《地基处理》叶观宝 课后简答与答案Word格式.docx

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原位测试是测定天然状态下及天然应力条件下岩土体的一些特殊性质的现场试验。

常用的原位测试方法：

触探试验、平板载荷试验、旁压试验、十字板剪切试验、现场直剪试验、波速试验和激振法测试等。

第二章换填

1、什么是刚性基础？

它与钢筋混凝土扩展基础有何区别？

各自的特点及适用条件是什么？

刚性基础：

用素混凝土、石砌或者砖砌等抗压性能较好，抗拉性能较差的圬工材料做成的基础称为刚性基础（也称为无筋扩展基础）。

刚性基础通常是指基础材料具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度却不高．基础的外伸宽度和高度的比值在一定限度内足以避免发生在基础内的拉应力和剪应力超过其材料强度设计值；

基础几乎不会发生弯曲变形。

柔性基础主要是指钢筋混凝土基础，不仅具有较好的抗剪能力，而且具有较好的抗弯能力。

刚性基础一般可用于六层及其以下的民用建筑和墙承重的轻型厂房；

扩展基础适用于上部结构荷载比较大、地基承载能力不高、适用于需要宽基潜埋的情况。

2、地基基础设计的主要内容与步骤有哪些？

①阅读和分析建筑场地的地质勘察资料和建筑物的设计资料，进行相应的现场勘察和调查；

②选择基础的结构类型和建筑材料并进行基础平面布置；

③选择持力层，确定合适的基础埋置深度；

④根据地基的承载力和作用在基础上的荷载，初步计算基础的地面尺寸；

⑤进行地基计算，包括地基持力层和软弱下卧层（如果存在）的承载力验算，以及按规定需要进行的变形验算，根据验算结果修改基础底面尺寸；

⑥进行基础的结构和构造设计（对基础进行内力分析、截面计算并使之满足构造要求）；

⑦绘制基础设计施工图，编制工程预算和工程设计说明书。

3、地基基础有哪些类型？

各有什么特点？

各适用什么条件？

（一）按所用材料分类：

房屋建筑基础按所用材料可分为砖基础、毛石基础、灰土基础、混凝土基础及钢筋混凝土基础。

①砖基础是用砖和水泥砂浆砌筑而成的基础。

②毛石基础是用开采的无规则的块石和水泥砂浆砌筑而成的基础。

③灰土基础是由石灰与粘土按一定比例拌合，加水夯实而成的基础。

④混凝土基础是由混凝土拌制后灌筑而成的基础。

⑤钢筋混凝土基础是在混凝土中加入抗拉强度很高的钢筋，使这种基础具有较高的抗弯抗拉能力。

（二）按外形分类：

基础按外形可分为：

①条形基础。

这种基础多为墙基础，沿墙体长方向是连续的。

②独立基础。

这种基础主要为独立柱下的基础。

现浇钢筋混凝土独立柱基有平台式、坡面式。

预制柱下为钢筋混凝土杯形基础。

③筏形基础。

筏形基础形象于水中漂流的木筏。

井格式基础下又用钢筋混凝土板连成一片，大大地增加了建筑物基础与地基的接触面积，换句话说，单位面积地基土层承受的荷裁减少了，适合于软弱地基和上部荷载比较大的建筑物。

