土力学期末考试

土力学与地基

基础

课程大作业

一：举例说明土力学中涉及的渗透问题、变形问题和强度问题，

论述土体的变形理论、强度理论和渗流理论的联系。

答：1渗透问题：水闸、土坝挡水后，上游的水会通过坝体、坝

基土体的空隙渗到下游

2变形问题：基础沉降量、沉降差，高层建筑物由于不均匀

沉降被迫拆除

3.强度问题：建筑物地基失稳、堤坝边坡坍滑

4.土体的渗流性将对土体产生2个问题，一是渗漏问题，二

是渗透问题。这就是需要用土体的渗流理论来说明问题；一旦发

生渗流作用，就会导致土体变形，这就需要用土体的变形理论加

以阐述；土体结构发生变化，直接影响土体的稳定性，同时也会

使土体的强度发生改变，这就需要强度理论来研究。

二：结合渝西地区红层泥岩边坡风化现象，分析土的形成过程。说明土的碎散性、三相性、自然变异性的成因，分析论述土的碎散性、三相性、复杂性对土体物理力学性质的影响。（变形、破坏、渗透）

答：1.红层泛指外观以红色为主色调的陆相碎屑岩沉积地层，由于温度和含水量的不同，导致泥岩物理风化。土的形成过程可以概括为风化、脱落、搬运和堆积。物理风化引起岩块的机械碎裂，产生与母岩基本相同的成分，称为原生矿物；然后化学风化，改变原有物质，形成次生矿物；最后是生物风化，动植物的活动对岩石产生破坏。三种风化同时或交替进行。岩石风化后的产物堆积在原处，或经流水、风、冰川等地质作用搬运离开产地而堆积在其他任何可能的地方。地壳表层的岩石经过风化及搬运后形成大小、形状、成分都不相同的松散颗粒集合体——土。土是一种松散的颗粒堆积物，土中固体颗粒之间存在大量孔隙，这些孔隙一般由水和空气填充，因此，土是由矿物颗粒、液体水和空气三部分组成的不连续松散介质。所以，土为多孔、多相的松散体，土体具有碎散性、三相性和自然变异性。

2.土的三相组成，由于土粒的不同，物理状态便不同，土的形状，大小，含水量等都将影响土强度，而渗透特性的强弱与其土的物理性质有莫大的关系，而变形大小的判断，又需要结合渗流作用，如果土体的自身强度不够，就会发生结构上的变化，甚至破坏等。这些现象的发生都与土的性质有关系。

三：何为假黏聚力？非饱和土中，为什么毛细压力会导致“假黏聚力”？

答：1.假黏聚力：毛细力所产生的土粒间的黏结力称为假黏聚力。

2.在非饱和土中局部存在毛细水时，毛细水的弯液面和土粒接触处的表面引力反作用于土粒，使土粒之间由于这种毛细压力而挤紧，

土因而具有微弱的内聚力，称为毛细内聚力或假内聚力。它实际上是使土粒间的有效应力增高而增加土的强度。但当土体浸水饱和或失水干燥时，土粒间的弯液面消失，这种由毛细压力造成的粒间有效应力即行消失

四：谈谈你对粘性土、非粘性土物理力学性质区别的认识。

答：1.粘性土颗粒细，孔隙小而多，透水性弱，具膨胀、收缩特性，力学性质随含水量大小而变化。粘性土具有粘聚力，其抗剪强度由两部分组成：粘聚力和摩擦力。

2.非粘性土不具有粘聚力，其抗剪强度由摩擦力提供。

五：推证“有效应力原理”。

答：σ =σ′+μ

式中: σ为平面上法向总应力, kPa;σ′为平面上有效法向应力, kPa;μ为孔隙水压力, kPa。

通常把饱和土中由孔隙水来承担或传递的压力定义为孔隙水压力，常以u表示，土体中除孔隙水应力外，还有通过颗粒间的接触面传递的应力，称为有效应力，常以σ′表示，σ′= NS/A (NS:研究平面内所有粒间接触面上接触力的法向分力之总和，A：研究平面的总面积)。

设饱和土体内某一研究平面的总面积为A，其中颗粒间接触面积为As，孔隙水面积为Aw=A-As，该研究面上法向总应力为σ，它必将由该面上的孔隙水和粒间接触面共同来承担，

