基础工程考试资料

结构工程师考试大纲：

五、地基与基础

5.1 了解工程地质勘察的基本方法。

5.2 熟悉地基土（岩）的物理性质和工程分类。

5.3 熟悉地基和基础的设计原则和要求。

5.4 掌握地基承载力的确定方法、地基的变形特征和计算方法。

5.5 掌握软弱地基的加固处理技术和设计方法。

5.6 掌握建筑浅基础及深基础的设计选型、计算方法和构造要求。

5.7 掌握土坡稳定分析及挡土墙的设计方法。

5.8 熟悉地基抗液化的设计方法及技术措施。

5.9 了解各类软土地基加固处理和桩基的一般施工方法和要求。

一、名词解释：天然地基：开挖基坑后可以直接修筑基础的地基，称为天然地基。人工地基：那些不能满足要求而需要事先进行人工处理的地基，称为人工地基。持力层：直接支撑基础的土层称为持力层。软弱下卧层：位于持力层下承载力显著低于持力层的高压缩性土层，称为软弱下卧层。地基承载力特征值：在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力，称为地基承载力特征值。基坑工程：在建造埋置深度较大的基础或地下工程，往往需要进行较深的土方开挖，这类工程称为基坑工程。群桩效应：竖向荷载作用下，由于承台、桩，土相互作用，群桩基础中的一根桩单独受荷时的承载力和沉降性状，往往与相同地质条件和设置方法的同样独立单桩有显著差别，这种现象称为群桩效应。负摩阻力：当桩测土体因某种原因而下沉，且其沉降量大于桩的沉降时，土对桩产生向下的摩阻力，称为负摩阻力。重力式挡土墙：靠本身的重量保持墙身的稳定的挡土墙，称为重力式挡土墙。悬臂式挡土墙：用钢筋混凝土建造，由三个悬臂板(立壁、墙趾悬臂、墙踵悬臂)组成，主要依靠墙踵悬臂以上的土的重量保持稳定的挡土墙。扶壁式挡土墙：通常沿墙的长度方向每隔1/3~1/2 墙高设一道扶壁保持整体性，增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能。这种挡土墙称为扶壁式挡土墙。二、简答题：1、文克勒地基模型的定义、特征，文克勒地基梁的分类答：(1)定义：地面表面某点的沉降与其他点的压力无关，故可以把地基土体划分成许多竖直的土柱，每根土柱可以用一根独立的弹簧来代替，这种地基模型即为文克勒地基模型。(2)特征：地基上任一点所受的压力强度p 与该点的地基沉降 s 成正比，即 p=ks。地基中只有正应力而没有剪应力。 (3)文克勒

地基梁的分类(根据柔度指数 λ l 来分类)： a, λ l ≤ π /4 短梁(刚性梁) ；b，π /4< λ l< π 有限长梁(有限刚度梁) ；长梁(柔性梁) 。 c， λ l ≥ π 2、倒梁法的用途、基本原理、适用条件答：倒梁法是一种地基基础梁的简化计算方法。倒梁法假定上部结构是绝对刚性的，各柱之间没有沉降差异，因而可以把柱脚视为条形基础的铰支座将基础梁按倒置的普通连续梁(采用弯矩分配法或弯矩系数法)计算，而荷载则为直线分布的基底净反力以及除去柱的竖向集中力所余下的各种作用。倒梁法适用于上部结构刚度很大的情况。 3、地基基础的补偿性设计概念及其实践应用答：把建筑物的基础或地下部分做成中空、封闭的形式，那么被挖去的土重就可以用来补偿上部结构的部分甚至全部重量，按照这种原理进行的地基基础设计可称为补偿性基础设计，这样的基础称为补偿性基础。当基底实际平均压力p(已扣除水的浮力)等于基底平面处土的自重应力时，称为全补偿性基础；小于自重应力时称为超补偿的；大于自重应力时称为欠补偿的。箱形基础和具有地下室的筏型基础是常见的补偿性基础类型。 4、桩按性状和竖向受力情况分哪两类，各有何特点？答：(1)端承型桩：端承型桩是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩端阻力分担较多的桩。a，当桩的长径比较小(一般l/d ≤ 10)，桩顶竖向荷载绝大部分由桩端阻力承受，而桩侧阻力很小可以忽略不计时，称为端承桩。 b，当桩端嵌入完整和较完整的硬质岩石一定深度以上(hr >0.5d)时，称为嵌岩桩。(2)摩擦型桩：摩擦型桩是指桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩侧阻力分担荷载较多的桩。 a，当桩顶竖向荷载绝大部分由桩侧阻力承受，而桩端阻力很小可以忽略不计时，称为摩擦桩。 5、单桩承载力影响因素？答：1、单桩轴向荷载的传递过程是桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程，一般靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥，侧阻力先于端阻力发挥；2、影响荷载传递的因素有：1）桩端土与桩周土的刚度比（愈小，桩身轴力沿深度衰减愈快，即传递到桩端的荷载愈小）；2）桩土的刚度比（愈大，传至桩端荷载也愈大）；3）桩端扩底直径与桩身直径之比（愈大，桩端阻力分担的荷载比愈大）；4）桩的长径比（愈大，传至桩端荷载愈小）；3、桩侧阻力与桩端阻力通常情况下，单桩受荷过程中端阻力的发挥不仅滞后于桩侧阻力，而且其充分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力到达极限所需的桩身截面位移值大得多，而端阻的临界深度随持力层密度的提高、上覆荷载的减小而增大。（深度效应：当桩入土深达某一临界深度后，则侧阻就不随深度增加了，这一现象称为侧阻的深度效应，端阻类似）《答： (1)荷载的传递： a,桩端土与桩周土的刚度比； b,桩身刚度与装测土刚度之比 c,

