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地基处理作业
第四章地基处理
例题1:
某独立基础尺寸为1.5×1.2m2基底埋深为1.0m,荷载效应标准组合时,上部结构传至基础顶面的荷载为252KN,其他资料如图4.1.1-1,现拟采用1.0m厚的灰土垫层进行处理,灰土重度为19.8KN/m3。
(1)垫层底面处自重应力值为:
(A)36KPa;(B)37.8KPa;(C)39.6KPa;(D)40KPa;
(2)垫层底面处附加应力值为:
(A)44.1KPa;(B)55.1KPa;(C)64.2KPa;(D)72.6KPa;
(3)垫层底面处径深度修正的地基承载力特载值为:
(A)100KPa;(B)108KPa;(C)115KPa;(D)120KPa;
(4)下卧层承载力是否满足要求:
(A)满足;(B)不满足;
(5)垫层底面尺寸不宜小于:
(A)1.7×2.0m2;(B)1.8×2.1m2;(C)2.5×2.2m2;(D)2.6×2.3m2;
解:
(1)垫层底面处(2.0m)自重应力pcz:
(2)垫层底面处的附加应力pz:
基础底面处的自重应力pc:
荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力pk:
灰土垫层厚度z为1.0m,基础宽度b=1.2m,z/b=1/1.2=0.83>0.5,取压力扩散角θ=28°。
垫层底面处的附加应力pz:
(3)垫层底面处径深度修正后的地基承载力特征值faz:
根据规范3.0.4条,取ηb=0,ηd=1.0
(4)下卧层承载力验算:
下卧层验算满足要求。
(5)垫层底面尺寸:
垫层底面宽度
:
垫层底面长度
:
垫层底面尺寸不宜小于
。
答案:
(1)(B);
(2)(A);(3)(B);(4)(A);(5)(D)。
例题解析:
1.确定垫层厚度z时可分2种情况,a.当软弱层厚度较小时,应全部换垫,z应取基础底面软弱土层底面的深度;b.当软弱下卧层较厚时,应根据
的原则确定z。
一般情况下,z不宜小于0.5m,也不宜大于3.0m。
2.计算垫层底面处的附加应力时,采用应力扩散法计算,对条形基础,只考虑宽度方向的应力扩散,扩散后的应力分布宽度为
;对于矩形基础,在长度及宽度2个方向的应力扩散均应考虑,扩散后的应力分布面积为
。
3.附加应力在垫层中的扩散角与垫层材料的性质及垫层厚度z与基础短边宽度b的比值有关。
a.当z/b<0.25时,除灰土θ=28°外,其余材料均取θ=0(必要时由试验确定);
b.当z/b>0.5时,θ按z/b=0.5取;
c.当0.25 4.垫层底面厚度 应满足基础底面应力扩散的要求, 。 5.当垫层标高超出原地面,或垫层材料的重度高于天然土层重度时,应考虑其附加荷载的影响。 案例模拟题1: 某均质粘性土场地中建筑物采用条形基础,基础底面宽度2.0m,埋深1.5m,基础线荷载为500KN/m,土层天然重度为19KN/m3,承载力特征值fak=130KPa,采用2.0m厚的粗砂垫层,垫层重度18/m3,场地中地下水埋深为4.0m。 按规范JGJ79-2002计算: (1)垫层底面处自重应力值pcz为: (A)28.5KPa;(B)30KPa;(C)66KPa;(D)66.5KPa; (2)垫层底面处附加应力值pz为: (A)116KPa;(B)116.7KPa;(C)250KPa;(D)251.5KPa; (3)垫层底面处径深度修正的地基承载力特载值fak为: (A)187KPa;(B)196KPa;(C)196.5KPa;(D)200KPa; (4)下卧软土层承载力验算结果为: (A)满足;(B)不满足; (5)垫层底面宽度不宜小于: (A)3.5m;(B)3.7m;(C)4.1m;(D)4.3m; (6)如基坑边坡放坡坡度为1: 0.5垫层顶面宽度宜为: (A)4.8m;(B)5.3m;(C)5.8m;(D)6.3m; 案例模拟题2: 某均质淤泥质土场地中有一独立基础,基础底面尺寸为2.0m×2.0m,埋深为1.5m,荷载作用效应标准组合时基础顶面受到上部结构的荷载为800KN,基础与地基土的平均重度为20KN/m3,土层重度为 ,承载力特征值为45KPa,如采用砾砂土做垫层,垫层厚度为: (A)1.5m;(B)2.0m;(C)2.5m;(D)3.0m; 案例模拟题3: 