土力学地基基础第四版习题集解答(5)

2018-12-04 21:31

b=1.5m β=12 0H=5m Pa A B=2.5m

墙背竖直,ε=0,

Ka?cos2(???)22?sin(???)sin(???)?cos??cos(???)?1??cos(???)cos(???)?? 22cos?cos30Ka???0.351222??sin(???)sin(???)?sin50?sin18?cos???1?cos20??1???cos??cos(??)cos20?cos12????Pa=0.5KaγH2=76.43KN/m

Pax= Pa×cos(δ+ε)= Pa×cos20=71.82 KN/m Pay= Pa×sin(δ+ε)= Pa×sin20=26.10 KN/m

本题如果改为墙面垂直,墙背倾斜,其他参数不变。计算过程如下:

b=1.5m ,因为??0,有:ε=11.30 H=5m Pa A B=2.5m

Ka?cos2(???)?sin(???)sin(???)?cos2??cos(???)?1??cos(???)cos(???)??cos218.7?sin50?sin18?cos11.3?cos31.3??1??cos31.3?cos0.7??222,因为??11.3度,有:

Ka??0.4687Pa=0.5KaγH2=99.6KN/m

Pax= Pa×cos(δ+ε)= Pa×cos31.3=85.1 KN/m Pay= Pa×sin(δ+ε)= Pa×sin31.3=51.7 KN/m 5.5解:

以上题墙背垂直为例计算其抗滑和抗倾覆稳定性安全系数。 1、抗滑 墙体面积:(1.5+2.5)×5/2=10m2, 墙体重度22KN/m3,故单位宽度墙体总量W=220KN/m 抗滑安全系数Kh=(W+ Pay)×μ/ Pax=(220+26.1) ×0.4/71.82=1.37 2、抗倾覆

抗倾覆安全系数Kq:

Pax离墙底高度5/3=1.67m; Pay离A点距离:2.5m;

墙分为三角形和矩形两个部分,三角形部分面积=0.5×1×5=2.5m2,矩形部分面积=1.5×5=7.5m2, 重度22,三角形和矩形两个部分的重

量W1、W2分别为55KN/m和165KN/m。距离A点的距离分别为L1=0.67m和L2=1.75m。

Kq=(W1×L1+ W2×L2+Pay×2.5)/(Pax×1.67)=3.26

5.6解:根据条件,墙背竖直、光滑、墙后地表水平,可以按照朗金公式计算土压力。

q=20KPa 中砂 h1=3m γ1=18.5KN/m3 θ2=300 H=10m 粗砂 γ2=19KN/m3 θ2=35 地下水位 6m h2=7m 粗砂 γ2sat=20KN/m3 θ2=350

1、主动土压力: 1)主动土压力系数:

中砂:Ka1=tg2(45-θ1/2)= tg2(45-30/2)=0.33 粗砂:Ka2=tg2(45-θ2/2)= tg2(45-35/2)=0.27

地表主动土压力强度ea1上= Ka1(q+γh)=0.33×(20+0)=6.6 Kpa/m 中砂底部:ea1下= Ka1(q+γh)=0.33×(20+18.5×3)=24.9 Kpa/m

粗砂顶部:ea2上= Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3)=20.4 Kpa/m

地下水位处:ea2水= Kaγh= Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3+18.5×3)=35.8 Kpa/m 墙底:ea2下= Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3+18.5×3+10×4)=46.6 Kpa/m

中砂的主动土压力为梯形分布,面积为(6.6+24.9)×3/2=44 KN/m

地下水位以上的粗砂主动土压力为梯形分布,面积为(20.4+35.8)×3/2=84.3 KN/m 地下水位以下的粗砂主动土压力为梯形分布,面积为(35.8+46.6)×4/2=164.8 KN/m

所以,墙后总主动土压力为44+84.3+164.8=293.1 KN/m

2、水压力:

地下水位处水压力强度:Pw=γwhw=10×0=0 Kpa/m 墙底处水压力强度:Pw=γwhw=10×4=40 Kpa/m

墙后水压力为三角形分布,面积为0.5×40×4=80 KN/m

5.7解:

1m β=60 H=7m ε=200 填土 γ=17KN/m3 θ=300 μ=0.4 1m 1.45m 1m 2.55m 地基土γ=18KN/m3 θ=200

本题基本与教材例题5.8相似,可参照该例题进行计算。

5.8解:

稳定数N=C/(γh) H= C/(γN)

内摩擦角20度,边坡坡角为30度。查图5.48,稳定数N=0.026

H= C/(γN)=5/(16×0.26)=12m 5.9解:

稳定数N=C/(γh)=7/(18×10)=0.039

内摩擦角20度,查图5.48,边坡坡角为35度。

5.10解:略

第5章复习思考题

5.1土压力有哪几种?影响土压力大小的因素是什么?其中最主要的影响因素是什么? 5.2何谓静止土压力?说明产生静止土压力的条件、计算公式和应用范围。 5.3何谓主动土压力?产生主动土压力的条件是什么?适用于什么范围? 5.4何谓被动土压力?什么情况产生被动土压力?工程上如何应用?

