地基与基础工程-习题课件

地基与基础工程习题课件-本课件旨在帮助学生巩固地基与基础工程相关知识，通过习题练习加深对理论知识的理解和应用内容涵盖地基土的工程性质、基础类型的选择与设计、特殊土地基的处理方法以及基坑支护技术通过系统学习和练习，提升解决实际工程问题的能力课程回顾地基土的分类与工程性质地基土的分类是地基与基础工程的基础根据土的成因、颗粒组成、物理状态等，可将土分为砂土、黏性土、粉土等不同类型的土具有不同的工程性质，如渗透性、压缩性、强度等了解地基土的分类和工程性质，是进行地基处理和基础设计的关键砂土黏性土渗透性好，压缩性低，强度高渗透性差，压缩性高，强度较低习题一土的物理性质指标计算土的物理性质指标是描述土的基本特征的参数，包括密度、含水量、孔隙比、饱和度等这些指标是评价土的工程性质的重要依据本习题将通过计算实例，帮助学生掌握土的物理性质指标的计算方法，熟悉相关公式的应用，并提高单位换算能力密度含水量土的单位体积质量土中水的质量占土固体质量的百分比孔隙比土中孔隙体积与土固体体积之比例题已知土样的天然密

1.1度、含水量，求干密度、孔隙比本例题旨在通过具体的计算过程，演示如何根据已知的土样天然密度和含水量，计算出土的干密度和孔隙比干密度是土的固体颗粒的密度，孔隙比是土中孔隙体积与固体体积的比值掌握这些参数的计算方法，有助于更好地理解土的物理性质已知条件1天然密度、含水量计算目标2干密度、孔隙比解题思路公式运用及单位换算解决此类问题的关键在于正确运用相关公式，并注意单位的统一干密度的计算公式为干密度天然密度含水量孔隙比的计算需要先计算出土的饱和密=/1+度，然后再根据饱和密度和干密度计算孔隙比务必注意单位的换算，例如将含水量从百分比转换为小数公式记忆掌握计算公式单位换算确保单位一致数值计算准确计算结果习题二土的渗透性及渗流计算土的渗透性是指土体允许水流通过的能力，是评价土的工程性质的重要指标渗流计算是根据达西定律，计算土体中的渗流量和渗流压力本习题将通过计算实例，帮助学生掌握土的渗透系数的确定方法，并能够进行简单的渗流计算达西定律2渗流计算基本公式渗透系数1描述土的渗透能力渗流量单位时间内通过土体的水量3例题层状土体的等效渗透系数计算

2.1层状土体是指由不同渗透系数的土层组成的土体在进行渗流计算时，需要计算等效渗透系数根据水流方向与土层方向的关系，等效渗透系数的计算公式有所不同本例题将演示如何计算平行和垂直于土层方向的等效渗透系数水流方向计算公式平行于土层加权平均垂直于土层倒数平均解题思路平行和垂直方向的计算公式区别当水流平行于土层方向时，等效渗透系数等于各土层渗透系数的加权平均值，权重为各土层的厚度当水流垂直于土层方向时，等效渗透系数等于各土层渗透系数倒数的加权平均值的倒数理解这两种情况的区别，是正确计算等效渗透系数的关键平行方向加权平均垂直方向倒数平均习题三地基沉降计算地基沉降是指建筑物荷载作用下，地基土体发生的压缩变形沉降过大或不均匀沉降会导致建筑物开裂、倾斜甚至倒塌因此，地基沉降计算是地基与基础设计的重要内容本习题将介绍分层总和法，计算地基的最终沉降量沉降原因沉降危害12建筑物荷载作用建筑物开裂、倾斜计算方法3分层总和法例题分层总和法计算地基最终沉降量