即：σA=Ns+（A-As）u

σ=NS/A+（1- As/A）u

σ=σ′+（1-α）u

σ =σ′+u

注：α仅为百分之几，实用上可忽略不计。

有效应力原理表示研究平面上的总应力、有效应力与孔隙水压力三者之间的关系:当总应力保持不变时,孔隙水压力与有效应力可以相互转化。即有效孔隙水压力减小等于有效应力的等量增加。土的变形（压缩）与强度的变化都只取决于有效应力的变化。

六：论述流土、管涌的区别和联系。

答：区别：

联系：是否发生管涌，首先取决于土的性质，管涌多发生在砂性土中，其特征是颗粒大小差别较大，往往缺少某种粒径，孔隙直径大且相互连通。无粘性土产生管涌必须具备两个条件：①几何条件：土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径，这是必要条件，一般不

均匀系数＞10的土才会发生管涌；②水力条件：渗流力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动是发生管涌的水力条件，可用管涌的水力梯度来表示。但管涌临界水力梯度的计算至今尚未成熟。对于重大工程，应尽量由试验确定。

七：应力计算与变形和强度分析的关系？

答：地基承受荷载以后产生应力和变形，会给建筑物带来两个工程问题，即土体稳定问题和变形问题。如果地基内部产生的应力在土的强度所允许的范围内，则土体是稳定的；反之，如果地基内部某一区域中的应力超过了土的强度，则那里的土体就要发生破坏，当这种破坏区域一旦从土体内部延伸至地面，就可能引起整个地基产生滑动而失去稳定，从而导致建筑物倾倒，如果地基土的变形量超过了允许值，即使土体尚未破坏，也会造成建筑物毁坏或失去使用价值。因此，为了保证建筑物的安全和正常使用，我们必须研究在各种荷载作用下，地基内部的应力分布规律及其额能产生的变形量。

八：举算例说明“角点法”的步骤。

设矩形基础面积为2m*6m，基底上作用着竖直均布荷载p=300kpa，试求基地上A点以下深度z=2m处的竖向附加应力？

解：通过A点将基底划分为两块面积相等的矩形面积（2m*3m），这样A点就落在边长L1=3m、宽度B=2m的两个矩形面积的角点上。根据L1/B=3/2=1.5和z/B=2/2=1，查表得Ks=0.193，所以A点以下2m深度处的附加应力为：

σzA=2Ksp=2*0.193*300=116（kPa）

九：分析竖向偏心荷载作用下基础底部应力分布规律。论述加大基础埋深可提高基础稳定性、减少地基变形量的原因。

答：当合理偏心距eB/6时，ρmin<0，基地一端将出现拉力。

一般土层在自重作用下的变形早已结束，且假定不考虑地基土体因基坑开挖而发生回弹的影响，因此，应采用基底静压力（po）计算地基内的附加应力及相应的变形。Po=p-γD，显然，基础埋深愈大，基底静压力愈小，地基中的附加应力和相应的变形量也愈小。

十：何为侧压力系数和侧限应力状态？论述压缩模量和变形模量的区别？

答：侧压力系数：土在半无限条件下受压时，侧向有效压力(σ 'x)与垂直有效压力(σ'z)之比，称侧压力系数(k)，土的侧压力系数一般小于1。在岩体力学中，侧压力系数是指水平压应力与垂直压应力之比，因此，岩体中的侧压力系数可以大于1。

侧限应力状态：侧限应力状态是指侧向应变为零的一种应力状态，地基在自重作用下的应力状态即属于此种应力状态。必须满足4项基本假设：水平地基→半无限空间体；半无限弹性地基内的自重应力只与Z有关；土质点或土单元不可能有侧向位移→侧限应变条件；任何竖直面都是对称面。

压缩模量和变形模量区别：Es—压缩模量（kPa），它是在无侧向变形条件下，竖向应力与相应的应变之比，Es值的大小，反映了在单向

压缩时土体对压缩变形的抵抗能力。它可以通过室内压缩试验获得。E—变形模量（kPa），它表示在无侧限条件下应力与应变之比值，相当于弹性模量，但由于土体不是理想的弹性体，故称为变形模量，E 值的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力，可用于弹塑性问题的分析计算，E值通常用三轴实验或现场实验测定。

