西南交大2014-2015基礎(chǔ)工程B離線作業(yè)

1、基礎(chǔ)工程B第1次作業(yè)二、主觀題(共12道小題)21.某原狀土樣測(cè)得土的密度1.9g/cm3，土粒比重GS=2.65，土的含水率w20.0。求 孔隙比、孔隙率、飽和度、干密度、飽和密度、有效重度？ 解：（1） ， （3分）（2） 40.2%， （1分）（3） 0.788， （1分）（4） 1.583g/cm3， （1分）（5） 1.986 g/cm3， （1分）（6） 9.86kN/m3 （1分）22.某土樣內(nèi)摩擦角 ，黏聚力 問：（）作單軸壓力試驗(yàn)時(shí)，垂直壓力加到多大土樣將被剪破？（）液壓為的三軸壓力試驗(yàn)時(shí)，垂直壓力加到多大（三軸試驗(yàn)的垂直壓力包括液壓）土樣將被剪破？ 解：（a）由M-C準(zhǔn)則

2、（2分）單軸破壞時(shí) （3分）(b)三軸破壞時(shí)（3分）23.圖示淺埋基礎(chǔ)的底面尺寸為43，作用在基礎(chǔ)上的主要荷載為：豎向力=3.5103kN，彎矩M=1.5102kNm，持力層的容許承載力s=420kPa。試計(jì)算： （1）基底最大及最小壓應(yīng)力各為多少？能否滿足承載力要求？（2）其偏心距是否滿足 的要求？ （3）最大壓應(yīng)力達(dá)到容許承載力時(shí)對(duì)應(yīng)的彎距為對(duì)少？解：（1） （3分）代入后，解得： 滿足要求 （1分）（1分）（2） 滿足要求 （2分）（3） （3分）,（2分）24.直徑為1.2m的人工挖孔樁穿過砂粘土、細(xì)砂進(jìn)入深厚的密實(shí)中砂層，各土層的樁周極限摩阻力如下表所列（單位：kPa），樁底中砂的容

3、許承載力取為1230kPa，試按土阻力確定單樁軸向容許承載力。 砂粘土細(xì) 砂中砂506580（提示： ）解： （2分） （2分） （3分） （3分） （2分）25.什么是庫侖抗剪強(qiáng)度定律?簡(jiǎn)述莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則?答：庫侖抗剪強(qiáng)度定律：庫侖認(rèn)為土的抗剪強(qiáng)度由兩部分組成，一部分是滑動(dòng)面上的黏聚力，另一部分是土的摩擦阻力，用式子表示即為S=c+tan； 在各種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)作用下, 莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則認(rèn)為:一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),在通過這點(diǎn)的各個(gè)面上的應(yīng)力狀態(tài)組合達(dá)到這點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度,即發(fā)生破壞. 26.何謂軟弱下臥層？簡(jiǎn)述軟臥下臥層驗(yàn)算的要點(diǎn)。答：如果地基持力層下面存在有承載力更低的軟弱土，稱為軟弱下臥層。當(dāng)應(yīng)力

4、超過軟弱下臥層的承載力后，基礎(chǔ)會(huì)因軟弱下臥層的破壞而產(chǎn)生過大沉降，從而影響到建筑物的使用。對(duì)軟弱下臥層進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，要求作用在下臥層頂面的全部壓力不超過下臥層的承載力，即： pz+pczfz, pz為軟弱下臥層頂面處的附加壓力設(shè)計(jì)值； pcz為軟弱下臥層頂面處土的自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值； fz為軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力設(shè)計(jì)值。27.單樁承載力和群樁中一根樁的承載力是否相同？并說明其理由。答：不同，一般群樁中一根樁的承載力小于單樁承載力。 造成這種現(xiàn)象的原因即所謂群樁效應(yīng)。群樁中每根樁的承載力由樁端阻力與樁周摩擦力共同承擔(dān)，但因樁的間距小，樁間摩擦力無法充分發(fā)揮作用；同時(shí)，在樁端產(chǎn)生應(yīng)力

