土力学与地基基础作业设计
《土力学与地基基础》教案
整体教学方案设计单元教学方案设计授课地点：2-205、2-605、1-106 授课时间：9 月日1 周1节课堂组织：第一部分：对本专业介绍进而引入本课程（时间：…10…分钟）首先自我介绍，进行点名，然后介绍建筑工程专业的特色，从业方向，主要接触哪些东西，进而引入本课程，对本课程的地位性质进行介绍。
第二部分：学习新内容（时间：…80…分钟）【步骤一】宣布教学内容、目的（时间：5…分钟）新课导入：土力学与地基基础是一门理论性与实践相结合且专业技术性较强的专业课，通过对土力学和地基基础概念的解读引出本学科的发展简史和学习的内容、方法及目标。
结合中外建筑在地基与基础工程上的实例，从不同方面阐述七重要性，激发雪上对本课程的学习热情。
教学内容：模块0绪论教学目的：1 、要求对地基与基础有基本的认识，明确本课程的任务和特点及在本专业中的地位，举例说明地基与基础的重要性。
【步骤二】新内容的引入（时间：…5…分钟）（一）绪论【步骤三】多媒体演示与换算演示（时间：…30…•分钟）（一）土力学与地基基础发展简史的展示【步骤四】学生互动训练（时间：…35…•分钟）让学生思考之前的知识，各自出一个题目，接下来等待抽取，学生之间可互相讨论。
【步骤五】小结（时间：…5…分钟）根据学生练习中反馈的问题进行归纳小结，强调本项内容的教学重点与难点，加强学生对本节课内容的的理解。
课后练习与教师答疑：利用所学相关知识，在课堂上换算。
对于有疑问的地方，老师辅之于课后针对性的指导与辅导答疑。
专业教研室主任：系、部主任：教学评控中心主任：单元教学方案设计授课地点：授课时间：9月日2 周1节新课导入：土的物理性质指标是本模块最基本的内容，也是学习后续模块的基础。
土是自然界中性质最为复杂多变的物质，有常用于隐蔽工程，一旦破坏，很难修复，所以掌握土的物理性质对建筑基础工程的设计和施工具有重要的意义。
教学内容：模块一土的物理性质和工程分类一、土的组成教学目的：1 、要求对地基与基础有基本的认识，明确本课程的任务和特点及在本专业中的地位，举例说明地基与基础的重要性。
《土力学与地基基础》教案.pdf
单元 主要 教学 用具
单元 教学 参考 资料
教学课件
《土力学地基与基础》清华出版社 《土力学地基与基础》科学出版社 《基础工程》中国地质大学出版社
陈希哲 2001 年第一版 雍景荣 2000 年第一版 刘昌辉 2005 年第一版
课堂组织：
第一部分 ：对上节课内容进行复习巩固
（时间：… 10…分钟）
单元 教学 重点 难点
及 解决 方法
教学重点 具有地基与基础分析的能力
教学难点 具有地基与基础分析的能力
解决方法
1. 通过多媒体课件演示及实际参观，加深学生印象； 2. 多次在黑板上演示换算，让学生上黑板做题，可学生自己出题给学生做
单元 主要 教学 用具
单元 教学 参考 资料
教学课件
《土力学地基与基础》清华出版社 《土力学地基与基础》科学出版社 《基础工程》中国地质大学出版社
知识要求
3、掌握土力学、地基与基础的概念 4、了解本学科的发展史 5、掌握土的三相组成和结构特征 6、掌握三个基本指标的测定方法 7、掌握土的物理性质的指标换算
教学重点 土的三项比例指标的物理定义及 三相指标换算
教学难点 土的三项比例指标的物理定义及三相指 标换算
解决方法
1. 通过多媒体课件演示及实际参观，加深学生印象； 2. 多次在黑板上演示换算，让学生上黑板做题，可学生自己出题给学生做
【步骤五】 小结
（时间：… 5…分钟）
根据学生练习中反馈的问题进行归纳小结， 强调本项内容的教学重点与难点， 加强学生
对本节课内容的的理解。
课后练习与教师答疑：
利用所学相关知识，在课堂上换算。对于有疑问的地方
, 老师辅之于课后针对性的指导
与辅导答疑。
土力学及地基课程设计
土力学及地基课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握土力学基本理论知识，理解土的物理性质、力学性质及其相互关系。
2. 使学生了解地基基础的设计原理，掌握基础类型及其适用条件。
