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地基与基础答案
《地基与基础》教材习题参考答案
第1章绪论
1.什么是地基？
什么是基础？
它们各自的作用是什么？
地基：
我们将受建筑物影响在土层中产生附加应力和变形所不能忽略的那部分土层称为地基。
作用：
承受基础传来的荷载，并将荷载向土层深处传递。
基础：
建筑物的下部通常要埋入土层一定深度，使之坐落在较好的土层上。
我们将埋入土层一定深度的建筑物下部承重结构，称为基础。
作用：
基础位于建筑物上部结构和地基之间，承受上部结构传来的荷载，并将荷载传递给下部的地基，因此，基础起着上承和下传的作用。
2.什么是持力层？
什么是下卧层？
地基是有一定深度和范围的，当地基由两层及两层以上土层组成时，通常将直接与基础底面接触的土层称为持力层；在地基范围内持力层以下的土层称为下卧层（当下卧层的承载力低于持力层的承载力时，称为软弱下卧层）。
3.什么是天然地基？
什么是人工地基？
良好的地基应该具有较高的承载力和较低的压缩性，如果地基土较软弱，工程性质较差，需对地基进行人工加固处理后才能作为建筑物地基的，称为人工地基；未经加固处理直接利用天然土层作为地基的，称为天然地基。
4.什么是浅基础？
什么是深基础？
对一般房屋的基础，若土质较好，埋置深度不大（d≤5m），采用一般方法与设备施工的基础，称为浅基础，如独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础及壳体基础等；如果建筑物荷载较大或下部土层较软弱，需要将基础埋置于较深处（d＞5m）的好土层上，并需采用特殊的施工方法和机械设备施工的基础，称为深基础。
5.简述地基与基础设计的基本要求。
（1）地基承载力要求：
应使地基具有足够的承载力（≥基础底面的压力），在荷载作用下地基不发生剪切破坏或失稳。
（2）地基变形要求：
不使地基产生过大的沉降和不均匀沉降（≤建筑物的允许变形值），保证建筑的正常使用。
（3）基础结构本身应具有足够的强度和刚度，在地基反力作用下不会发生强度破坏，并且具有改善地基沉降与不均匀沉降的能力。
6.简述与地基基础有关的工程事故主要有哪些。
苏州市虎丘塔、意大利比萨斜塔、墨西哥市艺术宫、日本新泻市公寓等。
第2章土的物理性质及工程分类
1、选择题
（1）C；
（2）A；（3）D；（4）C；（5）C；（6）C；（7）C
2、简答题略
3、案例分析
（1）答案：
，%，
（2）答案：
31%，，47%，97%
（3）答案：
①，,%；②2086m3；③704Kn，
（4）粘土，
（5）粉质粘土A：
可塑，B：
坚固
第3章地基土中的应力计算
一、选择题
1．B2．B3．D4．A5．B6．B7．B8．A
二、简答题
1、什么是自重应力？
什么是附加应力？
二都计算时采用的是什么理论？
做了哪些假设？
自重应力是指土的有效重量在土中产生的应力，始终存在于土体之中。
附加应力是由建筑物建造后由荷载作用产生的应力。
自重应力和附加应力采用弹性理论计算
自重应力计算的基本假设：
水平方向及地面以下都是无限延伸的半无限空间体，各处均匀、连续，土体在自重应力作用下，只产生竖向变形，而无侧向位移及剪切变形。
附加应力计算的基本假设：
地基土是均质、连续、各向同性的线弹性半无限空间体。
2、地下水位的升降对自重应力有何影响？
当地下水位变化时，计算中如何考虑？
地下水位的升降会引起土中自重应力的变化。
当水位下降时，原水位以下自重应力增加，增加值可做为附加应力，因此会引起地表或基础的下沉；当水位上升时，对设有地下室的建筑或地下建筑工程地基的防潮不利，对粘性土的强度也会有一定影响。
3、以条形基础为例，说明附加应力的在地基中传播、扩散规律。
条形基础下附加应力在地基中传播、扩散规律：