5.5朗肯土压力理论有何假设条件?适用于什么范围?主动土压力系数Ka与被动土压力系数Kp如何计算? 5.6 库仑土压力理论研究的课题是什么?有何基本假定?适用于什么范围?Ka与Kp如何求得? 5.7对朗肯土压力理论和库仑土压力理论进行比较和评论。

5. 8挡土墙有哪几种类型,各有什么特点?各适用于什么条件?挡土墙的尺寸如何初定?如何最终确定? 5.10挡土墙设计中需要进行哪些验算?要求稳定安全系数多大?采取什么措施可以提高稳定安全系数? 5.11锚杆式挡土墙有什么优点?这种结构与传统的挡土墙结构有何区别?

5.12 挡土墙后回填土是否有技术要求?何故?理想的回填土是什么土?不能用的回填土是什么土? 5.13挡土墙不设排水措施会产生什么问题?截水沟与泄水孔设在何处?

5.14土坡稳定有何实际意义?影响土坡稳定的因素有哪些?如何预防土坡发生滑动?

5.15 土坡稳定分析圆弧法的原理是什么?为何要分条计算?计算技巧有何优点?最危险的滑弧如何确定?怎样避免计算中发生概念性的错误?

第6章复习思考题

6.1为何要进行岩土工程勘察?中小工程荷载不大,为何不可省略勘察? 6.2 勘察为什么要分阶段进行?详细勘察阶段应当完成哪些工作? 6.3建筑场地等级如何划分?符合什么条件为一级场地? 6.4建筑地基等级如何划分?符合何种条件为二级地基?

6.5岩土工程勘察等级如何划分?勘察等级为二级应符合什么条件?

6.6钻孔间距如何确定?详细勘察岩土工程二级的间距是多少?一级的间距是多少?何故? 6.7钻孔深度的依据是什么?地基为一般粘性土6层住宅详细勘察控制性钻孔深度为多少? 6.8技术钻孔与探查孔有何区别?技术钻孔应占总钻孑L的多大比例?

6.9工业与民用建筑岩土工程勘察中,最常用的勘察方法有哪几种?比较各种勘察方法的 优缺点和适用条件。

6.10动力触探与静力触探有何不同?说明两类方法的优缺点与适用条件。标准贯入试验与 重型圆锥动力触探有何不同?

6.11野外鉴别粘性土用什么方法?

6.12为何要描述土的颜色?土中含有物具体指什么?各种不同含有物对土的工程性质有何响?

6.13岩土工程勘察成果报告分哪几部分?对建筑地基的评价包括哪些内容?为什么规范要求提出地基和基础设计方案建议? 6.14评定岩土工程勘察成果报告优劣的标准是什么?阅读使用勘察成果报告重点在何处? 6.15完成岩土工程勘察成果报告后,为何还要验槽?验槽包括哪些内容?应注意些什么问题?

第七章 天然地基上的浅基础设计

7.1解:

基础宽度大于6m,按照6m取值。查表7.10得,ηb=3,ηd=4.4 fa=fak+ηbγb(b-3)+ ηdγd(d-0.5)

fa=240+3×21×(6-3)+ 4.4×18.5×(5-0.5)=795 KPa

7.2解:基础持力层为粉土,

说明:本题在本教材第二版中已经给出,当时按照粉土的孔隙比查ηb和ηd。而在2002年版地基基础设计规范中,按照粉土中的粘粒含量查ηb和ηd。本题没有给出粉土中的粘粒含量,所以本题条件在新规范下条件不足。在这种情况下,为安全计,ηb和ηd取小值。

查表7.10得,ηb=0.3,ηd=1.5,基础宽度3m,深度2m,故进行深度修正。 fa=fak+ηbγb(b-3)+ ηdγd(d-0.5) fa=215+ 1.5×18×(2-0.5)=256 KPa

7.3解:求甲、乙两个基础在埋深1、2、4m情况下的修正承载力。b=2m。

说明:本题对于素填粉土给出的条件不足,未给出它们的承载力特征值。根据地基基础设计规范89年版,只能查出甲、乙两个场地素填粉土承载力基本值。不知道素填粉土的变异系数和样本数。假设根据经验,甲、乙两个场地素填粉土承载力特征值分别为130KPa和110KPa。

本题基础宽度2m,不进行宽度修正,只需根据基础不同埋深,确定不同的持力层。选择进行深度修正即可。先根据给定条件查表7.10得ηb和ηd,然后进行深度修正。方法与上个习题一样。

