地基与基础工程作业一

《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O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.

图 1-错误!未定义书签。 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

zdz0zszwze1.610.850.951.292m

查表求zs。

第一层土IpwLwP10022%14%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zs1.2；

第二层d>0.25mm占55%，大于50%；d〉0。5mm占40%，小于50％，为中砂,zs1.3。

1

查表求zw。

第一层为粉土，天然含水量w20%22%，层底距地下水位0.8m1.5m,冻涨等级为Ⅲ，即冻涨，zw取0.9;

第二层为中砂,冻结期间冻结层底距地下水位0.2m<0.5m，冻涨等级为Ⅳ,即强冻涨，zw取0.85。

查表求ze。环境为城市近郊，ze取0。95。 按第一层土计算，

zd1.81.20.90.951.85m

按第二层土计算，

zd1.81.30.850.951.89m

折算冻结深度：

1.891.86m 1.85zd'1.21.851.2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

dminzdhmax1.860.381.48m

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习题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②和土层③的承载力特征值fa。

图 2-错误!未定义书签。 某地基工程地质剖面图

（1） 当埋置深度为0.8m时

用公式faMabMdmdMcck计算地基承载力特征值 对于土层②,查表可知Mb0.80，Md3.87，Mc6.45，

g1.899.818.5kN/m3

mg1.89.817.64kN/m3

故fa1.91935.5918.22.47.9520220.6kPa （2） 当埋置深度为2。4m时

对于土层③，查表可知Mb1.90，Md5.59，Mc7.95 又土层③为砂土，且b=2.5m<3m,故取b=3m

g1.949.819kN/m3

mg0.817.641.618.518.2kN/m3

2.4故fa1.91935.5918.22.47.950352.5kPa

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习题3. 已知按荷载标准组合承重墙每1m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③层软弱土层的承载力是否满足要求？

图 3-错误!未定义书签。 地基土层的分布示意图

（1） 计算软弱下卧层顶面处的附加压力Pz

pzpbppc0b2ztan

FG1882011.21176.7kPa A1.21pc01h1satwdh117.70.819.49.810.816.08kPa

又Es1/Es21553，z/b1.81.21.50.5 故查表可知地基压力扩散角23

b'b2ztan1.221.8tan232.73m

故

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pz

bppc01.2176.716.0870.6kPa

b2ztan2.73（2） 计算软弱下卧层顶面处的自重应力pcz

pcz1h1satwh217.70.819.49.8233.36kPa （3） 计算软弱下卧层经深度修正后的地基承载力特征值fdz 查表可得b0，d1

m故

1h1satwh2h1h217.70.819.49.820.8211.9kN/m3

fdzfakdmd0.590111.92.80.5117.4kPa （4） 验算软弱下卧层的承载力

利用公式pczpzfdz 即

pczpz33.3670.6103.96kPafdz117.4kPa

满足条件

故软弱土层的承载力满足要求

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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×0.6m.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=80kN。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=1.6m,厂房采暖。试设计柱下刚性基础.

图 4-1 土的性质和地下水位高度示意图

（1） 计算该土层的地基承载力

k=20 Mb=0.51 Md=3.06 Mc=5.66 =m19.2 假设b=3m

则fa=0.51*19.2*33.06*19.2*1.25.66*12=167.8kPa （2） 按中心荷载初估基底面积

A1=FP100080==7.51m2 fa-d167.8201.2考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1。3倍,即A=1.3A1=1.3×7.51=9。76m2 采用3.2m×3m基础 （3） 验算基底压力

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基础及回填土重 GdA201.29.6230.4kN

基础的总垂直荷载FGP1000230.4801310.4kN 基底的总力矩 M180800.45601.2288kNm 总荷载的偏心 e基底边缘最大应力

288a0.220.53m

1310.46pmaxFGPM1310.46288 AW9.63.223192.75kPa1.2fa1.2167.8201.36kPa满足承载力要求

（4） 确定基础的最小埋置深度

1) 查表确定zs

由于是粉质粘土，故zs取1.0 2) 查表确定zw

因为w=26％，wp=18％,满足wp+5因环境为城市近郊，故取ze为0.95 4) 查表确定hmax

只考虑竖向荷载作用下基底的平均压力

pFGP1310.4136.5kPa

A9.6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) 计算基础的设计冻结深度

zdz0zszwze1.610.850.951.292m

6) 验算基础的最小埋置深度

dminzdhmax1.2920.4830.809m1.2m

故基础的埋置深度初步满足要求.

（5） 确定基础的高度

采用C15混凝土，基底平均压力100<136.5〈200，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

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hbb030.61.2m

2tan2tan45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

fa=0.5119.233.0619.21.45.6612=179.55kPa

A1=FP100080==7.13m2 fa-d179.55201.4考虑偏心荷载作用，将基底面积扩大1.3倍，即A=1.3A1=1.3×7.13=9。26m2

任然采用3.2m×3m基础。

基础及回填土重

GdA201.49.6268.8kN

基础的总垂直荷载FGP1000268.8801348.8kN 基底的总力矩 M180800.45601.4300kNm 总荷载的偏心 e基底边缘最大应力

300a0.220.53m

1348.86pmaxFGPM1348.86300 AW9.63.223199.09kPa1.2fa1.2179.55215.46kPa满足承载力要求. （7） 柱下基础的设计

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