④箱形基础。

箱形基础是由钢筋混凝土的顶板、底板和纵横承重隔板组成的整体式基础。

箱形基础不仅同筏形基础一样有较大的基底面积，适用于软弱地基和上部荷载比较大的建筑物。

而且由于基础自身呈箱形，具有很大的整体强度和刚度。

当地基不均匀下沉时，建筑物不会引起较大的变形裂缝。

该基础施工难度大，造价高。

多用于高层建筑，另外可兼作地下室。

⑤桩基础。

工程实践中，当建筑物上部结构荷载很大，地基软弱土层较厚，对沉降量限制要求较严的建筑物或对围护结构等几乎不允许出现裂缝的建筑物，往往采用桩基础。

桩基础可以节省基础材料，减少土方工程量，改善劳动条件，缩短工期。

（1）桩基础由承台和桩群两部分组成。

承台设于桩顶，把各单桩联成整体，并把上部结构的荷载均匀地传递给各根桩，再由桩传给地基。

（2）桩按传力方式不同，分为摩擦桩和端承桩。

（3）混凝土或钢筋混凝土桩按制作方法不同可分为预制桩和灌注桩两类

4、建筑工程地基基础设计时的荷载组合原则是什么？

（39页）

①按地基承载力确定基础底面积时，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。

相应的抗力应采用地基承载力特征值。

②计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，并不应计入风荷载和地震作用。

相应的限值为地基变形允许值；

③在确定基础高度，计算基础内力，确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数；

④当要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。

5、何谓地基基础的常规设计方法？

其适用条件是什么？

在工程设计中，通常把上部结构、基础和地基三者分离开来，分别对三者进行计算的设计方法称为常规计算方法。

常规设计方法适用条件是：

①地基沉降较小或较均匀；

②基础刚度较大；

6、确定基础埋深时应考虑哪些因素？

①与建筑物有关的条件；

②工程地质条件；

③水文地质条件；

④地基冻融条件；

⑤场地环境条件；

7、确定地基承载力特征值的方法有哪些？

地基承载力的主要影响因素是什么？

确定地基承载力特征值的方法：

①按土的抗剪强度指标以理论公式计算；

②按地基载荷试验确定；

③按规范承载力表确定；

④按建筑经验确定。

地基承载力的主要影响因素：

①地基土的成因与堆积时代；

②地基土的物理力学性质；

③地下水；

④建筑物情况；

8、何谓软弱下卧层？

试述软弱下卧层的验算要点。

在持力层以下受力层范围内存在软土层，其承载力比持力层承载力小得多，该软土层称为软弱下卧层。

验算软弱下卧层的强度时，要求传递到软弱下卧层顶面处的附加应力和土的自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力设计值。

