基础工程B第1次作业二、主观题(共12道小题)21.某原状土样测得土的密度ρ＝1.9g/cm3，土粒比重G S=2.65，土的含水率w＝20.0％。
求孔隙比、孔隙率、饱和度、干密度、饱和密度、有效重度？解：（1），（3分）（2）40.2%，（1分）（3）0.788，（1分）（4） 1.583g/cm3，（1分）（5） 1.986 g/cm3，（1分）（6）9.86kN/m3 （1分）22.某土样内摩擦角，黏聚力问：（）作单轴压力试验时，垂直压力加到多大土样将被剪破？（）液压为的三轴压力试验时，垂直压力加到多大（三轴试验的垂直压力包括液压）土样将被剪破？解：（a）由M-C准则（2分）单轴破坏时（3分）(b)三轴破坏时（3分）23.图示浅埋基础的底面尺寸为4ｍ×3ｍ，作用在基础上的主要荷载为：竖向力Ｎ=3.5×103kN，弯矩M=1.5×102kNm，持力层的容许承载力[ ]=420kPa。
试计算：（1）基底最大及最小压应力各为多少？能否满足承载力要求？（2）其偏心距是否满足的要求？（3）最大压应力达到容许承载力时对应的弯距为对少？解：（1）（3分）代入后，解得：满足要求（1分）（1分）（2）满足要求（2分）（3）（3分）,（2分）24.直径为1.2m的人工挖孔桩穿过砂粘土、细砂进入深厚的密实中砂层，各土层的桩周极限摩阻力如下表所列（单位：kPa），桩底中砂的容许承载力取为1230kPa，试按土阻力确定单桩轴向容许承载力。
砂粘土细砂中砂506580（提示：）解：（2分）（2分）（3分）（3分）（2分）25.什么是库仑抗剪强度定律?简述莫尔库仑强度准则?答：库仑抗剪强度定律：库仑认为土的抗剪强度由两部分组成，一部分是滑动面上的黏聚力，另一部分是土的摩擦阻力，用式子表示即为S=c+σtanφ；在各种复杂应力状态作用下, 莫尔库仑强度准则认为:一点的应力状态,在通过这点的各个面上的应力状态组合达到这点的抗剪强度,即发生破坏.26.何谓软弱下卧层？简述软卧下卧层验算的要点。
答：如果地基持力层下面存在有承载力更低的软弱土，称为软弱下卧层。
当应力超过软弱下卧层的承载力后，基础会因软弱下卧层的破坏而产生过大沉降，从而影响到建筑物的使用。
对软弱下卧层进行强度验算，要求作用在下卧层顶面的全部压力不超过下卧层的承载力，即： pz+pcz≤fz, pz为软弱下卧层顶面处的附加压力设计值； pcz为软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值； fz为软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力设计值。
27.单桩承载力和群桩中一根桩的承载力是否相同？并说明其理由。
答：不同，一般群桩中一根桩的承载力小于单桩承载力。
造成这种现象的原因即所谓群桩效应。
群桩中每根桩的承载力由桩端阻力与桩周摩擦力共同承担，但因桩的间距小，桩间摩擦力无法充分发挥作用；同时，在桩端产生应力叠加。
因此，群桩中单桩承载力常小于单桩承载力。
28.产生负摩阻力的情况及原因主要有哪些？答：（1）位于桩周欠固结的软粘土或新填土在重力作用下产生固结；（2）大面积堆载使桩周土层压密下沉；（3）在正常固结或弱超固结的软粘土地区，由于地下水位全面降低，致使有效应力增加，因而引起大面积沉降；（4）自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷；（5）打桩时使已设置的邻桩抬升等。
