土力学练习12-13学年第2学期

1、11.建筑物在地面以下并将上部荷载传递至地基的结构称为。 土力学与基础工程练习 一、地基基础工程的重要性：将直接影响到建筑物的安全与正常使用，国内外地基基础方面 的质量事故发生不少，应引以为鉴；同时，地基基础工程费用较大， 约占总造价的2025%, 若需地基处理时则费用更大，因此，搞好地基、基础设计对节约工程造价有很重要的意义。 我们必须做到设计 地基基础一旦发生质量事故，其修补工作要比上部结构困难得多，因此， 工作万无一失，防范于未然。 请将其代码填写 二、单项选择题在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的， 在题后的括号内。 1用粒径级配曲线法表示土样的颗粒组成情况时，若曲线越陡

2、，则表示土的 A 颗粒级配越好B 颗粒级配越差 C.颗粒大小越不均匀D 不均匀系数越大 2. 判别粘性土软硬状态的指标是（ A .塑性指数B .液性指数 C.压缩系数D .压缩指数 3产生流砂的充分而必要的条件是动水力 A .方向向下B .等于或大于土的有效重度 C.方向向上D .方向向上且等于或大于土的有效重度 4. 在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是 A .均匀的B .曲线的 C.折线的D .直线的 5. 在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是 A .附加应力的变化B.总应力的变化 C.有效应力的变化D.自重应力的变化 6. 采用条形荷载导出的地基界限荷载P1/4用于矩形底面

3、基础设计时，其结果 A .偏于安全B .偏于危险 C.安全度不变D .安全与否无法确定 7. 无粘性土坡在稳定状态下 （不含临界稳定）坡角B与土的内摩擦角 0之间的关系是 A. 3 0 D. 30 第二层为粉土，层厚18米。地下水位深2.8米。粉土层的物理性质指标 为：水上丫 2 = 18.9 KN/m3，水下丫 sat = 19.4 KN/m3 , co = 28%, co L= 30%, co P= 23%。 fa。 fak = 140K Pa,确定地基承载力特征值修正值 解: P299 :fa = fak + n b y (b 3) +n d 丫 m(d 0.5) 本例粉土为持力层： 盍

4、塡土 co 粉土二 z 一 P 28-23 IL =L一P = 30 23 = 0.7143查P57图2.13可知为可塑粉土，粘粒含量p O 10%，查 P300 表 7.10 可知：n b = 0.3 , n d = 1.5。 P299： Y = Y sat 10= 19.4 10= 9.4 KN/m3 17.8x1.8+18.9x1 +9.4X1.2 Y m= =15.56 KN/m3 fa = fak + n by (b 3) + n d 丫 m(d 0.5) b 大于 6 米按 6 米考虑。 =140+ 0.3 3 9.4 3 ( 6 3)+ 1.5 3 15.56 3 ( 4 0.5

5、 )= 230.15 ( KPa) 41、一商店门市部房屋基础底宽b= 1米，埋深d= 1.5米。地基为粘土，测得地基土 的物理性质：3 = 31 %, Y = 19 KN/m3, ds = 2.77 ; 3 L = 51.6 %, 3 P= 26.8 %, N10= 28, fak = 200KPa。确定修正后的地基承载力特征值fa。(先确定粘性土的 e、IL ,再查表求n b、 n d) 解：由已知条件求土的孔隙比： dJw() 2.77x9.8x(1+31%) 19 1 = 0.8716 31-26.8 51.6 -26.8 = 0.1694 查P300表7.10可知：n b= 0, n

6、 d = 1.0。修正后的地基承载力特征值fa = fak + n b (KPa) Y = 18KN/ne, Y sat=19 Y (b 3) + n d Y m(d 0.5) = 200 + 1.03 193 ( 1.5 0.5 )= 219 42、挡土墙高 6 米，a = 75o, 3 = 10o, 5 = 0o, $ = 30o, KN/mB, q=5 KN/m2, C=0,求主动土压力。 解：(1)填土表面有坡度，换算土层厚度 tgq qtg750、叉 5 ho=tgd +tgP 习=tg750 +tg1O018 =0.265 米 (2)上层土，由库伦公式得： Sin 2(750 +3