9、地基变形的特征主要有哪些？

为何要进行地基变形验算？

变形控制特征有：

沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜四种。

地基基础设计除保证地基的强度、稳定要求外，还要保证地基的变形控制在允许的范围内，以保证上部结构不因地基变形过大而丧失其使用功能。

10、防止建筑物不均匀沉降的措施有哪些？

①采用柱下条形基础、筏基和箱基等；

②采用桩基础或其他深基础，以减轻地基总沉降量；

③采用各种地基处理方法；

④从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，在建筑、结构或施工方面采取措施。

建筑措施主要有：

建筑物的体形力求简单、增强结构的整体刚度、设置沉降缝、与相邻建筑物基础保持合适的净距、调整某些设计标高以防止过大的建筑物沉降影响建筑物的使用功能等；

结构措施主要有：

设置圈梁，选用合适的结构形式，减轻建筑物和基础的自重，减小或调整基底附加压力，加强基础刚度。

施工措施主要有：

先建重（高）建筑、后建轻（低 

）建筑的程序．建筑物施工前使地基预先沉降，注意沉桩、降水对邻近建筑物的影响，基坑开挖坑底土的保护。

11、如何确定基础的地面尺寸？

第三章桥涵明挖扩大基础

1、确定桥涵明挖扩大基础的埋置深度时，需考虑哪些因素？

需考虑因素：

地址、地形条件、河床的冲刷深度、当地的冻结深度、上部结构形式、保证持力层稳定和施工条件等因素。

具体规定：

①桥梁墩台基础底面的埋置深度应在天然地面、无冲刷河流或设有铺砌防护时，地面以下不小于2m，特殊困难情况下不小于1m。

基础顶面不宜高出地面。

②对于一般桥梁，安全值为2m加冲刷总深度的10%；

对于特大桥（或大桥）属于技术复杂、修复困难或重要者，安全值为3m加冲刷总深度的10%。

③墩台明挖基础顶面不宜高出最低水位，如地面高于最低水位且不受冲刷时，则不宜高出底面。

④对于冻胀、强冻胀土，墩台基础的底面应埋在冻结线以下不小于0.25m；

对于弱冻胀土，应不小于标准冻结深度的80%。

2、与建筑工程刚性浅基础比较，桥涵明挖扩大基础具有哪些特点？

3、何谓基础刚性角？

其影响因素有哪些？

上部结构（墙或柱）在基础中传递压力是沿一定角度分布的，这个传力角度称压力分布角，或称刚性角。

4、在进行桥涵明挖扩大基础的设计时，需进行哪些方面的验算？

其相应的最不利荷载组合是什么？

（一）地基强度验算：

1、持力层强度验算。

应按能产生最大竖向力

的最不利荷载组合及与此相对应的

值和能产生最大力矩

值，分别进行基底应力计算，取其大者控制设计。

2、软弱下卧层强度验算。

软卧下卧层顶面处的自重应力与附加应力之和不得大于软弱下卧层顶面处的地基承载力。

（二）基底合力偏心距验算。

应采用验算基底应力相同的最不利荷载组合。

（三）基底稳定性验算。

1、基础倾覆稳定性验算：

通常用抗倾覆稳定系数K0表示；

2、基础滑动稳定性验算，用基底与土之间的摩擦阻力和水平推力的比值Kc来表示。

（四）地基稳定性验算。

用最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩和滑动力矩之比的稳定安全系数K来验算。

（五）基础沉降验算。

5、如何进行桥涵明挖扩大基础的软弱下卧层承载力验算？

验算公式：

；

——软弱下卧层顶面处土的自重应力，kPa;

