《地基基础》作业1
说明：本次作业包括第1、2、3章的内容，请于4周之前完成。
一．简答题（每小题5分，共60分）
1．简述地基基础在工程中的地位及重要性。
答：地基和基础是建筑物的根基。
地基的选择或处理是否正确，基础的设计与施工质量的好坏均直接影响到建筑物的安全性、经济性和合理性。
从安全性来分析，地基与基础的质量好坏对建筑物安全性影响是巨大的，一旦发生地基与基础质量事故，对其补救和处理十分困难，有时甚至无法补救。
从经济性来分析，基础工程占整个建筑的建设费用的比例相当大，一般采用浅基础的多层建筑的基础造价占建筑造价的15%-20%，采用深基础的高层建筑的基础工程造价占总建筑费用的比例为20%-30%。
从经济性来分析，建筑物基础形式的合理选择是保证基础安全性和经济性的关键。
从合理性来分析，
建筑物基础形式的合理选择是保证基础安全性
和经济性的关键。
2．何谓地质作用？地质作用分类如何？
答：由自然动力引起的使地壳或岩石圈甚至整个地球的物质组成、内部结构和地表形态发生变化和发展的作用称为地质作用。
地质作用可划分为：内动力地质作用、外动力地质作用及工程地质作用。
3．简述地质作用及其分类？
答：地壳自形成以来，其物质组成、内部结构及表面心态，一直都在进行演变和发展，促地壳演变和发展的各种作用，统称为地质作用。
地质作用按照动力来源的不同，分为内地质作用、外地质作用及工程地质作用。
内地质作用由地球内部放射性元素蜕变产生的热能，以及地球旋转能和重力能引起。
外地质作用主要由地球以外的太阳辐射能引起。
工程地质作用实际上是人为地质作用，例如采矿移动大量岩体、引起地表变形、崩塌、滑坡、石油天然气和地下水开采，因岩土层内疏干排水造成地面沉降，土工程建设中，开挖引起的滑坡、洞室围岩塌方、地基失稳。
4．岩石分哪几类？
答：岩石是一种或多种矿物的集合体,它是构成地壳的基本部分。
按其成因分为三大类：
（1）沉积岩：由分化作用或火山作用的产物经机械搬运、沉积、固结而成的岩石。
（2）岩浆岩：由岩浆冷凝而成的岩石。
（3）变质岩：岩浆岩、沉积岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石。
5．何谓土的颗粒级配？
答：土粒的大小及其组成通常以土中各个粒组的相对含量（各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配
6．简述土的三大特性。
答：散体性：颗粒之间无粘结或弱粘结，存在大量孔隙，可以透水、透气；
多相性：土往往是由固体颗粒、水和气体组成的三相体系，三相之间质和量的变化直接影响它的工程性质；
自然变异性：土是在自然界漫长的地质历史时期演化形成的多矿物组合体，性质复杂，不均匀，且随时间还在不断变化。
7．地下水是如何侵蚀破坏地下混凝土建筑的？
答：建筑物的深基础、地下工程、桥梁基础等都不可避免地长期与地下水接触，地下水中含的多种化学成分可以与建筑物的混凝土部分发生化学反应，在混凝土内形成新的化合物。
这种物质形成时或体积膨胀使混凝土开裂破坏，或溶解混凝土中某些组成部分使其强度降低、结构破坏，最终使混凝土受到侵蚀而遭到破坏。
8.何谓自重应力、附加应力、基底压力、土压力？
答：由土体自重产生的应力称为自重应力；
由建筑或地面堆载及基础引起的应力叫附加应力；
基础底面给地基的压力，称为基底压力；
挡土墙墙背受到墙后填土的自身重力或外荷载的作用，该作用称为土压力。
9.何谓静止、主动和被动土压力？在相同条件下，三者关系？
答：挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位移（移动或转动），墙后填土处于弹性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力称为静止土压力；
挡土墙在土压力作用下离开土体向前位移时，土压力随之减小。
当
位移至一定数值时，墙后土体达到主动极限平衡状态。
此时，作用在墙背的土压力称为主动土压力；
挡土墙在外力作用下推挤土体向后位移时，作用在墙上的土压力随之增加。
当位移至一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态。
此时，作用在墙上的土压力称为被动土压力。
在相同条件下，三种土压力有如下关系：主动土压力<静止土压力<被动土压力