3.1分层总和法是将地基土体分为若干层，分别计算每层的沉降量，然后将各层的沉降量累加，得到地基的总沉降量计算的关键在于确定分层厚度和计算每层的附加应力本例题将演示如何应用分层总和法计算地基的最终沉降量分层1将土体分为若干层计算2计算每层沉降量累加3得到总沉降量解题思路分层厚度、附加应力计算分层厚度的选择应根据土层的性质和荷载分布情况确定通常情况下，分层厚度不宜过大，以保证计算精度附加应力是指由于建筑物荷载作用引起的土体应力增量附加应力的计算方法有很多种，例如弹性理论法、经验公式法等选择合适的计算方法，是保证计算准确性的关键总沉降量1每层沉降量2附加应力3分层厚度4习题四地基承载力计算地基承载力是指地基土体能够承受的单位面积上的最大荷载地基承载力不足会导致建筑物失稳、破坏因此，地基承载力计算是地基与基础设计的重要内容本习题将介绍太沙基公式，计算地基的极限承载力承载力重要性计算方法地基土体承受荷载的能力保证建筑物安全稳定太沙基公式例题太沙基公式计算地基极限

4.1承载力太沙基公式是计算地基极限承载力的经典公式，考虑了土的内摩擦角、黏聚力、地基深度等因素公式中的承载力系数与土的内摩擦角有关，需要查表确定地基深度修正需要根据实际情况进行调整本例题将演示如何应用太沙基公式计算地基的极限承载力3因素考虑多种因素影响查表系数承载力系数查表确定解题思路承载力系数选取、地基深度修正承载力系数的选取应根据土的内摩擦角，查阅相应的规范表格地基深度修正需要考虑地基的埋置深度、地下水位等因素当地基埋置深度较浅时，需要进行深度修正地下水位会降低土的有效应力，也需要进行修正准确选取承载力系数和进行地基深度修正，是保证计算准确性的关键查表选取根据内摩擦角确定系数深度修正考虑埋置深度和地下水位课程回顾基础类型的选择与设计原则基础是建筑物与地基之间的连接构件，其作用是将建筑物的荷载传递到地基上基础类型的选择应根据地基条件、建筑物荷载、结构形式等因素综合考虑常用的基础类型包括浅基础、深基础和特殊基础不同的基础类型具有不同的设计原则和适用范围地基条件选择基础类型的首要因素荷载大小决定基础的尺寸和强度结构形式影响基础的构造和连接方式习题五浅基础的设计计算浅基础是指埋置深度较浅的基础，通常适用于地基承载力较高、沉降较小的地基浅基础的设计计算包括确定基础尺寸、进行承载力验算和进行抗剪切验算本习题将介绍柱下独立基础的设计计算方法承载力验算2保证地基不发生破坏确定尺寸1根据荷载和地基承载力抗剪切验算保证基础不发生剪切破坏3例题柱下独立基础的尺寸设计

5.1柱下独立基础是指设置在柱子下方的独立基础，通常用于框架结构或排架结构基础的尺寸设计需要满足承载力要求和抗剪切要求本例题将演示如何根据柱子的荷载和地基承载力，确定基础的底面尺寸，并进行冲切和弯矩验算确定荷载1计算柱子传递的荷载计算面积2根据承载力确定底面面积冲切验算3防止冲切破坏弯矩验算4防止弯矩破坏解题思路冲切、弯矩验算冲切验算是指验算基础是否会发生冲切破坏冲切破坏是指柱子或墙体对基础产生局部剪切力，导致基础发生破坏弯矩验算是指验算基础是否会发生弯矩破坏弯矩破坏是指由于地基反力引起的弯矩超过基础的抗弯能力，导致基础发生破坏冲切和弯矩验算都需要满足规范要求验算类型破坏模式验算内容冲切验算局部剪切抗冲切能力弯矩验算弯曲破坏抗弯能力习题六条形基础的设计计算条形基础是指沿墙体或柱列设置的连续基础，通常适用于墙体或柱列荷载较大、地基承载力较好的地基条形基础的设计计算包括确定基础宽度、进行承载力验算和进行稳定性分析本习题将介绍墙下条形基础的设计计算方法稳定性1承载力2基础宽度3例题墙下条形基础的宽度

6.1确定墙下条形基础的宽度确定需要根据墙体的荷载和地基承载力基础的宽度应满足承载力要求，并保证基础的稳定性本例题将演示如何根据墙体的荷载和地基承载力，确定基础的宽度，并进行地基反力计算和稳定性分析确定墙体荷载查地基承载力解题思路地基反力计算、稳定性分析地基反力是指地基对基础的反作用力地基反力的计算需要根据基础的荷载分布和地基的弹性模量稳定性分析是指分析基础是否会发生倾覆、滑动等破坏稳定性分析需要考虑基础的自重、墙体的荷载以及土的抗剪强度保证基础的稳定是设计的关键倾覆滑动12防止基础倾覆防止基础滑动习题七筏板基础的设计要点筏板基础是指将整个建筑物或部分建筑物底面做成一块整体的钢筋混凝土板，通常适用于地基承载力较低、沉降差异较大的地基筏板基础的设计要点包括确定筏板厚度、进行承载力验算和进行沉降控制本习题将介绍筏板基础的沉降控制措施适用性设计要点地基承载力较低、沉降差异较大厚度、承载力、沉降控制例题筏板基础的沉降控制

