第五章土力学基本知识

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页第五章-土力学基本知识第五章地基基础第一节土力学基本知识1.土是固体颗粒、水和蔼体三部分组成的。2.粘性土的界限含水量（1）粘性土的状态粘性土的稠度状态因含水量的不同，可表现为固态，塑态与流态三种状态。（2）界限含水量粘性土从一种状态变到另一种状态的含水量分界点称为界限含水量。流动状态与可塑状态间的分界含水量称为液限WL，可塑状态与半固体状态间的分界含水量称为塑限WP，半固体状态与固体状态间的分界含水量称为缩限Ws。（3）塑性指数:可塑性的大小用土处在塑性状态的含水量变化范围来衡量，从液限到塑限含水量的变化范围愈大，土的可塑性愈好。这个范围称为塑性指数Ip。粘性土的分类（4）液性指数液性指数是表示天然含水量与界限含水量相对关系的指标，其表达式为：可塑状态的土的液性指数在0到1之间，液性指数越大，表示土越软，液性指数大于1的土处于流动状态，小于0的土则处于固体状态或半固体状态。粘性土的状态可按照液性指数分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑。3.地基变形特征（1）因为建造物等的荷载作用在土中产生的附加于原有应力之上的应力，称附加应力。基底附加压力，是作用在基础底面处因为建造修造后压力的改变量，是引起地基变形、基础沉降的主要因素。（2）地基承受荷载后，土粒互相挤紧，因而引起地基土的压缩变形，这种性质叫土的压缩。地基内由增强应力引起的应力-应变随时光变化的全过程（包括总算变形）叫地基固结。（3）地基变形特征分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。①沉降量：指基础中央的沉降量。②沉降差：指相邻单独基础沉降量的差值。③倾斜：指单独基础倾斜方向两端点的沉降差和距离的比值。④局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙6～10m之内基础两点的沉降差与其距离的比值。4.土的抗剪强度（1）测定土的抗剪强度指标的实验主意主要有室内剪切实验和现场剪切实验两大类。室内剪切实验常用的主意有直接剪切实验、三轴剪切实验和无侧限抗压强度实验等；现场剪切实验常用的主意有十字板剪切实验。5.《建造结构设计统一标准》规定了对结构设计应满意的功能要求，根据这些规定的功能要求，地基设计时按照地基工作状态应该考虑：（1）在持久荷载作用下，地基变形不致造成承重结构的损坏；（2）在最不利荷载作用下，地基不浮上失稳现象。6.地基承载力特征值的修正（1）基础埋置深度对地基承载力的影响基础埋置越深，地基承载力越高。（2）基础宽度对地基承载力的影响规定在基础宽度不大于6m时，按基础越宽、地基承载力越髙处理。7.《建造地基基础设计规范》规定，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷实验或其他原位测试、经验值等法决定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：其中基础底面宽度b（m），当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；9.土压力理论在相同的墙高和填土条件下，主动土压力最小，被动土压力最大，静止压力介于二者之间（1）朗肯土压力理论朗肯土压力理论假设土体是具有水平表面的半无限体，墙背竖立光洁。（2）库伦土压力理论基本假设为：①墙后填土为理想的散粒体，因此库伦压力理论只适用于无黏性上；②滑动破坏面为一平面。与朗肯土压力理论相比，其优点是可以考虑填土面为倾斜，墙背为粗糙、倾斜的情况。【例-2017年真题】在土压力的计算中，假定挡土墙是刚性的，墙背垂直光洁，不考虑墙背与填土之间的摩阻力，且墙后填土表面水平，这一理论称为（）。A.朗肯土压力理论B.静止土压力理论C.库伦土压力理论D.垂直土压力理论答案：A【例-2016年真题】在外部荷载作用下，土体的破坏通常是（）。A.受拉破坏B.受压破坏C.弯压破坏D.剪切破坏答案：D【例-单选题】土的天然含水量增大时，其塑性指数（）。A.随之增大B.与之无关C.随之减少D.先增强后减少答案：B【例-单选题】在相同的墙高和填土条件下（）。A.静止土压力小于主动土压力，而主动土压力又小于被动土压力B.主动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力C.被动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于主动土压力D.主动土压力小于被动土压力，而被动土压力又小于静止土压力答案：B第二节地基与工程地质勘察1.