾數(shù)Re臨（110）， Re臨是達西定律成立的上限，當Re Re臨，即低雷諾數(shù)時，屬低速流，這時該區(qū)域內(nèi)達西定律適用。當Re臨Re2060時，出現(xiàn)一個過渡帶，從層流運動過渡到非線性層流運動。高雷諾數(shù)時為紊流，達西定律失效。實驗室測量方法有 常水頭法和變水頭法。4） 動水力如何計算？滲透變形有幾種形式？各有什么特征

5、？答：J=yml 按照滲透水流所引起的局部破壞的特征，滲透變形可分為流土和管涌兩種基本形式。流土是指在滲流作用下局部土體表面隆起，或土粒群同時起動而流失的現(xiàn)象，它主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流出處。 管涌是指在滲流作用下土體中的細土粒在粗土粒形成的孔隙通道中發(fā)生移動并被帶出的現(xiàn)象，主要發(fā)生在砂礫土中。5） 按國標GB50007，建筑物的地基巖土可分為哪幾類？各類土的劃分依據(jù)是什么？答：建筑物的地基巖土可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土巖石按照堅固程度、風化程度、或完整程度劃分；碎石土按照由大至小劃分；砂土按照粗細程度劃分；粉土按照塑性指數(shù)劃分；粘性土按照塑性指數(shù)劃分；人工填土按照人

6、類堆填形成劃分。（2）模塊二：1） 土的自重應力分布有何特點？地下水位的升降對自重應力有何影響？答：自重應力隨深度而增大，每層土內(nèi)線性分布，分層土折線分布，隔水層處突變；地下水位上升，自重應力減小。2） 剛性基礎(chǔ)的基底壓力分布有何特點？工程中如何簡化計算基底壓力？答：剛性基礎(chǔ)的基底壓力非線性分布；工程中簡化為線性分布3） 目前計算地基中附加應力的假定是什么？這些假定是否合理？答：目前計算地基中附加應力的假定是把地基土視為均勻、各向同性的半無限空間彈性體；這些假定與實際有出入，但當基底壓力不大時，可滿足工程要求。4） 簡述飽和土的有效應力原理。在飽和土一維固結(jié)過程中，土的有效應力和孔隙水壓力是如

7、何變化的？答：飽和土的有效應力原理是總應力等于有效應力和孔隙水壓力；影響土變形和強度的是有效應力5） 土的壓縮性常用指標有哪些？指標間有什么關(guān)系？答：壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、壓縮模量、體積壓縮系數(shù)、等（3）模塊三：1） 簡述庫侖公式。對一定的土類，其抗剪強度指標是否為一定值？為什么？答：庫侖公式，對一定的土類，其抗剪強度指標不是定值，因為它和剪切面上的正應力有關(guān)2） ？在通常情況下，剪切破壞面與大主應力面之間的夾角是多少？答：土體中首先發(fā)生剪切破壞的平面不是剪應力最大的平面；剪切破壞面與大主應力面之間的夾角是45°+/23） 地基的剪切破壞有哪些形式？發(fā)生整體剪切破壞時p-s曲線的特征如

8、何？答：地基的剪切破壞有整體剪切破壞，局部剪切破壞和沖切破壞；發(fā)生整體剪切破壞時p-s曲線分為三段：線性變形段、曲線段、陡降段。4） 試比較基礎(chǔ)寬度和埋深對臨塑荷載、界限荷載、地基極限承載力的影響。答：內(nèi)摩擦角大于0時，增大基礎(chǔ)寬度，臨塑荷載不變，界限荷載和地基極限承載力都增大；增大埋深時，三者都增大。5） 土壓力有哪幾種？影響土壓力的最重要因素是什么？試論述朗肯土壓力理論的基本假定。答：土壓力有主動土壓力、靜止土壓力和被動土壓力； （4）模塊四：1）在詳細勘察階段，勘探孔的深度如何控制？ 答：詳勘的勘探深度自基礎(chǔ)底面算起，且勘探孔深度應能控制地基主要受力層。當?shù)鼗膶挾炔淮笥?m，勘探孔的深

9、度對條基不應小于3.0b（b為基礎(chǔ)寬度），單獨柱基不應小于1.5b，但不應小于5m。對高層建筑和需進行變形驗算的地基，控制性勘探孔深度應超過地基沉降計算深度；高層建筑的一般性勘探孔應達到基底下(0.51.0)b，并深入穩(wěn)定分布的地層。對僅有地下室的建筑或高層建筑的裙房，當不能滿足抗浮設計要求，需設置抗浮樁或錨桿時，勘探孔深度應滿足抗拔承載力評價的要求。當有大面積地面堆載或軟弱下臥層時，應適當增加控制性勘探孔的深度。如遇基巖或厚層碎石土等穩(wěn)定土層時，勘探孔深度應根據(jù)情況進行調(diào)整。2）常用的勘探方法有哪幾種？答：常用的勘探方法有鉆探、掘探（井探、槽探和洞探）和地球物理勘探。觸探往往與鉆探等其他勘察