十一：结合“水-弹簧-活塞模型”分析土的固结过程。

答：模型在受压之前，活塞的重量由弹簧承担，各测压管中的水位与容器中的静水位齐平。

当弹簧受到外界压力P作用时，在施加压力的瞬间，即t=0时，由于容器中的水还来不及向外排出，加之水本身认为是不可压缩的，因而，各分层的弹簧都没有压缩，附加应力σ′=0，固结应力全部由谁来承担，故超静孔隙水应力u=p（t= 0时的超静孔隙水应力即初始超静水应力）。

经时间t，容器中的水在水头作用下，由下而上逐渐从顶层活塞的排水孔向外排出，各分层弹簧相应压缩，而承担部分应力，即附加有限应力σˊ>0，

当t=∞时，测压管中的水位都恢复到与容器中的静水位齐平，这时超静孔隙水应力全部消散，即u=0，仅剩静水应力，容器中的水不再排出，弹簧均压缩稳定，固结应力全部由弹簧来承担而转化有效应力，即σ′=p。

土的固结过程，在某一压力作用下，饱和土的固结过程，也就是土体中各点的超静孔隙水应力u不断消散、附加有效应力σˊ相应增

加的过程，或者说是超静孔隙水应力u 逐渐转化为附加有效应力σˊ的过程，而这种转化过程中任一时刻任一深度上的应力始终遵循着有限应力基本原理p=σˊ+u

一十二：举算例说明分层总和法的步骤。

答：1.根据地质、地基有关资料按比例绘图。

2.分层：一般取≤0.4b 的厚度（b 为基底宽度）或取1—2m ，地层面、地下水位面从基底开始编号。

3.计算各层机截界面的自重应力，、附加应力，绘应力分布图。

4.确定地基沉降计算深度。

5.计算各土层图的平均自重应力和平均附加应力。

6.计算各层的压缩量。

7.计算沉降计算深度范围内地基的总变形量。

【例】某厂房柱下单独方形基础，已知基础底面积尺寸为4m ×4m ，埋深d ＝1.0m ，地基为粉质粘土，地下水位距天然地面3.4m 。上部荷重传至基础顶面F ＝1440kN,土的天然重度 ＝16.0kN/m 3,饱和重度sat ＝17.2kN/m 3，有关计算资料如下图。试分别用分层总和法和规范法计算基础最终沉降（已知fk=94kPa ）

1.计算分层厚度

每层厚度hi ＜0.4b=1.6m ，地下水位以上分两层，各1.2m

，地下水

5 10 20 30 0

位以下按1.6m 分层

2.计算地基土的自重应力

自重应力从天然地面起算，z 的取值从基底面起算

3.计算基底压力

kN Ad G G 320==γ k P a A G

F p 110=+=

4.计算基底附加压力

kPa d p p 940=-=γ

5.计算基础中点下地基中附加应力

用角点法计算，过基底中点将荷载面四等分，计算边长l=b=2m ， σz=4Kcp0,Kc 由表确定

6.确定沉降计算深度zn

根据σz = 0.2σc 的确定原则，由计算结果，取zn=7.2m

7.最终沉降计算

根据e-σ曲线，计算各层的沉降量 z(m) σc(kPa) 0 1.2 2.4 4.0 5.6 7.2 16 35.2 54.4 65.9 77.4 89.0 z(m) z/b Kc σz(kPa) σc(kPa ) σz /σc zn (m) 0 1.2 2.4 4.0 5.6 0 0.6 1.2 2.0 2.8 0.2500 0.2229 0.1516 0.0840 0.0502 94.0 83.8 57.0 31.6 18.9 16

35.2

54.4

65.9

77.4 0.24

7.2

按分层总和法求得基础最终沉降量为s=Σsi =54.7mm

一十三：为什么土力学中关注的是抗剪强度，而不是抗拉或抗压强度？推证土的极限平衡条件。说明最大剪应力面和破裂面的区别？ 答：建筑物地基和土工建筑物在建筑和运用过程中都存在着稳定与否的问题，实际上建筑物地基和土工建筑物的破坏绝大多数属于剪切破坏。例如，建筑物地基的失稳和堤坝边坡的坍滑，都是由于沿某一截面上的剪应力τ超过土的抗剪强度τf 所造成的，一旦发生滑动破坏，该面上侧土体就会发生很大的相对位移，故称该面为滑动面或破坏面，因此，土的抗剪强度τf 是决定地基或土工建筑物稳定性的关键因素。