10. 分层总和法计算结果与沉降观测比较，对于较坚实地基，理论计算值比实测值大；对于软弱地基计算值又小于实测值。
产生这些类别的原因有？
答：（1）分层总和法计算理论上的几点假定与实际有差别；（2）理论上所采用的土的性质指标是由试验得来的，试验与实际有差别；
（3）沉降中没有考虑地基、基础与上部结构的共同作用。
11. 简述饱和土的渗透固结过程。
答：土体在压力作用下，其压缩变形随时间而增长直至稳定的过程，称为土的固结。
饱和土体在外荷作用下的压缩过程，是土中孔隙水逐渐排出，孔隙体积逐渐减小，亦即孔隙水压力逐渐消散并转移到土粒骨架上，有效应力（粒间挤压应力）逐渐增大，压缩变形逐渐增大直至稳定的过程。
这一过程又称为饱和土的渗透固结。
12.直剪试验土的抗剪强度测定方法有哪些缺点？
答：（1）人为地将剪切破裂面限制在上下盒之间，而不能反映土体实际最薄弱的剪切面。
(2）剪切面在整个剪切过程中随上下盒的错动而逐渐减小，并非定数A值，且竖向荷载也随之产生偏心，剪应力τ也不是均匀分布，有应力集中现象。
(3）不能严格控制排水条件和测定孔隙压力值，故不能完全反映实际土体的受力状态和排水条件。
二、计算题（每小题10分，共40分）
1．某原状土样，经试验测得天然密度ρ=1.91g/m3，含水量=9.5%，土粒相对密度
d=2.70。
试计算：1土的孔隙比e、饱和度S r；2当土
s
中孔隙充满水时土的密度
ρ和含水量。
sat
解：（教材P17例2-1）
绘制三相简图（见教材P17图2-5）
设土的体积V＝1.0cm3
(1)根据密度定义，得:m＝V＝1.91x1.0g＝1.91g
根据含水量定义，得:m W＝.m s＝0.095m s
从三相简图有:m w+m s =m
即0.095m s+m s＝1.91，则m s＝1.744g，m w＝0.166g
根据土粒相对密度定义，得土粒密度s为:
=2.70×10g/cm3=2.70g/cm3
s=d s w
土粒体积:V s==cm3=0.646cm3
水的体积V w= =0.166cm3
气体体积：Vａ＝Ｖ－Ｖｓ－Ｖｗ＝（1.0-0.646-0.166）cm3=0.188cm3因此，孔隙体积Vv=Vw+Va=(0,166+0.188)cm3=0.354m.至此，三相简图中，三相组成的量，无论是质量或体积，均已算出，将计算结果填入三相简图中，根据孔隙比定义，得：
e===0,548
根据饱和度定义，得：
Sr=100％=100％=46.9％
(2)当土中孔隙充满水时，由饱和密度定义，有：
由含水量定义，有：
=100％=％=20.3％
2. 某土样的液限为35.2%，塑限为21.4%，天然含水量为28.5%，确定该土土名和状态？
解：见教材P22例2-2
已知L=35.2％，p=21.4％,=28.5％，则：
I p=L-p=35.2-21.4=13.8
I L===0.51
所以，该土为粉质黏土，处于可塑状态。
3. 如图所示，矩形基础底面积A = 5×4m2，基底埋深d = 2m，柱传至基顶标高的集中竖向荷载F= 2000 kN，土的重度γ= 20 kN/m3。
求此基础中心点以下不同深度处的附加应力
的分布。
z
解：见教材P33（画出图3-9）
基础及上覆土重为：
G=rdA=20KN=800KN
基底平均压力为：
P==KPa=140KPa
基底处土的自重应力为：
σc=202kPa=40kPa
基底平均附加应力：
P 0=P-σc =(140-40)kPa
查表得 例如图中5点，z=5m, = =1.25, =
=2.5 由此查出Kc1=0.0712,所以中心点O 下深5m 处的附加应力为：σz =4
4.某工程矩形基础，基底为3.6m ×2m ，埋深为1m ，地面以上荷
重F=900kN ；地基为均匀粉质粘土，
,0.1,/16013==e m kN r 地基承载力标准值
,/1352m kN f k =压缩系数a=0.04×10－2kPa －1。
试用《地基基础设计规范》法计算基础的最终沉降量。
计算方法参照P40-44
解：基础及其上覆土重为：
G=rdA=160
基底平均压力P=(F+G)/A=(1152+900)/3.6 基底处土的自重应力σc =160
基底平均附加压力P 0=P-σc =285-160=125kPa
B ,Zn=b(2.5-0.4 lnb)=2(2.5-0.4
Em=(1+e 1)/a=2
由于P00.75查表得，经验系数为1.2 S=1.2=1.2。