7、0) 0 0 0 .2 ”0 /”0Cr sin 30 sin(30 -10 ) ,2 sin 75 sin(75 -O)!1 +.0 . ”0 ,“0 =0.5123 或查 P205 图 ka=Vsin 75 Sin(75 +10 ) 5.18 Pb= KaY ho= 0.5123 3 183 0.265 = 2.444(KPa) Pc 上=ka Y (ho+3) = 0.5123 3 183 3.265 = 30.11(KPa) 第一层土的压力强度分布图形见下。 Y(h0 +3)18咒 3.265 (3)将上层土换算为下层土: h=T = 19 -9.8 =6.388 米, 下层墙高从d点

8、算起： Pc 下=ka Y h =0.5123 3 ( Pa=kaY (h +3) = 0.5123 3 水压力 Paw=Y w3 3 = 9.8 3 3= 29.4(KPa) (5) 土压力合力 19-9.8 ) 3 6.388 = 30.11(KPa) (19-9.8 ) 3 ( 6.388+3 )= 44.247(KPa) 331 Ea= 2 (2.444+30.11)+2 (30.11+44.247)+2 3 29.4 3 3=204.4665 (KN/m) 作用点为图中阴影部分的形心处，作用方向与水平面夹角为: 90o- 75o+ 0o= 15o d 4- 5米，砌体重度丫 = 22

9、KN/m3,墙背垂直光滑，墙后填 43、某挡土墙高 lTi tl 23 / I G3 凹 I G4 LTl 、 Jl L IV 9 Ea2 1.279 1,7 I 5,8 0.2 2.9 29.97 4= KN/1112 2KN/m2 Y = 18KN/m3,地面荷载 2KN/m2, cp 土面水平，填土= 300，粘聚力C= 0,填土重度 基底摩擦系数= 0.5，地基承载力f = 200 KN/m2,试验算挡土墙的受力。 解：(1)、抗倾覆验算：可求得：G1= 31.9KN, G2= 84.15KN, G3= 79.2KN, G4= 16.2KN,G =G1+G2+G3+G4 211.45K

10、N 由库伦公式求得土压力：Ea1 = 3.3KN, Ea2= 74.93KN 又墙趾O的倾覆力矩 皿倾=3.3 3 2.5 + 74.93 3 5/3 = 133.13KN?m 对 O 点的抗倾覆力矩M 抗=31.9 3 1.45 + 84.15 3 1.33 + 79.2 3 2.3 + 16.2 3 2.8 = 385.69 KN ?m 叫抗 = 385.69 = 2.9 Kt= M 倾133.131.5。 Gk (2 )、抗滑移验算: 2051.35 Ks= Ea1 + Ea2 3.3 + 74.931.3。 (3)、基底压应力验算：将各力对基底中点简化: Ngd= 1.2 (G1+ G

11、2+ G3)+ G4= 250.5 KN Mgd= 1.2G2 (1.45 1.33 ) 1.45 )= 42.85 KN ?m e = Mgd/ Ngd = 42.85/250.5 + Ea13 2.5 + Ea23 1.67 1.2G3 (2.3 1.45 ) G4 (2.8 =0.171mb/6 = 0.483m Pmax性兰 Pmin b b 250.56x0.171116.9KPa 0 1、抗压强度验算，取薄弱截面1-1 , hr 范围内的墙身重 G及土重为: G2+ G3+ G4= 179.55KN , hr 范围内的土压力 E为： 满足要求。 (4 )、墙身强度验算: Qiggg

12、 匸口E 4.5 = 2( 0.66 + 0.66 + 26.973 )= 63.66KN/m，方向水平向左，作用点高度为: Z0 4.5 2X0.66 +0.66+26.973 = 535米 0.66 +0.66 +26.973, I-I截面上合力的竖向分力为：N= 179.55 KM 84.15 .7 X 2 +79.2 X (1.7 +0.4) +16.2 咒(2.5 +0.1) 63.66X1.535 3=1.1478米 179.55 e = 2.5/2 1.1478 米=0.1022 米。 第28页共33页 设挡土墙用M5.0的水泥砂浆砌毛石 MU5Q =850KN/m2, A=(

