郑州大学现代远程教育《地基基础》

郑州大学现代远程教育《地基基础》课程考核要求说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD 2003格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功）。

一．作业要求

1.简答题部分：每模块选作1题，共5题。

2.计算题部分：模块一~三，每模块选作1题，模块五选作2题，共4题。

3.先写题目，再写答题内容；简答语句要通顺，不能仅有关键词；计算题要

有步骤，不能仅给出答案。

4.请独立自主按照要求完成作业内容。

二．作业内容

1.简答题

（1）模块一：

1）土中的液态水分哪几类？对土的性质各有什么影响？

2）反映无粘性土密实度状态的指标有哪些？各有什么优缺点？

3）简述达西定律及其适用范围。实验室如何测定渗透系数k？

4）动水力如何计算？渗透变形有几种形式？各有什么特征？

5）按国标GB50007，建筑物的地基岩土可分为哪几类？各类土的划分依据是什么？

（2）模块二：

1）土的自重应力分布有何特点？地下水位的升降对自重应力有何影响？

2）刚性基础的基底压力分布有何特点？工程中如何简化计算基底压力？

3）目前计算地基中附加应力的假定是什么？这些假定是否合理？

4）简述饱和土的有效应力原理。在饱和土一维固结过程中，土的有效应力和孔

隙水压力是如何变化的？

5）土的压缩性常用指标有哪些？指标间有什么关系？

（3）模块三：

1）简述库仑公式。对一定的土类，其抗剪强度指标是否为一定值？为什么？2）土体中首先发生剪切破坏的平面是否就是剪应力最大的平面？在通常情况下，剪切破坏面与大主应力面之间的夹角是多少？

3）地基的剪切破坏有哪些形式？发生整体剪切破坏时p-s曲线的特征如何？4）试比较基础宽度和埋深对临塑荷载、界限荷载、地基极限承载力的影响。5）土压力有哪几种？影响土压力的最重要因素是什么？试论述朗肯土压力理论的基本假定。

（4）模块四：

1）在详细勘察阶段，勘探孔的深度如何控制？

2）常用的勘探方法有哪几种？

3）勘察报告中常用的图表有哪些？

（5）模块五：

1)《建筑地基基础设计规范》GB50007规定，地基基础设计时，所采用的荷载

效应应按哪些规定执行？

2)确定基础埋深时要考虑哪些因素？

3)什么是负摩阻力？简述其产生的条件。

4)何谓承台效应？什么情况下不能考虑承台效应？

5)简述摩擦型群桩基础和端承型群桩基础工作特点的异同。

6)换土垫层法的原理是什么？如何确定垫层的厚度和宽度？为什么厚度太薄

和太厚都不合适？

2.计算题：

（1）模块一：

1）某土样体积为1000 cm3，质量为1870 g，烘干后测得其质量为1677 g，已知土粒比重d s = 2.66。试求土的密度ρ、含水量w、孔隙比e、饱和度S r。某土样体积为1000 cm3，质量为1870 g，烘干后测得其质量为1677 g，已知土粒比重d s = 2.66。试求土的密度ρ、含水量w、孔隙比e、饱和度S r。

2）某干砂试样密度ρ= 1.66 g/cm3，土粒比重d s = 2.69，置于雨中。若砂样体积不变，饱和度增至40%时，此砂在雨中的含水量w为多少？

3）某原状土样，试验测得土的天然密度ρ= 1.67 t/m3，含水量w = 12.9%，

土粒比重d s = 2.67。试求土的孔隙比e、饱和度S r、饱和重度

sat

γ、有效重度γ'。

（2）模块二：

1）某建筑场地的地层分布见图示。其中第一层细砂厚h1= 4.5 m，重度γ=19

kN/m3，饱和重度

sat

γ= 19.4 kN/m3，地下水位在地面下2 m处；第二层粘土厚

h3 = 4.5 m，饱和重度

sat

γ= 17.4 kN/m3，以下为不透水的岩石层。试求各层交界面处的竖向自重应力以及作用在基岩顶面的土自重应力和静水压力之和，并绘出自重应力沿深度的分布图。

2

m

2

.

