地基与基础1次作业

地基与基础1

一、名词解释

1.土力学

答：土力学是运用力学基本原理和土工测试技术，研究土的生成、组成、密度和软硬状态等物理性质以及土的应力、变形、强度和稳定性等静力、动力性状及其规律的一门学科。

2.地基

答：支撑建筑物荷载、且受建筑物影响的那一部分地层或（岩层）称为地基。

土层中附加应力和变形所不能忽略的那部分土层称为地基。

3.基础

答：基础是埋入土层一定深度的建筑物向地基传递荷载的下部承重结构。

4.软弱下卧层

答：承载力低于持力层的下卧层称为软弱下卧层。

5.土体

答：是由岩石经过长期的风化、搬运、沉积作用而形成的未胶结的、覆盖在地球表面的沉积物。

6.界限粒径

答：自然界中的土都是由大小不同的土颗粒组成。土颗粒的大小与土的性质密切相关。粒径大小在一定范围内的土，其矿物成分及性质都比较相近。因此，可将土中各种不同粒径的土粒，按适当的粒径范围，分为若干粒组，各个粒组的性质随分界尺寸的不同而呈现出一定质的变化。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。

7.土的颗粒级配

答：为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（各个粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。

8.界限含水量

答：粘性土由于其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，叫做界限含水量。

9.土的灵敏度

答：反应黏性土结构性强弱的指标称为灵敏度，用St表示。

10.自重应力

答:由上覆土体自重引起的应力称为土的自重应力，它是在建筑物建造之前就已存在土中。

11.基底压力

答：建筑物荷载通过基础传给地基，基础底面传递到地基表面的压力称为基底压力。

12.基底附加压力

答：由于修造建筑物，在地基中增加的压力称为附加压力。

13.地基附加应力

答：地基附加应力是指由新增加建筑物荷载在地基中产生的应力。

14.土的压缩性

答：土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。

15.土的固结

答：土的压缩随时间而增长的过程称为土的固结。

饱和土的固结主要是孔隙中的水向外排出从而引起孔隙体积减小所致。

所以饱和土体固结的完成与土的透水性有关，砂土透水性强，压缩完成得快；粘土透

水弱，固结完成慢。

16.压缩系数

a值表示单位压力增量所引起的孔隙比的变化，称为土的压缩系数。

17.压缩模量Es

答：压缩模量土的压缩模量是指在全侧限条件下，土的竖向附加应力与应变增量的比值。

18.沉降差

答：指两相邻单独基础沉降量的差值ΔS=S1-S2。

19.土的抗剪强度

答：土的抗剪强度是指在外力作用下，土体内部产生剪应力时，土对剪切破坏的极限抵抗能力。

二、简答

1. 地基基础设计的基本要求

答：在设计建筑物之前，必须进行建筑场地的地基勘察，充分了解、研究地基土(岩)层的成因及构造、它的物理力学性质、地下水情况以及是否存在(或可能发生)影响场地稳定性的不良地质现象(如滑坡、岩溶、地震等)，从而对场地件作出正确的评价。

由于建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化，土层发生变形。基础设计不尽要使基础本身满足强度、刚度和耐久性的要求；还要满足地基对承载力和变形的要求，即地基应具有足够的强度和稳定性，并不产生过大的沉降和不均匀沉降，基础设计又统称为地基基础设计。

为了控制建筑物的沉降和保持其稳定性，就必须运用力学方法来研究荷载作用下地基土的变形和强度问题，以便使地基满足两方面要求：

②求作用于地基的荷载不超过地基的承载力，保证足够的安全储备。

②控制基础的沉降不超过允许值，保证建筑物不因变形而损坏或影响正常使用。

2. 岩石的风化种类

答：物理风化、化学风化、生物风化

3. 第四纪沉积物有哪些

答：主要有残积物、坡积物、洪积物、冲积物、海相沉积物、湖泊沉积物、冰川沉积物及风积物。

4. 什么是土的结构，有哪些？

答：指由土粒单元的大小、形状、表面特征、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征。主要有单粒结构、蜂窝结构、絮状结构