3. 帮助学生了解土体稳定性分析的方法，掌握相关计算公式。
技能目标：1. 培养学生运用土力学知识解决实际工程问题的能力，能进行简单的地基基础设计。
2. 提高学生分析土体稳定性问题，运用相关软件进行计算和绘图的能力。
3. 培养学生查阅资料、自主学习的能力，提高团队协作和沟通表达能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对土力学及地基工程的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 引导学生关注我国土木工程领域的发展，增强学生的国家意识和责任感。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德，使其具备为社会主义建设服务的精神。
本课程针对高年级土木工程专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中，注重理论联系实际，强化实践操作，提高学生的综合运用能力。
通过本课程的学习，旨在培养学生的专业知识、技能和情感态度，使其成为具有创新精神和实践能力的土木工程人才。
二、教学内容1. 土的物理性质：讲解土的三相组成、土的密度、含水量、土粒的粒径分布等基本概念，分析土的物理性质对地基工程的影响。
教学内容对应教材第1章。
2. 土的力学性质：介绍土的压缩性、抗剪强度、承载能力等力学性质，阐述土的力学性质在实际工程中的应用。
教学内容对应教材第2章。
3. 地基基础设计：讲解基础类型、地基承载力的确定、基础尺寸设计，分析不同类型基础的适用条件。
教学内容对应教材第3章。
4. 土体稳定性分析：介绍土坡稳定性分析的基本理论，阐述土体稳定性分析方法及计算公式，分析影响土体稳定性的因素。
教学内容对应教材第4章。
5. 实践教学：组织学生进行土工试验，实地观察地基处理工程，结合实际案例进行分析，提高学生的实践操作能力。
教学内容结合教材第5章及实际工程案例。
土力学与地基基础设计实例
《土力学与地基基础》课程设计第一部分 墙下条形基础课程设计一、墙下条形基础课程设计任务书（一）设计题目某教学楼采用毛石条形基础，教学楼建筑平面如图4-1所示，试设计该基础。
（二）设计资料⑴工程地质条件如图4-2所示。
杂填土 3K N /m 16=γ粉质粘土 3K N /m 18=γ3.0=b η a M P 10=s E6.1=d η 2KN/m 196=k f淤泥质土a 2M P =s E2KN/m 88=k f⑵室外设计地面-0.6m ，室外设计地面标高同天然地面标高。
图4-1平面图图4-2工程地质剖面图⑶由上部结构传至基础顶面的竖向力值分别为外纵墙∑F1K=558.57kN，山墙∑F2K=168.61kN，内横墙∑F3K=162.68kN，内纵墙∑F4K=1533.15kN。
⑷基础采用M5水泥砂浆砌毛石，标准冻深为1.2m。
（三）设计内容⑴荷载计算（包括选计算单元、确定其宽度）。
⑵确定基础埋置深度。
⑶确定地基承载力特征值。
⑷确定基础的宽度和剖面尺寸。
⑸软弱下卧层强度验算。
（四）设计要求⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵制图要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。
⑶设计时间五天。
二、墙下条形基础课程设计指导书（一）荷载计算 1.选定计算单元 对有门窗洞口的墙体，取洞口间墙体为计算单元；对无 门窗洞口的墙体，则可取1m 为计算单元（在计算书上应表示出来）。
2.荷载计算 计算每个计算单元上的竖向力值（已知竖向力值除以计算单元宽度）。
（二）确定基础埋置深度dGB50007-2002规定d min =Z d -h max 或经验确定d min =Z 0+（100~200）mm 。
