鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育-地基基礎(chǔ)-答案

鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)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(qǐng)保存為WORD2003格式的文檔，登陸學(xué)習(xí)平臺(tái)提交，并檢查和確認(rèn)提交成功（能夠下載，并且內(nèi)容無誤即為提交成功）。作業(yè)要求1.簡(jiǎn)答題部分：每模塊選作1題，共5題。2.計(jì)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(jiǎn)答語句要通順，不能僅有關(guān)鍵詞；計(jì)算題要有步驟，不能僅給出答案。4.請(qǐng)獨(dú)立自主按照要求完成作業(yè)內(nèi)容。作業(yè)內(nèi)容1.簡(jiǎn)答題（1）模塊一：土中的液態(tài)水分哪幾類？對(duì)土的性質(zhì)各有什么影響？答：土中的液態(tài)水分為強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水、自由水、重力水，對(duì)土的性質(zhì)三相體、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。反映無粘性土密實(shí)度狀態(tài)的指標(biāo)有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：孔隙比、孔隙率、干密度、相對(duì)密實(shí)度、動(dòng)力觸探錘擊數(shù)、等。優(yōu)點(diǎn)：判斷密實(shí)度最簡(jiǎn)便的方法是用孔隙比e來描述，但e未能考慮級(jí)配的因素，故引入密實(shí)度。缺點(diǎn)：天然狀態(tài)砂土的孔隙比e值難測(cè)定，此外按規(guī)程方法室內(nèi)測(cè)定孔隙比最大值和孔隙比最小值時(shí)，人為誤差也較大。簡(jiǎn)述達(dá)西定律及其適用范圍。實(shí)驗(yàn)室如何測(cè)定滲透系數(shù)k？ 答：達(dá)西定律描述： Q=Kωh/L=KωI（達(dá)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)；ω—過水?dāng)嗝?在實(shí)驗(yàn)中相當(dāng)于砂柱橫斷面積)；h—水頭損失(h=H1-H2,即上下游過水?dāng)嗝娴乃^差)；L—滲透途徑（上下游過水?dāng)嗝娴木嚯x)；I—水力梯度(相當(dāng)于h/L，即水頭差除以滲透途徑）；K—滲透系數(shù)。 由水力學(xué)可知,通過某一斷面的流量Q等于流速V與過水?dāng)嗝姒氐某朔e,即：Q=ωV即V=Q/ω則可得達(dá)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(dá)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(yīng)滲透途徑長(zhǎng)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(dá)西定律又稱線性滲透定律。但多次實(shí)驗(yàn)表明,只有雷諾數(shù)（Re）≤1-10之間某一數(shù)值的層流運(yùn)動(dòng)才服從達(dá)西定律，超過此范圍，V與I不是線性關(guān)系。絕大多數(shù)情況下,地下水的運(yùn)動(dòng)都符合線性滲透定律,因此,達(dá)西定律適用范圍很廣。它不僅是水文地質(zhì)定量計(jì)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(dá)西定律的物理實(shí)質(zhì)，靈活的運(yùn)用它來分析問題，是水文地質(zhì)工作者應(yīng)當(dāng)具備的基本功。達(dá)西定律具體適用范圍為：存在一個(gè)臨界雷諾數(shù)Re臨（1~10），Re臨是達(dá)西定律成立的上限，當(dāng)Re＜Re臨，即低雷諾數(shù)時(shí)，屬低速流，這時(shí)該區(qū)域內(nèi)達(dá)西定律適用。當(dāng)Re臨＜Re＜20～60時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)過渡帶，從層流運(yùn)動(dòng)過渡到非線性層流運(yùn)動(dòng)。高雷諾數(shù)時(shí)為紊流，達(dá)西定律失效。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法有常水頭法和變水頭法。動(dòng)水力如何計(jì)算？滲透變形有幾種形式？各有什么特征？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3）勘察報(bào)告中常用的圖表有哪些？答：勘探點(diǎn)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(yàn)成果匯總表（5）模塊五：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007規(guī)定，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的荷載效應(yīng)應(yīng)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(shí)，傳至基礎(chǔ)或承臺(tái)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值；計(jì)算地基變形時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值；計(jì)算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時(shí)，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，但其分項(xiàng)系數(shù)均為1.0；在確定基礎(chǔ)或樁臺(tái)高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。當(dāng)需要驗(yàn)算基礎(chǔ)裂縫寬度時(shí)，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合確定基礎(chǔ)埋深時(shí)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。什么是負(fù)摩阻力？簡(jiǎn)述其產(chǎn)生的條件。答：樁負(fù)摩阻力,就是當(dāng)樁身穿越軟弱土層支承在堅(jiān)硬土層上,當(dāng)軟弱土層因某種原因發(fā)生地面沉降時(shí),樁周圍土體相對(duì)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(fù)摩阻力。何謂承臺(tái)效應(yīng)？什么情況下不能考慮承臺(tái)效應(yīng)？答：摩擦型群樁在豎向荷載作用下，由于樁土相對(duì)位移，樁間土對(duì)承臺(tái)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(dān)荷載，稱之為承臺(tái)效應(yīng)。對(duì)于端承型樁基、樁數(shù)少于4根的摩擦型柱下獨(dú)立樁基，以及下列情況時(shí)不能考慮承臺(tái)效應(yīng)：①承受經(jīng)常出現(xiàn)的動(dòng)力作用，如鐵路橋梁樁基；②承臺(tái)下存在可能產(chǎn)生負(fù)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位地基土固結(jié)而與承臺(tái)脫開；③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(shí)間推移，樁間土逐漸固結(jié)下沉而與承臺(tái)脫開等。