10、方法配合使用。3）勘察報告中常用的圖表有哪些？答：勘探點平面布置圖，工程地質(zhì)柱狀圖，工程地質(zhì)剖面圖，綜合地質(zhì)柱狀圖，土工試驗成果匯總表（5）模塊五：1) 建筑地基基礎(chǔ)設計規(guī)范GB50007規(guī)定，地基基礎(chǔ)設計時，所采用的荷載效應應按哪些規(guī)定執(zhí)行？答：按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合。相應的抗力應采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值；計算地基變形時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準永久組合，不應計入風荷載和地震作用。相應的限值應為地基變形允許值；計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)

11、定及滑坡推力時，荷載效應應按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，但其分項系數(shù)均為 1.0；在確定基礎(chǔ)或樁臺高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應組合和相應的基底反力 應按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，采用相應的分項系數(shù)。當需要驗算基礎(chǔ)裂縫寬度時，應按正常使用極限狀態(tài)荷載效應標準組合2) 確定基礎(chǔ)埋深時要考慮哪些因素？答：建筑物的用途和基礎(chǔ)構(gòu)造；荷載大小和性質(zhì)；相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深；工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件；地基土凍脹性。3) 什么是負摩阻力？簡述其產(chǎn)生的條件。答：樁負摩阻力,就是當樁身穿越軟弱土層支承在堅硬土層上,當軟弱土層因某

12、種原因發(fā)生地面沉降時,樁周圍土體相對樁身產(chǎn)生向下位移,這樣使樁身承受向下作用的摩擦力,軟弱土層的土體通過作用在樁側(cè)的向下的摩擦力而懸掛在樁身上;這部分作用于樁身的向下摩擦力稱為負摩阻力。4) 何謂承臺效應？什么情況下不能考慮承臺效應？答：摩擦型群樁在豎向荷載作用下，由于樁土相對位移，樁間土對承臺產(chǎn)生一定豎向抗力，成為樁基豎向承載力的一部分而分擔荷載，稱之為承臺效應。對于端承型樁基、樁數(shù)少于4根的摩擦型柱下獨立樁基，以及下列情況時不能考慮承臺效應：承受經(jīng)常出現(xiàn)的動力作用，如鐵路橋梁樁基；承臺下存在可能產(chǎn)生負摩阻力的土層，如濕陷性黃土、欠固結(jié)土、新填土、高靈敏度軟土以及可液化土，或者由于降低地下水

13、位地基土固結(jié)而與承臺脫開；在飽和軟土中沉入密集樁群，引起超靜孔隙水壓力和土體隆起，隨著時間推移，樁間土逐漸固結(jié)下沉而與承臺脫開等。5) 簡述摩擦型群樁基礎(chǔ)和端承型群樁基礎(chǔ)工作特點的異同。答：端承型樁基持力層堅硬，樁頂沉降較小，樁側(cè)摩阻力不易發(fā)揮，樁頂荷載基本上通過樁身直接傳到樁端處土層上。而樁端處承壓面積很小，各樁端的壓力彼此互不影響或相互影響較小，因此可近似認為端承型群樁基礎(chǔ)中的基樁與單樁相近；群樁的承載力等于各單樁的承載力之和，群樁效應系數(shù)（群樁中各基樁平均極限承載力與單樁極限承載力的比值）l。摩擦型樁：當樁數(shù)少，樁中心距sa較大時，例如大于6d，樁端平面處各樁傳來的壓力互不重疊或重疊不多

14、。此時群樁中基樁的工作性狀與單樁的一致，故群樁的承載力等于各單樁承載力之和；當樁數(shù)較多，樁距較小時，例如34d，樁端處地基中各樁傳來的壓力將相互重疊。此時，樁端處壓力一般明顯大于單樁，樁端以下壓縮土層的厚度也比單樁要深，這樣群樁中基樁的工作狀態(tài)與單樁顯著不同，群樁承載力不等于各單樁承載力之和，群樁的沉降也明顯地超過單樁。若限制群樁的沉降量與單樁沉降量相同，則群樁中每一根樁的平均承載力就比單樁時要低，也就是說群樁效應系數(shù)l。6) 換土墊層法的原理是什么？如何確定墊層的厚度和寬度？為什么厚度太薄和太厚都不合適？答：換填墊層法是先將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖除，再換填其他無侵蝕性、低壓縮性和強