7.1措施筏板基础的沉降控制是保证建筑物正常使用的重要措施常用的沉降控制措施包括调整筏板的刚度、设置沉降缝、进行地基处理等本例题将演示如何选择合适的沉降控制措施，以满足建筑物的沉降要求3措施调整刚度、设置沉降缝、地基处理解题思路刚性、柔性筏板的选择筏板基础可分为刚性筏板和柔性筏板刚性筏板的刚度较大，适用于地基承载力较低、沉降差异较小的地基柔性筏板的刚度较小，适用于地基承载力较高、沉降差异较大的地基筏板的选择应根据地基条件和建筑物荷载综合考虑刚性筏板可以更有效地控制沉降，但对地基的均匀性要求较高筏板类型刚度适用条件刚性筏板大地基承载力低、沉降差异小柔性筏板小地基承载力高、沉降差异大习题八桩基础的设计计算桩基础是指由桩和桩顶承台组成的深基础，适用于地基承载力很低、上部荷载很大的情况桩基础的设计计算包括确定桩的类型和数量、计算单桩承载力和进行群桩效应分析本习题将介绍单桩承载力的确定方法桩类型根据地基条件选择桩数量满足承载力要求单桩承载力计算桩的承载能力例题单桩承载力确定

8.1单桩承载力是指单根桩所能承受的最大荷载单桩承载力的确定方法有很多种，例如静载试验法、经验公式法、规范查表法等规范查表法是一种简单实用的方法，适用于初步设计阶段本例题将演示如何利用规范查表法确定单桩承载力经验公式2简单但精度低静载试验1准确但耗时规范查表实用且方便3解题思路地质资料分析、规范查表利用规范查表法确定单桩承载力，首先需要分析地质资料，确定桩所穿过的土层类型和土的物理力学指标然后，根据土层类型和桩的类型，查阅相应的规范表格，确定单桩承载力需要注意的是，不同地区的规范表格可能有所不同，应选择适用的规范查规范1分析土层2地质资料3习题九群桩基础的承载力计算群桩基础是指由多根桩组成的桩基础由于桩与桩之间存在相互作用，群桩基础的承载力通常小于单桩承载力乘以桩的数量群桩基础的承载力计算需要考虑群桩效应的影响本习题将介绍群桩效应的影响因素分析群桩效应承载力降低桩与桩之间的相互作用通常小于单桩承载力之和例题群桩效应的影响因素

9.1分析群桩效应的影响因素包括桩间距、桩数、桩的类型、土的类型等桩间距越小，群桩效应越明显桩数越多，群桩效应也越明显不同类型的桩和土，群桩效应的程度也不同本例题将演示如何分析这些因素对群桩承载力的影响4因素桩间距、桩数、桩类型、土类型解题思路桩间距、桩数对承载力的影响桩间距越小，桩与桩之间的应力重叠越大，导致群桩承载力降低桩数越多，整体的应力影响范围也越大，也会导致群桩承载力降低在设计群桩基础时，需要合理选择桩间距和桩数，以减小群桩效应的影响，提高群桩承载力通常建议的桩间距为倍桩径3-6桩间距小应力重叠大，承载力降低桩数多整体影响大，承载力降低课程回顾特殊土地基的处理方法特殊土地基是指具有特殊工程性质的土，例如软土、砂土、膨胀土、黄土等这些土具有强度低、压缩性高、胀缩性大、湿陷性强等特点，不直接作为建筑物地基因此，需要进行特殊的地基处理本节将回顾几种常见的特殊土地基处理方法suitable软土砂土1预压法、搅拌桩振冲法、挤密桩2黄土膨胀土43压实法、浸水预处理换填法、改良土习题十软土地基的处理方法选择软土地基是指含水量高、强度低、压缩性大的黏性土软土地基处理的目的是提高地基承载力、减小沉降常用的软土地基处理方法包括预压法、搅拌桩法、换填法等本习题将讨论如何根据软土的工程性质，选择合适的处理方法提高地基强度减小地基沉降例题预压法的适用条件及计算