某均质细砂土场地,土层重度为18KN/m3,承载力特征值fak=105Kpa,地下水埋深为4.0m,建筑物采用独立基础,埋深为1.0m,底面尺寸为2.5m×2.5m2,荷载为F=1800KN,采用换填垫层法进行地基处理,垫层厚度为2.0m,垫层为碎石,重度为20KN/m3,按《建筑地基处理技术规范》计算: (1)垫层底面处自重应力值为: (A)50KPa;(B)54KPa;(C)60KPa;(D)64KPa; (2)垫层底面处附加应力值为: (A)70.3KPa;(B)78.3KPa;(C)82.3KPa;(D)96.3KPa; (3)垫层底面处径深度修正的地基承载力特载值为: (A)145KPa;(B)150KPa;(C)155KPa;(D)160KPa; (4)下卧验算结果为: (A)满足;(B)不满足; (5)垫层底面尺寸宜为: (A)4.41m;(B)4.61m;(C)4.81m;(D)5.01m; (6)如基坑开挖时放坡角为1: 0.75垫层顶面尺寸宜为: (A)5.56m;(B)6.31m;(C)7.06m;(D)7.81m; 4.1.2预压法 例题4: 某建筑场地为淤泥质粘土场地,固结系数 受压土层厚度为15m,采用的袋装沙井直径为70mm,袋装沙井等边三角形布置,间距1.5m,深度15m,沙井底部为隔水层,沙井打穿受压土层,采用预压荷载总压力为120Kpa,分2级等速加载如图4.1.2-1所示,如不考虑竖井阻和涂抹的影响: (1)加荷后100天受压土层之平均固结度为: (A)0.75;(B)0.80;(C)0.86;(D)0.90; (2)如使受压土层平均固结度达到90%,需要()天(从开始加荷算起): (A)110;(B)115;(C)120;(D)125; 解: 1.确定参数α,β: 压缩土层发生竖向和向内径向排水固结,且竖井穿透受压土层,按JGJ79-2002规范第5.27条表5.2.7,可取 。 砂井采取等边三角形布置,有效排水圆直径为: 井径比n: =2.826×10-7(l/s) =0.02442(l/d) =0.81 2.计算加荷100天时的竖向平均固结度 : 第一级加荷速率 第二级加荷速率 3.计算使平均固结度达到90%时的时间t: 把上式化简后得: 答案: (1)(C); (2)(B)。 例题解析: 1.改进的高木俊介公式比较复杂,分级加载情况下,Ti,Ti-1的取法如例题所示。 2.α,β的取值应根据排水固结条件按表5.2.7取值。 3.如给定时间t,可计算t时刻的平均固结度 ,如给定某时刻的平均固结度 ,可求达到该固结度的时间t。 案例模拟题4: 某建筑场地为淤泥质粘土层,固结系数为 ,受压土层厚度为10m,袋装沙井直径为70mm,沙井等边三角形布置,间距1.4m,深度10m,沙井底部为透水层,沙井打穿受压土层,0预压荷载压力为100Kpa,一次等速施加,加载速率为每天10Kpa,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002计算: (1)井径比为: (A)19;(B)21;(C)22;(D)22.6; (2)参数α,β为: (A)0.81,0.0369;(B)0.81,0.0251;(C)1,0.0369;(D)1,0.0251; (3)加荷后50天受压土层之平均固结度为: (A)0.80;(B)0.84;(C)0.90;(D)0.94; (4)如使受压土层平均固结度达到90%,需要()天(从开始加荷算起): (A)57;(B)62;(C)67;(D)72; 例题5: 条件同例题4,水平向渗透系数kh=1.5×10-7cm/s,砂料渗透系数kw=3×10-2cm/s,涂抹区土的渗透系数 涂抹区直径de=150mm,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002计算: (1)沙井纵向通水量qw为: (A)1.154cm3/s;(B)1.168cm3/s;(C)1.179cm3/s;(D)1.188cm3/s; (2)参数α,β为()(1/d): (A)1,0.00928;(B)1,0.00947;(C)0.81,0.00928;(D)0.81,0.00947; (3)加载后100天受压土层之平均固结度为: (A)0.43;(B)0.55;(C)0.67;(D)0.75; (4)如使受压土层平均固结度达到70%,需要加载()天(从开始加荷算起): (A)102;(B)112;(C)122;(D)132; 解: 1.