地基与基础(第三版)全书复习思考题答案1-8章课后练习题题库.doc
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1、复习思考题1-1土由哪几部分组成?分别对土的性质有何影响?土是由固体颗粒、水和气体所组成的三相体系。土的固相成分的比例越高,其压缩性越小,抗剪强度越大,承载力越高。固态水是指土中的水在温度降至 0C以下时结成的冰。水结冰后体积会增大,使土体产生冻胀,破坏土的结构,冻土融化后会使土体强度大大降低。气态水是指土中出现的水蒸气,一般对土的性质影响不大。土中气体常与大气连通或以封闭气泡的形式存在于未被水占据的土孔隙中,前者在受压力作用时能够从孔隙中挤出,对土的性质影响不大;后者在受压力作用时被压缩或溶解于水中,压力减小时又能有所复原,对土的性质有较大影响,如透水性减小、弹性增大,延长变形稳定的时间等。
2、土中液态水与土颗粒之间的相互作用对土的性质影响很大,而且土颗粒越细影响越大,其主要有结合水和自由水两大类。1-2土的物理性质指标有哪些?哪些是试验指标?哪些是导出指标?物理指标:工程上将组成土的三相之间重量与重量、重量与体积、体积与体积比例关系称为土的物理性质指标。试验指标:土的重度,土的含水量w,土粒相对密度(亦称土粒比重)ds导出指标:土的干重度d,土的饱和重度sat,土的有效重度(浮重度),土的孔隙比e,土的孔隙率n,土的饱和度Sr。1-3何谓粒组?粒组如何划分?自然界中的土都是由大小不等的土粒组成的散粒混合体,土的粒径发生变化,其主要工程特性也相应发生变化。粒组是粒径和性质相近的岩土颗
3、粒的组别。土粒按其粒径范围,划分为若干粒组。1-4土中水的存在形态有哪些?对土的工程性质影响如何?土中水按其形态可分为固态水、液态水、气态水。固态水是指土中的水在温度降至 0C以下时结成的冰。水结冰后体积会增大,使土体产生冻胀,破坏土的结构,冻土融化后会使土体强度大大降低。气态水是指土中出现的水蒸气,一般对土的性质影响不大。液态水与土颗粒之间的相互作用对土的性质影响很大,而且土颗粒越细影响越大,其主要有结合水(强结合水、弱结合水)和自由水(毛细水、重力水)两大类。强结合水具有很大的黏滞性、弹性和抗剪强度,当黏土中只含有强结合水时呈坚硬状态。弱结合水也不传递静水压力,呈黏滞状态,此部分水对黏性土
4、的物理力学性质影响很大,黏性土在一定含水量范围内具有可塑性。毛细水位于地下水位以上的透水层中,容易湿润地基造成地陷,特别在寒冷地区要注意因毛细水上升产生冻胀现象,地下室要采取防潮措施。在地下水位以下的土,受重力水的浮力作用,土中的应力状态会发生改变。施工时,重力水对于基坑开挖、排水等方面会产生较大影响。1-5无粘性土最主要的物理状态指标是什么?评定碎石土、砂土密实度的方法有哪些?无粘性土最主要的物理状态指标是密实度。碎石土:根据重型圆锥动力触探锤击数N63.5将碎石土的密实度划分为松散、稍密、中密和密实;野外鉴别方法.沙土:用孔隙比e为标准判断;用相对密度Dr为标准判断。1-6粘性土的物理状态
5、指标是什么?其主要影响因素是什么?粘性土的物理状态指标土的软硬程度或称粘性土的稠度。主要影响因素为水。1-7何谓液限、塑限?它们与土的天然含水量是否有关?土由流动状态转变到可塑状态时的界限含水量称为液限(也称为流限或塑性上限);土由可塑状态转变到半固态时的界限含水量称为塑限(也称为塑限下限);与土的天然含水量是无关。1-8地基岩土分为几类?各类土划分的依据是什么?建筑地基基础设计规范(GB 500072002)把建筑地基的岩土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土六类。岩石是指颗粒间牢固连接,呈整体或具有节理裂隙的岩体。碎石土是指粒经大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。砂土是指粒经
6、大于2mm的颗粒含量不超全重50%,且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土。粉土是指粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%,且塑性指数IP10的土。粘性土是指塑性指数IP10的土。人工填土是指因人类活动堆填而形成的土。1-9地基处理的目的是什么?常用的地基处理方法有哪些?其适用范围?当建筑物建造在软弱地基或不良地基上,可能会出现承载力不足、沉降或沉降差过大、地基液化、地基渗漏、管涌等一系列地基问题。地基处理的目的就是针对上述问题,采取相应的措施,改善地基条件,以保证建筑物的安全与正常使用。常用的处理方法有:换土垫层;碾压与夯实;排水固结;振密与挤密;置换与拌入等。1-1