5. 土的构造及其特征

答：在同一土层中其结构不同部分相互排列的特征称为土的构造。

特征：最大特征是成层性，即具有层理构造。常见的有水平层理构造和交错层理构造。

另一特征是土的裂隙性。土中裂隙的存在大大降低了土体的强度和稳定性，对工程不利。

此外也应注意到土中有无腐植质、贝壳、结核体等包裹物以及天然或人为的空洞的存在。

这些构造特征都造成土的不均匀性。

6. 粒组划分的标准

答：漂石(块石)、卵石（碎石）、圆粒（角砾）、砂粒、粉粒和黏粒。

7. 土中的水

答：土中水按其形态可分为液态水、固态水、气态水

8.土的物理性质指标有哪些？哪些是基本指标？哪些是换算指标？

答：土的三相比例指标：密度、含水量、土粒比重、干密度、饱和密度、有效密度、孔隙率、孔隙比、饱和度。

基本指标有：土的重度γ和密度ρ、土粒比重（土粒相对密度）ds、土的天然含水量w。

换算指标有：干密度ρd和干重度γd、土的饱和密度ρsat和饱和重度γsat、土的有效密度ρ＇和有效重度γ＇、土的孔隙比e和孔隙率n 、土的饱和度、

9. 土分类的目的与原则

答：1、、分类的目的

土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，目的在于通过通用的鉴别标准，便于在不同土类间作有价值的比较、评价、积累以及学术与经验的交流.

2、、分类原则：

1.分类要简明，既要能综合反映土的主要工程性质，又要测定方法简单，使用方便

2.土的分类体系所采用的指标要在一定程度上反映不同类工程用土的不同特性。

10.简述任意点的垂直附加应力计算方法—角点法

答：角点法是矩形荷载面上受均布荷载或三角形分布荷载时，在一个角点下任意深度点利用布辛涅斯克竖向应力解，来计算地基中任意一点竖向附加应力的方法，或指基于迭加原理，用来计算矩形基础任意点下附加应力的一种常用方法。

划分的每一个矩形都要有一个角点位于公共角点下；

所有划分的矩形面积总和应等于原有的受荷面积；

查附加应力表时，所有矩形都是长边为l，短边为b。

11. 地基土产生压缩的原因

答：1．外因：

（1）建筑物荷载作用，这是普遍存在的因素；

（2）地下水位大幅度下降，相当于施加大面积荷载；

（3）施工影响，基槽持力层土的结构扰动；

（4）振动影响，产生震沉；

（5）温度变化影响，如冬季冰冻，春季融化；

（6）浸水下沉，如黄土湿陷，填土下沉。

2．内因：

（1）固相矿物本身压缩极小，物理学上有意义，对建筑工程来说没有意义的；

（2）土中液相水的压缩，在一般建筑工程荷载（100~600）Kpa作用下，很小，可不计；（3）土中孔隙的压缩，土中水与气体受压后从孔隙中挤出，使土的孔隙减小。

上述诸多因素中，建筑物荷载作用是外因的主要因素，通过土中孔隙的压缩这一内因发生实际效果。

12. 地基最终沉降的分层总和法

答：采用分层总和法计算基础最终沉降量时，通常假定地基土压缩时不发生侧向变形，即采用侧限条件下的压缩指标。为了弥补这样计算得到的变形偏小的缺点，通常取基底中心点下的附加应力进行计算。

将地基变形计算深度Ｚn 范围的土划分为若干个分层，按侧限条件分别计算各分层的压缩量，其总和即为基础最终沉降量。

13. 沉降观测点的布设

答：A、建筑物的四角、大转角及沿外墙每10~15m处或每隔2～3根柱基上；

B、高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧，不同地质条件、不同荷载分布、不同基础类型、不同基础埋深、不同上部结构、建筑裂缝、后浇带、沉降缝和伸缩缝的两侧，人工地基与天然地基接壤处及填挖方分界处；