5、疊加。因此，群樁中單樁承載力常小于單樁承載力。 28.產(chǎn)生負(fù)摩阻力的情況及原因主要有哪些？答：（1）位于樁周欠固結(jié)的軟粘土或新填土在重力作用下產(chǎn)生固結(jié)；（2）大面積堆載使樁周土層壓密下沉；（3）在正常固結(jié)或弱超固結(jié)的軟粘土地區(qū)，由于地下水位全面降低，致使有效應(yīng)力增加，因而引起大面積沉降；（4）自重濕陷性黃土浸水后產(chǎn)生濕陷；（5）打樁時(shí)使已設(shè)置的鄰樁抬升等。29.樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟有哪些？答：樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可按下列步驟進(jìn)行： (1)確定樁的類型和幾何尺寸，初步選擇承臺(tái)底面標(biāo)高； (2)確定單樁豎向承載力特征位； (3)確定樁的數(shù)量及其在平面的布置； (4)單樁受力驗(yàn)算，必要時(shí)驗(yàn)算校基沉降； (5)計(jì)算

6、樁基中各樁的荷載，進(jìn)行單樁設(shè)計(jì)； (6)承臺(tái)設(shè)計(jì)； (7)繪制樁基施工圖。 30.已知某土樣重G0.9kN，其中土粒重Gs0.7kN，水重Gw0.2kN，土樣體積V=0.051m3，其中土粒體積Vs0.028m3，水的體積Vw0.023m3，試求孔隙比e、孔隙率n、含水量w、飽和重度sat，干重度d、土粒相對(duì)密度ds。解：e=Vw/Vs=0.023/0.028=0.82, n=Vw/V100%=0.023/0.051100%=45% w=Mw/Ma100%=0.2/0.7100%=28.6% sat=m/V=0.9/0.051=17.6kN/m3 d=Gs/V=0.7/0.051=13.73k

7、N/m3 d=Gs/（Vsw）=0.7/(0.0289.8)=2.55 31.設(shè)土樣厚3cm，在100200kPa壓力段內(nèi)的壓縮系數(shù)a1-2=2.210-4m2/kN，當(dāng)壓力為100kPa時(shí)，e=0.6。求：（a）土樣的無側(cè)向膨脹變形模量Es； （b）土樣壓力由100kPa加到200kPa時(shí)，土樣的壓縮量S。解:（a）（b）32.圖示淺埋基礎(chǔ)，已知主要荷載的合力為=5.0103kN，對(duì)應(yīng)的偏心距e=0.3m。持力層的容許承載力為420kPa，現(xiàn)已確定其中一邊的長(zhǎng)度為4.0m （1）試計(jì)算為滿足承載力的要求，另一邊所需的最小尺寸。（2）確定相應(yīng)的基底最大、最小壓應(yīng)力。解：由題，應(yīng)有（1） （2分

8、） （3分）（2）（5分）第二次作業(yè)二、主觀題(共12道小題)21.名詞解釋:無粘性土的相對(duì)密度答： 其中e為土的孔隙比 emax為土的最松散時(shí)的孔隙比 emin為土在最密實(shí)時(shí)的孔隙比。22.名詞解釋:有效應(yīng)力原理答：有效應(yīng)力原理是土力學(xué)有別于其它固體力學(xué)的重要標(biāo)志，在土的強(qiáng)度、變形等方面有著重要的應(yīng)用，主要內(nèi)容包括以下兩點(diǎn)：1、飽和土體內(nèi)一點(diǎn)處的總應(yīng)力（正應(yīng)力）等于有效應(yīng)力與孔隙水壓力之和；2、土的強(qiáng)度及變形取決于土中的有效應(yīng)力，而不是總應(yīng)力。23.名詞解釋: 滲透固結(jié) 答：土在受到外荷載作用時(shí)，孔隙水從孔隙中排除，同時(shí)土體中的孔隙水壓減小，有效應(yīng)力增大，土體發(fā)生變形，這一過程稱為滲透固結(jié)。