10.1预压法是指在建筑物建造之前，先在场地上施加一定的荷载，使软土提前压缩，提高地基承载力、减小沉降预压法适用于压缩性高、渗透性低的软土常用的预压方法包括真空预压法和堆载预压法本例题将演示如何计算预压荷载和预压时间施加荷载1提前压缩软土提高承载力2增强地基稳定性减小沉降3避免后期沉降问题解题思路真空预压、堆载预压的对比真空预压法是利用真空泵抽取土体中的水分，形成负压，从而达到预压的目的堆载预压法是利用堆载的方式对土体进行预压真空预压法具有施工速度快、影响范围小等优点，但成本较高堆载预压法成本较低，但施工速度较慢，影响范围较大选择哪种预压方法需要综合考虑工程条件和经济因素预压方法优点缺点真空预压速度快、范围小成本高堆载预压成本低速度慢、范围大习题十一砂砾地基的处理方法砂砾地基是指由砂和砾石组成的土层砂砾地基具有渗透性好、强度高等特点，但容易发生液化和沉降砂砾地基处理的目的是防止液化、减小沉降常用的砂砾地基处理方法包括振冲法、挤密桩法、灌浆法等本习题将介绍振冲法的加固效果评估防止液化1减小沉降2提高强度3例题振冲法的加固效果评估

11.1振冲法是利用振动器在砂砾地基中形成密实区域，提高地基的强度和抗液化能力振冲法的加固效果评估包括测量加固后的密度、渗透性、剪切强度等指标本例题将演示如何评估振冲法的加固效果密度渗透性强度测量加固后密度测量加固后渗透性测量加固后剪切强度解题思路加固深度、振冲参数选择振冲法的加固深度应根据地基的液化深度和加固要求确定振冲参数包括振动频率、振动时间和振动幅度振动频率和振动时间的选择应根据土的类型和密实程度确定振动幅度的选择应根据地基的沉降要求确定合理选择加固深度和振冲参数，是保证加固效果的关键沉降要求2根据沉降需要选择地基类型1根据地基土确定参数液化深度确定加固深度3习题十二膨胀土地基的处理措施膨胀土地基是指具有胀缩性的黏性土膨胀土的胀缩性受含水量变化的影响，会导致建筑物产生不均匀沉降和开裂膨胀土地基处理的目的是减小胀缩性、提高地基强度常用的膨胀土地基处理措施包括换填土、改良土、设置隔离层等本习题将讨论换填土的厚度确定胀缩性不均匀沉降隔离层受含水量影响导致建筑物开裂减少含水量变化例题换填土的厚度确定

12.1换填土是指将膨胀土挖除，然后用非膨胀土进行回填换填土的厚度应根据膨胀土的胀缩性和换填土的性质确定换填土的厚度越大，减小胀缩性的效果越好本例题将演示如何确定换填土的厚度大厚度厚度越大效果越好解题思路膨胀土的胀缩特性膨胀土的胀缩特性是指膨胀土在含水量增加时体积膨胀，在含水量减少时体积收缩的特性膨胀土的胀缩性与土的矿物成分、密度、含水量等因素有关在确定换填土厚度时，需要充分考虑膨胀土的胀缩特性，确保换填土能够有效地控制膨胀土的胀缩变形一般需要进行胀缩试验，确定膨胀土的自由膨胀率和膨胀力土矿物1土密度2土含水量3习题十三黄土地基的处理要点黄土地基是指由黄土组成的土层黄土具有湿陷性，即在浸水后强度迅速降低、产生较大的附加沉降黄土地基处理的目的是消除湿陷性、提高地基强度常用的黄土地基处理方法包括压实法、浸水预处理法、换填法等本习题将讨论湿陷性的消除方法浸水法2提前消除湿陷性压实法1提高黄土密度换填法替换黄土3例题湿陷性的消除方法