一十四：直剪试验的类型、三轴试验的类型，各试验类型如何对应和模拟实际工程的工况？

答：1. (1) 快剪法(或称不排水剪)：即在试样上施加垂直压力后，立即加水平剪切力。在整个试验中，不允许试样的原始含水率有所改变(试样两端敷以隔水纸)，即在试验过程中孔隙水压力保持不变(3-5min 内剪坏)。

(2) 慢剪法(或称排水剪)：即在加垂直荷重后，使其充分排水(试样z(m)

σz (kPa) 0

1.2

2.4

4.0

5.6

7.2 94.0 83.8 57.0 31.6 18.9 12.3 16 35.2 54.4 65.9 77.4 89.0 σc (kPa) h (mm) 1200 1600 1600 1600 1600 σc (kPa) 25.6 44.8 60.2 71.7 83.2 σz (kPa) 88.9 70.4 44.3 25.3 15.6 σz+ σc (kPa) 114.5 115.2 104.5 97.0 98.8 e1 0.970 0.960 0.954 0.948 0.944 e2 0.937 0.936 0.940 0.942 0.940 e1i- e2i 1+ e1i 0.0618 0.0122 0.0072 0.0031 0.0021 si (mm) 20.2 14.6 11.5 5.0 3.4

两端敷以滤纸)，在土样达到完全固结时，再加水平剪力；每加一次水平剪力后，均需经过一段时间，待土样因剪切引起的孔隙水压力完全消失后，再继续加下一次水平剪力。

(3) 固结快剪法：在垂直压力下土样完全排水固结稳定后，以很快速度施加水平剪力。在剪切过程中不允许排水(规定在3-5min 内剪坏)。 适用范围：快剪法(或称不排水剪)适用于适用于渗透系数小于10-6cm ／s 的细粒土；慢剪法(或称排水剪) 适用于细粒土；固结快剪法适用于渗透系数小于l0-6 cm ／s 的细粒土。

2. （1）不固结水排水剪试验（UU ）是在施加周围压力和增加轴向压力直至破坏过程中均不允许试样排水，试验自始至终关闭排水阀门。本试验可以测得总抗剪强度参数u u c ?,。

（2）固结不排水剪试验(CU)是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持不排水的情况下增加轴向压力直至破坏。本试验可以测得总抗剪强度参数cu cu c ?,，有效抗剪强度参数'',?c ，和孔隙压力系数。

（3）固结排水剪试验（CD ）是试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直到破坏。本试验可以测得有效抗剪强度参数cd cd c ?,和变形参数。

一十五：试述土压力的类型、朗肯土压力理论和库仑土压力理论的适用条件？

答：1. 土压力可分为主动土压力、静止土压力和被动土压力三种。

2. 朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土单元体的极限

平衡条件而得出的土压力古典理论之一。而库伦土压力理论是以整个滑动土体上力系的平衡条件来求解主动土压力，被动土压力计算的理论公式，朗肯土压力的使用范围：假设墙背光滑，直立，填土面水平。库伦土压力的使用范围：墙后填土是理想的散粒体，滑动破坏面为一平面，滑动土楔体视为刚体。

一十六：谈谈你对滑坡灾害成因的认识。

答：滑坡的产生条件：一是地质条件与地貌条件；二是内外营力(动力)和人为作。

1.地理条件主要与以下几个方面有关：

（1）岩土类型。岩土体是产生滑坡的物质基础，一般说，各类岩、土都有可能构成滑坡体，其中结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质能发生变化的岩、土。

（2）地质构造条件。组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才有可能向下滑动的条件。同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。

（3）地形地貌条件。只有处于一定的地貌部位，具备一定坡度的斜坡，才可能发生滑坡。坡度大于10度，小于45度，下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。

（4）水文地质条件。地下水活动，在滑坡形成中起着主要作用。主要表现在：软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土山体滑坡容重，对透水岩层产生浮托力等。尤其是对滑面的软化作用和降低强度的作用最突出。

2.内外应力原因和人为原因：

就内外应力和人为作用的影响而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用，可以使产生滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡。主要的诱发因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类工程活动，如坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水等都可诱发滑坡，还有如海啸、风暴潮、冻融等作用也可诱发滑坡。

一十七：简述地基承载力确定方法？简述土体压实的施工工艺？综述常用的地基处理方法？概述工程地质勘察？试述浅基础、深基础的类型和设计方法？

答：1.确定地基承载力的方法：

（1）原位试验法：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。包括载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。