9、24. 名詞解釋:中性點(diǎn) 答：樁截面沉降量與樁周土層沉降量相等之點(diǎn)，樁與樁周土相對(duì)位移為零，稱為中性點(diǎn)，即負(fù)摩阻力與正摩阻力交界點(diǎn)，無任何摩阻力。25.名詞解釋:持力層 答：基礎(chǔ)底面所在的地層稱為持力層，它直接承受基礎(chǔ)傳來的荷載，是地基的主要受力層。26.名詞解釋:軟弱下臥層 答：在持力層以下且強(qiáng)度明顯低于持力層的土層稱為軟弱下臥層。27.名詞解釋: 剛性角 答：無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺(tái)階最大容許伸出的寬度與高度的比值所對(duì)應(yīng)的角度，稱為剛性角。28.名詞解釋:端承樁 答：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受，樁側(cè)阻力可忽略不計(jì),此類樁稱為端承樁。29.名詞解釋:樁的水平臨界荷載Hcr 答：鋼筋混凝

10、土樁在承受逐漸增大的水平推力，當(dāng)受拉區(qū)混凝土開裂并退出工作時(shí)所對(duì)應(yīng)的水平荷載，稱為樁的水平臨界荷載。30.名詞解釋:負(fù)摩阻力 答：當(dāng)土層的向下變形超過豎向樁的向下變形時(shí)，土體給與樁體一個(gè)向下的摩擦力，常與樁頂荷載的方向一致。而與正常情況下的摩擦力方向相反，故稱為負(fù)摩擦力。31.土的變形特性是否能滿足彈性力學(xué)的主要假定？用彈性力學(xué)公式計(jì)算土體應(yīng)力的前提是什么？ 答:在應(yīng)力水平不變的情況下,地基受到荷載作用所產(chǎn)生的沉降可近似地當(dāng)作彈性變形,其一般用 和為常量來反映。而在實(shí)踐中,土并非彈性介質(zhì)。隨著土中應(yīng)力水平的變化, 和也在改變。在計(jì)算地基變形時(shí),必須考慮土的這些特點(diǎn)。 用彈性力學(xué)公式計(jì)算土體應(yīng)力

11、的前提是土為彈性介質(zhì),并且規(guī)定和都為常量。32.什么是自重應(yīng)力和附加應(yīng)力？對(duì)地基基礎(chǔ)的沉降有何影響?答：在未修建建筑物前，由土體本身自重引起的應(yīng)力稱為土的自重應(yīng)力，建筑物修建后，由建筑物荷載在地基中增加的壓力稱為附加應(yīng)力。自重應(yīng)力不會(huì)引起基礎(chǔ)的沉降,而附加應(yīng)力則是控制沉降的重要因素。第三次作業(yè)二、主觀題(共12道小題)21.什么叫做地基的軟弱下臥層，對(duì)基礎(chǔ)工程有什么影響？ 答：如果地基持力層下面存在有承載力更低的軟弱土，稱為軟弱下臥層。當(dāng)應(yīng)力超過軟弱下臥層的承載力后，基礎(chǔ)會(huì)因軟弱下臥層的破壞而產(chǎn)生過大沉降，從而影響到建筑物的使用。22.什么是中性點(diǎn)。 答：樁截面沉降量與樁周土層沉降量相等之點(diǎn)，