桩端扩底直径与桩身直径之比；d,桩的长径比。(2)桩身的材料强度(3)地层的支承力》5、地基基础抗震设计原则及地基土产生液化的条件答：(1)一般原则：a,选择有力的建筑场地；b,加强基础和上部结构的整体性；c,加强基础的防震性能(合理加大基础的埋置深度；正确选择基础类型)。 (2)进行天然地基及基础的抗震承载力验算。 (3)对地基基础采取抗震措施。在周期性的地震荷载作用下，孔隙水压力逐渐积累，甚至可以完全抵消有效应力，使土粒处于悬浮状态，而接近液体的特性。这种现象称为液化。地基土产生液化的条件：水头梯度达到了临界值 i cr ，上层土体的颗粒间有效应力等于零。影响土液化的因素：土类，土的初始密度，初始固结压力，往复应力强度与次数。在其他条件相同的情况下，周围压力越大，越不容易发生液化；地震时土层埋置越深，越不易液化。（饱和的砂土、粉土因既缺乏黏聚力又排水不畅，所以易液化）

承台计算的内容：

了解承台的受弯计算、受冲切计算及受剪计算

1、承台平面尺寸的确定：根据所需的桩数、合理的桩距进行桩的布置。再根据承台的构造要求，确定承台的尺寸。注意：要反复验算直到各种验算全部满足为止。

2、承台的厚度的确定：一般按承台的抗冲切和抗剪的条件确定

冲切有两种：

①柱对承台的冲切：一般沿45°斜截面上产生拉裂，形成锥体破坏。

②角桩对承台的冲切。

3、承台角桩冲切验算

4、斜截面的剪切验算

5、抗弯验算

承台的有关构造及配筋要求：

考试大纲要求：能够根据布桩情况合理确定承台形式并掌握各类承台的有关构造及配筋要求；了解承台的受弯计算、受冲切计算及受剪计算。

一、能够根据布桩情况合理确定承台形式并掌握各类承台的有关构造及配筋要求；

桩基承台既要满足构造要求，也要满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求

承台的尺寸和结构要求：

形状：方、矩形、三角形、多边形、圆形

最小宽度：≥50cm；最小厚度：≥30cm

桩外缘距离承台边≥15cm；边桩中心距离≥1.0D，即，承台边缘至桩中心距离不宜小于桩的直径或边长且边缘挑出部分不应小于150mm。

桩嵌入承台，大桩≥10cm

小桩≥5cm，钢筋伸入承台30d

混凝土标号≥C15，采用Ⅱ级钢筋时，混凝土标号≥C20；保护层7cm，当设素混凝土垫层时保护层厚度可适当减小。垫层厚度宜为100mm，强度等级宜为C7.5。

配筋要求：

（1）受水平荷载、弯距较大的桩，通过计算确定

（2）承台下有淤泥质土或液化土层时，配筋要穿过淤泥质土或液化土层，

（3）坡地岸边的桩、8及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩桩，要通长配筋，

（4）大于600mm的灌注桩，构造钢筋的长度要大于桩长的2/3，

（5）柱下独立基础：矩形承台，应按双向配筋，钢筋直径≥10mm，10mm≥间距≥10mm。

三角形承台：按三向配筋。

承台埋深要求：（1）高承台：由建筑物类型决定，如，桥（过船）、码头、冲刷深度

（2）低承台：确定基础埋深，≥60cm，在冻土和膨胀土地区，应按《建筑地基基础设计规范》和《膨胀土地区技术规范》执行。

承台之间的连接应符合下列要求：

（1）单桩承台，宜在两个互相垂直的方向上设置联系梁。

（2）两桩承台，宜在其短边方向设置联系梁。

（3）有抗震要求的柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置联系梁。（4）联系梁顶面宜与承台位于同一标高

