《土力学与地基基础》练习答案

1 土力学与地基基础练习册 习 题 一 一 填空一 填空 1 土的物理性质是土的最基本的工程特性 2 土的结构分为单粒结构 蜂窝结构和絮凝结构三种 3 土的构造主要有层理构造和裂隙构造两种 4 反映土单位体积质量 重力 的导出指标有浮密度 饱和密度和干密度 5 土的基本指标包括土的密度 土粒相对密度和土的含水量 在试验室中分别用 环刀法 比重瓶法和烘干法来测定 6 土的不均匀系数 Ku 越大 曲线越平缓 粒径分布越不均匀 7 基底附加压力求得后 可将其视为作用在地基表面的荷载 然后进行地基中的 附加应力计算 8 土粒比重是土粒的质量与同质量相同体积纯蒸馏水在 4 时的质量之比 用比 重瓶方法测定 9 土的密度是质量与单位体积之比 四 计算四 计算 1 某粘土的含水量 w 36 4 液限 wL 48 塑限 wp 25 4 要求 1 计算该土的塑性指标 Ip 2 确定该土的名称 3 计算该土的液性指标 IL 4 按液性指标数确定土的状态 解 三 三三 三三 三 17 6 22 4 2548 pLp WWI 三 三三 三三 三三 三 487 0 6 22 4 25 4 36 P P L I WW I 2 习 题 二 一 填空一 填空 1 某点在地下水位以下 当地下水位下降时该点自重应力将增加 地下水位上升时 该点自重应力将减小 四 计算四 计算 1 某构筑物基础如下页图所示 在设计地面标高处作用有偏心荷载 680KN 偏心 距 1 31m 基础埋深为 2m 底面尺寸为 4m 2m 试求基底平均压力 P 和边缘最大压 力 Pmax 并绘出沿偏心方向的基底压力分布图 解 KPa ab GF P 5 300 2 89 02 3 2000 3 2 max 89 0 24220680 31 1 680 GF M e KPa A GF P125 4 320680 3 习 题 三 三 填空三 填空 1 总应力不变的情况下 孔隙水压力等于总应力与有效应力之差 2 地基的压缩变形是附加应力引起的 地下水位永久性下降 也能引起建筑物的沉 降 3 室内压缩试验时 土样是在完全侧限情况下受压 通过试验可测得压缩系数 压 缩模量和变形模量压缩性指标 4 实验室中测定原状土的压缩性的方法是做压缩实验 实验时 将取土环刀内的 原状土样放置在一个厚壁钢圈做成的容器中 上下面加透水石 以便土样中水的排出 然后通过加荷板向试样施加压力 使土样压缩 有时称这种压缩实验为侧向压缩实验 5 计算基础沉降时是以基底中心点以下土中附加应力为代表值 6 在分层总和法中 地基压缩层厚度的下限取地基的附加应力等于或小于 自重应力的 20 软土为 10 土层处 7 工业与民用建筑物地基基础设计规范所推荐的地基最终沉降量值的计算方法是 一种简化的分层总和法 8 按规范法计算基础最终沉降时 其压缩层厚度 Zn 应满足 n i in SS 1 025 0 9 地基的沉降是由附加应力引起的 10 固结度是指土层中孔隙水压力向有效应力转移的过程 四 计算四 计算 1 一块饱和粘性土样的原始高度为 20mm 试样面积为 3 103mm2 在固结仪中做 压缩试验 土样与环刀的总重为 175 6 10 2N 环刀重 58 6 10 2N 当压力 P1 100kPa 增加到 P2 200kPa 时 土样变形稳定后的高度相应地由 19 31mm 减小为 18 76mm 试 验结束后烘干土样 称得干土重为 94 8 10 2N 试计算及回答 1 与 P1及 P2相对应的孔隙比 e1及 e2 2 该土的压缩系数 a1 2 3 评价该土高 中还是低压缩性 解 33 3 2 35 3765 2260 65 22 108 9 10 2 22 8 9 cmVcm m V s W W 4 2 某工程矩形基础长 3 6m 宽 2 0m 埋深 d 1 0m 上部结构物的荷载 F 900KN 地基土为均质的粉质粘土 16KN m3 e1 1 0 a 0 4MPa 1 试用规范 GBJ 89 提出的方法计算基础中心点的最终沉降量 解 1 求基底压力和基底附加压力 2 确定沉降计算深度 3 沉降计算 求 使用角点法 注意分块 查表求得 Zn的校核 4 确定沉降经验系数 s s值的确定 基础最终沉降量的计算 习 题 四 三 计算三 计算 1 已知地基中某点受到大主应力 1 500KPa 小主应力 3 180KPa 其内磨擦 角为 36 求 1 该点的最大剪应力是多少 最大剪应力面上的法向应力为多少 2 