例如,对于甲基础,当基础埋深为1m时,持力层为粘性土及以下的土层。只有粘性土的承载力特征值190最小。选择粘性土进行深度修正,方法如下:e大于0.85

查表7.10得,ηb=0,ηd=1,基础宽度3m,深度2m,故进行深度修正。 fa=fak+ηbγb(b-3)+ ηdγd(d-0.5) fa=190+ 1×20×(1-0.5)=200 Kpa

其余地层修正方法一样,此处为节约篇幅,不再进行计算。

7.4解:粘土地基,液性指数IL=(31-26.8)/(51.6-26.8)=0.17

d(1?w)2.77(1?0.31)孔隙比e?s?1??1?0.91

?1.9查表7.10得,ηb=0,ηd=1,基础宽度1m,深度1.5m,故进行深度修正。

fa=fak+ηbγb(b-3)+ ηdγd(d-0.5) fa=200+ 1×19×(1.5-0.5)=219 Kpa 7.5解:

重点题

填土h1=1.8m 水位2.8m γ1=17.8KN/m3 1m d=4m 1.2m b=8.5m 粉 土 γ2=18.9KN/m3 γ 2sat=19.4KN/m 3 基础宽度8.5m,大于6m,修正时取6m;埋深4m,大于0.5m,故进行深度和宽度修正。 查表7.10得,ηb=0.3,ηd=1.5(未知粉土粘粒含量),基础宽度1m,深度1.5m,故进行深度修正。 基底以下持力层位于水位以下,重度取浮重度, γb=9.4 KN/m3; 基础埋深范围内土体加权平均重度为:

γd=(17.8×1.8+18.9×1+9.4×1.2)/d=15.6 KN/m3

fa=fak+ηbγb(b-3)+ ηdγd(d-0.5)

fa=140+0.3×9.4×(6-3)+ 1.5×15.6×(4-0.5)=230 KPa

7.6解:

先假设基础宽度小于3m,粘性土持力层承载力进行深度修正。查表7.10得,ηb=0,ηd=1; fa=fak+ηdγd(d-0.5)

fa=185+1×18.6×(1.1-0.5) =196 KPa

N180A???1.03m

f??Gd196?20?1.1 宽度小于3m,无须再进行宽度修正和计算宽度。

7.7解:本题参照教材例题7.3,

重点题

持力层为粘性土,先假设基础宽度小于3m,粘性土持力层承载力进行深度修正。查表7.10得,ηb=0,ηd=1; fa=fak+ηdγd(d-0.5)

fa=210+1×18×(1.9-0.5) =235 KPa 中心荷载下基底面积为:

N2400A1???12.18m2

f??Gd235?20?1.9考虑偏心荷载影响,基底面积增大20%。A=1.2A1=14.6m2; 取独立基础宽度和长度(L/b=1.2):3.5×4.2=14.7>A=14.6m2;(注意:尽可能宽度不超过3m。一般取长的一边作为弯矩作用方向,但是长度和宽度相差不能太大)。

因为宽度大于3m,故需要进行宽度修正。但是,本例中,宽度修正系数为0,所以地基持力层承载力特征值fa还是235 KPa

N=2400KN M=850KN.m d=1.9m 0.5m 1.4m Q=60KN 素填土 粘性土 验算地基承载力:

1、基础自重:G=γG d A=20×1.9×14.7=559 KN 2、基础抵抗矩W=3.5×4.22/6=10.29 m3; 3、总弯矩为:M’=850+60×1.4=934 KN.m 4、基底最大、最小和平均应力:

maxPmin?N?GM'2400?559934292????201.3?90.8?KPa AW14.710.29111平均201.3KPa

虽然基底压力平均值201.3KPa小于fa=235KPa,但是,Pmax大于1.2fa=282KPa,所以基础尺寸重新设计。

取基础取独立基础宽度和长度(L/b=1.4):3.5×4.9=17.15>A=14.6m2;同理,本例中,宽度修正系数为0,所以地基持力层承载力特征值fa还是235 Kpa。

再次验算地基承载力:

1、基础自重:G=γG d A=20×1.9×17.15=652 KN 2、基础抵抗矩W=3.5×4.92/6=14 m3; 3、总弯矩为:M’=850+60×1.4=934 KN.m 4、基底最大、最小和平均应力:

maxPmin?N?GM'2400?652934246????178?68?KPa AW17.1514110平均178KPa

基底压力平均值178KPa小于fa=235KPa, Pmax=245KPa小于1.2fa=282KPa,所以基础尺寸满足要求。

7.8解:

先假设基础宽度小于3m.

持力层承载力进行深度修正,持力层为淤泥质土,查表7.10得,ηb=0,ηd=1;


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