29.桩基础的设计步骤有哪些？答：桩基础设计可按下列步骤进行：(1)确定桩的类型和几何尺寸，初步选择承台底面标高；(2)确定单桩竖向承载力特征位；(3)确定桩的数量及其在平面的布置；(4)单桩受力验算，必要时验算校基沉降；(5)计算桩基中各桩的荷载，进行单桩设计；(6)承台设计；(7)绘制桩基施工图。
30.已知某土样重G＝0.9kN，其中土粒重G s＝0.7kN，水重G w＝0.2kN，土样体积V=0.051m3，其中土粒体积Vs＝0.028m3，水的体积Vw＝0.023m3，试求孔隙比e、孔隙率n、含水量w、饱和重度γsat，干重度γd 、土粒相对密度ds。
解：e=Vw/Vs=0.023/0.028=0.82,n=Vw/V×100%=0.023/0.051×100%=45%w=Mw/Ma×100%=0.2/0.7×100%=28.6%γsat=m/V=0.9/0.051=17.6kN/m3γd=Gs/V=0.7/0.051=13.73kN/m3d=Gs/（Vsγw）=0.7/(0.028×9.8)=2.5531.设土样厚3cm，在100~200kPa压力段内的压缩系数a1-2=2.2×10-4m2/kN，当压力为100kPa时，e=0. 6。
求：（a）土样的无侧向膨胀变形模量E s；（b）土样压力由100kPa加到200kPa时，土样的压缩量S。
解:（a ）（b ）32.图示浅埋基础，已知主要荷载的合力为Ｎ=5.0×103kN，对应的偏心距e=0.3m。
持力层的容许承载力为420kPa，现已确定其中一边的长度为4.0m（1）试计算为满足承载力的要求，另一边所需的最小尺寸。
（2）确定相应的基底最大、最小压应力。
解：由题，应有（1）（2分）（3分）（2）（5分）第二次作业二、主观题(共12道小题)21.名词解释:无粘性土的相对密度答：其中e为土的孔隙比 emax 为土的最松散时的孔隙比 emin为土在最密实时的孔隙比。
22.名词解释:有效应力原理答：有效应力原理是土力学有别于其它固体力学的重要标志，在土的强度、变形等方面有着重要的应用，主要内容包括以下两点：1、饱和土体内一点处的总应力（正应力）等于有效应力与孔隙水压力之和；2、土的强度及变形取决于土中的有效应力，而不是总应力。
23.名词解释:渗透固结答：土在受到外荷载作用时，孔隙水从孔隙中排除，同时土体中的孔隙水压减小，有效应力增大，土体发生变形，这一过程称为渗透固结。
24.名词解释:中性点答：桩截面沉降量与桩周土层沉降量相等之点，桩与桩周土相对位移为零，称为中性点，即负摩阻力与正摩阻力交界点，无任何摩阻力。
25.名词解释:持力层答：基础底面所在的地层称为持力层，它直接承受基础传来的荷载，是地基的主要受力层。
26.名词解释:软弱下卧层答：在持力层以下且强度明显低于持力层的土层称为软弱下卧层。
27.名词解释:刚性角答：无筋扩展基础台阶最大容许伸出的宽度与高度的比值所对应的角度α，称为刚性角。
28.名词解释:端承桩答：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力可忽略不计,此类桩称为端承桩。
29.名词解释:桩的水平临界荷载Hcr答：钢筋混凝土桩在承受逐渐增大的水平推力，当受拉区混凝土开裂并退出工作时所对应的水平荷载，称为桩的水平临界荷载。
30.名词解释:负摩阻力答：当土层的向下变形超过竖向桩的向下变形时，土体给与桩体一个向下的摩擦力，常与桩顶荷载的方向一致。
而与正常情况下的摩擦力方向相反，故称为负摩擦力。
31.土的变形特性是否能满足弹性力学的主要假定？用弹性力学公式计算土体应力的前提是什么？答:在应力水平不变的情况下,地基受到荷载作用所产生的沉降可近似地当作弹性变形,其一般用和为常量来反映。