12、樁與樁周土相對(duì)位移為零，稱為中性點(diǎn)，即負(fù)摩阻力與正摩阻力交界點(diǎn)，無任何摩阻力。23.樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟有哪些？答：樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可按下列步驟進(jìn)行： (1)確定樁的類型和幾何尺寸，初步選擇承臺(tái)底面標(biāo)高； (2)確定單樁豎向承載力特征位； (3)確定樁的數(shù)量及其在平面的布置； (4)單樁受力驗(yàn)算，必要時(shí)驗(yàn)算校基沉降； (5)計(jì)算樁基中各樁的荷載，進(jìn)行單樁設(shè)計(jì)； (6)承臺(tái)設(shè)計(jì)； (7)繪制樁基施工圖。24.有一塊體積為 的原狀土樣，重，烘干后重。已知土粒比重（相對(duì)密度）。求土的天然重度、天然含水量、干重度、飽和重度、浮重度、孔隙比及飽和度。解：25.某外墻下條形基礎(chǔ)底面寬度b=1.5m，基礎(chǔ)底面標(biāo)高為1

13、.5m，室內(nèi)地面標(biāo)高為0.000，室外地面標(biāo)高為0.6m，土的重度為 ，墻體作用在基礎(chǔ)頂面的豎向荷載F=230KN/m，試求基底壓力p 。解：對(duì)于條形基礎(chǔ)，取單位長(zhǎng)度l=1m，h=-0.6-（-1.5）=0.9m 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得：26.圖示淺埋基礎(chǔ)的底面尺寸為6.57，作用在基礎(chǔ)上的荷載如圖中所示（其中豎向力為主要荷載，水平力為附加荷載）。持力層為砂粘土，其容許承載力s=240kPa。試檢算地基承載力、偏心距、傾覆穩(wěn)定性是否滿足要求。 （提示：要求傾覆安全系數(shù)K01.5）解：（2分）（1） （2分），（2分）代入后，解得： 滿足要求 （2分）（2）滿足要求 （2分）（3） 滿足要求 （2

14、分）27.土的變形模量與壓縮模量的關(guān)系？ 答：變形模量E0壓縮模量ES雖都是豎向應(yīng)力與豎向應(yīng)變的比值，但概念上有所區(qū)別：E0是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得，是靠基底正下方土柱周圍的土體起到一定的側(cè)限作用；而ES是通過室內(nèi)壓縮試驗(yàn)方法得，是土體在完全側(cè)限條件下的壓縮，與其他彈性材料的彈性模量不同，具有相當(dāng)部分不可恢復(fù)的殘余變形。理論上E0與ES是可以互相換算的。28.試比較說明朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論的優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問題？答：（1）朗肯土壓力 優(yōu)點(diǎn)：概念明確、公式簡(jiǎn)單易記，對(duì)粘性土和非粘性土都可以直接計(jì)算； 缺點(diǎn)：忽略了墻背與土之間的摩擦力，應(yīng)用范圍受到限制； 適用：墻背直立光滑、墻后填土面水平。 （2

15、）庫侖土壓力 優(yōu)點(diǎn)：考慮了墻背與土之間的摩擦力，可用于墻背傾斜、墻后填土面傾斜的情況； 缺點(diǎn)：不能直接計(jì)算粘性土的土壓力。對(duì)于破裂面是平面的假設(shè)只有在摩擦角較小時(shí)才近似正確。 適用：對(duì)墻背與墻后填土形狀無要求。 29.地基的三種承載力是什么？三種常見地基破壞形態(tài)是哪些？答：地基承載力：地基承受荷載的能力；極限承載力：地基破壞時(shí)所對(duì)應(yīng)的基底壓力；容許承載力：保證地基不發(fā)生破壞（不產(chǎn)生過大沉降）留有一定安全儲(chǔ)備時(shí)所允許的最大基底壓力；常見的三種地基破壞分別是整體剪切破壞，局部剪切破壞和沖切破壞。 30.簡(jiǎn)述用分層總和法求基礎(chǔ)沉降的方法步驟。答：（1）根據(jù)作用在基礎(chǔ)上的荷載的性質(zhì)，計(jì)算基底壓力和分布