簡(jiǎn)述摩擦型群樁基礎(chǔ)和端承型群樁基礎(chǔ)工作特點(diǎn)的異同。答：端承型樁基持力層堅(jiān)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(rèn)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(yīng)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）η＝l。摩擦型樁：當(dāng)樁數(shù)少，樁中心距sa較大時(shí)，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。此時(shí)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(dāng)樁數(shù)較多，樁距較小時(shí)，例如3~4d，樁端處地基中各樁傳來的壓力將相互重疊。此時(shí)，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(shí)要低，也就是說群樁效應(yīng)系數(shù)η＜l。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(qiáng)度大的散體材料，經(jīng)過分層夯實(shí)，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(shí)，除應(yīng)滿足應(yīng)力擴(kuò)散條件外，還應(yīng)考慮墊層應(yīng)有足夠的寬度及側(cè)面土的強(qiáng)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(yīng)大于3m，否則工程量大、不經(jīng)濟(jì)、施工難；同樣墊層也不應(yīng)小于0.5m，否則作用不顯著、效果差。2.計(jì)算題：（1）模塊一：1）某土樣體積為1000cm3，質(zhì)量為1870g，烘干后測(cè)得其質(zhì)量為1677g，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1000cm3，質(zhì)量為1870g，烘干后測(cè)得其質(zhì)量為1677g，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。 答： 2）某干砂試樣密度=1.66g/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(shí)，此砂在雨中的含水量w為多少？ 答：由干砂密度==1.66g/cm3得孔隙比 在雨中Sr=40%，含水量3）某原狀土樣，試驗(yàn)測(cè)得土的天然密度=1.67t/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(chǎng)地的地層分布見圖示。其中第一層細(xì)砂厚h1=4.5m，重度=19kN/m3，飽和重度=19.4kN/m3，地下水位在地面下2m處；第二層粘土厚h3=4.5m，飽和重度=17.4kN/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(yīng)力以及作用在基巖頂面的土自重應(yīng)力和靜水壓力之和，并繪出自重應(yīng)力沿深度的分布圖。答：2）某飽和粘土層的厚度為10m，地面作用大面積荷載p0=150kPa。已知該粘土的壓縮模量為，豎向固結(jié)系數(shù)Cv=12m2/a，求粘土層在雙面排水條件下加荷1年時(shí)的沉降量。已知當(dāng)應(yīng)力圖形為矩形時(shí)，單面排水條件下的平均固結(jié)度Ut與時(shí)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(yīng)力為均勻分布，即粘土層的最終（固結(jié)）沉降量加荷1年時(shí)，時(shí)間因素固結(jié)度故加荷1年時(shí)地面的沉降量為3）在天然地面上大面積堆載，荷載強(qiáng)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=5MPa，飽和重度；地下水位在地面下1.0m。不計(jì)第一層粗砂層的壓縮量，試計(jì)算由于地面堆載而引起的粘土層的最終壓縮量為多少？當(dāng)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(jìn)行固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)，施加周圍壓力=196kPa，試樣破壞時(shí)的主應(yīng)力差=274kPa，測(cè)得孔隙水壓力u=176kPa，已知該土樣的有效內(nèi)摩擦角為=26°，試求破壞面上的有效正應(yīng)力和剪應(yīng)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(yàn)得，破裂面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為papa在破壞面上的有效正應(yīng)力為pa由于此時(shí)，所以2）對(duì)某砂土土樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，當(dāng)法向壓力=100kPa時(shí)，測(cè)得抗剪強(qiáng)度。已知同種土制備的土樣承受大主應(yīng)力，問小主應(yīng)力滿足什么條件土樣才不會(huì)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(shí)，應(yīng)滿足所以當(dāng)<時(shí)，土樣不會(huì)發(fā)生剪切破壞。3）某條形荷載作用下，地基中某點(diǎn)的應(yīng)力經(jīng)計(jì)算得：=120kPa，=60kPa，=50kPa。若地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)分別為=18°，c=20kPa，試判斷該點(diǎn)是否被剪壞？答：該點(diǎn)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(xué)性質(zhì)指標(biāo)如圖所示。試計(jì)算作用在該擋土墻墻背上的主動(dòng)土壓力和水壓力合力，并繪出側(cè)壓力分布圖。答：計(jì)算第一層填土的土壓力強(qiáng)度設(shè)臨界深度為z0，則計(jì)算第二層填土的土壓力強(qiáng)度主動(dòng)土壓力合力為（4）模塊五：1）已知如圖所示柱基礎(chǔ)所受荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Fk=1100kN，Mk=140kNm，基礎(chǔ)底面尺寸l×b=3.6m×2.6m，基礎(chǔ)埋深d=2.0m，地層分布情況如圖所示。已知持力層承載力特征值fak=150kPa，承載力修正系數(shù)，，其壓力擴(kuò)散角為23°；下臥層為淤泥質(zhì)土，承載力特征值fak=85kPa，承載力修正系數(shù)，；地下水位在地面下1.2m。試對(duì)下臥層承載力進(jìn)行驗(yàn)算。答：基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度經(jīng)寬深修正后的持力層承載力特征值基礎(chǔ)及回填土重軟弱下臥層承載力驗(yàn)算基底處自重應(yīng)力軟弱下臥層頂面處自重應(yīng)力軟弱下臥層頂面以上土的加權(quán)平均重度 軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力驗(yàn)算2）如圖所示，某建筑物采用矩