地基与基础工程作业一

1、地基与基础工程课程作业一姓名： 蔡卫学号：02110583班级：地下 11-3中国矿业大学力学与建筑工程学院 二 O一四年五月 习题1. 中等城市（人口约 30 万）市区某建筑物地基的地质剖面如下 图所示，正方形单独基础的基地平均压力为 120kPa（按永久荷载 标准值乘以 0.9 计），地区的标准冻深 z0=1.8m，从冰冻条件考虑， 求基础的最小埋置深度。图 1-1 某市区建筑物地基的地质剖面图（标高：m）解：（ 1） 按公式求设计冻结深度zdz0 zs zw ze 1.6 1 0.85 0.95 1.292 m查表求 zs 。第一层土I pwL wP 100 22% 14% 100 8,

2、 颗粒直径大于0.075mm的土的含量为 10%，小于 50%。由土的分类可知该层土为粉土。查表可 知 zs 1.2 ；第二层 d0.25mm占 55%，大于 50%；d0.5mm占 40%，小于 50%，为中砂，zs1.3查表求 zw第一层为粉土，天然含水量 w 20% 22%，层底距地下水位 0.8m 1.5 m, 冻涨等级为，即冻涨， zw取 0.9；第二层为中砂，冻结期间冻结层底距地下水位 0.2m0.5m，冻涨等级为， 即强冻涨， zw 取 0.85.查表求 ze 。环境为城市近郊， ze 取 0.95 按第一层土计算，zd 1.8 1.2 0.9 0.95 1.85 m 按第二层土

3、计算，zd 1.8 1.3 0.85 0.95 1.89 m 折算冻结深度：zd 1.21.85 1.21.891.851.86 m折算冻结深度进入第二层土里，故残留冻土层主要存在于第二层土。（ 2） 求基础最小埋置深度 按照正方形基础，强冻涨土，不采暖，基底平均压力为 120kPa 等条件，查表得允许残留冻土层厚度为 0.38m。由公式求得基础的最小埋深dmin zd hmax 1.86 0.38 1.48 m习题2. 地基工程地基剖面如下图所示，条形基础宽度b=2.5m，如果埋置深度分别为 0.8m 和 2.4m，试用地基基础设计规范公 式确定土层和土层的承载力特征值 fa 。用公式faM

4、a bMdmd Mcck 计算地基承载力特征值对于土层，查表可知Mb0.80 ， Md3.87 ， Mc6.45 ，g1.899.818.5 kN / m3mg1.89.817.64 kN / m3故f a 1.919 35.5918.2 2.4 7.95 20220.6 kPa某地基工程地质剖面图图 2-11) 当埋置深度为 0.8m 时2) 当埋置深度为 2.4m 时对于土层，查表可知 Mb 1.90 ，Md 5.59 ， Mc 7.95 又土层为砂土，且 b=2.5m3m,故取 b=3mg1.94 9.819kN / m3mg0.8 17.64 1.6 18.5 318.2 kN / m

5、32.4故fa1.9 19 3 5.59 18.2 2.4 7.95 0 352.5 kPa习题3. 已知按荷载标准组合承重墙每 1m中心荷载（至设计地面）为188kN，刚性基础埋置深度 d=1.0m, 基础宽度 1.2m，地基土层如图所示，试验算第层软弱土层的承载力是否满足要求？图 3-1 地基土层的分布示意图1）计算软弱下卧层顶面处的附加压力 Pz p b p pc0pz b 2z tanFG18820 11.21p176.7 kPaA1.21pc01h1satwdh117.7 0.8 19.4 9.81 0.816.08 kPa又 Es1 / Es2 1553， z /b1.8 1.2

6、1.5 0.5故查表可知地基压力扩散角23ob b 2z tan1.2 2 1.8 tan 23o 2.73 m故b p pc 0 b 2z tan1.2 176.7 16.082.7370.6 kPa2) 计算软弱下卧层顶面处的自重应力 pczpcz1h1sat w h2 17.7 0.8 19.4 9.8 23) 计算软弱下卧层经深度修正后的地基承载力特征值 f d z33.36 kPa1h1sat w h217.70.819.4 9.8 2mh1 h20.8 2故fd z f ak d m d 0.590111.9 2.8 0.5( 4) 验算软弱下卧层的承载力利用公式 pcz pzf