式中 Z d ——设计冻深，Z d = Z 0·ψzs ·ψzw ·ψze ； Z 0——标准冻深；ψzs ——土的类别对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-1；ψzw ——土的冻胀性对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-2；ψze ——环境对冻深的影响系数，按规范中表5.1.7-3；（三）确定地基承载力特征值f a)5.0()3(m d b ak a -+-+=d b f f γηγη式中 f a ——修正后的地基承载力特征值（kPa ）； f ak ——地基承载力特征值（已知）(kPa)；ηb 、ηb ——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（已知）；γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度(kN/m 3)；γm ——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度(kN/m 3)； b ——基础底面宽度（m ），当小于3m 按3m 取值，大于6m 按6m 取值；d ——基础埋置深度（m ）。
土力学与地基基础任务11 土压力及挡土墙设计
一、 概述 二、 土压力的分类 三、 郎肯土压力理论 四、 库仑土压力理论
学习目标:
1. 理解三种土压力的概念。 2. 掌握朗肯土压力理论； 3. 理解库伦土压力理论及其与朗肯土压力理论的比较； 4. 掌握常见情况下土压力的计算。
一、 概述
（一）挡土墙的应用
挡土墙——防止土体坍 塌的构筑物。
2,2
1H1K 1H1
(1H1 2H
下层应为 ', ' ,可近
似认为
h1Ka 'h2Ka wh2
三、朗肯土压力理论(Rankine,1857)
【例题7.1】某挡土墙，高度为5m，墙背垂直光滑，填土面水 平。填土为粘性土，其物理力学性质指标如下：c 8kPa ， 18 ， 18kN / m3。试计算该挡土墙主动土压力及其作用点位 置，并绘出主动土压力强度分布图。
（4）主动土压力 主动土压力强度分布如图7.7
所示。
总主动土压力
Ea
35.89 5 1.223 1
2
67.78kN / m
主动土压力作用点距墙底的距离为
(h z0 ) 5 1.223 1.26m
3
3
作业
1、某挡土墙，高度为5m，墙背垂直光滑，填 土面水平。填土为粘性土，其物理力学性质指 标如下：c 8kPa ，
2
三、朗肯土压力理论(Rankine,1857)
假定条件：墙背光滑（满足剪应力为零的边界条件）、直
立、填土面水平。当挡墙偏离土体时， x逐渐减小到 a时达到
朗肯主动极限平衡状态，主动土压力强度 a为：
粘性土：
a
z
tan
2
45
2
2c
土力学与地基基础作业答案
《土力学与地基基础》作业答案1、表示该点土体处于稳定状态的是（ C ）。
A、τf＞τB、τ=τ fC、Τ＜τ f2、归纳总结摩尔-库仑强度理论，可以表述为如下要点：（ A ）A、剪切破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数B、当法向应力不很大时，抗剪强度可以简化为法向应力的线性函数，即表示为库伦公式C、土单元体中，任何一个面上的剪应力大于该面上土体的抗剪强度，土单元体即发生剪切破坏，可用摩尔-库伦破坏准则表示3、已知地基土中某点的最大主应力为σ1=600kPa，最小主应力σ3=200kPa。
绘制该点应力状态的摩尔应力圆。
求最大剪应力τmax值及其作用面的方向，并计算与大主应面成夹角α=15°的斜面上的正应力和剪应力。
（ C ）A、τmax=200kpa，α=45°，σ=373kPa，τ=100kPaB、τmax=200kpa，α=45°，σ=573kPa，τ=150kPaC、τmax=200kpa，α=45°，σ=573kPa，τ=100kPaD、τmax=150kpa，α=45°，σ=573kPa，τ=100kPa4、一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，施加周围压力Δσ3=200kpa，试件破坏时的主应力差σ1-σ3=280kPa，测得孔隙水压力μf=180kPa，如果破坏面与水平面的夹角为57°，试求破坏面上的法向应力和剪应力以及试件中的最大剪应力。