——土中附加应力系数；

——作用在基底上的平均压应力，kPa；

当基底压应力为不均匀分布且z/b>

1（或z/d>

1）时，

采用基底平均压应力；

当z/b≤1（或z/d≤1）时，根据基底压力图形采用距

为b/4~b/3（或d/4~d/3）处的压应力，b为矩形基础的短边宽度（d为圆形基础直径）；

——基底以上土的换算重度，kN/m3；

——基底埋深，m；

在河中，通常情况下由一般冲刷线算起，无水时由天然地面算起，如位于挖方内，则由开挖后的地面算起；

——自基底至软弱下卧层顶面的距离，m；

——软弱下卧层顶面处的地基承载力，kPa。

6、简述桥涵明挖扩大基础设计时，设计荷载的基本组合原则。

①只考虑主力和附加力或主力和特殊力的组合，不考虑主力和附加力再加特殊力的荷载组合方式，因为他们同时出现的几率是非常小的；

②主力和附加力组合时，只考虑主力和一个方向的附加力组合，即主力与顺桥向的附加力组合或主力与横桥向的附加力组合；

③对某一验算项目应选取相应的最不利荷载组合；

第四章柱下基础、伐形和箱形基础

1、简述上部结构、基础和地基共同作用的概念和影响因素。

地基基础与上部结构共同作用：

就是把三者作为一个整体考虑，并要满足三者连接部位的变形协调条件，达到静力平衡。

（分析地基基础时，要考虑上部结构刚度的贡献；

分析上部结构时要考虑地基基础对上部结构的影响）。

影响因素：

除了与地基、基础和上部结构的刚度有关外，也与地基的均匀性及基础上的荷载分布有关。

2、简述文克尔地基模型、弹性半空间地基模型和有限压缩层地基模型的优缺点。

文克尔地基模型：

地基上任一点所受的压力强度与该点的地基沉降量成正比，P=ks。

优点：

参数少，便于应用，力学性质与水相近的地基比较适合。

缺点：

不具有扩散应力和变形，未考虑相邻土柱间剪应力，地基变形仅限于基础底面范围内。

弹性半空间地基模型：

将地基视为匀质的线性半空间，并用弹性力学的公式求解地基中的附加应力和位移。

具有能够扩散应力和变形。

扩散能力超过实际情况，计量的沉降量和沉降范围较实测结果大。

有限压缩层地基模型：

较好反映棘突扩散能力和应变能力，反映邻近荷载的影响。

无法考虑土的非线性和基底反力的塑性重分布。

3、说明无限长梁、半无限长梁和有限长梁的概念和它们之间的区别。

1）无限长梁——荷载作用点距梁两端的距离均大于或等于/的梁；

2）半无限长梁——荷载作用于梁的一端，长度大于或等于/的梁；

3）有限长梁——长度大于或等于/（4），但小于/的梁；

4）短梁——长度小于/（4）的梁。

4、简单说明按倒梁法计算柱下条形基础的基本思想。

倒梁法将柱下条形基础看成倒置的连续梁，将条形基础的柱脚看做固定的铰支座，而连续梁上的荷载为基础荷载引起的地基净反力。

假定地基反力为线性分布，则基底的最大净反力

和最小净反力

分别为：

。

式中：

——竖向荷载设计总和，kN；

——荷载设计值对基底形心的总力矩，kN·

m；

——分别为基底的宽度和长度，m；

W——基础截面模量，W=bl2/6。

5、高层建筑筏基的地基沉降有何特点？

简述按倒楼盖法计算筏基的要点。

6、交叉条形基础有几种类型的节点?

柱下交叉条形基础的节点荷载是如何向两个方向的基础梁分配的？

交叉条形基础节点有角柱节点、边柱节点和中柱节点。

第五章桩基础

1、试述桩基础的组成、分类、适用条件及优缺点。

桩基础由桩和承台两部分组成。

桩基础优点：

它具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀，在深基础中具有耗用材料少、施工简便等特点。

在深水河道中，可避免（或减少）水下工程，简化施工设备和技术要求，加快施工速度并改善劳动条件。

桩基础缺点：

能够承受复杂荷载，并能良好的适应各种地质条件，尤其是软弱地基。

桩基础的适用条件：

第一、荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时；

第二、河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，如采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；

第三、当地基计算沉降过人或结构物对不均匀沉降敏感时，采用桩基础穿过松软（高压缩性）土层，将荷载传到较坚实（低压缩性）土层，减少结构物沉降并使沉降较均匀；

第四、当施工水位或地下水位较高时，采用桩基础可减小施工困难和避免水下施工；

第五、地震区，在可液化地基中，采用桩基础可增加结构物的抗震能力，桩基础穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层，可消除或减轻地震对结构物的危害。