沙井纵向通水量qw: 2.参数α,β: 3.加载后100天受压土层之平均固结度: 4.受压土层平均固结度达到70%所需要时间t: 上式整理得: 12.2698 =3.6 答案为: (1)(A); (2)(C);(3)(A);(4)(D)。 例题解析: 1.该例题为考虑井阻影响及涂抹影响情况下加荷平均固结度的计算。 2.注意Fn,Fr,Fs的计算方法。 案例模拟5 某建筑场地为淤泥质土场地,淤泥质土厚10m,其下为泥岩,土层水平向渗透系数为 ,固结系数为 ,采用沙井预压法进行地基处理,袋装沙井直径为70mm,砂料渗透系数为 ,取s=3,沙井按三角形布置,间距1.4m,深度10m,沙井底部为透水层,沙井打穿受压土层,预压荷载压力为80Kpa,一次施加,加载速率为每天8Kpa,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002计算: (1)沙井纵向通水量qw为: (A)1.145cm3/s;(B)1.154cm3/s;(C)1.163cm3/s;(D)1.117cm3/s; (2)系数F为: (A)7.023;(B)7.223;(C)7.423;(D)7.623; (3)参数α,β分别为: (A)1,0.00900;(B)1,0.00928;(C)0.81,0.00900;(D)0.81,0.00928; (4)加载后80天受压土层之平均固结度为: (A)0.4;(B)0.5;(C)0.6;(D)0.7; (5)如使受压土层平均固结度达到80%,需要加载()天: (A)136;(B)146;(C)156;(D)166; 案例模拟6: 某场地资料如下: (1)0~2m: 淤泥质粘土γ=19KN/m3e0=1.32 (2)2~4m: 淤泥γ=19KN/m3e0=1.63 (3)4~8m: 软塑粘土γ=19KN/m3e0=0.95 (4)8m以下为密实粗砂 压力ei 土层号 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 1 1.32 1.26 1.20 1.15 1.10 1.05 1.01 0.97 0.94 0.91 2 1.63 1.50 1.39 1.28 1.20 1.12 1.05 0.99 0.95 0.91 3 0.95 0.92 0.90 0.89 0.88 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 场地采用大面积堆载预压法处理,堆载值为80Kpa,经验系数取1.2,固结度达90%时地基的竖向沉降值为(): (A)543mm;(B)489mm;(C)434mm;(D)380mm; 4.1.3强夯法 6.2.1 表6.2.1强夯法的有效加固深度 单击夯击能 (KN˙m) 碎石土,砂土 等粗颗粒土 粉土,粘性土,湿陷 性黄土等细颗粒土 1000 2000 3000 4000 5000 6000 8000 5.0~6.0 6.0~7.0 7.0~8.0 8.0~9.0 9.0~9.5 9.5~10.0 10.0~10.5 4.0~5.0 5.0~6.0 6.0~7.0 7.0~8.0 8.0~8.5 8.5~9.0 9.0~9.5 注: 强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。 例题7: 某场地为砂土场地,采用强夯法进行加固,夯锤重量20T,落距20m,该方法的有效加固深度为: (A)6~7m;(B)7~8m;(C)8~9m;(D)9~9.5m; 解: 夯锤重力M=20×10=200KN 夯锤落距H=20m 单击夯击能200×20=4000KN˙m 查规范表6.2.1有效加固深度(砂土)为8~9m。 答案为(C)。 案例解析: 1.强夯法的有效加固与夯锤锤重,夯锤落距,夯击次数,锤底单位压力,地基土性质不同,土层厚度和埋藏顺序及地下水位有关,由于实际问题的复杂性,新规范不推荐梅纳公式计算有效加固深度,建议采用现场试夯或当地经验确定。 2.传统的梅纳公式为: 其中H——有效加固深度(m); M——夯锤重量(KN); h——夯锤落距(m); K——修正系数;一般可采用0.34~0.80。 