土力学与基础工程.docx
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土力学与基础工程.docx
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土力学与基础工程
土力学与基础工程
要求:
一、独立完成,下面已将五组题目列出,请按照学院平台指定的做题组数作根据题意答,每人只根据题意答一组题目,多根据题意答无效,满分100分;
平台查看做题组数操作:
学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数,显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识;
例如:
“做题组数”标为1,代表学生应作根据题意答“第一组”试题;
二、根据题意答题步骤:
1.使用A4纸打印学院指定根据题意答题纸(根据题意答题纸请详见附件);
2.在根据题意答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作根据题意答;根据题意答题纸上全部信息要求手写,包括学号、姓名等基本信息和根据题意答题内容,请写明题型、题号;
三、提交方式:
请将作根据题意答完成后的整页根据题意答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
文档中上传(只粘贴部分内容的图片不给分),图片请保持正向、清晰;
1.完成的作业应另存为保存类型是“Word97-2003”提交;
2.上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”;
3.文件容量大小:
不得超过20MB。
提示:
未按要求作根据题意答题目的作业及雷同作业,成绩以0分记!
题目如下:
第一组:
一、问根据题意答题(每小题25分,共100分)
1.浅基础设计包含哪些内容?
根据题意答:
天然地基上浅基础的设计,包括下述各项内容:
1.选择基础的材料、类型,进行基础平面布置。
2.选择基础的埋置深度。
3.确定地基承载力设计值。
4.确定基础的底面尺寸。
5.必要时进行地基变形与稳定性验算。
6.进行基础结构设计(按基础布置进行内力分析、截面计算和满足构造要求)。
7.绘制基础施工图,提出施工说明。
基础施工图应清楚表明基础的布置、各部分的平面尺寸和剖面。
注明设计地面或基础底面的标高。
如果基础的中线与建筑物的轴线不一致,应加以标明。
如建筑物在地下有暖气沟等设施,也应标示清楚。
至于所用材料及其强度等级等方面的要求和规定,应在施工说明中提出。
上述浅基础设计的各项内容是互相关联的。
设计时可按上列顺序,首先选择基础材料、类型和埋深,然后逐步进行计算。
如发现前面的选择不妥,则须修改设计,直至各项计算均符合要求且各数据前后一致为止。
为了减轻不均匀沉降的危害,在进行基础设计的同时,尚需从整体上对建筑设计和结构设计采取相应的措施,并对施工提出具体要求。
2.高层建筑深基坑的护坡工程有哪几种?
各适用于什么条件?
根据题意答:
常用的深基坑护坡工程有下列几种:
1)敞挖放坡这种方法技术简单,施工方便,造价低廉.适用于下列条件:
a,相邻建筑有一定距离,允许敞挖放坡,不影响原有建筑的稳定性;b,基坑开挖深度较浅,不大于10m;c,土质较好,无地下水或地下水量不大。
2)灌注桩护坡当建筑物场地窄小,不允许敞挖放坡时,可考虑灌注桩护坡.这种方法适用于下列条件:
a,密集建筑,无法敞挖放坡;b,高层建筑层数小于20层,基坑开挖深度小于10m,c,周围环境不允许噪音污染。
3)钢板桩护坡a,高层建筑,层数超过30层,深基槽开挖超过10m,b,场地处于密集建筑中,无法敞开放坡;c,周围环境允许打钢板桩;d,钢板桩一次投资,多次使用。
4)地下连续墙
5)深层搅拌桩在软土地区使用。
3.预压法处理软土的原理是什么?
真空预压法比堆载预压法有何优点?
如何确
定预压荷载,预压时间以及沙井直径,间距和深度?
根据题意答:
预压法处理软土的原理是在建筑工地上正式修筑工程之前,先堆砂石等材料,对地基进行预压,使地基产生大量沉降而压密,从而提高地基的强度,减少实际工程的沉降量.
优点:
可一次加载,省去分级加载和卸载的时间,预压时间少于堆载预压,可有效消除主固结沉降,适合大面积区域(道路、堆场、码头、机场等)软基处理,不存在弃土问题。
预压荷载与建筑物的基底压力大小相同.砂井间距根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定.砂井深度应根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定.
4.流土与管涌有什么不同?
它们是怎样发生的?