13.1消除黄土湿陷性的方法主要有压实法通过压实提高黄土的密度，减少

1.孔隙，从而减小湿陷性浸水预处理法在建筑物建造之前，先对黄土地

2.基进行浸水，使黄土提前湿陷，然后再进行压实处理换填法将湿陷性

3.黄土挖除，然后用非湿陷性土进行回填本例题将演示如何选择合适的湿陷性消除方法压实法浸水预处理法换填法解题思路浸水试验结果分析在选择湿陷性消除方法时，需要进行浸水试验，分析黄土的湿陷系数和湿陷量湿陷系数是指黄土在浸水后强度降低的程度湿陷量是指黄土在浸水后产生的附加沉降量根据浸水试验结果，可以判断黄土的湿陷性等级，并选择相应的处理方法如果湿陷性等级较高，宜采用换填法或浸水预处理法如果湿陷性等级较低，可以采用压实法试验类型试验目的试验指标浸水试验分析湿陷性湿陷系数、湿陷量课程回顾基坑支护技术基坑支护是指在基坑开挖过程中，为防止基坑边坡失稳、周围地面沉降而采取的各种技术措施基坑支护技术包括重力式挡土墙、悬臂式支护结构、锚杆式支护结构、地下连续墙等本节将回顾几种常见的基坑支护技术悬臂式2依靠入土深度稳定挡土墙1依靠自身重力稳定锚杆式依靠锚杆拉力稳定3习题十四重力式挡土墙的设计计算重力式挡土墙是指依靠自身重力抵抗土压力的挡土墙重力式挡土墙的设计计算包括确定墙体尺寸、进行稳定性验算和进行强度验算本习题将介绍重力式挡土墙的稳定性验算方法确定尺寸根据土压力确定尺寸稳定性验算抗滑、抗倾覆强度验算墙体强度例题挡土墙的稳定性验算

14.1挡土墙的稳定性验算包括抗滑验算和抗倾覆验算抗滑验算是指验算挡土墙是否会发生滑动抗倾覆验算是指验算挡土墙是否会发生倾覆挡土墙的抗滑稳定系数和抗倾覆稳定系数应满足规范要求本例题将演示如何进行挡土墙的稳定性验算规范要求1验算系数2抗滑、抗倾覆3解题思路抗滑、抗倾覆验算抗滑验算需要计算作用在挡土墙上的水平力，包括土压力、水压力等然后计算挡土墙的抗滑力，包括挡土墙的自重和地基的抗剪强度抗滑稳定系数等于抗滑力与水平力之比抗倾覆验算需要计算作用在挡土墙上的力矩，包括土压力力矩、水压力力矩等然后计算挡土墙的抗倾覆力矩，包括挡土墙自重产生的力矩抗倾覆稳定系数等于抗倾覆力矩与倾覆力矩之比验算类型计算内容计算公式抗滑验算水平力、抗滑力稳定系数抗滑力水=/平力抗倾覆验算倾覆力矩、抗倾覆力稳定系数抗倾覆力=矩矩倾覆力矩/习题十五悬臂式支护结构的设计悬臂式支护结构是指依靠自身插入土中的深度来保持稳定的支护结构悬臂式支护结构的设计包括确定支护结构的类型、计算土压力、确定支护结构的入土深度和进行强度验算本习题将介绍排桩的入土深度确定方法确定结构计算土压力确定入土123类型选择计算作用力入土深度计算例题排桩的入土深度确定

15.1排桩是指由一排桩组成的悬臂式支护结构排桩的入土深度应根据土压力、桩的强度和稳定性要求确定入土深度过小会导致排桩失稳，入土深度过大会增加工程造价本例题将演示如何确定排桩的入土深度桩强度2满足强度要求土压力1根据土压力计算稳定性保证结构稳定3解题思路弯矩、剪力计算确定排桩的入土深度需要计算排桩的弯矩和剪力弯矩是指由于土压力作用引起的排桩弯曲程度剪力是指由于土压力作用引起的排桩剪切程度排桩的弯矩和剪力应小于排桩的抗弯能力和抗剪能力通过弯矩图和剪力图分析，可以确定排桩的最大弯矩和最大剪力位置，从而确定合理的入土深度通常采用地基模型进行计算Winkler计算类型描述作用弯矩计算排桩弯曲程度确定最大弯矩位置剪力计算排桩剪切程度确定最大剪力位置习题十六锚杆式支护结构的设计锚杆式支护结构是指利用锚杆将土压力传递到稳定土层中的支护结构锚杆式支护结构的设计包括确定锚杆的类型和数量、计算土压力、计算锚杆的拉拔力和进行强度验算本习题将介绍锚杆的拉拔力计算方法强度验算1拉拔力计算2确定锚杆3例题锚杆的拉拔力计算