案例模拟7: 某建筑场地为砂土场地,采用强夯法进行加固,夯锤重量20T,落距20m,该方法的有效加固深度为: (A)5~6m;(B)7~8m;(C)8~8.5m;(D)8.5~9m; 4.1.4振冲法 例题8: 某软土地基采用直径位1.0m的振冲碎石桩加固,载荷试验测得桩体承载力特征值fpk=250Kpa,桩间土承载力特征值fsk=90Kpa,要求处理后的复合地基承载力达到150Kpa,采用等边三角形满堂布桩,按《建筑地基处理设计规范》JGJ79-2002计算: (1)振冲碎石桩的置换率m为: (A)27.5%;(B)32.5%;(C)37.5%;(D)42.5%; (2)桩间距S宜为: (A)1.36m;(B)1.46m;(C)1.56m;(D)1.63m; 解: 1.振冲碎石桩的面积置换率m: 整理后得: 2.碎石桩间距S: 等边三角形布桩: 例题解析: 1.复合地基承载力特征值可取基础底面附加压力值。 2.桩间土承载力特征值宜按当地研究取值,亦可取天然地基承载力特征值。 3.面积置换率m= 。 4.不同布桩形式时等效圆直径于桩间距关系不同。 案例模拟8: 某建筑物位于松散砂土场地,拟采用筏板基础,基础底面压力位180Kpa,基础下地基土的承载力特征值位110Kpa,采用振冲碎石桩复合地基处理,已知桩径1.0m,采用正方形布桩,桩体承载力特征值为280Kpa,按《建筑地基处理设计规范》JGJ79-2002计算: (1)置换率不得小于(): (A35.2%;(B)41.2%;(C)45.2%;(D)50.2%; (2)桩间距宜为: (A)1.38m;(B)1.43m;(C)1.50m;(D)1.56m; 案例模拟10: 某砂土场地采用振冲碎石桩法处理,采用矩形布桩,桩径为1.0m,横向桩距为1.4m,纵向桩距为1.6m,桩体承载力特征值为250Kpa,桩间土承载力特征值为110Kpa,压缩模量为5.5Mpa,按《建筑地基处理设计规范》计算: (2)面积置换率m: (A)25%;(B)30%;(C)35%KPa;(D)40%; (2)桩土应力比n: (A)2.0;(B)2.3;(C)2.8;(D)3.0; (3)复合地基承载力为: (A)139KPa;(B)149KPa;(C)159KPa;(D)169KPa; (4)复合地基压缩模量为: (A)8.0MPa;(B)8.5MPa;(C)9.0MPa;(D)9.5MPa; 4.1.6石灰桩法 例题12: 某饱和粘性土地基采用石灰桩法处理,正三角形布桩,桩成孔直径为0.3m,桩间距为0.75m,桩体强度为400Kpa,天然地基承载力为80Kpa,压缩模量为4.0Mpa,加固后桩间土承载力为90Kpa,桩面积按1.1倍成孔直径计算,成孔对桩周土的挤密效应系数 =1.2,按《建筑地基处理技术规范》计算: (1)复合地基承载力为(): (A)145KPa;(B)150KPa;(C)155KPa;(D)160KPa; (2)复合土层的压缩模量为(): (A)6.5MPa;(B)7.2MPa;(C)7.8MPa;(D)8.5MPa; 解: 1.复合地基承载力: 等效处理圆直径de: 桩径按1.1倍成孔直径计算,置换率为: 复合地基承载力 : 2.复合土层的压缩模量: 桩土应力比n: 答案为: (1)(A); (2)(C)。 例题解析: 1.石灰桩具有膨胀作用,并可在桩边形成约2.0m的硬壳层,因此,计算桩径取1.1~1.2倍成孔直径。 2.试验表明,桩周边厚0.3d作用的环状土体具有明显的加固效果,因此,桩间土体承载力取天然土层承载力的1.05~1.20倍。 3.由于成孔对桩周土具有挤密效应,因此,桩间土压缩模量可取天然土层压缩模量的1.1~1.3倍。 案例模拟14: 某饱和粘性土场地采用灰土桩法处理,要求复合地基承载力不低于150KPa,天然地基承载力为80Kpa,压缩模量为4.0Mpa,加固后桩间土承载力为加固前的1.2倍,桩间土加固效应系数 =1.2,采用正三角形布桩,桩径为0.4m,桩体承载力为450Kpa,加固后桩间土承载力为90Kpa,计算桩径取成孔直径的1.15倍,按《建筑地基处理技术规范》计算: (1)桩距宜为: (A)0.70m;(B)0.75m;(C)0.80m;(D)0.85m; (2)复合地基压缩模量: (A)10MPa;(B)11MPa;(C)12.6MPa;(D)14MPa; 4.1.7砂石桩法 例题13: 某均质砂土场地采用砂石桩法处理,等边三角形布桩,砂桩直径为0.5m,桩体承载力为300Kpa,场地天然孔隙比为0.92,最大孔隙比为0.96,最小孔隙比为0.75,天然地基承载力为120Kpa,要求加固后砂土的相对密度不小于0.7,按《建筑地基处理技术规范》计算: (1)采用振动沉管施工法,修正系数ζ=1。 