（ A ）A、σ=283kpa，τ=127kpa，τmax=140kpaB、σ=183kpa，τ=127kpa，τmax=140kpaC、σ=283kpa，τ=127kpa，τmax=240kpaD、σ=283kpa，τ=227kpa，τmax=140kpa5、直剪试验要分快剪，固结快剪及慢剪主要是模拟实际工程中的不固结排水、固结不排水和固结排水三种条件，一般说来，快剪，固结快剪和慢剪得出的强度值是（B）。
【完整版】土力学与地基基础课程设计
(a1-2)
压缩
模量
（Es）
抗压
强度
（frk）
承载力特征值
（fak）
KN/m³
度
①
杂填土
18
②
粉质粘土
20
0.65
34
13
0.20
10.0
130
③
粘土
19
0.58
25
23
0.22
8.2
210
④
全风化砂质泥岩
20
22
30
0.8
230
⑤
强风化砂质泥岩
22
20
25
3.0
300
⑥
中风化砂质泥岩
24
15
40
1370
210
175
271
71
73
67
5
1218
1873
1433
235
193
297
80
83
74
6
1282
1883
1496
257
218
325
86
90
83
7
1339
1970
1560
284
242
355
96
95
89
8
1402
2057
1618
231
266
377
102
104
98
9
1534
2140
1677
335
288
402
109
113
106
10
1598
2205
1727
365
土力学与地基基础实训(论文)
公路桥梁地基处理【摘要】随着我国经济建设的不断深入，公路桥梁等基础设施建设重心逐渐向西部地区倾斜。
西部区域多变的地质条件也为工程的建设提出了更高的要求和更复杂的技术问题，在进行道路桥梁建设时需要着重考虑。
本文结合各种不同类型地基的基本特性、处理原理，介绍了几种常见地基处理方法，分类以及在施工过程中需要注意的问题。
一，处理分类地基处理主要分为：基础工程措施、岩土加固措施。
有的工程，不改变地基的工程性质，而只采取基础工程措施；有的工程还同时对地基的土和岩石加固,以改善其工程性质。
选定适当的基础形式,不需改变地基的工程性质就可满足要求的地基称为天然地基；反之，已进行加固后的地基称为人工地基。
地基处理工程的设计和施工质量直接关系到建筑物的安全，如处理不当，往往发生工程质量事故，且事后补救大多比较困难。
因此，对地基处理要求实行严格的质量控制和验收制度，以确保工程质量。
1.公路桥梁地基处理对象分类在公路与桥梁等基础设施建设过程中遇到的需要进行加固地基主要指软弱地基和特殊土地基。
软弱地基主要指由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填地或其它高压缩性土层构成的地基。
其中淤泥及淤泥质土合称为软粘土；冲填土是指在河流、航道等的整治过程中，将河底淤积的泥砂通过输泥管道吹填到两岸所形成的沉积土，吹填土中含有大量的不可排出的水分且处于流动状态，其工程性质与其颗粒组成、均匀性以及沉积过程中的排水固结条件有很大关系；杂填土的性成果与人类的主要生产与生活过程有关，其主要特征是强度低、不均匀以及高压缩性，对于含有较多的生活垃圾和对下层基础具有侵蚀性的工业废料等杂填土，在未处理之前不应作为基础的持力层；高压缩性土饱和松散粉细砂以及部分饱和砂土，其主要特征是在施工机械设备振动等反复荷载作用下，地基土会产生液化现象。
特殊土地基大部分具有区域性特点，主要包括软土、膨胀土、湿陷性黄土、红粘土和冻土等。
软土是指在缓慢的流水环境中经过沉积以及生物化学作用而形成的，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0的粘性土。