桩基础分类：

一、按桩体材料分类：

1、木桩；

2、钢筋混凝土桩；

3、钢桩；

4、组合材料桩；

二、按土对桩的支承性状分类：

1、端承桩；

2、摩擦桩；

三、按桩的施工方法分类：

1、灌注桩：

①沉管灌注桩；

②钻（冲）孔灌注桩；

③挖空灌注桩；

2、预制桩；

四、按承台的位置分类：

1、高承台桩基；

2、低承台桩基；

五、按桩轴方向分类：

1、竖直桩；

2、斜桩；

六、按成桩的直径分类：

1、小直径桩；

2、中等直径桩；

3、大直径桩；

七、按桩的位置效应分类：

1、挤土桩；

2、部分挤土桩；

3、非挤土桩；

2、桩侧土的水平弹性抗力的影响因素有哪些？

土体性质、桩身刚度、桩的入土深度、桩的截面形状、桩距及荷载等。

3、在外荷载作用下，单排桩基础与多排桩基础的桩顶荷载分配有何差别？

单排桩桩基系指在与水平外力作用面相垂直的平面上，由多根桩组成一排的桩基础，当只有一根桩时，则为单桩基础。

对于单排桩作用于承台底面中心的荷载在承台横桥向没有偏心时，可假定它们是均匀分布在各桩上的。

单排桩顶作用力可以按单桩形式计算桩身的内力和变位。

多排桩系指在多个与水平力正交的平面内的桩基础。

多排桩桩顶的荷载分配须根据桩顶和承台的连接条件（刚接或铰接），采用结构力学中的位移法和力法进行计算。

4、试述在横向载荷（剪力及弯矩）作用下，单桩（基桩）的内力计算方法及步骤。

177页

①确定桩的计算宽度d0；

②求出桩的变形系数

③当桩置于非岩石地基中（包括桩支承于岩面上）时和桩底嵌入岩石内时分别求出……

5、试述桩的计算宽度及变形系数的概念。

计算宽度定义：

计算桩的内力与位移时不直接采用桩的设计宽度（直径），而是换算成实际工作条件下相当于矩形截面桩的宽度b0，b0称为桩的计算宽度。

计算宽度目的：

为了将空间受力简化为平面受力，并综合考虑桩的截面形状及多排桩间的相互遮蔽作用。

变形系数：

当桩的入土深度

时，这时桩的相对刚度小，必须考虑桩的实际刚度，按弹性桩来计算。

其中α称为桩的变形系数。

m-1。

6、试述低承台群桩基础中的桩顶荷载分配简化计算方法的理论依据是什么？

采用简化计算方法的前提条件是什么？

理论依据：

对于一般建筑物和受横向荷载（包括力矩和水平剪力）较小的高大建筑物且其裙桩桩基的桩径相同，因侧向位移小，可忽略基础周围土体的侧向抗力，按简化计算方法计算各基桩所受的力；

前提条件：

水平荷载较小，承台可看成刚性且其埋置深度hn足够大是可简化计算。

7、如何确定单桩的竖向承载力？

按土阻力确定单桩的竖向承载力的方法有哪些？

各有何特点？

单桩竖向承载力取决于桩周土对桩的支承能力和桩自身的结构强度所允许的最大竖向荷载，因此单桩竖向承载力应分别按照桩身的结构强度和地基土对桩的支承能力来确定，取集中最小值。

土阻力确定单桩的竖向承载力的方法：

单桩静荷载实验法、经验参数（公式）法、静力触探法和动力分析法等。

单桩静荷载实验法特点：

①试验装置简单；

②可直接测得端阻和侧阻；

③经过处理后，试桩仍可用做工程桩；

经验参数（公式）法特点：

？

静力触探法特点：

直观、快速。

动力分析法特点：

动力打桩公式的基本假定与实际不符，因而往往带来较大的误差。

8、何谓桩的负摩阻力？

对桩的竖向承载力有何影响？

其产生条件及防治措施有哪些？

定义：

在桩顶荷载作用下，桩周土层的下沉量大于相应深度处桩身的下沉量，即土层相对桩产生向下的位移时，土对桩侧产生向下的摩擦力，这种摩擦力称为负摩阻力。

影响：

不仅降低了桩的实际承载力，而且还使桩产生了附加沉降。

负摩阻力的存在对桩是一种不利因素。

产生条件：

①桩基础穿越欠固结土、软厚松散填土、自重湿陷黄土、液化土层进入相对较硬土层时，土的自重引起地面沉降；

②桩侧大面积地面堆载或填土使桩周土体压密固结引起地面沉降；

③地下水位全面下降使桩周土的有效应力增大，因而使桩周土产生显著压缩沉降。

防治措施：

在产生负摩阻力的一段桩身上涂以沥青；

采用双管套桩，使内管承受桩顶荷载，外管承受摩阻力，在内、外管之间填以润滑物质，以使外管所受摩阻力尽量传到内管上去；

或者对钢桩再加一层厚3mm的塑料薄膜，来消除或降低负摩阻力的影响。

9、试述群桩基础的工作特点。

如何验算群桩基础的承载力？

试述铁路桥梁桩基础与建筑结构桩基础的群桩基础承载力验算方法的差别。

10、在何种情况下需对群桩基础进行沉降量验算？

简述其验算方法。

《铁路地基规范》认为：

对于桩中心间距小于6倍桩径的摩擦群桩基础，或桩端持力层下存在软弱土层，或遇有重要的对基础沉降有特殊要求的建筑物时，不但要验算单柱的沉降量，还应考虑群桩效应，对群桩桩基进行沉降量验算。