13、1.7+0.8 )3 1 = 2.5m2o 查下册 P11, Y a = 0.85 , P10, f = 0.85MPa 亍 4.5、=5.45 _(0.8+2.5)/ 求( ：3 = Ho/b =/2 查表0 = 0.84975，验算： Y a 0 Af=0.85 3 0.84975 3 2.5 3 850= 1534.86KN N= 179.55KN 丫 a 0 Af，满足要求。 2、抗剪强度验算：V= E= 63.66KN，查结构下册 二吐丝= 0.062 1.65 P11 Y a = 0.75 , P10, fv = 0.16MPa 1=84=2=65.34 =160 KN/m2， d

14、 k = A 2.5 KN/m2。 Y a(fv+0.18 d k)A = 0.75 3 ( 160 + 0.18 3 65.34 ) V= 63.66KN N/(fa- Y Gd)=490/(198-20 X 1.5)=2.9 平方米，将 =2.9 X 1.1 = 3.19 平方米，控制 l/b = 2 得 b = 1.26 Ngd= N+G= 490 + 20X 1.5 X 1.3 X 2.6 = 591.4KN Mgd= 49+ 9.8 X 1 = 58.8KN - e0=叽竺 =0.1 Ngd 591.4 米V 2.6/6 =0.433 米 c Ngd P ma)= A P mi n=

15、 A (1 + (1- 6e。 591.4 l 6eo 1.3X2.6 591.4 1.3X2.6 (1 + S ) 2.6 (1 - d) 2.6 215.3 V 1.2fa=238.7KPa 134.6 KPa P max + P min (215.3+134.6 ) /2 = 174.95 V f = 198KPa,满足强度验算要求，故基底长 2 为：I = 2.6米，宽 b= 1.3 米。 45、带壁柱纵墙，开间3.3米，传来一个开间为计算单元的轴向力设计值N (包括壁柱重) 800KN基础埋深1.2米，地基承载力特征值fak = 150KN/m2,地基为粘性土(n d = 1.1 ,

16、 n b= 0), Y= 17 KN/m3，求基础宽度。 解：地基承载力特征值修正值： fa = fak + n d 丫 m (d 0.5 ) =150 + 1.1 X 17X( 1.2 0.5 ) P.299. =163 KN/m2 1.1 fak = 165 取 fa = 165 KN/m2 由此根据(N+G /A = (N+ A?h? 丫)/A =(800 + 20X 1.2 X A) /A 165, 得：基底面积A= 5.67平方米。设基础长I = 3.3m(开间), 则基础宽度 b= 5.67/3.3 = 1.72m，取 b= 1.7m O.7 3h ft 1 X 80 x(2.5-

17、0.24) 2 0.7皿1.3 (砼取 C25:ft = 1.3MPa,级钢筋：fy = 210N/mm2 =99.34mm 有垫层时 h=ho+4cm=13.934cm估算高度 b/8=31.25cm,取 h=350mm,此时 1 1 ho=310mm最大弯距 MI= 8 Pj(b a)2 = 8 x 80X (2.5 0.24)2 = 51.08KN.m 51080000 M 受力筋面积 As= O.gfyho = 0.9x210 x310 = 871.8 (mm) 配筋：查板配筋表(结构设计上册)014180( As= 855 mm2) 误差=(871.8-855 ) /855=1.96

18、%5%满足要求。 注：分布筋0 60 825卜300,受力钢筋误差在 5%以内是满足要求的。 20%,3 L=24%,3 p=16%, y =17.5KN/m3,ds=2.71,颗粒分析结果: 50%，试计算该土样的孔隙比，孔隙率，饱和 47、已知某土样的3 = 粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重的 度，塑性指数，液性指数，并确定土的名称。 O + 0.2)/17.5-1=1.821-1=0.821 3 ds/e=0.2 X 2.71/0.821=0.66 解:e=ds 丫 w(1+ 3 )/ Y -1=2.71 X 9.8(1 n=e/(1 + e)=1.821/(1+1.821)=