根据题意答:
流土是指在向上渗流作用下局部土体表面隆起,或土粒群同时起动而流失的现象。
而管涌是渗透变型的另一种,是指在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙孔道中发生移动而被带出的现象。
流土主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。
而管涌主要发生在砂砾中。
当土体在上下游水位差作用下产生的水力坡降大于等于该土的临界水力坡降时,就会发生流土或管涌渗透破坏,或地基为成层土时,当有由下向上渗流,粘土层底面的有效应力为零时即发生流土破坏。
第二组:
一、问根据题意答题(每小题25分,共100分)
1、建筑场地等级如何划分,符合什么条件为一级场地?
根据题意答:
建造场地等级应根据场地的复杂程度分为三级。
⑴一级场地(复杂场地)
符合下列条件之一者为一级场地:
①对建筑抗震危险的地段;②不良地质现象强烈发育;③地质环境已经或可能受到强烈破坏;④地形地貌复杂;⑤有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质条件复杂、需专门研究的场地。
⑵二级场地(中等复杂场地)
符合下列条件之一者为二级场地:
①对建筑抗震不利的地段;②不良地质作用一般发育;③地质环境已经或可能受到一般破坏;④地形地貌较复杂;⑤基础位于地下水位以下的场地。
⑶三级场地(简单场地)
符合下列条件者为三级场地:
①地震设防烈度等于或小于6度,或对建筑抗震有利的地段;②不良地质作用不发育;③地质环境基本未受破坏;④地形地貌简单;⑤地下水对工程无影响。
2、扩展基础的适用范围如何,有哪些构造要求?
根据题意答:
扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。
这种基础由于钢筋混凝土的抗弯性能好,可充分放大基础底面尺寸,达到减小地基应力的效果,同时可有效地减小埋深,节省材料和土方开挖量,加快工程进度。
它适用于六层和六层以下的一般民用建筑和整体式结构厂房承重的柱基和墙基。
扩展基础的构造,应符合下列规定:
1锥形基础的边缘高度不宜小于200mm,且两个方向的坡度不宜大于1:
3;阶梯形基础的每阶高度,宜为300mm~500mm;
2垫层的厚度不宜小于70mm,垫层混凝土强度等级不宜低于C10;
3扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0.15%,底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm,也不宜小于100mm。
墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不宜小于8mm;间距不宜大于300mm;每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的15%。
当有垫层时钢筋保护层的厚度不应小于40mm;无垫层时不应小于70mm;
4混凝土强度等级不应低于C20;
5当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时,底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍,并宜交错布置;
6钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处,底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置,另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处。
在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。
3、柱下条形基础和十字形交叉基础的应用范围是怎样的?
根据题意答:
柱下条形基础是常用于软弱地基上框架或排架结构的一种基础类型。
它具有刚度较大,调整不均匀沉降能力较强的优点,但造价较高。
因此在一般情况下,柱下应优先考虑设置单独基础。
当柱荷载较大或地基较差时,采用独立基础不能满足承载力要求,扩大基础面积又受到场地限制时,可考虑采用条形基础。
条形基础具有较大的刚度,对于调整不均匀沉降有良好的作用,但当柱距较大时,条基的刚度也差,调整不均匀沉降的能力也降低,所以选用柱下条形基础应控制在柱距不宜过大(6~7m)的条件下,能较好发挥作用。
当地基承载力较低而柱荷载又较大时,或地基变形和柱荷载的分布在两个方向都不均匀时,一方面要求扩大基础底面积,以满足承载和地基变形的要求,同时又要求基础具有较大刚度,来调整不均匀沉降,这时可考虑设置十字交叉基础。
十字交叉基础具有较大的空问刚度,是一种较好的基础形式,但它有自己的适用范围,不可任意滥用,只有当条形基础不能满足要求时,才采用十字交叉基础。
4、高层建筑深基坑的护坡工程有哪几种?
各适用于什么条件?
根据题意答:
常用的深基坑护坡工程有下列几种:
1)敞挖放坡这种方法技术简单,施工方便,造价低廉.适用于下列条件:
a,相邻建筑有一定距离,允许敞挖放坡,不影响原有建筑的稳定性;b,基坑开挖深度较浅,不大于10m;c,土质较好,无地下水或地下水量不大。
2)灌注桩护坡当建筑物场地窄小,不允许敞挖放坡时,可考虑灌注桩护坡.这种方法适用于下列条件:
a,密集建筑,无法敞挖放坡;b,高层建筑层数小于20层,基坑开挖深度小于10m,c,周围环境不允许噪音污染。
3)钢板桩护坡a,高层建筑,层数超过30层,深基槽开挖超过10m,b,场地处于密集建筑中,无法敞开放坡;c,周围环境允许打钢板桩;d,钢板桩一次投资,多次使用。
4)地下连续墙
5)深层搅拌桩在软土地区使用。
第三组:
一、问根据题意答题(每小题25分,共100分)
1、水平荷载作用下桩身变位有哪几种形式?