（2）理论公式法：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。

（3）规范表格法：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。规范不同，其

承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。

（4）当地经验法：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。

2.土体压实的施工工艺：

（1）人工配合机械清除地基范围内的植被，种植土等。

（2）检测地基土各项指标是否满足设计要求，不满足必须进行换填或改良，满足要求则按试验确定的施工工艺和方法施工。

（3）按工艺试验确定的碾压遍数碾压结束后，测量地基冲击碾压前后沉降量及表层压实度，其指标应满足设计要求，否则需重新碾压。（4）地基土压实质量各项指标检测满足要求后，清除地基表层浮土，将地基整理成形。

（5）对地基处理范围，高层进行测量，不能满足设计要求则需要进行休整，满足要求则采用光轮压路机，对表层进行碾压。

（6）对地基按照相应的验收标准检测后，报监理单位验收，确认。

3、孔内深层强夯法、换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法等，简要介绍以下2种。

1.换土垫层法

换土垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料，换土垫层按其回填的材料可分为灰土垫层、砂垫层、碎（砂）石垫层等。

（1）灰土垫层

灰土垫层是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积比配合的石灰和黏性土拌合均匀后在最优含水量情况下分层回填夯实或压实而成。

（2）砂垫层和砂石垫层

砂垫层和砂石垫层是将基础下面一定厚度软弱土层挖除，然后用强度较大的砂或碎石等回填，并经分层夯实至密实，作为地基的持力层，以起到提高地基承载力，减少沉降，加速软弱土层排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用。

2.夯实地基法

（1）重锤夯实法

重锤夯实是用起重机械将夯锤提升到一定高度后，利用自由下落时的冲击能重复夯打击实基土表面，使其形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。

（2）强夯法

强夯法是用起重机械将重锤吊起从高处自由落下，对地基反复进行强力夯实的地基处理方法。强夯所产生的振动和噪声很大，对周围建筑物和其他设施有影响，在城市中心不宜采用，必要时应采取挖防震沟等防震，隔振措施。

4．（1）工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作。所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造：地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然地质现象和天然建筑材料等。这些通常称为工程地质条件。查明工程地质条件后，需根据设计建筑物的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用的方式、特点和规模，并作出正确的评价，为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。

勘察内容：主要有以下五项：

①搜集研究区域地质、地形地貌、遥感照片、水文、气象、水文地质、地震等已有资料，以及工程经验和已有的勘察报告等;

②工程地质调查与测绘；

③工程地质勘探见工程地质测绘和勘探；

④岩土测试和观测见土工试验和现场原型观测、岩体力学试验和测试；

⑤资料整理和编写工程地质勘察报告。

工程地质勘察通常按工程设计阶段分步进行。不同类别的工程，有不同的阶段划分。对于工程地质条件简单和有一定工程资料的中小型工程，勘察阶段也可适当合并。

5、浅基础类型：

（1）按基础刚度分类

1、刚性基础：刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。

2．扩展基础：当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础。

（2）按构造分类可分为五种

1．单独基础：在建筑中，柱的基础一般都是单独基础。

2．条形基础：墙的基础通常连续设置成长条形，称为条形基础。3．筏板基础：当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，往往需要把整个房屋底面做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏板基础。

4.箱形基础：为了增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱形基础。

5．壳体基础：为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。

二、深基础深基础有桩基础、墩基础、地下连续墙、沉井和沉箱等几种类型。

1．按桩身材料分类可将桩划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。

2．按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类。

3．按成桩过程中挤土效应分类可分为挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。

4．按承载性状分类可分为(a)端承型桩和(b)摩擦型桩两大类。

深基础设计方法：（以下叙述几类方法）

1.夯实水泥土桩法：夯实水泥土桩地基处理技术是利用工程用土料和水泥拌和形成混合料，通过各种机械成孔方法在土中成孔并填入混合料夯实，形成桩体，从而形成复合地基，提高地基承载力、减小地基变形的地基处理方法。

2.CFG桩法：CFG桩是由碎石、石屑、粉煤灰组成混合料，掺适量水进行拌和，采用各种成桩机械形成的桩体。由于桩体刚度很大，区别于一般柔性桩和水泥土类桩。

3.柱锤冲扩法：通过自行杆式起重机或其他专用设备，将柱锤提升至

距地面一定高度后下落，在地基土中冲击成孔，并重复冲击至设计深度，在孔内分层填料、分层夯实形成桩体，同时对桩间土进行挤密，形成复合地基。

3.砂石桩法：砂石桩法是指采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将砂或碎石挤压人已成的孔中，形成大直径的砂石所构成的密实桩体。