19、0.6455 Sr= lp= 3 L- 3 p=24-16=8 IL=( 3 - 3 p)/lp=(20-16)/8=0.5 因Ip4属于弹性桩。 Mo CI =a Ho = 0.5577 X 80/20 = 2.2308 查 P182 表 7 26,得 h =0.74325 , Cn= 1.2144 ( Dn = 2.6889 ) 桩身最大弯距为：Mmax= Cn Mo= 1.2144 X 80= 97.153 ( KN?m) Dn20 X 2.6889 (新规范Mma= a = 0.5577= 96.43KN?m与旧规范基本相同)。 最大弯距离承台底面深度为：Z=h/ a = 0.7432

20、5/0.5577 = 1.3327 （米） 若桩顶水平位移的允许值 Xoa=10mm则单桩水平承载力特征值: a3EI X X oa Rha= 0.75X 式中：叩X查规范P60表5.7.2。 因 a h= 0.5577 X 20= 11.15 (m) 4,取 a h = 4,查得卯X = 0.940 , 所以：Rha= 0.75 X 3 0.557787133.5 X0.01 =120.59KN HC= 20KN 0.940 水平承载力满足要求。 此时，在有效深度 Z= 4/ a =4/0.5577=7.1723 米以下只需构造配筋或不配筋。 51、已知基础底面 bX l = 2 X 3m?

21、,基底中心作用有弯矩 轴向力为Ngd= 600KN求基底压应力及其分布。 Mgck 450KN.m Mgd 解: e0= Ngd 阿=0.75丄 600m6 = 0.5 米 2x 600 2Ngd Pmax= 3(2e)b = 3(1 . 0.75 2 =266.67 KPa。受压宽度 I =3 (l/2 e0)= 3 (1.5 0.75 ) =2.25米。压应力分布如下： 八十、设计资料 1、设计如下页所示的墙下刚性条形基础。设计资料，钢筋砼： 2500k /m3,水磨石地面（10厚面层，20厚砂浆打底）：64 kg /m2,纸筋石灰浆：1600 3323 kk /m,水：1000 kk /

22、m ,油毡：5 kk /m ,水泥砂浆：2000 kk /m,砖墙：1900 kk/m3，毛石砼：2300 kk/m3, 3： 7 （锯屑：土）腐殖土： 1600 kk/m3。 2、某墙下条形基础，轴向力设计值 N=400KN/m埋深d=0.8米，地基承 载力设计值f=200KN/m砼采用C20, n级钢筋，试设计此墙下钢筋砼条形基 础。 3、某单层工业厂房柱下独立基础， 基础顶面的内力设计值为： N=670KN， M=280KN M V=30KN基础梁传来竖向力设计值 F=150KN柱截面6003 400 , 基础深埋1.3米，地基承载力设计值f=180 kk /m2 ,混凝土为Gs , I

23、级钢筋, 试设计此杯形基础。 4、某现浇柱基础顶截面内力设计值 N=1500KN M=90K2NM V=25KN 截面8003 400,基础深埋1.5米，地基承载力标准值fk=200KN/m2（ n b=0.3 d=1.6）,基底以上土的加权平均重度：丫 O=18KN/m,基底以下土的重度 = 18.4KN/m3,砼强度等级为G20 , I级钢筋，试设计此柱下钢筋砼独立基础。 5、现要求设计一挡土墙，高6米，墙背直立，填土面水平（P =0）, 背光滑与填土之间无摩擦（S =0）。该挡土墙用Mu20的毛石和M5.0的水泥 砂浆砌筑，砌体重度丫 k=22KN/m,填土内摩擦角=40 ,粘聚力C=0

24、,填 土重度丫 =19KN/m,地面荷载10KN/m,基底摩擦系数卩=0.5 ,地基承载力设 计值f=180KN/m。要求根据计算结果和构造要求绘制挡土墙施工图，包括正 立面图和横断面图，比例采用 1： 20或 1： 30。 提示：重力式挡土墙的顶宽约为（1/12 ） H,底宽取（1/21/3 ） H,初步可选择顶宽 b =0.7米，底宽b=2.5米。 （第5题） 40厚e 4“200双向配筋刚性层 屋面活荷载取200Kg/m 2 150厚3: 7 （锯屑：土）腐殖土 -一 .b CCC 旳宀亦肚口 十铺油毡一层 20厚1: 2水泥砂浆找平层 120厚空心板，折算厚度 6cm 15厚纸筋石灰浆