各产生于什么情况?
根据题意答:
桩身在水平荷载作用下的变位通常有下列三种形式:
(1)桩身如同刚体一样围绕桩轴线上的某点转动,这种形式发生在桩身较短,入土深度较浅以及地基刚度相对较弱时;
(2)桩身仅在上部发生弯曲变形,而下部完全嵌固于地基之中,这种形式发生在桩的入土深度较大,地基的刚度也较大,而桩的刚度相对较弱时;(3)桩身上部在较大范围内变形如同直立的弹性地基梁那样呈S形,这种形式发生在桩的入土深度更大,地基与桩身的相对刚度比较小时。
2、地下水对建筑工程有哪些影响?
根据题意答:
地下水对建筑工程的主要影响如下:
(1)基础埋深:
通常设计基础的埋置深度应小于地下水位深度;
(2)施工排水:
当地下水位埋藏浅,基础埋置深度大于地下水位深度时,基槽开挖与基础施工必须进行排水;(3)地下水位升降:
地下水位上升,将使粘性土软化,增大压缩性;失陷性黄土则产生严重失陷,膨胀土吸水膨胀,将基础顶起;地下水位下降则会使建筑物产生附加沉降(4)当地下室常年或雨季处在地下水位以下,必须做好防水层;(5)当地下水中含有害的化学物质,对建筑物具有侵蚀性;(6)地下水的浮力可将空心结构物浮起,需要进行响应的措施来根据题解答决;(7)存在承压水的地区,基槽开挖深度要计及承压水上面的隔水层的自重压力应大于承压水的压力.否则,承压水可能冲破基槽。
3、建筑物进行沉降观测的目的是什么?
如何实施沉降观测?
根据题意答:
建筑物沉降观测的目的是发现不正常的沉降、不均匀沉降;以利及时采取措施,防止建筑物损坏。
沉降观测的仪器及方法:
沉降观测宜采用精密水准仪及铜水准尺进行,在缺乏上述仪器时,也可采用精密的工程水准仪(带有符合水准器)和刻度精确的水准尺进行。
观察时应使用固定的测量工具,人员也宜固定。
每次观察均需采用环形闭合方法或往返闭合方法当场进行检查。
同一观察点的两次观测差不得大于1mm,水准测量应采用闭合法进行。
采用二等水准测量应符合±0.3√n(mm)的要求;采用三等水准测量应符合±0.6√n(mm)的要求。
(n为水准测量过程中水准仪安设的次数)2)沉降观测的次数和时间
沉降观测的次数和时间,应按设计要求,一般第一次观测应在观测点安设稳固后及时进行。
民用建筑每加高一层应观测一次,工业建筑应在不同荷载阶段分别进行观测;施工单位在施工期内进行的沉降观测,不得少于4次。
建筑物和构筑物全部竣工后的观测次数,第一年4次,第二年2次,第三年后每年1次,至下沉稳定(由沉降与时间的关系曲线判定)为止。
观测期限一般为:
砂土地基2年,粘性土地基5年,软土地基10年。
当建筑物和构筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重的裂缝时,应立即进行逐日或几天1次的连续观测,同时应对裂缝进行观测。
建筑物的裂缝观测,应在裂缝上设置可靠的观测标志(如石膏条等),观测后应绘制详图,画出裂缝的位置、形状和尺寸,并注明日期和编号。
必要时应对裂缝照相。
裂缝宽度可用刻度放大镜观测。
对一般民用建筑以某层楼面(或标高)为状态标志;对工业建筑以不同荷载阶段为状态标志。
每次沉降观测,应检查每一次观测用相邻观测点间的沉降量及累计沉降量。
如果沉降过大或沉降不均匀,应及时采取措施。
4、勘察为何要分阶段进行,详细勘察阶段应当完成哪些工作?