按照地基复杂程度，建造物规模和功能特征以及因为地基问题可能造成建造物破坏或影响正常使作的程度，将地基基础设计分为甲、乙、丙三个设计等级,设计时应按照详细情况。2.设计等级为甲级、乙级的建造物，均应按地基变形规定；3.设计等级为丙级的建造物有下列情况之一时，仍应作变形验算：（1）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建造；（2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不匀称沉降时；（3）刚强地基上的建造物存在偏心荷载时；（4）相邻建造距离过近，可能发生倾斜时；（5）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。4.地基总算沉降计算是建造物地基基础设计的主要内容，地基总算变形是指地基变形稳定后基础底面的沉降量。地基总算变形常用的计算主意有分层总和法、《规范》法两种，《规范法》是国家标准《建造地基基础设计规范》中推荐使用的一种计算地基总算沉降量的主意，又称为应力面积法。5.工程地质勘察分为选址勘察阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段三个阶段。6.工程地质勘察主意或手段，包括工程地质测绘、工程地质勘探、实验室或现场实验、持久观测（或监测）等。7.现场原位测试就是在岩土层本来所处的位置并基本保持其天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。工程地质现场原位测试的主要主意有静力载荷实验、触探实验、剪切实验和地基土动力特性实验等。挑选现场原位测试实验主意应按照建造类型、岩土条件、设计要求、地区经验和测试主意的适用性等因素选用【例-2017年真题】（技术标准）（多选）高层建造基础的埋置深度应满意（）要求。A.地基承载力B.附加应力C.变形D.基底压力答案：AC【例-2016年真题】在地基基础设计等级分三级，关于地基基础的规定，下列描述中不准确的是（）。A.所有建造物的地基均应举行承载力计算并符合要求B.场地和地基条件好的丙级建造物设计前可不举行岩土工程勘察C.场地和地基条件好的丙级建造物可不作变形验算D.建造物地基均应举行施工验槽答案：B【例-多选题】基础设计时，应按照（）决定地基基础的设计等级。A.建造场地土的类别B.地基复杂程度C.建造物规模D.建造物功能特征答案：BCD第三节基础构造1.基础分类：（1）按构造形式分类：条形基础、自立基础、筏形基础、箱形基础、桩基础（2）按所用材料及受力特点分类：1）刚性基础（无筋扩展基础）：砖基础、毛石基础、灰土与三合土基础、混凝土基础、毛石混凝土基础2）柔性基础（扩展基础）：钢筋混凝土基础2.扩展基础的构造，应符合下列要求：（1）锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm；阶梯形基础的每阶高度，宜为300～500mm（2）垫层的厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10；当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm；无垫层时不小于70mm；（4）混凝土强度等级不应低于C20；（5）当柱下钢筋混凝土自立基础的边长大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍，并宜交错布置。3.普通重力式挡土墙受力特点及构造要求（1）重力式挡土墙指的是依赖墙身自重抵御土体侧压力的挡土墙（3）重力式挡土墙可按照其墙背的坡度分为仰斜、垂直、俯斜三种类型。仰斜垂直俯斜仰斜墙背的主动土压力最小，俯斜墙背的主动土压力最大。（3）重力式挡土墙的构造应符合下列要求：①重力式挡土墙适用于高度小于8m，地层稳定，开挖土石方时不会危及相邻建造物安全的地段。②块石挡土墙的墙顶宽度不宜小于400mm；混凝土挡土墙的墙顶宽度不宜小于200mm。③在土质地基中，基础埋置深度不宜小于0.5m；在软质岩地基中，基础埋置深度不宜小于0.3m。④重力式挡土墙应每间隔10～20m设置一道伸缩缝。【例-2016年真题】现行《建造地基基础设计规范》规定，扩展基础的混凝土的最小强度等级为（）。A.C15B.C20C.C25D.C30答案：B【例-单选题】扩展基础钢筋的最小保护层厚度（mm），在有垫层和无垫层时，分离为（）。A.25mm,50mmB.35mm,60mmC.40mm,70mmD.45mm,75mm答案：C【例-单选题】下列关于扩展基础的构造的说法，不准确的是（）。A.阶梯型基础的每阶高度