5

m

γ

sat

= 17.4 kN/m3

γ

sat

= 19.4 kN/m3

1

2

3

4

γ = 19 kN/m3细砂

粘土4.5

m

2）某饱和粘土层的厚度为10 m，地面作用大面积荷载p0 = 150 kPa。已知该粘土的压缩模量为MPa

5

s

=

E，竖向固结系数C v = 12 m2/a，求粘土层在双面排

水条件下加荷1年时的沉降量。已知当应力图形为矩形时，单面排水条件下的平均固结度U t 与时间因数T v 之间的关系为4

2

t v 2e

81T U ππ

-

-

=。

3）在天然地面上大面积堆载，荷载强度kPa 50=p 。天然土层为两层，第一层为粗砂，厚度4.0m ，重度3kN/m 18=γ，饱和重度3sat kN/m 18=γ；第二层为粘土层，厚度5.0m ，压缩模量E s = 5 MPa ，饱和重度3sat kN/m 20=γ；地下水位在地面下1.0m 。不计第一层粗砂层的压缩量，试计算由于地面堆载而引起的粘土层的最终压缩量为多少？当上述压缩稳定后，地下水位突然下降到粘土层顶面，试问由此而产生的附加沉降是多少？

γsat =20kN/m

3

4m

5m 1m

粗砂

γ=γsat =18kN/m

3

粘土

E s =5MPa

p

（3）模块三：

1）一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水剪切试验，施加周围压力3σ= 196 kPa ，试样破坏时的主应力差31σσ-= 274 kPa ，测得孔隙水压力u = 176 kPa ，已知该土样的有效内摩擦角为?'= 26°，试求破坏面上的有效正应力和剪应力以及试样的有效粘聚力c '。

2）对某砂土土样进行直剪试验，当法向压力σ=100kPa 时，测得抗剪强度

kPa 52f =τ。已知同种土制备的土样承受大主应力kPa 1201=σ，问小主应力3σ满足什么条件土样才不会发生剪切破坏？

3）某条形荷载作用下，地基中某点的应力经计算得：x σ=120 kPa ，z σ=60 kPa ，

xz τ=50 kPa 。若地基土的抗剪强度指标分别为? = 18°，c = 20 kPa ，试判断该点是否被剪坏？

4）如图所示挡土墙，墙背竖直、光滑，墙后填土面水平，各填土层物理力学性质指标如图所示。试计算作用在该挡土墙墙背上的主动土压力和水压力合力，并绘出侧压力分布图。

γsat2 = 19 kN/m 3c 2 = 0

?2 = 26?,

2 m c 2 = 0 ?2 = 26?,γ2 = 17 kN/m

32 m

2 m 6 m

γ1 = 18 kN/m

3

?1 = 30?,c 1 = 0q = 10 kPa

（4）模块五：

1）已知如图所示柱基础所受荷载标准值为F k = 1100 kN ，M k =140 kN .m ，基础底面尺寸l ×b = 3.6 m ×2.6 m ，基础埋深d = 2.0 m ，地层分布情况如图所示。已知持力层承载力特征值f ak = 150 kPa ，承载力修正系数3.0b =η，6.1d =η，其压力扩散角为23°；下卧层为淤泥质土，承载力特征值f ak = 85 kPa ，承载力修正系数.0b =η，0.1d =η；地下水位在地面下1.2 m 。试对下卧层承载力进行验算。

ηd =1.0

ηb =0.,f ak =85 kPa,ηd =1.6,

M k = 140 kN ?m

3.0 m 1.2 m

0.8 m F k = 1100 kN

3.6 m

杂填土粘土

γ1=16.5kN/m 3

γsat =19kN/m

3

淤泥质土θ = 23?

