第五章土力學(xué)基本知識

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第五章-土力學(xué)基本知識第五章地基基礎(chǔ)第一節(jié)土力學(xué)基本知識1.土是固體顆粒、水和藹體三部分組成的。2.粘性土的界限含水量（1）粘性土的狀態(tài)粘性土的稠度狀態(tài)因含水量的不同，可表現(xiàn)為固態(tài)，塑態(tài)與流態(tài)三種狀態(tài)。（2）界限含水量粘性土從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)的含水量分界點稱為界限含水量。流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的分界含水量稱為液限WL，可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間的分界含水量稱為塑限WP，半固體狀態(tài)與固體狀態(tài)間的分界含水量稱為縮限Ws。（3）塑性指數(shù):可塑性的大小用土處在塑性狀態(tài)的含水量變化范圍來衡量，從液限到塑限含水量的變化范圍愈大，土的可塑性愈好。這個范圍稱為塑性指數(shù)Ip。粘性土的分類（4）液性指數(shù)液性指數(shù)是表示天然含水量與界限含水量相對關(guān)系的指標(biāo)，其表達(dá)式為：可塑狀態(tài)的土的液性指數(shù)在0到1之間，液性指數(shù)越大，表示土越軟，液性指數(shù)大于1的土處于流動狀態(tài)，小于0的土則處于固體狀態(tài)或半固體狀態(tài)。粘性土的狀態(tài)可按照液性指數(shù)分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑。3.地基變形特征（1）因為建造物等的荷載作用在土中產(chǎn)生的附加于原有應(yīng)力之上的應(yīng)力，稱附加應(yīng)力。基底附加壓力，是作用在基礎(chǔ)底面處因為建造修造后壓力的改變量，是引起地基變形、基礎(chǔ)沉降的主要因素。（2）地基承受荷載后，土?；ハ鄶D緊，因而引起地基土的壓縮變形，這種性質(zhì)叫土的壓縮。地基內(nèi)由增強(qiáng)應(yīng)力引起的應(yīng)力-應(yīng)變隨時光變化的全過程（包括總算變形）叫地基固結(jié)。（3）地基變形特征分為沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜。①沉降量：指基礎(chǔ)中央的沉降量。②沉降差：指相鄰單獨基礎(chǔ)沉降量的差值。③傾斜：指單獨基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差和距離的比值。④局部傾斜：指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻6～10m之內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值。4.土的抗剪強(qiáng)度（1）測定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的實驗主意主要有室內(nèi)剪切實驗和現(xiàn)場剪切實驗兩大類。室內(nèi)剪切實驗常用的主意有直接剪切實驗、三軸剪切實驗和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實驗等；現(xiàn)場剪切實驗常用的主意有十字板剪切實驗。5.《建造結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了對結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿意的功能要求，根據(jù)這些規(guī)定的功能要求，地基設(shè)計時按照地基工作狀態(tài)應(yīng)該考慮：（1）在持久荷載作用下，地基變形不致造成承重結(jié)構(gòu)的損壞；（2）在最不利荷載作用下，地基不浮上失穩(wěn)現(xiàn)象。6.地基承載力特征值的修正（1）基礎(chǔ)埋置深度對地基承載力的影響基礎(chǔ)埋置越深，地基承載力越高。（2）基礎(chǔ)寬度對地基承載力的影響規(guī)定在基礎(chǔ)寬度不大于6m時，按基礎(chǔ)越寬、地基承載力越髙處理。7.《建造地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷實驗或其他原位測試、經(jīng)驗值等法決定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：其中基礎(chǔ)底面寬度b（m），當(dāng)基寬小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；9.土壓力理論在相同的墻高和填土條件下，主動土壓力最小，被動土壓力最大，靜止壓力介于二者之間（1）朗肯土壓力理論朗肯土壓力理論假設(shè)土體是具有水平表面的半無限體，墻背豎立光潔。（2）庫倫土壓力理論基本假設(shè)為：①墻后填土為理想的散粒體，因此庫倫壓力理論只適用于無黏性上；②滑動破壞面為一平面。與朗肯土壓力理論相比，其優(yōu)點是可以考慮填土面為傾斜，墻背為粗糙、傾斜的情況?！纠?2017年真題】在土壓力的計算中，假定擋土墻是剛性的，墻背垂直光潔，不考慮墻背與填土之間的摩阻力，且墻后填土表面水平，這一理論稱為（）。A.朗肯土壓力理論B.靜止土壓力理論C.庫倫土壓力理論D.垂直土壓力理論答案：A【例-2016年真題】在外部荷載作用下，土體的破壞通常是（）。A.受拉破壞B.受壓破壞C.彎壓破壞D.剪切破壞答案：D【例-單選題】土的天然含水量增大時，其塑性指數(shù)（）。A.隨之增大B.與之無關(guān)C.隨之減少D.先增強(qiáng)后減少答案：B【例-單選題】在相同的墻高和填土條件下（）。A.靜止土壓力小于主動土壓力，而主動土壓力又小于被動土壓力B.主動土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力又小于被動土壓力C.被動土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力又小于主動土壓力D.主動土壓力小于被動土壓力，而被動土壓力又小于靜止土壓力答案：B第二節(jié)地基與工程地質(zhì)勘察1.