《超级工程》案例分析一：港珠澳大桥

（1）分析港珠澳大桥资料，提炼其中涉及的土力学理论和问题，比如沉管隧道施工、人工岛填筑等涉及的土力学理论及其应用问题。答：施工海域底下的地质条件非常复杂，港珠澳大桥整条海底沉管隧道基槽整体呈一个“锅底形”。

一个工程的好坏，最根本的就在基础，没有一个好的基础，就不能决定上层建筑，由于海底的特殊条件，在沉管隧道安装之前，还要在挖好的基槽中做碎石基床基础，稳定基础，即要在40米深的海底，铺设一条42米宽、30厘米厚平坦的“石褥子”，每个石子的直径大约2-6厘米，而这条“石褥子”的平整度误差要控制在4厘米以内。

“在沉管出海浮运之前，每个沉管都要与两艘船相连接，这两艘船被称之为“沉放驳”，类似于门字造型的沉放驳，一前一后将沉管卡在门字的中间。沉放驳将是沉管浮运和海底对接的指挥和操控中

枢，对水下无人对接系统的指令，都将从这里发出，这里的每一个键盘和按钮，都直接与海底的沉管相联系。

按照珠江口海域的水流方向，沉管在浮运的过程中，是逆水流的方向而行，因此非常缓慢，7海里的距离要花上四五个小时。沉管开始是纵向而行，到了沉放对接附近海域的时侯，这个巨无霸就要在海里调转90度，逆海流而将其行进方向改为横向。

为了解决深埋所带来的难题，除了在设计施工时加大沉管的抗压强度，还要想尽办法加固地基，使得沉管安放之后尽量减少沉降。东、西两个人工岛共享了120个直径22米、单体重约500吨的钢圆筒，并使用了242副格振沉，根据海床地质情况，每个圆筒的高度为40.5米至50.5米不等

二：上海中心大厦

提炼上海中心大厦项目中的相关土力学问题，比如超高层建筑地基处理、基坑开挖、基坑稳定性等。

答：上海处在一个地震带，上海塔的建造地点位于一个河流三角洲，土质松软，含有大量粘土。在竖起钢梁前，工程师打了980个基桩，深度达到282英尺(约合86米)，而后浇筑215万立方英尺(约合60881立方米)混凝土进行加固，形成一个20英尺(约合6米)厚的基础底板。

上海中心大厦基础大底板浇筑施工的难点在于，主楼深基坑是全球少见的超深、超大、无横梁支撑的单体建筑基坑，其大底板是一块直径121米，厚6米的圆形钢筋混凝土平台，11200㎡的面积相当于1.6个标准足球场大小，厚度则达到两层楼高，是世界民用建筑底板

体积之最。其施工难度之大，对混凝土的供应和浇筑工艺都是极大的挑战。作为632米高的摩天大楼的底板，它将和其下方的955根主楼桩基一起承载上海中心121层主楼的负载，被施工人员形象地称为“定海神座”。

1）基坑支护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性。基坑工程施工过程中应进行监测，并应有应急措施。在施工过程中一旦出现险情，需要及时抢救。在开挖深基坑时候注意加强排水防灌措施，风险较大应该提前做好应急预案。

2）基坑工程具有很强的区域性，同一城市不同区域也有差异。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖都要因地制宜，根据本地情况进行，外地的经验可以借鉴，但不能简单搬用。

3）基坑工程具有很强的个性。基坑工程的支护体系设计与施工和土方开挖不仅与工程地质水文地质条件有关，还与基坑相邻建筑物和地下管线的位置、抵御变形的能力等有关。有时保护相邻建筑物和市政设施的安全是基坑工程设计与施工的关键。这就决定了基坑工程具有很强的个性。因此，对基坑工程进行分类、对支护结构允许变形规定统一标准都是比较困难的。

4）基坑工程综合性强。基坑工程不仅需要岩土工程知识，也需要结构工程知识，需要土力学理论、测试技术、计算技术及施工机械、施工技术的综合。

5）基坑工程具有较强的时空效应。基坑的深度和平面形状对基坑支护体系的稳定性和变形有较大影响。注意基坑工程的空间效应。土体，