地基和基础工程的课程作业一

地基与基础工程课程作业一姓名：蔡卫学号：02110583班级：地下11-3中国矿业大学力学与建筑工程学院二。一四年五月习题1 .中等城市（人口约30万）市区某建筑物地基的地质剖面如下图所示，正方形单独基础的基地平均压力为120kPa （按永久荷载标准值乘以0.9计），地区的标准冻深z0=1.8m,从冰冻条件考虑，求基础的最小埋置深度。w=20% Wl=22% wp=14%d0.075mm 占土重 10%-2.0（地下水位）砂 粒径 d0.5mm 占40%dX).25mm 占 55%砂砾石图1-1某市区建筑物地基的地质剖面图（标高：m）解：（1）按公式求设计冻结深度z = zAi/ w W = 1. 6 x 1 x 0. 85 x 0. 95 = 1. 292dQf zs zwf ze查表求y/xs 0第一层土 /p =（屿 - ） x 100 =（22% - 14%） x 100 = 8 ,颗粒直径大于0.075mm的土的含量为10%,小于50%。由土的分类可知该层土为粉土。查表可知仁= 1.2；第二层d0. 25mm占55%,大于50%； d0. 5mm占40%,小于50%,为中砂，查表求。第一层为粉土，天然含水量附=20% v 22%,层底距地下水位0.8/ 1.5/,冻涨等级为III,即冻涨，材,取0.9；第二层为中砂，冻结期间冻结层底距地下水位0.2m0.5m，冻涨等级为IV,即强冻涨，仁取0.85.查表求环境为城市近郊，乙。取0.95o按第一层土计算，zd = 1. 8 x 1. 2 x 0. 9 x 0. 95 = 1. 85m按第二层土计算，zd = 1. 8 x 1. 3 x 0. 85 x 0. 95 = 1. 89？折算冻结深度：./、 1 89z. = 1.2+ (1.85 - 1.2)x = 1.86勿I7 1.85折算冻结深度进入第二层土里，故残留冻土层主要存在于第二层土。(2) 求基础最小埋置深度按照正方形基础，强冻涨土，不采暖，基底平均压力为120kPa等条件，查表得允许残留冻土层厚度为0.38m。由公式求得基础的最小埋深d小=f = 1.86 0.38 = 1.48/习蹲2地基工程地基剖面如下图所示，条形基础宽度b=2.5m,如果埋置深度分别为0.8m和2.4m,试用地基基础设计规范公式确定土层和土层的承载力特征值faovl-地面 杂填土P =1.8g/cm* 1 2 3EoCM粉质 P =1.89g/cm故匕=1. 9 x 19 x 3 + 5. 59 x 18. 2 x 2. 4 4- 7. 95 x 0 = 352. kPa e=0.74 k=24* Ck=20kPa粘土 3=22%皿=28%uf=16% 细砂 p =194g/cm3 t k=30* Ck=0中密N=152.4+地下水位习题3.已知按荷载标准组合承重墙每lm中心荷载（至设计地面）为188kN,刚性基础埋置深度d=1.0m,基础宽度1.2m,地基土层如图所示，试验算第层软弱土层的承载力是否满足要求？ECO6 y=17.7kN/m3粉土EoN 砂土d = 1.0m密实Y 54t=19. 4kN/m3d 0.5故查表可知地基压力扩散角0 = 23b = b + 2z tan 0 = 1. 2 + 2 x 1. 8 x tan 23 = 2. 73/故b R _ %)b * 2z tan 01.2 x(176.7 - 16.08)= 70 62. 73(2) 计算软弱下卧层顶面处的自重应力a,% =用 +(4 - 小=17.7x0.8 4-(19.4-9.8)x2(3) 计算软弱下卧层经深度修正后的地基承载力特征值/；./查表可得仇=0,七=1=/也 +(揣 _九)4 二 17.7x0.8 + (19.4_9.8)x27m * + 一0.8 + 2故= 4 + 为九(d - 0. 5)= 90 + 1 X 11.9 X(2. 8 - 0. 5)(4) 验算软弱下卧层的承载力利用公式Qz + 0 队即Pc/ + e = 33. 36 + 70. 6 = 103. 96kPa fd+z = 117.4kPa满足条件=33. 36昭=11. 9 kN/ in3117. 4昭故软弱土层的承载力满足要求习题4. 在人口为30万的城镇建造单层工业厂房，厂房柱子断面为0.6m XO. 6mo按荷载标准组合作用在柱基础上的荷载（至设计地面），为竖向力F=1000kN,水平力H=60kN,力矩M=180kN m,基础梁端集中荷载P=80kNo地基为均匀粉质粘土，土的性质和地下水位见下图。地区的标准冻结深度为z0=l. 6m,厂房采暖。试设计柱下刚性基础。