此点是否已达到极限平衡状态 为什么 3 如果此点未达到极限平衡 令大主应力不变 而改变小主应力 使该点达到极限 平衡状态 这时小主应力应为多少 507 0 551 0 1 606 0 35 37 65 22 20 0 010 ee H S eee三 三三 三 三 三三 三三 三三 三三 三三 三三 三三 三 44 0 1 12 MPa p p e e 12 21 KPa160 2 1 sin 2 1 31max31 KPa A GF P145 0 26 3 0 10 26 320900 KPadPP129116145 0 mbbZn5 4 2ln5 05 2 2 ln4 05 2 5 4 0 111 1 e Es 2 1 s E mmSS is 48 6807 572 1 1229 0 mm E z pS s 07 57 5 5 4 12941229 0 0 025 0 021 0 07 57 2 1 2 1 1289 02 41229 0 5 4 5 5 4 1294 mmSn 5 解 习 题 五 一 填空一 填空 1 影响挡土墙土压力大小的最主要因素是挡土墙位移量和位移方向 2 朗金土压力理论的假设是墙为刚体 墙背竖直 光滑和填土面水平 3 当墙后填土处于主动朗金状态时 破裂面与水平面的夹角是面 当 处于被动朗金 状态时斜截面上的正应力破裂面与水平面的角是 4 朗金的主动土压力系数 Ka 的表达式 被动土压力系数 Kp 的表 达式是 5 朗金土压力理论是根据土的极限平衡条件得出的土压力计算方法 库仑土压力理 论是从楔体的静力平衡条件得出的土压力计算理论 6 挡土墙设计的内容包括墙型选择 稳定性验算 地基承载力验算 墙身材料强 度验算及构造要求和措施 7 考虑墙背与土之间存在摩擦力时 计算将会使主动土压力减小被动土压力增增 增大 8 在朗金土压力理论中 当提高墙后填土的质量 使 C 增加时 将会使主动土 压力减小被动土压力增加 二 选择填空二 选择填空 1 当外界条件相同时主动土压力 B 被动土压力 主动土压力 B 静止土压 力 被动土压力 A 静止土压力 A 大于 B 小于 C 等于 D 无法判断 2 在墙型和墙后填土相同的情况下 如墙高增大为原来的两倍 那么其主动土压力 增大为原来的 C 倍 A 一倍 B 二倍 C 四倍 D 无法判断 3 砂土土坡的坡角最大最大只能 C 内摩擦角时 土坡才可以稳定 处于极限平 KPa340 2 1 cos 2 1 2 1 313131 三 三三 三三 三三 三 18081 129 2 45 tan2 13 KPaKPa f 2 45 2 45 2 45 2 tg 2 45 2 tg 6 衡状态 A 大于 B 小于 C 等于 D 无法判断 4 库伦公式只适用无粘性土 在工程实际中 对干粘性土 常把粘聚力视为零而 将 A 增大 A 土的内摩擦角 B 填土面的坡度角 C 墙背倾斜角 D 填土高度 答 P92 P93 4 简述挡土墙上的土压力与挡土墙位移的关系 答 P90 的图 5 2 及必要的文字说明 5 什么是简单土坡 答 指土坡的顶面和底面都是水平面 并伸至无穷远 土坡由均质土组成 四 计算四 计算 1 某挡土墙高 5m 墙背垂直光滑 墙后填土面水平 填土的粘聚力 C 11KPa 内 摩擦角 22 重度 18kN m3 试作出墙背主动土压力 强度 分布图形和主动 土压力的合力 解 2 对上题的挡土墙 如取附图所示的毛石砌体截面 砌体重度为 22kN m 挡土墙 下方为坚硬粘性土 摩擦系数 0 45 试对该挡土墙进行抗滑动和抗倾覆验算 455 0 2 45 2 tgKa m K c zKpaKczP a aa 81 1 2 1 262 0 m zh mKNEa06 1 3 63 4151 26 2 1 02 7 解 3 挡土墙高 7m 墙背直立 光滑 墙后填土面水平 填土面上有均布荷载 q 20kPa 填土情况见附图 试计算主动土压力合力的大小和作用点及作出墙背主动土 压力分布图 mKNGmKNG 72 606 42 1 2 1 6 505 06 4 21 mKNGfmKNG 62 57 72 164 09 1 3 mKNGMmKNGM 72 60 3 2 1 4 1 49 83 25 0 9 1 2211 mKNMmKNGM i 19 160 88 152 9 1 33 3 138 1 5 162 3 3 81 15 a s a i t E f K E M K 8 解 习 题 七 一 填空一 填空 1 