验算方法：

把群桩作为假想的实体深基础，在计算出作用在桩端平面处的压力p后，再按土力学课程中所述的分层总和法，计算出桩端下土的压缩层厚度内的变形值，作为桩基的沉降量。

11、试述桩基础设计的思路和主要步骤。

设计思路：

应贯彻结构安全、技术可行、经济合理的原则，具体设计时应对所有可能的方案从技术、经济两方面进行定性和定量的比较、分析，以便设计达到尽可能的合理。

设计步骤：

先收集必要的设计资料，初步拟定设计方案，其中包括桩基础类型的选择，承台的位置和尺寸，桩长、桩数、桩径的确定，然后进行单桩及群桩的强度、稳定性及变形验算等，根据验算结果对设计方案作一定的修改，直至满足各项要求，又基本合理为止。

12、何谓疏桩基础？

其设计思想较常规桩基础设计有何不同？

所谓疏桩基础就是指桩尖距大于甚至远远大于5~6倍桩径的桩基础。

疏桩基础是以沉降控制为基础并在设计方法上有别于常规桩基础的一项新型技术和基础形式，主要用于天然地基强度能满足设计要求但沉降却过大的情况。

第六章深基础

1、何谓深基础？

深基础有哪些类型？

在什么情况下需要采用深基础？

一般指基础埋深大于基础宽度且深度超过5m的基础。

深基础有桩基础、沉井及沉箱、地下连续墙、桩箱、桩筏基础、和墩基础等几种类型。

当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采用地基处理措施时需要采用深基础。

2、沉井有何特点？

如何选择沉井的类型？

什么是刃脚和踏面?

踏面大小对沉井下沉有什么影响？

沉井如何进行封底？

（265-267页）

沉井基础的特点：

将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础，先在地表制作成一个沉井，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自由作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。

3、沉井的设计与施工应注意哪些问题？

如果沉井在施工过程中发生倾斜，怎么处理？

注意问题：

施工前，应充分了解地质和土层情况，制定相应的施工措施。

水中施工的沉井，对河流的汛期、河床的冲刷、漂流物、航道等情况应做好调查研究。

工期安排应充分利用枯水季节。

如施工须经过汛期应有可靠措施，确保施工安全。

发生倾斜处理：

如发现倾斜，应及时通报并迅速采取措施。

如：

在下沉较小的一侧加紧挖土，在沉井顶部加荷载等；

也可在沉井下沉小的一侧境井内，用高压水枪冲击，使井筒刃脚失去支承；

或在沉井沉降小的一侧井外挖土，以卸除部分土的摩阻力；

或在沉井沉降小的一侧的挖土底部灌注膨润土泥浆，进一步减小沉井外壁土的摩阻力。

4、沉箱与沉井基础的主要区别是什么？

沉井基础是以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。

沉井是一种四周有壁、下部无底、上部无盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物。

沉箱基础又称气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑的桥梁墩台或其它构筑物的基础。

沉箱形似有顶盖的沉井。

5、桩箱（筏）基础是什么？

这种新型基础适用于何种工程和地质条件？

这类基础是否可在各城市普遍推广？

不可以。

若高层建筑的地基土质软弱，仅用箱形（或筏形）基础无法满足地基承载力的要求，则必须在箱形（或筏形）基础底板下做承重桩基础。

这类箱基（或筏基）加桩基的基础简称桩箱（或桩筏）基础。

当高层或者重型建筑物的荷载较大，地基为较厚的黏土层，地基的强度或变形条件不能满足设计要求或者可能产生较大的沉降量时，可以采用摩擦群桩与箱基（或筏基）共同作用，承受建筑荷载。

6、大直径墩基础与传统的桩基础