7、0机械压实法包括哪些方法?其适用条件是什么? 机械压实法一般包括机械碾压、振动击实、重锤夯实等。常用于地下水位以上的大面积填土和杂填土地基的压实。1-11强夯法适宜于处理哪些地基?其作用机理是什么? 强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土及人工填土等地基的施工,对淤泥和淤泥质土等饱和粘性土地基,需经试验证明施工有效时方可采用。作用机理:强夯法主要是将势能转化为夯击能,在地基中产生强大的动应力和冲击波,纵波(压缩波)使土层液化,产生超静水压力,土粒之间产生位移;横波(剪切波)剪切破坏土粒之间的连接,使土粒结构重新排列密实。1-12试述换土垫层法的作用与适用范围,砂石
8、垫层的施工要点?作用:提高地基的承载力;减少地基沉降量;加速软弱土层的排水固结;防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用;消除湿陷性黄土的湿陷性。适用范围:适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基、暗塘等的浅层处理,用于消除黄土湿陷性、膨胀土胀缩性、冻土冻胀性。当采用大面积填土作为建筑地基时,尚应按国家有关规范的规定执行。多用于多层或低层建筑的条形基础或独立基础的情况,亦可用于地坪、料场道路工程,换土的宽度与深度有限,既经济又安全。施工要点:(1)施工机械应根据不同的换填材料选择。粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾;砂石等宜用振动碾。当有效压实深度内土的饱和度小于并接近60时,可采
9、用重锤夯实。 (2)施工方法、分层厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。一般情况下,分层铺厚度可取200300mm。但接近下卧软土层的垫层底层应根据施工机械设备及下卧层土质条件的要求具有足够的厚度。严禁扰动垫层下的软土。 (3)素填土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量2.0范围。灰土应拌合均匀并应当日铺填夯压,且压实后3天内不得受水浸泡。垫层竣工后,应及时进行基础施工和基坑回填。 (4)重锤夯实的夯锤宜采用圆台形,锤重宜大于2t,锤底面单位静压力宜在1520kPa。夯锤落距宜大于4m。重锤夯实宜一夯挨一夯顺序进行。在独立柱基坑内,宜先外后里顺序夯击;同一基坑底面标高不同时,应先深后浅逐
10、层夯实。同一夯点夯击一次为一遍,夯击宜分23遍进行,累计夯击1015次,最后两遍平均夯击下沉量应控制在:砂土不超过510mm;细颗粒土不超过1020mm。1-13试述排水固结法的加固机理及适用条件。加固机理:在建筑物建造以前,对建筑场地施加预压,使土中孔隙水排出,孔隙体积逐渐减小,地基逐渐固结沉降,强度逐渐提高,达到解决建筑物地基稳定和变形问题。适用条件:适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。砂井堆载法适用于存在连续薄砂层的地基,对有机质土则不适宜。真空预压法适用于能在加固区形成稳定负压边界条件的软土地基。降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力,地基不会产生剪切破坏
11、,故适用于很软弱的粘土地基。1-14挤密法和振冲法的适用范围是什么?砂石挤密桩的设计与施工要点?适用范围:挤密砂桩常用来加固松砂地基、松散的杂填土地基及粘粒含量不多的粘性土地基。而挤密土桩及灰土桩常用来加固湿陷性黄土地基。砂石挤密桩的设计与施工要点:设计要点:处理范围 砂石桩处理范围应大于基底范围,处理宽度宜在基础外缘加宽l3排桩。对可液化地基,在基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度12,并不应小于5m。桩直径及平面布置 砂石桩直径可根据地基土质情况和成桩设备等因素确定,一般为300800mm,对饱和粘性土地基宜选用较大的直径。平面布置宜采用等边三角形或正方形。 桩间距 砂石桩的间距应通过现