Y=19.2kN/m y Sftt=20kN/nPwl=30%wf=18%w=26%CMGS=2.70S=20Ck=12kPa粉质粘土地下水图4-1土的性质和地下水位高度示意图1000 + 80167.8-20x1.2=7.5 Im1 2考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即A=1.3Ai=1.3X7.51=9.76m按中心荷载初估基底面积采用3.2m X 3m基础（3）验算基底压力基础及回填土重6* =沮4 = 20 x 1. 2 x 9. 6 = 230. 4小基础的总垂直荷载尸+ G +卢=1000 + 230. 4 + 80 = 1310. 4基底的总力矩 M = 180 + 80 x 0. 45 + 60 x 1. 2 = 288AA.历总荷载的偏心 e = 288 = 0. 22 - = 0. 53/7/1310.46基底边缘最大应力F , G，P M 1310.46 x 288p = + = +max A 伊 9. 63. 22 x 3=192. 75kPa .2f = 1. 2 x 167. 8 = 201. 36kPa社满足承载力要求（4）确定基础的最小埋置深度1）查表确定由于是粉质粘土，故取1.02）查表确定-“因为w=26%,wp=18%/满足wp+5w Wp+9,冻结期间冻结面距地下水位的距离hw=0.4m2m,故冻涨等级为IV,即强冻涨，查表取吃为0.85因环境为城市近郊，故取仁为0.954）查表确定hmax只考虑燧向荷载作用下基底的平均压力气36. 5刷按照方形基础，强冻涨土，采暖，基底的平均压力为136.5kPa等条件,查表得允许的残留冻土层厚度为0.483m。5)6)计算基础的设计冻结深度zd = ZoW洲=1. 6 x 1 x 0. 85 x 0. 95 = 1. 292m验算基础的最小埋置深度访-zd Anax = 292 - 0. 483 = 0. 809 1. 2m故基础的埋置深度初步满足要求。确定基础的高度采用C15混凝土，基底平均压力100136.5200,查表可知，台阶的宽高比允许值为1： 1.00,即允许的刚性角为45。由此确定基础的最小高度3-62 tan a 2 x tan 45为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下100-150mm,所以基础的埋置深度d必须大于基础的高度h加上保护层的厚度。故之前确定的基础埋置深度不符合要求，必须重新设计埋深。（6）重新设计基础的埋置深度假设基础埋深d=1.4m,其他保持不变。则f., =0.51 x 19.2 x 3 + 3.06 x 19.2 x 1.4 + 5.66 x 12=179.55kPaa10004-80=7J3n?人一 fa-yd 179.55-20x1.4考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即A=1.3Ai=1.3X7.13=9.26m2任然采用3.2mX3m基础。基础及同填土重6* = /由=20 x 1. 4 x 9. 6 = 268. 8AA基础的总垂直荷载尸+ G + P = 1000 + 268. 8 + 80 = 1348.欧V基底的总力矩 =180 + 80 x 0. 45 + 60 x 1. 4 = 300A?V./总荷载的偏心 e = = 0. 22 = 0. 53/7?1348.86基底边缘最大应力F + G + P M1348. 86 x 300p = + =1y A 倍 9.63.22 X 3=199. 09kPa 1.2/ = 1.2 x 179. 55 = 215. 46kPa满足承载力要求。(7) 柱下基础的设计r n I中砂图2-1某地基工程地质剖面图(1)当埋置深度为0.8m时用公式写=Mjb + Mjd + Mck计算地基承载力特征值对于土层，查表可知凡=0.80,虬=3. 87, Mc = 6.45,y = pg = 1. 89 x 9. 8 = 18. 5kN / m兀=pg = 1. 8 x 9. 8 = 17. 644V / 册故 f = 1.9 x 19 x 3 + 5. 59 x 18. 2 x 2. 4 + 7. 95 x 20 = 220. kPaa(2)当埋置深度为2.4m时对于土层，查表可知乩=1.90,虬=5. 59,虬=7. 95又土层为砂土，且b=2. 5m3m,故取b=3m/ = pg = 1. 94 x 9. 8 = 19A/V / nr九=房=0.8x17.64 + 1.6x18.5 =捻* f（1）计算该土层的地基承载力（Y =20Mb=0.51 Md=3.06 Mc=5.66 y=/Mj = 19.2假设b=3m则乌=0.51*19.2*3 + 3.06 * 19.2 * 1.2 + 5.66 *12=167.8kPa