15、度大的散體材料，經(jīng)過分層夯實，作為地基的持力層；墊層下臥層的承載力確定換填厚度；確定墊層寬度時，除應滿足應力擴散條件外，還應考慮墊層應有足夠的寬度及側(cè)面土的強度條件，防止墊層材料向側(cè)邊擠出而增大墊層的豎向變形量；墊層的厚度通常不應大于3m，否則工程量大、不經(jīng)濟、施工難；同樣墊層也不應小于0.5m，否則作用不顯著、效果差。2.計算題：（1）模塊一：1）某土樣體積為1000 cm3，質(zhì)量為1870 g，烘干后測得其質(zhì)量為1677 g，已知土粒比重ds = 2.66。試求土的密度、含水量w、孔隙比e、飽和度Sr。某土樣體積為1000 cm3，質(zhì)量為1870 g，烘干后測得其質(zhì)量為1677 g，已知土

16、粒比重ds = 2.66。試求土的密度、含水量w、孔隙比e、飽和度Sr。答：2）某干砂試樣密度= 1.66 g/cm3，土粒比重ds = 2.69，置于雨中。若砂樣體積不變，飽和度增至40%時，此砂在雨中的含水量w為多少？答：由干砂密度=1.66 g/cm3得孔隙比在雨中Sr=40%，含水量3）某原狀土樣，試驗測得土的天然密度= 1.67 t/m3，含水量w = 12.9%，土粒比重ds = 2.67。試求土的孔隙比e、飽和度Sr、飽和重度、有效重度。答：（2）模塊二：1）某建筑場地的地層分布見圖示。其中第一層細砂厚h1 = 4.5 m，重度=19 kN/m3，飽和重度= 19.4 kN/m3

17、，地下水位在地面下2 m處；第二層粘土厚h3 = 4.5 m，飽和重度= 17.4 kN/m3，以下為不透水的巖石層。試求各層交界面處的豎向自重應力以及作用在基巖頂面的土自重應力和靜水壓力之和，并繪出自重應力沿深度的分布圖。答：2）某飽和粘土層的厚度為10 m，地面作用大面積荷載p0 = 150 kPa。已知該粘土的壓縮模量為，豎向固結(jié)系數(shù)Cv = 12 m2/a，求粘土層在雙面排水條件下加荷1年時的沉降量。已知當應力圖形為矩形時，單面排水條件下的平均固結(jié)度Ut與時間因數(shù)Tv之間的關(guān)系為。答：由于地面作用大面積均布荷載，所以粘土層中附加應力為均勻分布，即 粘土層的最終（固結(jié)）沉降量加荷1年時，

18、時間因素 固結(jié)度 故加荷1年時地面的沉降量為 3）在天然地面上大面積堆載，荷載強度。天然土層為兩層，第一層為粗砂，厚度4.0m，重度，飽和重度；第二層為粘土層，厚度5.0m，壓縮模量Es = 5 MPa，飽和重度；地下水位在地面下1.0m。不計第一層粗砂層的壓縮量，試計算由于地面堆載而引起的粘土層的最終壓縮量為多少？當上述壓縮穩(wěn)定后，地下水位突然下降到粘土層頂面，試問由此而產(chǎn)生的附加沉降是多少？ 答： （3）模塊三：1）一飽和粘性土試樣在三軸儀中進行固結(jié)不排水剪切試驗，施加周圍壓力= 196 kPa，試樣破壞時的主應力差= 274 kPa，測得孔隙水壓力u = 176 kPa，已知該土樣的有效

19、內(nèi)摩擦角為= 26°，試求破壞面上的有效正應力和剪應力以及試樣的有效粘聚力。答：由于已知該土樣的有效內(nèi)摩擦角為= 26°，所以破裂面與水平面夾角成=58° 由試驗得，破裂面上的正應力和剪應力分別為papa在破壞面上的有效正應力為pa由于此時，所以2）對某砂土土樣進行直剪試驗，當法向壓力=100kPa時，測得抗剪強度。已知同種土制備的土樣承受大主應力，問小主應力滿足什么條件土樣才不會發(fā)生剪切破壞？答：由于砂土的內(nèi)摩擦角c = 0 所以內(nèi)摩擦角在極限平衡狀態(tài)下且時，應滿足所以當<時，土樣不會發(fā)生剪切破壞。 3）某條形荷載作用下，地基中某點的應力經(jīng)計算得：=120 kPa，=60 kPa，=50 kPa。若地基土的抗剪強度指標分別為 = 18°，c = 20 kPa，試判斷該點是否被剪壞？答：該點已被剪壞4）如圖所示擋土墻，墻背豎直、光滑，墻后填土面水平，各填土層物理力學性質(zhì)指標如圖所示。試計算作用在該擋土墻墻背上的主動土壓力和水壓力合力，并繪出側(cè)壓力