（1）在条形基础中心线下，在基底处最大，随着深度的增大，逐渐减小；
（2）深度为的任一水平面上，在基础中心线下最大，并向两侧逐渐减小；
（3）在条形基础外任一竖直线上，在处，，随着深度的增大，先增大后减小。
4、怎样计算矩形均布荷载作用下地基内任意点的附加应力？
矩形荷载作用下地基中任意点的附加应力。
如下图所示的荷载平面，求点深度为z处M点的附加应力时，可通过o点将荷载面积划分为几块小矩形，并使每块小矩形的某一角点为点，分别求每个小矩形块在M点的附加应力，然后将各值叠加，即为点的最终附加应力值。
矩形均布荷载作用下地基内任意点可分为以下四种情况：
①点矩在形荷载边缘上（如图a）则
②点在矩形荷载面内（如图b），则
③点在矩形荷载面边缘外侧（如图c），此时，荷载面可以看成由与之差和与之差合成的，则
④点在矩形荷载面角点外侧（如图d），把荷载面看成由和两个面积中扣除与而成的，则
三、应用案例
1、解：
（1）无地下水时：
（2）有地下水时：
2、解：
粗砂层为透水层，采用效重度计算：
粘土层液性指数，处于坚硬状态，因此，粘土层为不透水层，计算时应按天然重度计算，并考虑上覆水的自重。
3、解：
附加应力具体计算见下表：
0
0
第4章地基的变形
一、选择题
1．A2．A3．A4．B5．B6．B7．A8．C9．D
二、简答题
1、土的压缩性指标有哪些？
简述这些指标的定义及其测定方法？
土的压缩性指标有：
压缩系数、压缩指数、压缩模量、变形模量。
压缩系数：
侧限压缩试验结果用e-P曲线表示，当压力变化范围不大时，曲线段可近似地以割线代替，此割线的斜率称压缩系数，可用公式表示。
压缩指数：
侧限压缩试验的结果用e-lgP曲线表示，e-lgP曲线后半段接近直线，它的斜率称压缩指数，可用公式表示。
压缩模量：
是指在完全侧限条件下，土的竖向附加应力与相应应变的比值，可由式求得。
变形模量：
无侧限条件下应力与应变的比值。
其中压缩系数、压缩指数、压缩模量可由室内侧限压缩试验测得，变形模量由现场载荷试验测定。
室内侧限压缩试验方法：
先用环刀切取原状土样，放入上下有透水石的压缩仪内，并分级加载。
在每级荷载作用下，压缩至变形稳定，测出土样的变形量，然后加下一级荷载。
根据每级荷载下的稳定变形量算出相应压力下的孔隙比，称侧限压缩试验。
现场载荷试验方法：
在试验点挖一试坑，宽度为承压板宽度或直径的三倍，深度与待测土层相同，通过承压板对土体施加荷载。
荷载应逐级增加，每级加载后，每隔一定时间测读一次沉降量，直至沉降稳定，可加下一级荷载，直至达到终止加载的标准。
根据各级荷载及相应的稳定观测数值绘制荷载（）-沉降（）关系曲线。
2、何谓土层前期固结压力？
如何确定？
如何判断土层一点的固结状态？
土层前期固结压力：
天然土层在历史上所经受过的包括自重应力和其他荷载作用形成的最大竖向有效固结压力。
土层前期固结压力可按卡萨格兰德经验作用图法确定，具体步骤如下：
1）从曲线上找出曲率半径最小的一点，过点作水平线和切线
2）作的平分线，与曲线中直线段延长线相交于点
3）点所对应的有效应力就是前期固结压力。
土层一点的固结状态，可由前期固结压力与现有土的自重应力之间的相对关系来判别：
1）正常固结的土：
；2）超固结的土：
；3）欠固结的土：
。
3、分层总和法计算地基的最终沉降量有哪些基本假设？
基本假设：
（1）地基土是均质、各向同性的半无限空间体；
（2）地基土在竖向附加应力作用下只产生竖向压缩变形,不发生侧向膨胀变形。
（3）采用基底中心点下的附加应力计算地基变形量。
4、分层总和法计算地基的最终沉降量与规范推荐法有何异同？
试从基本假定、分层厚度、采用的计算指标、计算深度和结果修正等方面加以说明。
分层总和法和规范推荐法计算地基的最终沉降量的相同点：
（1）基本假定相同；
（2）采用的计算指标相同，都采用侧限压缩试验指标、计算沉降量。