f ak =150 kPa,ηb =0.3,l ?b =3.6m ?2.6m

2）如图所示，某建筑物采用矩形承台下的桩基础，已知室外设计地面的标高为-0.30 m ，承台地面位于室外设计地面下1.5 m ，作用在±0.00标高处的竖向荷载设计值F = 8668.8 kN ，距承台地面1.0m 处的水平荷载设计值H = 108 kN ，弯矩设计值 M y = 800kN ·m ，采用钢筋混凝土预制方桩，桩数6根，单桩竖向承载力特征值R a = 1150 kPa ，试验算桩基中各桩承载力。

2000

600600400

400400

40012003200

1200

F

M y

±0.00

-0.30

1500

y

x

H

1000

答案

郑州大学现代远程教育

《地基基础》

1.简答题

（1）模块一：

6）土中的液态水分哪几类？对土的性质各有什么影响？

答：土中的液态水分为强结合水、弱结合水、自由水、重力水，对土的性质三相体、碎散性、透水性、多孔性、自然变异性或不均匀性、易变性的影响。

（2）模块二：

2）刚性基础的基底压力分布有何特点？工程中如何简化计算基底压力？

答：刚性基础的基底压力非线性分布；工程中简化为线性分布

（3）模块三：

2）土体中首先发生剪切破坏的平面是否就是剪应力最大的平面？在通常情况下，剪切破坏面与大主应力面之间的夹角是多少？

答：不是；45°+φ/2

（4）模块四：

3）勘察报告中常用的图表有哪些？

答：勘探点平面布置图，工程地质柱状图，工程地质剖面图，综合地质柱状图，土工试验成果汇总表

（4）模块五：

2）确定基础埋深时要考虑哪些因素？

答：建筑物的用途和基础构造；荷载大小和性质；相邻建筑物的基础埋深；工程地质条件和水文地质条件；地基土冻胀性。

2.计算题：

（1）模块一：

2）某干砂试样密度 = 1.66 g/cm3，土粒比重d s = 2.69，置于雨中。若砂样体积

不变，饱和度增至40%时，此砂在雨中的含水量w 为多少？ 答：砂密度ρ=

d ρ=1.66 g/m3得孔隙比62.0166

.169.211d s w =-?=-=ρρd e

在雨中Sr=40%，含水量%2.969

.262

.04.0s r =?==

d e S w

（2）模块二：

1）某建筑场地的地层分布见图示。其中第一层细砂厚h 1 = 4.5 m ，重度γ=19 kN/m 3，饱和重度sat γ= 19.4 kN/m 3，地下水位在地面下2 m 处；第二层粘土厚h 3 = 4.5 m ，饱和重度sat γ= 17.4 kN/m 3，以下为不透水的岩石层。试求各层交界面处的竖向自重应力以及作用在基岩顶面的土自重应力和静水压力之和，并绘出自重应力沿深度的分布图。