建筑物的岩土工程勘察宜分阶段进行,因为勘察是一种探索性的工作,由浅到深,从不知到知,尤其是遇到复杂的岩土工程问题,不可能一步到位。
房屋建筑工程勘察一般分为可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察和施工勘察几个阶段。
施工勘察一般是对场地条件复杂或是有特殊要求的工程。
根据题意答:
重大工程建设的岩土工程勘察宜分阶段进行,各勘察阶段应与设计阶段相适应。
详细勘察阶段的主要工作:
⑴搜集附有坐标及地形的建筑物总平面布置图,各建筑物的地面整平标高,建筑物的性质,规模,结构特点,可能采取的基础型式,尺寸,预计埋置深度,对地基基础设计的特殊要求等.⑵查明不良地质作用的成因,类型,分布范围,发展趋势及危害程度,并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议.⑶查明建筑物范围各层岩土的类别,结构,厚度,坡度,工程特性,计算和评价地基的稳定性,均匀性和承载力.⑷对需进行沉降计算的建筑物,应取原状土进行固结试验,提供地基变形计算的参数pe曲线.预测建筑物的沉降,差异沉降或整体倾斜.⑸对抗震设防烈度大于或等于6度的场地,应划分场地土类型或场地类别;划分对抗震有利,不利或危险的地段,应分析预测地震效应,判定饱和砂土的地震液化,并应计算液化指数,判定液化等级.⑹查明地下水的埋藏条件和侵蚀性.必要时还应查明地层的渗透性,水位变化幅度规律.⑺查明埋藏的河道,墓穴,防空洞,弧石等对工程不利的埋藏物.⑻在季节性冻土地区,提供场地土的标准冻结深度.⑼对深基坑开挖尚应提供稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数:
γ,,cφ值,论证和评价基坑开挖,降水等对临近工程的影响.⑽若可能采用桩基,则需提供桩基设计所需的岩土技术参数,并确定单桩承载力;提出桩的类型,长度和施工方法等建议.⑽判定地基土及地下水在建筑物施工和使用期间可能产生的变化,及其对工程的影响,提出防治措施及建议.
第四组:
一、问根据题意答题(每小题25分,共100分)
1、减轻地基不均匀沉降的措施有哪些?
根据题意答:
(1)设计建筑物的体型力求简单
(2)设置沉降缝
(3)调整建筑物有关标高
(4)控制相邻建筑物的间距:
为防止相邻建筑的附加应力扩散引起的地基不均匀沉降,造成建筑物的倾斜或裂缝,应控制相邻建筑物有一定间距。
(5)结构措施:
①减轻建筑物自重
②增强建筑物的刚度和强度
③合理布设纵横墙
④采用整体性好刚度大的基础类型。
如:
筏板基础、箱形基础、十字交叉基础
⑤减小或调整基底的附加应力:
⒈设置地下室,挖除地下室空间土体,可以补偿部分建筑物自重。
⒉改变基础底面尺寸,是不同荷载的基础沉降量相同。
(6)采用对基础沉降不敏感的结构:
如仓库、单层厂房和其他建筑物可采用柔性结构(如排架结构和三铰拱结构),当地基发生不均匀沉降时,不会因支座下沉对上部结构产生次应力。
2、土的三轴压缩试验有几种?
都是什么?
根据题意答:
有三种,分别是不固结不排水试验(UU)、固结不排水试验(CU)和固结排水试验(CD)。
3、莫尔-库伦强度理论的概念是什么?
根据题意答:
莫尔认为材料的破坏是剪切破坏,当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏,并提出剪切破坏面上的剪应力是该面上的法向应力σ的函数,这个函数在坐标中是一条曲线,该曲线称为莫尔包线。
理论分析和实验证明,莫尔包线对土是比较适宜的,而且,在应力变化范围不很大的情况下,土的莫尔包线通常近似用直线代替,该直线方程就是库伦公式表示的方程,将莫尔包线用库伦公式表示也便于应用。
这一由库伦公式表示莫尔包线的强度理论称为莫尔—库伦强度理论
4、什么是土的有效应力原理?
根据题意答:
土有效应力原理是土力学区别于其他力学的一个重要原理:
土骨架所承受的压应力等于总的土压力减去孔隙水压力。
1)饱和土的固结,固结的本质就是超静孔压的消散,土的有效应力增加,用于计算固结沉降、预压固结等工程实例;
2)土的强度计算也与有效应力原理有密切关系,土的抗剪强度也是有土的有效应力决定的。
3)渗流破坏也可以用有效应力原理根据题解答释。
以上为土力学的三大问题,变形、强度、渗流都与有效应力原理有关。
第五组:
一、问根据题意答题(每小题25分,共100分)
1、软土地基的基本特征是什么?