（5）联系梁的主筋应按计算要求确定。

例题1、【单选题】对于墙下条形承台梁应验算其（）

A．受弯、受冲切；

B．受弯、受冲切、受剪；

C．受冲切、受剪；

D．受弯、受剪。（答案：D）

群桩与群桩效应：

群桩基础——由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础。

单桩基础——采用一根桩（通常为大直径桩）以承受和传递上部结构（通常为柱）荷载的独立基础。

群桩基础——由2根以上基桩组成的桩基础。

基桩——群桩基础中的单桩。

复合桩基——由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基。

复合基桩——包含承台底土阻力的基桩。

单桩竖向极限承载力——单柱在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的变形时所对应的最大荷载。它取决于土对桩的支承阻力和桩身材料强度，一般由土对桩的支承阻力控制，对于端承桩、超长桩和桩身质量有缺陷的桩，可能由桩身材料强度控制。

群桩效应——群桩基础受竖向荷载后，由于承台、桩、土的相互作用使其桩侧阻力、桩端阻力、沉降等性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩承载力之和，称其为群桩效应。群桩效应受土性、桩距、桩数、桩的长径比、桩长与承台宽度比、成桩方法等多因素的影响而变化。

群桩效应系数——用以度量构成群桩承载力的各个分量因群桩效应而降低或提高的幅度指标，如侧阻、端阻、承台底土阻力的群桩效应系数。

桩侧阻力群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限侧阻与单桩平均极限侧阻之比。

桩端阻力群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限端阻与单桩平均极限端阻之比。

桩侧阻端阻综合群桩效应系数——群桩中的基桩平均极限承载力与单桩极限承载力之比。

承台底土阻力群桩效应系数——群桩承台底平均极限土阻力与承台底地基土极限阻力之比。

负摩阻力——桩身周围土由于自重固结、自重湿陷、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时，土对桩侧表面所产生的向下摩阻力。在桩身某一深度处的桩土位移量相等，该处称为中性点。中性点是正、负摩阻力的分界点。

下拉荷载——对于单桩基础，中性点以上负摩阻力的累计值即为下拉荷载。对于群桩基础中的基桩，尚需考虑负摩阻力的群桩效应，即其

下拉荷载尚应将单桩下拉荷载乘以相应的负摩阻力群桩效应系数予以折减。

闭塞效应——开口管桩沉入过程，桩端土一部分被挤向外围，一部分涌入管内形成“土塞”。土塞受到管壁摩阻力作用将产生一定压缩，土塞高度及其闭塞程度与土性、管径、壁厚及进入持力层的深度等诸多因素有关。闭塞程度直接影响端阻发挥与破坏性状及桩的承载力。称此

为“闭塞效应”。来源:考试大-岩土工程师

承载力例题精析：

例题2；对摩擦型桩，当承台面积一定时，桩数增加，则群桩效应系数（）

A．提高

B.不变

C.降低

D.可能增加或减小

(答案：C)

例题3；刚性承台群桩的桩顶荷载分配的一般规律是：

A．中心桩最小，角桩最大，边桩次之

B．中心桩最大，角桩最小，边桩次之

C．中心桩次之，角桩最大，边桩最小

D．中心桩最小，角桩次之，边桩最大

（答案：A）

例题4、在下列（）种情况下桩基础可考虑承台效应

A．一多层民用建筑，框架结构，桩数超过三根的非端承桩桩基，承台底面以下依次为非饱和粘性土和稍密以上的中、粗砂。

B．一多层民用建筑，框架结构，桩数为三根的非端承桩桩基，承台经常出现的较大的动力作用，承台下不存在高压缩性土层。

C．一工业建筑，桩数超过三根的非端承桩桩基，承台经常出现的较大的动力作用，承台下不存在高压缩性土层。

D．一多层民用建筑，框架结构，端承桩承台底面以下为可塑粘性土和中密砂土，无其他软弱层。

（答案：A）

当承台底面以下存在可液化土、湿陷性黄土、高灵敏度软土、欠固结土、新填土、或可能出现震陷、降水、沉桩过程中产生高孔隙水压、土体隆起时，以及桩数不超过3根的基桩不考虑承台效应（即ηC=0）