按照地基復(fù)雜程度，建造物規(guī)模和功能特征以及因為地基問題可能造成建造物破壞或影響正常使作的程度，將地基基礎(chǔ)設(shè)計分為甲、乙、丙三個設(shè)計等級,設(shè)計時應(yīng)按照詳細(xì)情況。2.設(shè)計等級為甲級、乙級的建造物，均應(yīng)按地基變形規(guī)定；3.設(shè)計等級為丙級的建造物有下列情況之一時，仍應(yīng)作變形驗算：（1）地基承載力特征值小于130kPa，且體型復(fù)雜的建造；（2）在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大的不勻稱沉降時；（3）剛強(qiáng)地基上的建造物存在偏心荷載時；（4）相鄰建造距離過近，可能發(fā)生傾斜時；（5）地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時。4.地基總算沉降計算是建造物地基基礎(chǔ)設(shè)計的主要內(nèi)容，地基總算變形是指地基變形穩(wěn)定后基礎(chǔ)底面的沉降量。地基總算變形常用的計算主意有分層總和法、《規(guī)范》法兩種，《規(guī)范法》是國家標(biāo)準(zhǔn)《建造地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中推薦使用的一種計算地基總算沉降量的主意，又稱為應(yīng)力面積法。5.工程地質(zhì)勘察分為選址勘察階段、初步勘察階段、詳細(xì)勘察階段三個階段。6.工程地質(zhì)勘察主意或手段，包括工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)勘探、實驗室或現(xiàn)場實驗、持久觀測（或監(jiān)測）等。7.現(xiàn)場原位測試就是在巖土層本來所處的位置并基本保持其天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。工程地質(zhì)現(xiàn)場原位測試的主要主意有靜力載荷實驗、觸探實驗、剪切實驗和地基土動力特性實驗等。挑選現(xiàn)場原位測試實驗主意應(yīng)按照建造類型、巖土條件、設(shè)計要求、地區(qū)經(jīng)驗和測試主意的適用性等因素選用【例-2017年真題】（技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）（多選）高層建造基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)滿意（）要求。A.地基承載力B.附加應(yīng)力C.變形D.基底壓力答案：AC【例-2016年真題】在地基基礎(chǔ)設(shè)計等級分三級，關(guān)于地基基礎(chǔ)的規(guī)定，下列描述中不準(zhǔn)確的是（）。A.所有建造物的地基均應(yīng)舉行承載力計算并符合要求B.場地和地基條件好的丙級建造物設(shè)計前可不舉行巖土工程勘察C.場地和地基條件好的丙級建造物可不作變形驗算D.建造物地基均應(yīng)舉行施工驗槽答案：B【例-多選題】基礎(chǔ)設(shè)計時，應(yīng)按照（）決定地基基礎(chǔ)的設(shè)計等級。A.建造場地土的類別B.地基復(fù)雜程度C.建造物規(guī)模D.建造物功能特征答案：BCD第三節(jié)基礎(chǔ)構(gòu)造1.基礎(chǔ)分類：（1）按構(gòu)造形式分類：條形基礎(chǔ)、自立基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)（2）按所用材料及受力特點分類：1）剛性基礎(chǔ)（無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)）：磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、灰土與三合土基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)、毛石混凝土基礎(chǔ)2）柔性基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）：鋼筋混凝土基礎(chǔ)2.擴(kuò)展基礎(chǔ)的構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求：（1）錐形基礎(chǔ)的邊緣高度，不宜小于200mm；階梯形基礎(chǔ)的每階高度，宜為300～500mm（2）墊層的厚度不宜小于70mm，墊層混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)為C10；當(dāng)有墊層時鋼筋保護(hù)層的厚度不小于40mm；無墊層時不小于70mm；（4）混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20；（5）當(dāng)柱下鋼筋混凝土自立基礎(chǔ)的邊長大于或等于2.5m時，底板受力鋼筋的長度可取邊長或?qū)挾鹊?.9倍，并宜交錯布置。3.普通重力式擋土墻受力特點及構(gòu)造要求（1）重力式擋土墻指的是依賴墻身自重抵御土體側(cè)壓力的擋土墻（3）重力式擋土墻可按照其墻背的坡度分為仰斜、垂直、俯斜三種類型。仰斜垂直俯斜仰斜墻背的主動土壓力最小，俯斜墻背的主動土壓力最大。（3）重力式擋土墻的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：①重力式擋土墻適用于高度小于8m，地層穩(wěn)定，開挖土石方時不會危及相鄰建造物安全的地段。②塊石擋土墻的墻頂寬度不宜小于400mm；混凝土擋土墻的墻頂寬度不宜小于200mm。③在土質(zhì)地基中，基礎(chǔ)埋置深度不宜小于0.5m；在軟質(zhì)巖地基中，基礎(chǔ)埋置深度不宜小于0.3m。④重力式擋土墻應(yīng)每間隔10～20m設(shè)置一道伸縮縫。【例-2016年真題】現(xiàn)行《建造地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，擴(kuò)展基礎(chǔ)的混凝土的最小強(qiáng)度等級為（）。A.C15B.C20C.C25D.C30答案：B【例-單選題】擴(kuò)展基礎(chǔ)鋼筋的最小保護(hù)層厚度（mm），在有墊層和無墊層時，分離為（）。A.25mm,50mmB.35mm,60mmC.40mm,70mmD.45mm,75mm答案：C【例-單選題】下列關(guān)于擴(kuò)展基礎(chǔ)的構(gòu)造的說法，不準(zhǔn)確的是（）。A.階梯型基礎(chǔ)的每階高度