2m

2.5m γsat = 17.4 kN/m 3

γsat = 19.4 kN/m 3

1

2

3

4

γ = 19 kN/m 3

细砂

粘土

4.5m

答：表面处：01=cz σ

土底处：kPa 38219112=?==h cz γσ

粘土底处：kPa 5.615.2)104.19(3822

23=?-+='+=h cz cz γσσ 淤泥底处：kPa 8.945.4)104.17(5.6133

34=?-+='+=h cz cz γσσ

基岩层面处：kPa 8.1647108.944=?+=+=w w cz c h γσσ

γsat = 17.4 kN/m 3

γsat = 19.4 kN/m 3

1

2

3

4

γ = 19 kN/m 3

细砂

粘土

38kPa

61.5kPa

94.8kPa 164.8kPa

（3）模块三：

4）如图所示挡土墙，墙背竖直、光滑，墙后填土面水平，各填土层物理力学性质指标如图所示。试计算作用在该挡土墙墙背上的主动土压力和水压力合力，并绘出侧压力分布图。

γsat2 = 19 kN/m 3c 2 = 0

?2 = 26?,

2 m c 2 = 0 ?2 = 26?,γ2 = 17 kN/m

32 m

2 m 6 m

γ1 = 18 kN/m

3

?1 = 30?,c 1 = 0q = 10 kPa

答：第一层土 A 点：kPa 3.3)2

3045(tan 10o

o

2

a1aA

=-==qK p

B 点：kPa 3.15)2

3045(tan )21810()(o

o

2

a111aB1=-?+=+=K h q p γ

第二层土

B 点：kPa 9.17)2

2645(tan )21810()(o

o

2

a2

11aB2=-?+=+=K h q p γ

C 点：kPa 2.31)2

2645(tan )21721810()(o

o

2

a2

2211aC =-?+?+=++=K h h q p γγ

D 点：

kPa

2.38)2

2645(tan )2921721810()(o

o

2

a333

2211aD =-?+?+?+='+++=K h h h q p γγγ kPa 202103w wd =?==h p γ

侧压力分布如图所示。

主动土压力和水压力合力分别为：

kN/m 1.1372/2)2.382.31(2/2)2.319.17(2/2)3.153.3(a =?++?++?+=E

kN/m 202/210w =?=E

2 m

2 m

2 m

6 m

A B

C

D

3.3kPa

15.3kPa

17.9kPa

31.2kPa

38.2kPa

20kPa

（4）模块五：

1）已知如图所示柱基础所受荷载标准值为F k = 1100 kN ，M k =140 kN .m ，基础底面尺寸l ×b = 3.6 m ×2.6 m ，基础埋深d = 2.0 m ，地层分布情况如图所示。已知持力层承载力特征值f ak = 150 kPa ，承载力修正系数3.0b =η，6.1d =η，其压力扩散角为23°；下卧层为淤泥质土，承载力特征值f ak = 85 kPa ，承载力修正系数.0b =η，0.1d =η；地下水位在地面下1.2 m 。试对下卧层承载力进行验算。

ηd =1.0

ηb =0.,f ak =85 kPa,ηd =1.6,

M k = 140 kN ?m

3.0 m 1.2 m

0.8 m F k = 1100 kN

3.6 m

杂填土粘土

γ1=16.5kN/m 3

γsat =19kN/m

3

淤泥质土θ = 23?

f ak =150 kPa,ηb =0.3,l ?b =3.6m ?2.6m

答：持力层地基承载力验算

基础埋深范围内土的加权平均重度

301kN/m 5.130

.28.0)1019(2.15.16=?-+?=γ

经宽深修正后的持力层承载力特征值

kPa 4.182)5.02(5.136.10150a =-??++=f

基础及回填土重kN 3006.26.3)8.0102.120(k =???+?=G

),(kPa 6.1496

.26.3300

1100a k k k 满足f A G F p <=?+=+=

)0.6m,6

m(1.03001100140k k k k 满足=<=+=+=

l

G F M e

),kPa 88.2182.1(kPa 53.174)6

.31

.061(6.149)61(a k k k max 满足=<=?+?=+

=f l e p p 软弱下卧层承载力验算

基底处自重应力kPa 278.0)1019(2.15.16cd =?-+?=σ

软弱下卧层顶面处自重应力kPa 548.3)1019(2.15.16cz =?-+?=p 软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度3m2kN/m 8.105

54

==

γ kPa 6.133)5.05(8.100.185=-??+=az f

软弱下卧层顶面处的附加应力

kPa 27.36)

23tan 326.2)(23tan 326.3()

276.149(6.26.3)tan 2)(tan 2()(o

o cd k =??+??+-??=++-=

θθσz b z l p lb p z

验算),(kPa 27.9027.3654az cz 满足f p p z <=+=+

7）如图所示，某建筑物采用矩形承台下的桩基础，已知室外设计地面的标高为-0.30 m ，承台地面位于室外设计地面下1.5 m ，作用在±0.00标高处的竖向荷载设计值F = 8668.8 kN ，距承台地面1.0m 处的水平荷载设计值H = 108 kN ，弯矩设计值 M y = 800kN ·m ，采用钢筋混凝土预制方桩，桩数6根，单桩竖向承载力特征值R a = 1150 kPa ，试验算桩基中各桩承载力。

2000

600600400

400400

40012003200

1200

F

M y

±0.00

-0.30

1500

y

x

H

1000

答：

∑∑==+++=n

j j

x n j j y y y M x x M n G

F N 1

2

max 1

2max max