16、 （2）將地基分層 （3）計(jì)算地基中土的自重應(yīng)力分布 （4）計(jì)算地基中垂向附加應(yīng)力分布 （5）按算術(shù)平均求各分層平均自重應(yīng)力和平均附加應(yīng)力 （6）求第I層的壓縮量， （7）將各個(gè)分層的壓縮量累加，得到地基的總的沉降量.31.確定淺埋基礎(chǔ)的最小埋深時(shí)主要應(yīng)考慮那些因素？如何確定基礎(chǔ)的埋深？ 答：.確定最小埋深： （1）無沖刷時(shí)，為保證持力層穩(wěn)定，埋深應(yīng)大于一定深度。 （2）有沖刷時(shí)，基底應(yīng)在局部沖刷線以下一定深度。 （3）在寒冷地區(qū)，應(yīng)考慮到土的凍脹性的影響。 .確定埋深： （1）滿足最小埋深的要求。 （2）選擇埋深淺、性質(zhì)好的土層作為持力層。 （3）綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工等方面因素，選出最佳方案

17、。 32. 某土層中地下水位在地表下1.0 m，第一層為粉質(zhì)粘土，厚2m，天然容重18.6kN/m3，飽和容重18.8kN/m3；第二層為砂質(zhì)粘土，厚3m，天然容重18.1kN/m3，飽和容重18.4kN/m3；計(jì)算土中自重應(yīng)力并繪出分布圖。（水的容重為10 kN/m3） 解：第1層： a點(diǎn)：z=0 m， b點(diǎn)：z=1 m， c點(diǎn)：z=2 m，第2層： d點(diǎn)：z=5 m，據(jù)此可畫出土層中的自重應(yīng)力cz分布第四次作業(yè)二、主觀題(共19道小題)11.圖示淺埋基礎(chǔ)的底面尺寸為43，作用在基礎(chǔ)上的主要荷載為：豎向力=3.5103kN，彎矩M=1.5102kNm，持力層的容許承載力s=420kPa。試計(jì)

18、算： （1）基底最大及最小壓應(yīng)力各為多少？能否滿足承載力要求？（2）其偏心距是否滿足 的要求？ （3）最大壓應(yīng)力達(dá)到容許承載力時(shí)對(duì)應(yīng)的彎距為對(duì)少？解：（1） （3分） （2分）代入后，解得： 滿足要求 （1分）（1分）（2） 滿足要求 （2分）（3） （3分）12.名詞解釋：滲透破壞由于水在土體中滲流對(duì)土體產(chǎn)生的破壞成為滲透破壞，常見的有流土、管涌。13.名詞解釋：固結(jié)度由外荷載引起的超靜孔隙水壓力消散的程度，也等于外荷載作用下地基固結(jié)沉降的比例。14.名詞解釋：土的壓縮模量土在完全側(cè)限條件下的豎向附加應(yīng)力與相應(yīng)的豎向應(yīng)變的比值，稱為土的壓縮模量。15.名詞解釋：地基持力層與基礎(chǔ)直接接觸的那個(gè)

19、土層，它直接承受基礎(chǔ)傳來的荷載，是地基的主要受力層。16.名詞解釋：端承樁在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受，樁側(cè)阻力可忽略不計(jì),此類樁稱為端承樁。17.什么是庫侖抗剪強(qiáng)度定律?簡(jiǎn)述莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則?答：庫侖抗剪強(qiáng)度定律：庫侖認(rèn)為土的抗剪強(qiáng)度由兩部分組成，一部分是滑動(dòng)面上的黏聚力，另一部分是土的摩擦阻力，用式子表示即為S=c+tan； 在各種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)作用下, 莫爾庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則認(rèn)為:一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),在通過這點(diǎn)的各個(gè)面上的應(yīng)力狀態(tài)組合達(dá)到這點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度,即發(fā)生破壞. 18.何謂主動(dòng)土壓力、靜止土壓力和被動(dòng)土壓力？并試述三種典型土壓力發(fā)生條 件。答：當(dāng)擋土墻靜止不動(dòng)時(shí)，墻后土體由于墻的側(cè)