7、d z即pcz pz 33.36 70.6103.96 kPaf d z 117.4 kPa查表可得 b 0 ， d 111.9 kN/ m3117.4 kPa满足条件故软弱土层的承载力满足要求习题4. 在人口为 30 万的城镇建造单层工业厂房， 厂房柱子断面为0.6m0.6m。按荷载标准组合作用在柱基础上的荷载(至设计地 面)，为竖向力 F=1000kN，水平力 H=60kN,力矩 M=180kN m,基 础梁端集中荷载 P=80kN。地基为均匀粉质粘土，土的性质和地下 水位见下图。地区的标准冻结深度为 z0=1.6m, 厂房采暖。试设计 柱下刚性基础。图 4-1 土的性质和地下水位高度示意

8、图1) 计算该土层的地基承载力k =20M b =0.51 M d =3.06 M c=5.6619.2假设 b=3m则 f a =0.51*19.2*3 3.06*19.2*1.2 5.66*12=167.8k Pa2) 按中心荷载初估基底面积A1=F P = 1000 80 =7.51m2 fa- d 167.8 20 1.2考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大采用 3.2m 3m基础3) 验算基底压力21.3 倍，即 A=1.3A1=1.3 7.51=9.76m2基础及回填土重 GdA 20 1.2 9.6 230.4 kN基础的总垂直荷载 F 基底的总力矩 MG180P8010000.45

9、230.4 80 1310.4 kN60 1.2 288kNgm总荷载的偏心 e2881310.40.22a 0.53 m6基底边缘最大应力pmaxF G P A 192.75 kPaMW1.2fa1310.49.61.26 2883.2 2 3167.8 201.36 kPa4)满足承载力要求确定基础的最小埋置深度1)查表确定zs由于是粉质粘土，故 zs 取 1.02) 查表确定 zw因为 w=26%,wp=18%,满足 wp+5w wp+9, 冻结期间冻结面距地下水位的距离 hw=0.4m2m,故冻涨等级为，即强冻涨，查表取zw 为 0.853) 查表确定 ze因环境为城市近郊，故取 ze

10、 为 0.954) 查表确定 hmax 只考虑竖向荷载作用下基底的平均压力FGP1310.49.6136.5 kPa136.5kPa 等条件，按照方形基础，强冻涨土，采暖，基底的平均压力为 查表得允许的残留冻土层厚度为 0.483m。5) 计算基础的设计冻结深度zdz0 zs zw ze 1.6 1 0.85 0.95 1.292 m6) 验算基础的最小埋置深度dmin zd hmax 1.292 0.483 0.809 m 1.2 mmin max故基础的埋置深度初步满足要求。5) 确定基础的高度采用 C15混凝土，基底平均压力 100136.5200, 查表可知，台阶的宽高 比允许值为 1

11、：1.00 ，即允许的刚性角为 45。由此确定基础的最小高度b b02 tan3 0.62 tan 45o1.2 m为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下 100-150mm，所以基础的埋置深度 d 必须大于基础的高度 h 加上保护层的厚 度。故之前确定的基础埋置深度不符合要求，必须重新设计埋深。6) 重新设计基础的埋置深度 假设基础埋深 d=1.4m, 其他保持不变。 则f a=0.51 19.2 3 3.06 19.2 1.4 5.66 12=179.55k PaA1=F P = 1000 80 =7.13m2 f a- d 179.55 20 1.4考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大 1.3 倍，即 A=1.3A1=1.3 27.13=9.26m2 任然采用 3.2m3m基础。基础的总垂直荷载 FGP1000268.8 801348.8kN基底的总力矩 M180 800.4560 1.4300kNgm总荷载的偏心 e3000.22a