C、宽度大于或等于15米，或宽度小于15米但地质条件复杂以及膨胀土地区的建筑物的承重内隔（纵）墙设内墙点，以及框架、框剪、框筒、筒中筒结构体系的楼、电梯井和中心筒处；

D、筏基、箱基的四角和中部位置处；

E、多层砌体房屋纵墙间距6~10米横墙对应墙端处；

F、框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横墙轴线上，以及可能产生较大不均匀沉降的相邻柱基处；

G、高层建筑横向和纵向两个方向对应尽端处；

H、邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗滨（沟）处；

I、重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧；

J、对于电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸构筑物，应设在沿周边在与基础轴线相交的对称位置上，点数不少于4个。

在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。

14. 土体抗剪强度组成

答：摩擦力：σtanΦ大小取决于剪切面上的正应力和土的内摩擦角。

粘聚力：c由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因素形成，与所受压力无关。

摩擦力的两个来源：

滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦

咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产土的抗剪强度的构成有两个方面：即内摩擦力与黏聚力。

15. 影响土的摩擦强度的主要因素

答：密度（e, γ,ρ)、粒径级配（C u, C c）、颗粒的矿物成分对于φ：砂土>粘性土；高岭石>伊里石>蒙特石、粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比）

在其他条件相同时：

对于砂土，颗粒的棱角提高了内摩擦角φ

对于碎石土，颗粒棱角可能降低内摩擦角φ

16. 莫尔—库伦强度理论

答：土的莫尔包线通常可以近似地用直线代替，该直线方程就是库伦公式表示的方程。由库伦公式表示莫尔包线的强度理论称为莫尔—库伦强度理论。

17. 地基的破坏形式

整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏三种。

三、论述

1.论述土的物理性质指标？哪些是基本指标？哪些是换算指标？

答：土的三相比例指标：密度、含水量、土粒比重、干密度、饱和密度、有效密度、孔

隙率、孔隙比、饱和度。

基本指标有：土的重度γ和密度ρ、土粒比重（土粒相对密度）ds、土的天然含水量w。

土的重度γ和密度ρ：单位体积内土的重量称为土的重度γ；单位体积内土的质量称为土的密度ρ。

土粒比重（土粒相对密度）ds：土中固体矿物的质量与土粒同体积4℃纯水质量的比值，称为土粒比重。

土的天然含水量w ：土中水的质量与土粒质量之比（用百分数表示），称为土的含水量。

换算指标有：干密度ρd和干重度γd、土的饱和密度ρsat和饱和重度γsat、土的有效密度ρ＇和有效重度γ＇、土的孔隙比e和孔隙率n 、土的饱和度、

干密度ρd ：单位体积内土颗粒的质量。。

干重度γd ：单位体积内土颗粒的重量

饱和密度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积土的质量；饱和重度是指土中孔隙完全充满水时，单位体积内土的重量。

土的有效密度是指在地下水位以下，单位土体积中土粒的质量扣除土体排开同体积水的质量，也称浮密度；土的有效重度是指在地下水位以下，单位土体积中土粒所受的重力扣除水的浮力，也称浮重度。

孔隙比为土中孔隙体积与土粒体积之比，用小数表示。

2.地基岩土的工程分类

答：地基土（岩）可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土等六大类

1．岩石岩石是天然形成的，颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理裂隙。岩石作为工程地基和环境可按下列原则分类。

岩石按风化程度可划分为未风化、微风化、中等风化、强风化和全风化。

2.碎石土

粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量的50%的土，称为碎石土。碎石土的划分标准见表。碎石土按密实度可分为密实、中密、稍密、松散四种类型。

3. 砂土

粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重的50%，且粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的50%的土称为砂土。

4. 粉土

粉土为粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过全部质量的50%，且塑性指数等于或小于10 的土。粉土的颗粒级配中0.05～0.1mm和0.005～0.05mm的粒组占绝大多数，水与土粒之间的作用明显不同于黏性土和砂土，其性质介于黏性土和砂土之间。