20、限作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)墻后土體作用在墻背上的土壓力稱為靜止土壓力。 當(dāng)擋土墻在墻后土體的推力作用下，向前移動(dòng)，墻后土體隨之向前移動(dòng)。土體下方阻止移動(dòng)的強(qiáng)度發(fā)揮作用，使作用在墻背上的土壓力減小。當(dāng)墻向前位移到某一位置時(shí)，土體中產(chǎn)生滑裂面，同時(shí)在此滑裂面上產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度全部發(fā)揮，此時(shí)墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，墻背上的土壓力減至最小，。因?yàn)橥馏w主動(dòng)推墻，稱之為主動(dòng)土壓力。當(dāng)擋土墻在較大的外力作用下，向后移動(dòng)推動(dòng)土體，填土受墻的擠壓作用，使作用在墻背上的土壓力增大，當(dāng)擋墻向填土方向位移到某一位置時(shí)，墻后土體即將被擠出產(chǎn)生滑裂面，在側(cè)滑裂面上的額抗剪強(qiáng)度全部發(fā)揮，墻后土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)，墻背上作

21、用的土壓力增至最大，因?yàn)槭峭馏w被動(dòng)地被墻推移，稱之為被動(dòng)土壓力。19.地基與基礎(chǔ)的概念是什么？什么叫天然地基淺基礎(chǔ)？有哪幾種類型？選擇基礎(chǔ)類型需考慮哪些重要的因素？答：房屋建筑在室外地面標(biāo)高以下承受上部結(jié)構(gòu)荷載，并將其傳遞至地層的結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。 凡基礎(chǔ)建造在未經(jīng)加固的天然土層上時(shí)，這種地基稱為天然地基。一般基礎(chǔ)埋深較淺，小于基礎(chǔ)最小寬度，可采用較簡(jiǎn)單的施工方法施工的基礎(chǔ)稱為淺基礎(chǔ)。建造于天然地基上的淺基礎(chǔ)稱為天然地基淺基礎(chǔ)。 天然地基淺基礎(chǔ)按受力與變形特點(diǎn)分類，可分為剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)。選擇基礎(chǔ)類型需考慮的重要因素有：上部結(jié)構(gòu)荷載的大小、土質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)形式、經(jīng)濟(jì)因素等。 20.什么叫做地基

22、的軟弱下臥層，對(duì)基礎(chǔ)工程有什么影響？答：如果地基持力層下面存在有承載力更低的軟弱土，稱為軟弱下臥層。當(dāng)應(yīng)力超過軟弱下臥層的承載力后，基礎(chǔ)會(huì)因軟弱下臥層的破壞而產(chǎn)生過大沉降，從而影響到建筑物的使用。 21.樁產(chǎn)生負(fù)摩擦力的條件是什么？在哪些情況需考慮樁的負(fù)摩擦作用？ 答：所謂負(fù)摩阻力是指樁周圍土層由于某種原因而產(chǎn)生超過樁身沉降量的下沉?xí)r，作用于樁身向下的摩阻力。在下列情況需考慮樁的負(fù)摩擦作用：1、樁穿過欠壓密的軟粘土或新填土，而支承于堅(jiān)硬土層時(shí); 2、在樁周圍地面有大面積堆載或超填土?xí)r； 3、由于抽取地下水或樁周地下水位下降，使樁周土下沉?xí)r； 4、擠土樁群施工結(jié)束后，孔隙水消散，隆起的或擾動(dòng)的土體逐漸固結(jié)下沉?xí)r； 5、自重濕陷性黃土浸水下沉或凍土融化下沉?xí)r。22.已知粘性土的顆粒密度s=27.5g/cm3，液限為40，塑限為22