25、抹顶 楼面活荷载取150kg/m2 10厚1: 2水泥白石子面层 20厚1 : 3水泥砂浆找平层 120厚空心板，折算厚度7.46cm 15厚纸筋石灰浆抹顶 -400 第40页共33页 屋面 0.000 楼面 楼面 楼面 楼面 楼面 地面 240 3900 15.000 12000 9.000 6.000 4 3.000 0.000 砖砌大放脚 毛石砼 0.400 120 600 地基承载力特征值fak = 200KN/m （第 1 题） I 1 1 （第 3 题） 1500 1、墙下刚性条形基础设计：（下面仅为步骤, 地面 7 N M 80C r J 照抄按不及格打分）。 、求基础宽度b,台

26、阶宽度b2和墙厚a。 、确定基础每边大放脚数目n,并 丄 取整数：nA(b/2-a/2-b 2) 60，单位均 3X60 a f nn b2 为mm 、重新计算台阶宽度 b2= b/2-a/2-n ?60 按1: 20或1: 30比例画出基础施 Z T X O m A 第42页共33页 工图，编写设计说明。注：上述仅为 步骤，阶数n和基础宽b由计算确定。 2、解：基础宽度b= N/ (fa- Y Gd) =400/(200-20 X 0.95) = 2.2099 米, 取b = 2.4米，由于基础较宽而又浅埋，故设计为墙下钢筋砼条形基础。 地基 净反力：Pj二N/b=400/2.4=166.6

27、7KN/m 2 ,则底板的有效高度 1 x166.67x(2.4-0.37) ho = 0.7Phft0.7X1X1.1 Vi (假定底板厚度V 800,则P h取1.0 , 砼取 C20： ft = 1.1MPa,n级钢筋：fy= 300N/m= 219.7mm , 有垫层时 h = ho + 4cm= 25.97cmv估算高度 b/8 = 30cm,取 h = 400mm 此时 ho = 360mm 最大弯距 M = lP(b a)2 =丄 X 166.67 X (2.4 0.37) 2 8 8 85.85KN.mo 受力筋面积心盘仁=烹鶴=883.23(mm) 配筋：查板配筋表(结构设计

28、上册)14170(As= 906 mnn) 注：分布筋 6 8, 200-300,作施工图如下。 370 -0. 300 V 777? OS 60 _ 0.000 7 / SO 1 1 ! I 1 j L. 140170 8250CIO 素焉: ,2400, C20碇 3、解：厂房预制柱杯形基础的设计与第 4题基本相同，可参照其 中的步骤和方法进行。 4、解：（一）、确定基底面积：若暂不考虑基础宽度对承载力的影 响，贝 y： fa= fak +n b Y( b 3)+叶 d Y m (d 0.5 )= 200+ 1.6 X 18x (1.5 0.5 ) = 228.8KN/m 1.1 f ak

29、= 220 KN/m。 先按轴心受压基础估算面积: A=占= 228.815爲.5=7.55m 将基底面积增大10 %，A= 7.55 X 1.1 = 8.31 m2，控制 l/b = 2，得 b =2.038 米，取 b= 2.1 米，贝J I = 4.2 米 3米，要考虑宽度对承载力的修正: fa = f ak+n b Y (b 3)+n d Y m (d 0.5 ) = 200+ 0.3 X 18.4 X 1.2 + 1.6 X 18 X 1= 235.42 KN/m2 |1 1500 A 1500r c 2 A= 7.3m 235.42 -20X1.5 II 地 / V I 4.2m

30、第44页共33页 II P max Ngd 丄 6e0、 PmiJrr) 8.824.2 217.67KN/m2 182.46 1.1 x 7.3 = 8.03m2，满足要求。 （二）、持力层强度验算：可选基础高度为 750，底板边缘厚300。 Ngd= N+ G= 1500+ 2.1 X 4.2 X 1.5 X 20= 1764.6KN Mgcl= 90 + 25 X 0.75 = 108.75KN- m eo= Mgd/Ngc= 108.75/1764.6 = 0.06163 米, Pa込=217.67 +182.46 =200.07kn /m2 bz+ 2ho= 0.4 + 2X 0.7