根据建筑物因桩基损坏所造成的后果的严重性将建筑桩基分为 三 个安全等 级 2 柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度是由柱短边一侧冲切破坏条件控制的 3 对软弱下卧层进行验算的公式中 fz为软弱下卧顶面处经 深度 修正后的地基承 载力 4 地基规范 根据冻胀对建筑物的危害程度 将地基土的冻胀性分为不冻胀 弱冻胀 冻胀和强冻胀四类 二 选择二 选择 1 下列那一项属于减轻非均匀沉降危害的措施中的建筑措施 C 减轻墙体重力 采用轻型结构 建筑体型力求简单 增加建筑物的刚度和强度 2 用静载荷试验确定单桩竖向承载力时 对于预制桩在砂土中入土 A 后 方可 进行试验 A 7d B 15d C 25d D 10d 3 用静载荷试验确定单桩竖向承载力时 对于饱和软粘土入土 C 后 方可进行 试验 39 0 49 0 2 2045 2 45 2 22 1 aa KtgtgK三 三三 三 KPaP77 012249 0 20 0 KPaKc Kh qP aa11 46 192 111 三 三 KPa Kc Kh qP aa21 37212 212 三 三 KPaKc Kh qP aa2 21a 72 352 213 mzm3z206 23 794 0 46 197 7 00 mKNEa 64 135 72 3537 21 246 19206 2 2 1 9 A 7d B 15d C 25d D 10d 4 用静载荷试验确定单桩竖向承载力时 对于粘性土一般不得少于 B 后 方可 进行试验 A 7d B 15d C 25d D 10d 5 当设素混凝土垫层时 钢筋保护层的厚度不应小于 B A 30mm B 40mm C 50mm D 60mm 6 扩展基础垫层厚度不应小于 D A 40mm B 50mm C 60mm D 70mm 7 扩展基础底板受力钢筋直径不应小于 A A 10mm B 20mm C 30mm D 40mm 8 三合土基础是由石灰砂和骨料按 A 配成的 A 1 2 4 B 1 2 3 C 1 2 2 D 1 2 1 9 灰土基础是由石灰和土料按 B 配成的 A 1 2 B 3 7 C 4 6 D 5 5 10 扩展基础中锥形基础的边缘高度不宜小于 B A 100mm B 200mm C 300mm D 400mm 四 计算四 计算 1 某承受中心荷载的柱下独立基础 基础底宽 b 1 5m 埋深 d 1 6m 地基土为 粉土 重度 17 8kN m3 摩擦角标准值 k 22 e 1 1 Ck 1 2kPa 试确定地基承载 力设计值 解 查表 7 9 可得 04 6 44 3 61 0 cdb MMM 所以 2 某中砂土的重度为 0 18 0kN m3 地基承载力标准值为 fk 280kPa 试设计一 方形截面柱的基础 作用在基础顶面的轴心荷载为 F 1 05MN 基础埋深为 1 0m 试确 定方形基础底面边长 解 查表 7 8 可得 1 9mbmAb 三 三87 1 KPaCMdMbMf kcdbv 5 121 0 4 4 d 2 3 505 3 120 6 319 1005 1 6 3195 0184 4280m df F AKPaf G 10 3 某砖墙厚 240mm 墙底标高 0 20m 该标高 处轴心荷载设计值为 F 150kN m 该处土层情况如附 图所示 地下水位在淤泥质土顶面处 建筑物对基础 埋深没特殊要求 且不必考虑土的冻胀问题 试设计 该基础 材料自选 提示 本题必须进行软弱下卧层 验算 解 取 习 题 八 二 填空二 填空 1 通常 当 软弱 土层很厚 桩端达不到良好地层时 桩基设计应考虑 沉降 问题 2 桩基础的设计内容有七项 分别是 确定桩的类型 截面尺寸 初步选择事出有因 台底面的标高 确定单桩承载力 估算桩数并确定其在平面上的布置 桩基础 受力计算 桩身结构设计 承台设计 绘制桩基础施工详图 3 根据建筑物因桩基损坏所造成的后果的严重性将建筑桩基分为 三 个安全等级 4 建筑桩基的极限状态分为两类 分别是承载能力极限状态和正常使用极限状态 5 桩基按承载性状分类 可以分为两大类型 分别是磨擦型和端承型类型 6 按设置效应可将桩分为三大类 分别是非挤土桩 小量挤土桩和挤土桩 7 桩顶受荷后产生的位移是由桩身弹性压缩和桩底土层压缩之和构成的 8 单桩承载力主要取决于地基土对桩的支承力和桩身的材料强度 三 选择填空三 选择填空 1 用静载荷试验确定单桩竖向承载力时 