16.1锚杆的拉拔力是指锚杆所能承受的最大拉力锚杆的拉拔力应大于土压力作用在锚杆上的拉力锚杆的拉拔力与锚杆的类型、锚固段的长度、土的抗剪强度等因素有关本例题将演示如何计算锚杆的拉拔力根据锚杆类型计算根据锚固段长度计算根据土的抗剪强度计算解题思路土压力计算、锚固段长度计算锚杆的拉拔力首先需要计算作用在锚杆上的土压力土压力的计算需要根据土的类型、支护结构的形式和地面的荷载情况确定然后需要确定锚杆的锚固段长度锚固段长度应保证锚杆能够传递土压力，并具有足够的安全储备锚固段长度与土的抗剪强度有关土的抗剪强度越高，锚固段长度越短土压力1计算作用力锚固段长度2保证足够拉力安全储备3留有安全系数习题十七地下连续墙的施工技术地下连续墙是指在地面以下建造的连续的墙体，通常用于基坑支护、地下结构防水等地下连续墙的施工技术包括成槽、钢筋笼吊放、混凝土浇筑等本习题将介绍成槽质量控制基坑支护地下结构防水成槽、吊放、浇筑作用于基坑支护防水性能好主要施工步骤例题成槽质量控制

17.1成槽是地下连续墙施工的关键环节成槽质量控制包括槽壁稳定性控制、槽底平整度控制、槽壁垂直度控制等槽壁失稳会导致塌孔，槽底不平整会影响墙体的承载力，槽壁不垂直会影响墙体的连接本例题将讨论如何进行成槽质量控制3控制槽壁稳定性、平整度、垂直度解题思路泥浆护壁、清槽工艺泥浆护壁是指在成槽过程中，利用泥浆的压力稳定槽壁泥浆的密度、黏度和含砂量应满足规范要求清槽工艺是指在成槽完成后，清除槽底的沉渣和杂物常用的清槽方法包括气举法、水力喷射法等采用合理的泥浆护壁和清槽工艺，可以保证成槽质量泥浆护壁1稳定槽壁的关键清槽工艺2保证槽底清洁习题十八逆作法的施工要点逆作法是指先建造地下结构，然后再开挖地面以上结构的施工方法逆作法可以减少地面沉降、加快施工速度逆作法的施工要点包括垂直运输问题解决、空间利用、结构设计等本习题将讨论垂直运输问题解决减少沉降加快速度垂直运输减少地面沉降加快施工速度需要解决的难题例题垂直运输问题解决

18.1在逆作法施工中，由于地下结构已经建成，地面以上的材料和设备需要通过垂直运输才能到达施工现场常用的垂直运输方法包括塔吊、井架等本例题将讨论如何选择合适的垂直运输方法，并解决垂直运输中的安全问题塔吊常用垂直运输工具井架简易垂直运输工具安全保证运输安全解题思路空间利用、结构设计在逆作法施工中，由于地下结构已经建成，施工空间受到限制因此，需要充分利用施工空间，合理布置材料和设备同时，结构设计也需要考虑逆作法的特点，例如需要设置临时支撑结构，保证结构的稳定垂直运输方案需要考虑空间利用和结构安全，选择合适的塔吊位置和运输路线，避免碰撞和安全事故考虑因素施工影响解决方法空间利用施工场地受限合理布置材料和设备结构设计需要设置临时支撑保证结构稳定综合练习一某工程的地基处理方案设计本综合练习要求根据给定的工程地质资料、建筑物荷载情况，设计合理的地基处理方案方案应包括地基处理方法的选择、处理范围的确定、处理效果的评估等通过本练习，巩固所学知识，提高解决实际工程问题的能力本练习需要综合运用前面所学的各种知识，认真分析问题，制定合理可行的方案地质资料分析荷载情况分析土层类型和性质分析建筑物荷载大小和分布方案设计选择地基处理方法和范围。