31、1 = 1.82 米，所以: A1=(丄一玉一 h。) b(2=( 4.2/2 0.8/2 0.71 ) 2 2 2 2 2 2 X 2.1 (2.1/2 0.4/2 0.71 ) = 2.0594 米。验算: Fl = A - Pjmax= 2.0594 X 187.67 = 386.49KN。 查 P 311 可知：h= 0.75 米时，取 P hp = 1.0,砼 C20, ft =1.1M Pa =1100KPa 由于 bbz + 2ho, bb取为 bz + 2ho= 1.82 米，所以 bm= (bz + bb) /2 =( 0.4 + 1.82 ) /2 = 1.11 米，贝y：

32、 0.7 p hp ft bnhio= 0.7 X 1.0 X 1100X 1.11 X 0.71 = 606.837KN,因 Fl i0ei4o lTi =1 50 48150 中 1140 4200 5、现要求设计一挡土墙，高6米，墙背直立，填土面水平（P =0）, 墙背光滑与填土之间无摩擦（S =0）。该挡土墙用Mu20的毛石和M5.0 的水泥砂浆砌筑，砌体重度丫 k=22KN/r3,填土内摩擦角=40,粘聚 力C=0,填土重度丫 =19KN/m3,地面荷载10KN/m,基底摩擦系数卩=0.5 , 地基承载力特征值修正值fa=180KN/m。要求根据设计结果和构造要求 绘制挡土墙施工图，

33、包括正立面图和横断面图，比例采用1: 20或1: 30等。 提示：重力式挡土墙的顶宽约为（ 1/12 ） H,底宽取（1/2 1/3 ） H,初步可选择顶宽b =0.7米，底宽 b=2.5 米。 1600 700 Gt J Sn G o 墙重为: G2 = 0.5 X 1.6 X 5.5 X 22 = G = 0.25 X 2.5 X 1 X 22 = 13.75KN, 96.8KN G = 0.7 X 5.5 X 1 X 22 = 84.7KN, G = 0.5 X 0.25 X 2.5 X 22 = 6.875KN G= G+ G+ G+ G= 202.125KN 土压力强度分布图形的绘制

34、: h= q/ Y = 10/19 = 0.526 米,ka 的计算 P205公式: ka=cos40。-o。)= 0.2174 ( ,0 0 0 sin(0 +40 )sin(40 -0)2 70 t cos0 cos0 PaB= 0 , PaB= Kay h= 0.2174 X 19X 0.526 = 2.173KPa PaA= KaY ( h+ H)= 0.2174 X 19X 6.526 = 26.96KPa Ea= 6 (2.173 + 26.96) = 87.4KN/m,作用点到墙脚的高度为： 2 Zc= Ex2減2.173 + 26.96 =2.149米，对墙趾O点的倾覆力矩 M

35、= 87.4 32.173 +26.96 X (2.149 0.25 ) = 165.97KN- m 抗倾覆力矩 Mk= 13.75 X 1.25 + 96.8 X 1.267 + 84.7 X 2.15 + 6.875 X 1.667 = 333.399 KN - m Kt = 333.399 =2.0088 1.5，满足要求。 M 倾 165.97 (2)、抗滑移验算：tg a 0= 0.25/2.5 = 0.1 , sin a 0 = 0.0995 , cos a 0 = 0.995, a 0 = 5.71, Eat = Eacos a 0 = 87.4 X 0.995 = 86.963

36、KN, Ean= Easin a 0= 87.4 X 0.0995 = 8.6963KN, Gt= Gsin a 0= 202.125 X 0.0995 = 20.11KN, Gn Gcosa 0= 202.125 X 0.995 = 201.11KN, 86.963 -20.11 Ks= k (20!W.5 ,5692 1.3，满足要求。 (3)、基底压力验算：G与Ea的合力 F= JG2 + Ea2 = J202.1252 +87.42 = 220.21KN F 0 Ea Fn F与Ea的夹角 = arctg疇Y6.620,作 用于基底上合力的法向分力为：N= Fn = Fsin (0 + a 0) = 220.21 X sin (66.62 + 5.71 )= 209.82KN,设N到0点的距离为 C,贝心C= 20