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土力学与地基基础作业设计系列：城市建设系专业班号：工程管理60901学好：200960535序号：12姓名：李媛媛目录一挡土墙设计设计参数1．挡土墙前后高差H=6m2．墙底宽b=3m3．墙后坡角β=0°4．墙背α=90°5．墙面坡取1：0.056．埋深D=1.5 m7．墙底遂坡取0°8．δ=0°9．墙址0°10．填料选Ⅱ类砂土11．持力层取软质岩μ=0.6二桩基础设计设计参数1．荷载条件竖向轴心荷载F1=1800kN，竖向偏心力F2=220 kN,水平力H0=180kN,弯矩M=950kN·m (允许荷载增减20%)2．地质条件①杂填土厚2 m②粉质粘土Qsa=20~30Kpa 厚4~5 m③粉质粘土夹粉土Qsa=15~25Kpa 厚3~4 m④细砂Qsa=25~35Kpa 厚6~7 m⑤圆砾Qsa=40~45Kpa 厚2~3 m⑥卵石Qsa=3000~4000Kpa3. 桩型桩直径Φ=400 mm或Φ=500mm设计过程及演算步骤一挡土墙设计设计参数1．挡土墙前后高差H=6m2．墙底宽b=3m3．墙后坡角β=0°4．墙背α=90°5．墙面坡取1：0.056．埋深D=1.5 m7．墙底遂坡取0°8．δ=0°9．墙址0°10．填料选Ⅱ类砂土11．持力层取软质岩μ=0.6解：因为墙背α=90°墙后坡角β=0°填料选Ⅱ类砂土所以查表得Ka=0.3E a=1/2γH2Ka=1/2×18×7.52×0.3＝151.875kN如图所示将挡土墙分为A1A2两部分A1的面积A1＝1/2×（6＋1.5）×0.5×（6＋1.5）＝1.41 m2 A2的面积A2＝（3－1.5）×（6＋1.5）＝19.69 m2则单位长度为1 m内的挡土墙的自重GG=（A1＋A2）×γ×1＝（19.69＋1.41）×22×1＝464.21kN 挡土墙重心离墙踵的水平距离χ0χ0＝(A1χ1＋A2χ2）/( A1＋A2) ＝(1.41×0.375×2/3＋19.69×1/3×2.625 ) /(19.69＋1.41) ＝ 1.24 mE az＝E a cos(α－δ)＝151.875×cos(90°－0°)＝0E ax＝E a sin(α－δ)＝151.875×cos(90°－0°)＝151.875Z f＝Z－btanα0＝1/3×（6＋1.5）－3×tan0＝2.5 m K t＝(464.2×1.24＋0) /(151.875×2.5)=1.52＜1.6故不满足抗倾覆稳定验算，则将墙底遂坡改为0.1：1即α0=5.7°如图所示（b）挡土墙面积A＞A1＋A2 G0＞G则用G进行估算K tZ f＝1/3×7.5－3×tanα0＝2.2 mK t＝(Gχ0＋E axχf)/E ax Z f＝(464.2×1.24＋0) /(151.875×2.2) =1.72＞1.6因为G0＞G则实际K t＞1.72＞1.6，故满足抗倾覆稳定性。
G n＝G cosα0＝464.2×cos5.7＝461.9 kNG t＝G sinα0＝464.2×sin5.7＝46.19kNE an＝E a cos(α－α0－δ)＝151.875×cos(90－5.7)＝15.08kNE at＝E a sin(α－α0－δ)＝151.875×sin(90－5.7)＝151.12kNK s＝(G n＋E an)μ/(E at－G t)＝(461.9＋15.08) ×0.6/(151.12－46.19)＝2.73＞1.3估算满足滑动稳定性验算因为G0＞G则G n’＞G, G t’＞G t即有K s‘＝（G n’＋E an）μ/ (E at－G t‘) ＞K s＝2.73＞1.3故实际情况中满足滑动稳定性验算综上所述按照图（b）所示设计能满足抗倾覆稳定性、滑动稳定性验算。