二、掌握荷载效应基本组合及地震作用效应基本组合条件下的复合基桩

或基桩的竖向承载力极限状态设计表达式；

1· 极限状态分为下列两类：

（1）承载力极限状态：

桩基达到最大承载能力。

整体失稳。

发生不适于继续承载的变形。

（2）正常使用极限状态：

桩基达到建筑物正常使用规定的变形值。

耐久性达到某项限值。

2· 根据桩基规范3·3·5：桩基承载能力极限状态的计算应采用荷载效应的基本组合和地震作用效应组合。

当进行桩基的抗震承载能力计算时，荷载设计值和地震作用设计值应符合树种规定。

（1）按正常使用极限状态验算桩基沉降时，应采用荷载的长期效应组合；

（2）验算桩基的水平变位、抗裂、裂缝宽度时，根据使用要求和裂缝控制等级应分别采用效应的短期效应组合或短期效应组合考虑长期荷载的影响。

例题5、按正常使用极限状态验算桩基沉降时，应采用荷载的（）？A．短期效应组合B．长期效应组合；C．长期效应组合且记入地震作用；D．作用效应的基本组合。（答案：B）

（与GB的不同－标准组合）

1、荷载效应基本组合设计值按下式计算：

轴心竖向力作用下：

偏心竖向力作用下，除满足上式外，还要满足：

式中：R——桩基中复合基桩或基桩的竖向承载力设计值。

注：当上部结构内力分析中所考虑的γ0取值与本规范4.1.1条的规定一致时，则不再带入γ0计算，不一致时，应乘以桩基与上部结构γ0的比值。

2、地震作用效应组合

轴心竖向力作用下：

偏心竖向力作用下，除满足上式外，还要满足：

根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，桩基需进行下列计算和验算：

（1）、所有桩基均应进行承载能力极限状态的计算，内容包括：①根据桩基的使用功能和受力特征进行桩基的竖向（抗压或抗拔）承载力计算和水平承载力计算。②对桩身及承台强度进行计算：对于桩身露出地

面或桩侧可液化土、极限承载力小于50kpa（或不排水抗剪强度小于

10kpa）土层中的细长桩尚应进行桩身压屈验算；对混凝土预制桩尚应按施工阶段的吊装、运输和锤击作用进行强度验算。③当桩端平面以下存在软弱下卧层时，应验算软弱下卧层的承载力。④对应于坡地、岸边的桩基应验算整体稳定性。⑤需进行抗震验算的桩基，应验算抗震承载力。

（2）、下列建筑桩基应验算变形：①桩端持力层为软弱土的一、二级建筑桩基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桩基；②受水平荷载较大或水平变位要求严格的一级建筑桩基。（3）、下列建筑桩基应进行桩身和承台抗裂与裂缝宽度验算：①根据使用条件不允许混凝土裂缝的桩基应进行抗裂验算；②对使用上需限制裂缝宽度的桩基应进行裂缝宽度验算。

【单选题】

例题6、在地震区，桩基承载能力极限状态的计算采用（）种作用效应组合。

A．地震作用效应组合与其他荷载效应的基本组合；

B．短期效应组合且计入地震作用

C．荷载效应基本组合

D．长期效应组合且计入地震作用

（答案：A）

根据《桩基规范》3·3·5：桩基承载能力极限状态的计算应采用荷载效应的基本组合和地震作用效应组合。

例题7、以下何种情况可考虑承台分担荷载效应，按复合桩基计算桩基的竖向承载力？

A．饱和土中的挤土群桩

B．非挤土摩擦型群桩

C．欠固结土中的群桩

D．可液化土中的群桩

（答案：B）

例题8、根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）规定，当按地震作用效应组合计算时，在轴心竖向力作用下，基桩的竖向承载力极限状态表达式为下列（）项，

A．γ0N≤1.5R

B． N≤R

C．γ0N≤1.2R

D． N≤1.25R

(答案：D）

【多选题】

例题9、下列哪些建筑桩基应验算变形？（）

A．桩端持力层为软弱土的一、二级建筑桩基；

B．桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基；C．受水平荷载较大或水平变位要求严格的一级建筑桩基；

D．对位于坡地的建筑桩基。

（答案：ABC）