根据题意答:
软土地基的基本特征是:
1、孔隙比和天然含水量大。
我国软土的天然孔隙比一般e=1~2之间,淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50~70%,一般大于液限,高的可达200%。
2、压缩性高。
我国淤泥和淤泥质土的压缩系的一般都大于0.5Mpa-1,建造在这种软土上的建筑物将发生较大的沉降,尤其是沉降的不均性,会造成建筑物的开裂和损坏。
3、透水性弱。
软土含水量大,可是,透水性却很小,渗透系数k≤1(mm/d)。
由于透水性如此微小,土体受荷载作用后,往往呈现很高的孔隙水压力,影响地基的压密固结。
4、抗剪强度低。
软土通常呈软塑一流塑状态,在外部荷载作用下,抗剪性能极差,根据部分资料统计,我国软土无侧限抗剪强度一般小于30KN/m2(相当于0.3kg/cm2)。
不排水剪时,其内磨擦角∮几乎等于零,抗剪强度仅取决于凝聚力C,C<30KN/m2,固结快剪时,∮一般为5°~15°。
因此,提高软土地基强度的关键是排水。
如果土层有排水出路,它将随着有效压力的增加而逐步固结。
反之,若没有良好的排水出路,随着荷载的增大,它的强度可能衰减。
在这类软土上的建筑物尽量采用“轻型薄壁”,减轻建筑荷重。
5、灵敏度高。
软粘土上尤其是海相沉积的软粘土,在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度,但一经扰动,抗剪强度将显著降低。
软粘土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度(在含水量不变的条件下,原状土与重塑土无侧限抗压强度之比)来表示,软粘土的灵敏度一般在3~4之间,也有更高的情况。
因此,在高灵敏度的软土地基上筑堤时应尽量避免对地基土的扰动。
冲填土是水力冲填形成的产物。
含砂量较高的冲填土,其固结情况和力学性质较好;含粘粒较多的冲填土往往强度较低,压缩性较高,具有欠固结性。
杂填土大多由建筑垃圾、生活垃圾和工业废料堆填而成,因此在结构上具有无规律性。
以生活垃圾为主的填上,腐殖质含量较高,强度较低,压缩性较大。
以工业残渣为主的填土,可能含有水化物,遇水后容易发生膨胀和崩根据题解答,使填土强度降低。
2、浅基础设计包含哪些内容?
根据题意答:
天然地基上浅基础的设计,包括下述各项内容:
1.选择基础的材料、类型,进行基础平面布置。
2.选择基础的埋置深度。
3.确定地基承载力设计值。
4.确定基础的底面尺寸。
5.必要时进行地基变形与稳定性验算。
6.进行基础结构设计(按基础布置进行内力分析、截面计算和满足构造要求)。
7.绘制基础施工图,提出施工说明。
基础施工图应清楚表明基础的布置、各部分的平面尺寸和剖面。
注明设计地面或基础底面的标高。
如果基础的中线与建筑物的轴线不一致,应加以标明。
如建筑物在地下有暖气沟等设施,也应标示清楚。
至于所用材料及其强度等级等方面的要求和规定,应在施工说明中提出。
上述浅基础设计的各项内容是互相关联的。
设计时可按上列顺序,首先选择基础材料、类型和埋深,然后逐步进行计算。
如发现前面的选择不妥,则须修改设计,直至各项计算均符合要求且各数据前后一致为止。
为了减轻不均匀沉降的危害,在进行基础设计的同时,尚需从整体上对建筑设计和结构设计采取相应的措施,并对施工提出具体要求。
3、强夯法加固地基的机理和强夯法的优缺点是什么?
根据题意答:
优点:
(1)适用范围广泛:
(2)加固效果显著:
(3)有效加固深度深:
(4)施工机具简单:
(5)节省材料:
(6)节省造价:
缺点:
(1)施工过程中震动比较大,不适合用于离建筑物和构筑物比较近的区域,容易产生扰动和扰民。
(2)对于土方含水量比较敏感,含水量高锤击后容易造成橡皮土。
(3)施工场地不易太小,否则施工机具无法施工。
(4)施工中要掌握好机具的稳定性,重锤不要直接接触砖块和混凝土块等硬物,否则易于出现伤亡事故。
4、防止地基冻害的措施有哪些?
根据题意答:
一般情况下,根据要求确定基础最小埋深后,首先了根据题解答冻层的深度。
基础埋置在暖土层上,建筑物就不会出现冻害。
为了保证建筑物免受冻害,还应采取一些必要的防冻措施。
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