1,桩间距宜为(): (A)2.01m;(B)2.11m;(C)2.21m;(D)2.31m; (2)如场地土层相对密度为0.7时的承载力为160Kpa,复合地基承载力为(): (A)160KPa;(B)166KPa;(C)172KPa;(D)180KPa; 解: 1.桩间距S: 等边三角形布桩,桩间距为: 2.复合地基承载力: 例题解析: 1.砂土场地中桩间距可根据挤密后要求达到的孔隙比确定,孔隙比可按要求达到的相对密度确定。 2.复合地基承载力计算同振冲桩法。 案例模拟15: 某砂土场地采用振冲桩法处理,正方形布桩,桩直径为0.6m,桩距为1.8m,不考虑成桩时的振动下沉密实作用,土体天然地基承载力为120Kpa,,场地天然孔隙比为0.85,最大孔隙比为0.89,最小孔隙比为0.63,按《建筑地基处理技术规范》计算: (1)土体天然状态下的相对密度为(): (A)0.15;(B)0.20;(C)0.35;(D)0.40; (2)处理后土体的相对密度为(): (A)0.70;(B)0.78;(C)0.85;(D)0.90; (3)如处理后砂土承载力为166KPa,桩体承载力为160Kpa,复合地基承载力为(): (A)185KPa;(B)190KPa;(C)195KPa;(D200KPa; (4)如处理后土体的相对密度达到90%,桩间距应为(): (A)2.01m;(B)2.11m;(C)2.21m;(D)2.31m; 4.1.8灰土挤密桩法和土挤密桩法 例题15: 某湿陷性黄土长50m,宽30m,湿陷性土层厚度为12m,采用土挤密桩法处理,等边三角形布桩,桩径为0.4m,要求平均挤密系数不低于0.93,场地天然含水量为10%,最优含水量为18%,天然重度为1.63t/m3,最大干密度为1.86t/m3,按《建筑地基处理技术规范》计算: (1)土桩桩间距不宜大于(): (A)1.0m;(B)1.2m;(C)1.4m;(D)1.5m; (2)挤密后桩间土的平均干密度不宜小于(): (A)1.68t/m3;(B)1.70t/m3;(C)1.73t/m3;(D)1.75t/m3; (3)桩孔数量不宜少于()根: (A)1710;(B)1734;(C)1789;(D)1811; (4)对场地增湿时,如损耗系数为1.10,需加水的总量宜为(): (A)2131t;(B)2235t;(C)2344t;(D)2445t; 解: 1.桩间距S: 处理前地基的平均干密度 2.挤密后桩间土的平均干密度 : 3.桩孔数量n: 等效圆直径de: 等效圆面积Ae: 桩孔数量n: (根) 4.场地增湿时需加水量 : 答案为: (1)(A); (2)(C); (1)(B); (1)(C)。 例题解析: 1.桩间距宜按挤密后桩间土的平均干密度或挤密系数确定。 2.桩间土的挤密系数不一定小于0.90,重要工程不应小于0.93。 3.桩体的压实系数不应小于0.96。 案例模拟17: 某黄土场地采用土挤密桩法处理,桩径为0.3m,正三角形布桩,要求桩间土挤密系数达到0.94,湿陷性土层厚度为10m,场地面积40×40m2,土层天然含水量为11%,最优含水量为17%,天然密度为1.63KN/m3,最大干密度为1.81t/m3,按《建筑地基处理技术规范》计算: (1)土桩桩间距不宜小于(): (A)0.7m;(B)0.77m;(C)0.8m;(D)0.85m; (2)置换率为(): (A)10%;(B)14%;(C)18%;(D)22%; (3)挤密后桩间土的干密度不宜小于(): (A)16.5KN/m3;(B)17KN/m3;(C)17.5KN/m3;(D)18KN/m3; (4)场地中桩孔数量宜为()根: (A)3000;(B)3097;(C)3119;(D)3178; (4)如损耗系数为1.10,场地增湿需加水的总量宜为(): (5)1380;(B)1430;(C)1480;(D)1530; 水泥粉煤灰碎石桩法 例题18: 某场地资料如下: (1)0~5: 淤泥质粘土qsk=16Kpafak=100KPa (2)5~12m: 粉土qsk=22Kpa (3)1
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