分层总和法和规范推荐法计算地基的最终沉降量的不同点：
（1）分层厚度不同：
分层总和法分层厚度需满足：
a）（b为基底宽度）；b）压缩性不同的天然土层、地下水界面需分层；
规范推荐法厚度需满足：
压缩性不同的天然土层需分层。
（2）计算深度不同：
分层总和法计算深度的确定：
一般土层取处，对于高压缩性土层可取处；
规范推荐法计算深度的确定：
取深度满足处。
（3）结果修正：
分层总和法：
不进行结果修正；
规范推荐法：
考虑实际情况对计算值乘以沉降经验系数进行结果修正。
5、简述固结度的定义？
固结度的大小与哪些因素有关？
土的固结度：
地基土在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结变形（压缩）量与最终变形（压缩）量之比。
固结度的大小与土的渗透系数、孔隙比、压缩系数、水的重度、最大渗透距离、固结时间、附加应力的分布情况等因素有关。
固结度随着渗透系数、孔隙比和固结时间的增大而增大，随着最大渗透距离、压缩系数的增大而减小。
三、应用案例
1、解：
（1）计算
（2）确定，计算
估算：
考虑到持力层下有软弱下卧层，计算深度应比估算较大些，取，求各分层，具体计算见下表：
-
0
0
7
3
3
满足要求。
（3）确定
查表4-2（当时），
2、解：
（1）
单面排水时：
最大渗透距离
双面排水时：
最大渗透距离
（2）
将代入式中，解得：
单面排水时：
，解得：
双面排水时：
，解得：
第5章土的抗剪强度与地基承载力
1．选择题
（1）B；
（2）B；（3）A；（4）A；（5）D
2．简答题
（1）粘性土与无粘性土的库仑定律有何不同？
答案：
粘性土与无粘性土的库仑定律主要不同在于抗剪强度的组成不同，粘性土的抗剪强度由两个部分组成，一个是土颗粒间的咬合摩擦，一个是粘粒间的粘结作用，；无粘性土的抗剪强度由土颗粒间的咬合摩擦引起，。
（2）若受剪面处于极限平衡状态，如何改变其应力（τ或σ）能使该受剪面更安全？
若受剪面上已有τ>τf，是否可以调整应力σ或τ使其更安全？
答案：
若受剪面处于极限平衡状态，可以减小该点处的最大主应力σ1，或增大该点处的最小主应力σ3，可以使该受剪面更安全。
但最大主应力不可以减小至小于原最小主应力，同样最小主应力不可以增大至大于原最打主应力；
若受剪面上已有τ>τf，则改点已经破坏。
（3）最大剪应力τmax如何计算？
作用在哪个面上？
答案：
，当?
=45°时，剪应力最大τmax=（σ1-σ3），作用在与最大主应力平面成45°夹角的斜面上。
（4）三轴剪切试验有哪些优缺点？
答案：
三轴试验优点是
①能够控制排水条件以及可以量测土样中孔隙水压力的变化；
②三轴试验中试件的应力状态也比较明确，剪切破坏时的破裂面在试件的最弱处，不像直接剪切仪那样限定在上下盒之间；
③三轴压缩仪还可用以测定土的其他力学性质，如土的弹性模量。
常规三轴压缩试验的主要缺点是：
①试样所受的力是轴对称的，也即试件所受的三个主应力中，有两个是相等的，但在工程际中土体的受力情况并非属于这类轴对称的情况；
②三轴试验的试件制备比较麻烦，土样易受扰动。
（5）土体剪切破坏经历哪几个阶段？
破坏形式有哪几种？
答案：
土体剪切破坏经历3个阶段，弹性变形阶段（p～s曲线上初始的直线段）、塑性变形阶段（p～s曲线上直线段后面的弧线段）、破坏阶段（p～s曲线上弧线段后的竖直向下段）。
破坏形式有3种，整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲切破坏。
（6）如何根据现场载荷试验得到的p～s曲线，确定承载力特征值?
ak？
答案：
根据p～s曲线，确定承载力特征值?
ak的规定如下
①当p～s曲
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