二桩基础设计设计参数1．荷载条件竖向轴心荷载F1=1800kN，竖向偏心力F2=220 kN,水平力H0=180kN,弯矩M=950 kN·m(允许荷载增减20%)2．地质条件①杂填土厚2 m②粉质粘土Qsa=20~30Kpa 厚4~5 m③粉质粘土夹粉土Qsa=15~25Kpa 厚3~4 m④细砂Qsa=25~35Kpa 厚6~7 m⑤圆砾Qsa=40~45Kpa 厚2~3 m⑥卵石Q p=3000~4000Kpa3. 桩型桩直径Φ=400mm或Φ=500mm解：(1)选择桩的持力层类型及集合尺寸、初步拟定承台埋深选择桩的持力层为卵石层Q p=4000Kpa，桩为管柱桩，桩直径Φ=400mm，桩尖进入持力层的深度为应符合1~3d，则进入度L1=3d=1.2 m，承台埋深为d=2 m.桩的总长度为L0=2＋4＋4＋6＋3＋1.2=20.2 m（2）确定单桩承载力特征值粉质粘土Qsa=25Kpa 厚h=4m粉质粘土夹粉土Qsa=20Kpa 厚h=4 m细砂Qsa=25Kpa 厚h=6m圆砾Qsa=40Kpa 厚h=3 m卵石Q p=4000KpaR a＝Q p A p＋μΣQsiaLi＝3.14×0.22×4000＋3.14＋0.4×(25×4＋20×4＋25×6＋40×3) ＝1067.6 kN 取R a＝1068 kN（3）确定桩的数量及平面布置，受力情况如下竖向轴心力F1=1800×（1＋20%）=2160kN竖向偏心力F2=220×（1＋20%）=264kN水平力H=180×（1＋20%）=216kN弯矩M=950 kN·m桩的根数n＞F/1.25 R a＝(2160＋264) /（1.25×1068）＝1.82由于偏心荷载和整体荷载因素及考虑稳定性和安全性取n＝ 4桩中心距S＝3d＝1.2 m，分两排正好按照正方形布置如图所示（4）初步选择承台尺寸因为按照正方形布置，则变宽L＝2×0.4＋1.2＝2 m承台埋深为2 m，承台高1m，桩顶伸入承台50 mm，钢筋保护层取40 mm，承台有效高为h0＝1－0.04－0.05＝0.91 m＝910 mm（5）计算桩顶荷载设计值取承台及其上土得平均重度γG＝20kN/m3,则桩顶平均竖向设计值为N＝(F＋G) / n＝(2160＋264＋20×2×2×2) /4＝646 kN N＝646 kN＜R a＝1068kNN max＝N＋(M＋H h)χmax/Σχi2＝646＋(950＋216×1)×1.2/(2×1.22)＝1131.8 kN＜1.2 R a＝1281.6 kNN min＝N－(M＋H h)χmax/Σχi2＝646－(950＋216×1)×1.2/(2×1.22)＝160.2 kN＞0 (满足)（6）承台冲切承载力验算选用C30的混凝土，f t＝1430Kpa，Ⅱ级钢筋f y＝300N/mm2①柱边冲切，冲跨比λ，冲切系数α因为按照正方形布置且完全对称，则λ0x＝λ0y,α0x＝α0yα0x＝α0y＝a0x/ h0＝0.2/0.91＝0.22＞0.2λ0x＝λ0y＝0.72/(λix＋0.2)＝0.72/(0.22＋0.2)＝1.712[α0x(b c＋a0y) ＋α0y(h c＋a0x)] f t h0＝2[1.71×(0.4＋0.2) ＋1.71(0.4＋0.2)] ×1430×0.91＝5340.5kN＞γ0 F1＝1.0×(2160＋264) ＝2424 kN (满足)②角柱向上冲切因为按照正方形布置且完全对称，则α0x＝α0yα1x＝α1y＝0.56/(λix＋0.2)＝0.56/(0.22＋0.2)＝1.33[α1x(c2＋a1y/2) ＋α1y(c1＋a1x/2)] f t h0＝[1.33×(0.6＋0.2/2) ＋1.33(0.6＋0.2 /2)] ×1430×0.91＝2423.02kN＞γ0N max＝1.0×1131.8 kN (满足)(7)承台受弯承载力计算M＝ΣN i Y i＝2×646×0.4＝516.8 kN·mxA S＝M x/0.9f y h0＝(516.8×106)/(0.9×300×910)＝2103.4 mm2选用14 14@100 A S＝2154.6mm2，沿X轴方向均匀布置。
M＝ΣN i X i＝2×1131.6×0.4＝905.3kN·mxA S＝M y/0.9f y h0＝(905.3×106)/(0.9×300×910)＝3644.5mm2选用14 18@100 A S＝3563mm2，沿Y轴方向均匀布置。
最小配筋率ρ＝100% [(2154.6＋3563)/(2000×910) ]＝0.31% 即ρ＝0.31%＞ρmin＝45f t/f y＝（45×1.43/300）%＝0.21%。