12、场试验确定。对粉土和砂土地基,不宜大于砂石桩直径的4.5倍;对粘性土地基不宜大于砂石桩直径的3倍。 桩长 砂石桩桩长可根据工程要求和工程地质条件通过计算确定,且不宜小于4m。 垫层 砂石桩顶部宜铺设一层厚度为300500mm的砂石垫层。施工要点:施工设备 砂石桩施工可采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩法。当用于消除粉细砂及粉土液化时,宜用振动沉管成桩法。施工顺序 对砂土地基宜从外围或两侧向中间进行,对粘性土地基宜从中间向外围或隔排施工。在既有建(构)筑物邻近施工时,应按背离建(构)筑物方向进行。施工要求 施工前应进行成桩工艺和成桩挤密试验。当成桩质量不能满足设计要求时,应在调整设计与施工有
13、关参数后,重新进行试验或改变设计方案。施工时桩位水平偏差不应大于0.3倍套管外径,套管垂直度偏差不应大于l。1-15灌浆法加固地基的机理有哪些?渗透灌浆挤密灌浆劈裂灌浆电动化学灌浆1-16托换法的含义?托换法是如何分类的?含义:托换法是对既有建筑物的地基和基础进行处理和加固,或在既有建筑物基础下需要修建地下工程,以及邻近新建工程而影响既有建筑物的安全等问题的处理方法的总称。(1)按托换性质分类按托换的性质可分为:既有建筑物地基设计不符合要求;既有建筑物增层、扩建或改建;邻近修建地下工程、新建工程或深基坑开挖等。(2)按托换目的分类按托换目的可分为:补救性托换、预防性托换和维持性托换三种。补救性
14、托换是指既有建筑物基础下地基土不能满足承载力和变形要求,或因拟对既有建筑物进行增层改造、扩建或改建等而使基础下地基土不能满足承载力和变形要求时,需扩大既有建筑物基础底面积或加深基础至比较好的持力层上,或需对地基进行处理的托换工程。预防性托换是指,虽然既有建筑物的地基土能满足地基承载力和变形要求,但由于在其邻近要修建较深的新建筑物基础,包括深基坑开挖和隧道穿越,可能危及既有建筑物的安全使用,用托换技术对既有建筑物的地基基础所采取的预防性措施。维持性托换是指,在新建的建筑物基础上预先设置可装设顶升的措施(如预留安放千斤顶位置),以适应事后产生不容许出现的地基差异沉降值时,设置千斤顶调整差异沉降。(
15、3)按托换方法分类 按托换方法可分为:桩式托换法、灌浆托换法和基础加固法三种。桩式托换法 所有采用桩的形式进行托换的方法都称为桩式托换法,包括坑式静压桩托换、锚杆静压桩托换、灌注桩托换和树根桩托换等。桩式托换适用于软弱粘性土、松散砂土、饱和黄土、湿陷性黄土、素填土和杂填上等地基。灌浆托换法 灌浆托换法采用气压或液压将各种有机或无机化学浆液注入土中,使地基固化,起到提高地基土承载力、消除湿陷性或防渗堵漏等作用。根据灌浆材料的不同,可分为水泥灌浆法、硅化法和碱液法等。灌浆托换法适用于既有建筑物的地基处理。灌浆托换属于原位处理,施工较为方便,浆料硬化快,加固体强度高,一般可实现不停产加固。但是,因材
16、料价格一般较高,一般仅用于浅层加固处理,加固深度通常为35m。且宜与其他托换方法进行经济技术比较后,再决定是否采用。基础加固法 采用水泥浆或环氧树脂等浆液灌浆,或加大基础底面面积、增大基础深度使基础支承在较好的土层上的加固方法,统称基础加固法。可分为灌浆法、加大基础托换法和坑式托换法等。适用于建筑物基础支承能力不足的既有建筑物的基础加固。(4)按托换时间分类 按托换时间可分为:临时性托换和永久性托换。综合练习题1-1某教学楼地基勘探中用环刀取100cm3原状土样,用天平称得湿土质量为185g,烘干后称得质量为155g,已知土粒相对密度Gs2.66,试计算土样的重度、含水量、孔隙比、孔隙率、饱和
17、度、饱和重度、有效重度和干重度。【解】:(1)计算土样的三相组成部分的重量与体积:土样总重量 W0.185101.85N 土粒重量 Ws0.155101.55N土样中水的重量 WwW - Ws1.85-1.550.3N土粒体积由得: cm3 孔隙体积 VvV -Vs100-58.2741.73cm3 水的体积 cm3 气体体积 VaVv Vw41.73-3011.73cm3(2)确定土的各物理性质指标:土的含水量:土的重度:kN/ m3土的干重度:kN/ m3孔隙比:饱和度: 土的饱和重度:kN/m3土的有效重度:kN/m32-2某住宅地基土样试验中,测得土样的含水量w19.6,干重度d16.