对于饱和软粘土入土 C 后 方可进行试 KPaff k 4 1361241 11 1 1 4mm df F b G 三 三33 1 2 120 4 136 150 11 验 A 7d B 15d C 25d D 10d 2 用静载荷试验确定单桩竖向承载力时 对于粘性土一般不得少于 B 后 方可 进行试验 A 7d B 15d C 25d D 10d 3 桩基承台的宽度不应小于 C A 300mm B 400mm C 500mm D 600mm 4 桩基承台的厚度不应小于 A A 300mm B 400mm C 500mm D 600mm 5 桩顶入承台的长度不应小于 C A 30mm B 40mm C 50mm D 60mm 6 桩基承台底面的混凝土垫层厚度不应小于 B A 70mm B 40mm C 50mm D 60mm1 四 简答四 简答 1 在什么情况下宜采用桩基础方案 答 P186 2 在什么情况下桩基础应进行承载能力极限状态计算 答 1 桩基的竖向承载力和水平承载力计算 某些条件下尚应考虑桩 土 承 台相互作用产生的承载力群桩效应 2 桩端平面以下软弱下卧层承载力验算 3 桩基抗震承载力验算 4 承台及桩身承载力计算 3 在什么情况下桩基础应进行变形验算 答 1 桩端持力层为软弱土的一 二级建筑物以及桩端持力层为粘性土 粉土 或存在软弱下卧层的一级建筑物的沉降验算 并宜考虑上部结构与桩基的相互作用 2 承受较大水平荷或对水平变位要求严格的一级建筑桩基的水平变位验算 4 在什么情况下应考虑桩侧的负摩阻力的作用 答 1 桩穿越较厚松散填土 自重湿陷性黄土 欠固结土层进入相对较硬土层 时 2 桩周存在软弱土层 邻近桩侧地机承受局部较大原长期荷载 或地面大面积 堆载时 3 由于降低地下水位 使桩周土中有效应务增大 并产生显著压缩沉降时 五 计算五 计算 12 1 某场区从天然地面起往下土层分布是 粉质粘土 厚度 l1 3m 含水量 w1 30 7 塑限 Wp 18 液限 wL 35 粉土 厚度 l2 6m 孔隙比 e 0 9 中密的中砂 试 确定各土层的预制桩桩周土摩阻力标准值和预制桩桩端土 中密的中砂 承载力标准 值 按桩入土深度 10m 考虑 解 粉土 KPaqKPaq 0 840 880 080 8x x siksik 28 3584 0 4242 08 0 510 57 2 0 三 三三 三三 三三 三三 三 三 三三 三三 三三 三三 三三 三三 三三 三三 三 中砂查表取中间值 KPaqsik64 中砂端阻为 KPaqpk5300 2 土层情况同上题 现采用截面边长为 350 350 的预制桩 承台底面在天然地面 以下 1 0m 桩端进入中密中砂的深度为 1 0m 试确定单桩承载力标准值 解 3 根据在图给出的资料 求 A B C D 四根桩受的力是多大 解 17 0 18 35 PLp WWI 408 050 75 0 17 0 18 0307 0 KPaKPaq I WW I sik P P L KN 28 qlquQ pkisikpuk 2 1147530035 0 641356240 25 0 4 2 KPa Q R sp uk 27 695 65 1 2 1147 三 三三 三三 三三 三三 三三 三 68 11 6 06 1 4 22 2 i x KNAG G 32 32838 312202 1 2 3 0 05 1 2 1 KN X XM n GF N i iy A D 79 481 29 350 2 max 68 11 6 1480 8 32 3283000 KN X XM n GF N i iy C B 7 440 38 391 2 max 68 11 6 0480 8 32 3283000 13 习 题 一二 填空一二 填空 1 软土的压缩系数 a1 2一般在 0 5 2 0 MPa 1之间 2 软土具有的工程特性是 含水量高 孔隙比大 压缩性高 抗剪强度低 渗透性 差 具有明显结构性和流变性 3 在处理软弱土地基时 机械碾压法适用于大面积填土和杂填土的土质 4 在处理软弱土地基时 振动压实法适用于杂填土 湿陷性黄土 炉渣 松散砂土 与碎石土的土质 5 在处理软弱土地基时 重锤夯实法适用于地下水位距地表 0 8m 以上的非饱和断性 土的杂填土及湿陷性黄土的土质 6 在处理软弱土地基时 换土垫层法适用于淤泥 淤泥质土 湿陷性黄土 膨胀土 素填土 杂填土 季节性冻土及暗沟 暗塘等浅层处理的土质 7 在处理软弱土地基时