而在实践中,土并非弹性介质。
随着土中应力水平的变化,和也在改变。
在计算地基变形时,必须考虑土的这些特点。
用弹性力学公式计算土体应力的前提是土为弹性介质,并且规定和都为常量。
32.什么是自重应力和附加应力？对地基基础的沉降有何影响?答：在未修建建筑物前，由土体本身自重引起的应力称为土的自重应力，建筑物修建后，由建筑物荷载在地基中增加的压力称为附加应力。
自重应力不会引起基础的沉降,而附加应力则是控制沉降的重要因素。
第三次作业二、主观题(共12道小题)21.什么叫做地基的软弱下卧层，对基础工程有什么影响？答：如果地基持力层下面存在有承载力更低的软弱土，称为软弱下卧层。
当应力超过软弱下卧层的承载力后，基础会因软弱下卧层的破坏而产生过大沉降，从而影响到建筑物的使用。
22.什么是中性点。
答：桩截面沉降量与桩周土层沉降量相等之点，桩与桩周土相对位移为零，称为中性点，即负摩阻力与正摩阻力交界点，无任何摩阻力。
23.桩基础的设计步骤有哪些？答：桩基础设计可按下列步骤进行：(1)确定桩的类型和几何尺寸，初步选择承台底面标高；(2)确定单桩竖向承载力特征位；(3)确定桩的数量及其在平面的布置；(4)单桩受力验算，必要时验算校基沉降；(5)计算桩基中各桩的荷载，进行单桩设计；(6)承台设计；(7)绘制桩基施工图。
24.有一块体积为的原状土样，重，烘干后重。
已知土粒比重（相对密度）。
求土的天然重度、天然含水量、干重度、饱和重度、浮重度、孔隙比及饱和度。
解：25.某外墙下条形基础底面宽度b=1.5m，基础底面标高为－1.5m，室内地面标高为±0.000，室外地面标高为－0.6m，土的重度为，墙体作用在基础顶面的竖向荷载F=230KN/m，试求基底压力p 。
解：对于条形基础，取单位长度l=1m，h=-0.6-（-1.5）=0.9m将相关数据代入上式得：26.图示浅埋基础的底面尺寸为6.5ｍ×7ｍ，作用在基础上的荷载如图中所示（其中竖向力为主要荷载，水平力为附加荷载）。
持力层为砂粘土，其容许承载力[ ]=240kPa。
试检算地基承载力、偏心距、倾覆稳定性是否满足要求。
（提示：要求倾覆安全系数K0≥1.5）解：（2分）（1）（2分），（2分）代入后，解得：满足要求（2分）（2）满足要求（2分）（3）满足要求（2分）27.土的变形模量与压缩模量的关系？答：变形模量E0压缩模量ES虽都是竖向应力与竖向应变的比值，但概念上有所区别：E是在现场测试获得，是靠基底正下方土柱周围的土体起到一定的侧限作用；而ES是通过室内压缩试验方法得，是土体在完全侧限条件下的压缩，与其他弹性材料的弹性模量不同，具有相当部分不可恢复的残余变形。
理论上E0与ES是可以互相换算的。
28.试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的优缺点和存在的问题？答：（1）朗肯土压力优点：概念明确、公式简单易记，对粘性土和非粘性土都可以直接计算；缺点：忽略了墙背与土之间的摩擦力，应用范围受到限制；适用：墙背直立光滑、墙后填土面水平。
（2）库仑土压力优点：考虑了墙背与土之间的摩擦力，可用于墙背倾斜、墙后填土面倾斜的情况；缺点：不能直接计算粘性土的土压力。
对于破裂面是平面的假设只有在摩擦角较小时才近似正确。
适用：对墙背与墙后填土形状无要求。
29.地基的三种承载力是什么？三种常见地基破坏形态是哪些？答：地基承载力：地基承受荷载的能力；极限承载力：地基破坏时所对应的基底压力；容许承载力：保证地基不发生破坏（不产生过大沉降）留有一定安全储备时所允许的最大基底压力；常见的三种地基破坏分别是整体剪切破坏，局部剪切破坏和冲切破坏。