18、8kN/m3,土粒相对密度2.7,试计算重度、孔隙比e、饱和度Sr、饱和重度sat和有效重度。【解】:假设土体积100 cm3(1)计算土样的三相组成部分的重量与体积:土粒重量:WsdV16.8100010010-6=1.68N水的重量:Ww=wWs =19.61.68=0.33N土体总重量:W= Ws + Ww =1.68+0.33=2.01N水体积:Vw= Ww /w =0.33/101000=33cm3土体体积: cm3空隙体积:VvV -Vs100-62.2237.78cm3(2)确定土的各物理性质指标:土的重度:kN/ m3孔隙比:饱和度:土的饱和重度: 土的有效重度:kN/m33-
19、3某土样颗粒分析结果见表1-23所示,标准贯入试验锤击数N31,试确定该土样的名称和状态。表123 颗粒筛分试验结果表 粒径(mm)20220.50.50.250.250.0750.0750.050.05粒组含量()12.117.736.419.210.14.5【解】:由表可知,砂土是指粒经大于2mm的颗粒含量不超全重50%,且粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土,故属于沙土。且12.150%,(12.1+17.7)50%,故属于中沙。标准贯入试验锤击数N3130,故处于密实状态。4-4某住宅小区甲、乙两个钻孔土样的物理性质试验结果见下表124,试分析判断下列结论的正确性。表12
20、4 甲、乙试样物理性质指标 土样w()GswL()wP()Sr甲44.62.7131.013.51.0乙25.02.6515.661.0(1)甲土样比乙土样天然重度大;(2)甲土样比乙土样粘粒含量多;(3)甲土样比乙土样干重度大;(4)甲土样比乙土样孔隙率大。【解】:(1)假设土体体积100cm3甲: ,乙: ,错。(2)甲:乙:因为“粘粒含量愈多,土的比表面积愈大,土中结合水含量高,塑性指数就大”,17.59.6,所以正确。(3)甲: 乙:错。(4)甲:乙:正确。复习思考题2-1自重应力与附加应力是如何形成的?分析地基变形的主要原因?建筑物修建以前,地基中由土体本身的有效重量而产生的应力即为
21、土的自重应力。而建筑物修建以后,新增的建筑物荷载将使地基中原有的应力状态发生变化,从而引起附加应力。如果地基应力和变形过大,不仅会使建筑物发生不能允许的过大沉降,甚至会使地基土体发生整体失稳而破坏。2-2自重应力与附加应力在地基中的分布规律有何不同?如何计算? 自重应力分布规律:(1)自重应力分布线的斜率是该土层的重度;(2)自重应力在均质等容重地基中随深度呈直线分布;(3)自重应力在成层不同容重地基中呈折线分布;(4)自重应力在成层地基中转折点位于在土层分界面处和地下水位处。在深度z处土的自重应力为: (1)均质地基(2)成层地基 附加应力分布规律:(1)在竖向集中力P作用线上(即),附加应
22、力随着深度z的增加而递减;(2)在r0的竖直线上,在地表处的附加应力0,随着深度z的增加,从零逐渐增大,但到一定深度后,又随着深度z的增加而减小。(3)当z=常数的水平面上的,附加应力随着r的增大而减小。如果地面上有几个竖向集中力作用时,则地基中任意点M处的附加应力可以分别求出各集中力对该点所引起的附加应力,然后进行叠加。(4)若在空间将相同点连成曲面,其空间曲面的形状如泡状,故称为应力泡。在均匀的、各向同性的半无限弹性体表面作用一竖向集中荷载P时,半无限体内任意点M(x、y、z)的竖向正应力z(不考虑弹性体的体积力)可由布西奈斯克(JVBoussinesq,1885)解计算:如果地面上有几个
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