5.黏性土

塑性指数IP 大于10的土为黏性土。黏性土根据塑性指数的大小可分为黏土、粉质黏土。黏性土的状态可划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑状态。

6.人工填土

人工填土是指由于人类活动而形成的堆积物。其物质成分较杂乱，均匀性较差，作为地基应注意其不均匀性。人工填土根据其物质组成和成因可分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土四类。

(1)素填土：是由碎石土、砂土、粉土、黏性土等一种或几种材料组成的填土，其中

不含杂质或杂质很少。压实填土指经过压实或夯实的素填土

(2)压实填土：经过压实或夯实的素填土。

(3)杂填土：为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。

(4)冲填土：为由水力冲填泥砂形成的填土。

3. 土的抗剪强度试验方法

答：1直接剪切试验：直剪试验通过控制剪切速率来近似模拟排水条

固结慢剪：试样在垂直压力作用下，待充分排水固结稳定后（变形稳定标准为每小时不大于0.005mm），再缓慢施加水平剪力(剪切速度小于0.02mm/min)，使剪切过程中试样也充分排水固结

固结快剪：试样在垂直压力下排水固结稳定后，迅速施加水平剪力(剪切速度为0.8mm/min ，3-5分钟内快速剪切破坏)，以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。

快剪：施加正应力后立即剪切(剪切速度为0.8mm/min ，3-5分钟内快速剪切破坏) ，确保不让孔隙水排出。

优点：

仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作

缺点：

①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不一定是土样的最薄弱面。

②试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。

③上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀

2三轴压缩试验：三轴是指一个竖向和两个侧向而言，由于压力室和试样均为圆柱形，因此，两个侧向(或称周围)的应力相等并为小主应力σ3，而竖向(或轴向)的应力为大主应力σ1。在增加σ1时保持σ3不变，这样条件下的试验称为常规三轴压缩试验。

优点：

①试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解土中有效应力变化情况

②试样中的应力分布比较均匀

缺点：

①试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂

②试验在σ2=σ3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可能不符

3无侧限抗压强度试验：无侧限抗压强度试验是三轴剪切试验的特例，对试样不施加周围压力，即σ3=0，只施加轴向压力直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破坏时试样承受的最大轴向压力q u，称为无侧限抗压强度。

对于饱和软粘土，根据三轴不排水剪试验成果，其强度包线近似于一水平线，即?u=0，因此无侧限抗压强度试验适用于测定饱和软粘土的不排水强度。

无侧限抗压强度试验仪器构造简单，操作方便，可代替三轴试验测定饱和软粘土的不排水强度。

4十字板剪切试验：十字板剪切试验所用的仪器为十字板剪力仪(主件部分示意如图)。该仪器适用于软土的现场原位测定抗剪强度，小型十字板也可作室内试验。对饱和粘性土进行十字板剪切试验，相当于不排水的剪切条件。

土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异，对于具体工程问题，应该尽可能根据现场条件决定采用实验室的试验方法，以获得合适的抗剪强度指标

四、认真学习课件中的例题计算

五、讨论

1. 结合自己的经历，谈谈自己知道的基础形式

答：1、独立基础：也称作“单独基础”，最为常用的是其中的柱下基础。

2、条形基础：条形基础是最常用的一种基础形式，当之前的柱下独立基础不能满足要求时，就可以使用条形基础。

3、筏板基础：根据它的构造形式可以分为“梁板式”和“平板式”。

4、箱型基础：由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交错的内外隔墙组成。

5、壳体基础：这个基础在现阶段主要用于筒形构筑物的基础。

2. 结合自己的生活环境，按岩土的工程分类，有哪些种类

答：1松软土：砂土、粉土、冲击砂土层、疏松的种植土、淤泥。

2普通土：粉质黏土、潮湿的黄土、含有碎石卵石的砂、种植土、填土。

3坚土：中等密实黏土、干黄土、压实的填土。