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地基处理作业

第四章地基处理

例题1:

某独立基础尺寸为×1.2m2基底埋深为1.0m,荷载效应标准组合时,上部结构传至基础顶面的荷载为252KN,其他资料如图4.1.1-1,现拟采用1.0m厚的灰土垫层进行处理,灰土重度为m3。

(1)垫层底面处自重应力值为:

(A)36KPa;(B);(C);(D)40KPa;

(2)垫层底面处附加应力值为:

(A);(B);(C);(D);

(3)垫层底面处径深度修正的地基承载力特载值为:

(A)100KPa;(B)108KPa;(C)115KPa;(D)120KPa;

(4)下卧层承载力是否满足要求:

(A)满足;(B)不满足;

(5)垫层底面尺寸不宜小于:

(A)×2.0m2;(B)×2.1m2;(C)×2.2m2;(D)×2.3m2;

解:

(1)垫层底面处(2.0m)自重应力pcz:

(2)垫层底面处的附加应力pz:

基础底面处的自重应力pc:

荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力pk:

灰土垫层厚度z为1.0m,基础宽度b=1.2m,z/b=1/=>,取压力扩散角θ=28°。

垫层底面处的附加应力pz:

(3)垫层底面处径深度修正后的地基承载力特征值faz:

根据规范3.0.4条,取ηb=0,ηd=

(4)下卧层承载力验算:

下卧层验算满足要求。

(5)垫层底面尺寸:

垫层底面宽度

垫层底面长度

垫层底面尺寸不宜小于

答案:

(1)(B);

(2)(A);(3)(B);(4)(A);(5)(D)。

例题解析:

1.确定垫层厚度z时可分2种情况,a.当软弱层厚度较小时,应全部换垫,z应取基础底面软弱土层底面的深度;b.当软弱下卧层较厚时,应根据

的原则确定z。

一般情况下,z不宜小于0.5m,也不宜大于3.0m。

2.计算垫层底面处的附加应力时,采用应力扩散法计算,对条形基础,只考虑宽度方向的应力扩散,扩散后的应力分布宽度为

;对于矩形基础,在长度及宽度2个方向的应力扩散均应考虑,扩散后的应力分布面积为

3.附加应力在垫层中的扩散角与垫层材料的性质及垫层厚度z与基础短边宽度b的比值有关。

a.当z/b<时,除灰土θ=28°外,其余材料均取θ=0(必要时由试验确定);

b.当z/b>时,θ按z/b=取;

c.当

4.垫层底面厚度

应满足基础底面应力扩散的要求,

5.当垫层标高超出原地面,或垫层材料的重度高于天然土层重度时,应考虑其附加荷载的影响。

案例模拟题1:

某均质粘性土场地中建筑物采用条形基础,基础底面宽度2.0m,埋深1.5m,基础线荷载为500KN/m,土层天然重度为19KN/m3,承载力特征值fak=130KPa,采用2.0m厚的粗砂垫层,垫层重度18/m3,场地中地下水埋深为4.0m。

按规范JGJ79-2002计算:

(1)垫层底面处自重应力值pcz为:

(A);(B)30KPa;(C)66KPa;(D);

(2)垫层底面处附加应力值pz为:

(A)116KPa;(B);(C)250KPa;(D);

(3)垫层底面处径深度修正的地基承载力特载值fak为:

(A)187KPa;(B)196KPa;(C);(D)200KPa;

(4)下卧软土层承载力验算结果为:

(A)满足;(B)不满足;

(5)垫层底面宽度不宜小于:

(A)3.5m;(B)3.7m;(C)4.1m;(D)4.3m;

(6)如基坑边坡放坡坡度为1:

垫层顶面宽度宜为:

(A)4.8m;(B)5.3m;(C)5.8m;(D)6.3m;

案例模拟题2:

某均质淤泥质土场地中有一独立基础,基础底面尺寸为2.0m×2.0m,埋深为1.5m,荷载作用效应标准组合时基础顶面受到上部结构的荷载为800KN,基础与地基土的平均重度为20KN/m3,土层重度为

,承载力特征值为45KPa,如采用砾砂土做垫层,垫层厚度为:

(A)1.5m;(B)2.0m;(C)2.5m;(D)3.0m;

案例模拟题3:

某均质细砂土场地,土层重度为18KN/m3,承载力特征值fak=105Kpa,地下水埋深为4.0m,建筑物采用独立基础,埋深为1.0m,底面尺寸为2.5m×2.5m2,荷载为F=1800KN,采用换填垫层法进行地基处理,垫层厚度为2.0m,垫层为碎石,重度为20KN/m3,按《建筑地基处理技术规范》计算:

(1)垫层底面处自重应力值为:

(A)50KPa;(B)54KPa;(C)60KPa;(D)64KPa;

(2)垫层底面处附加应力值为:

(A);(B);(C);(D);

(3)垫层底面处径深度修正的地基承载力特载值为:

(A)145KPa;(B)150KPa;(C)155KPa;(D)160KPa;

(4)下卧验算结果为:

(A)满足;(B)不满足;

(5)垫层底面尺寸宜为:

(A)4.41m;(B)4.61m;(C)4.81m;(D)5.01m;

(6)如基坑开挖时放坡角为1:

垫层顶面尺寸宜为:

(A)5.56m;(B)6.31m;(C)7.06m;(D)7.81m;

4.1.2预压法

例题4:

某建筑场地为淤泥质粘土场地,固结系数

受压土层厚度为15m,采用的袋装沙井直径为70mm,袋装沙井等边三角形布置,间距1.5m,深度15m,沙井底部为隔水层,沙井打穿受压土层,采用预压荷载总压力为120Kpa,分2级等速加载如图4.1.2-1所示,如不考虑竖井阻和涂抹的影响:

(1)加荷后100天受压土层之平均固结度为:

(A);(B);(C);(D);

(2)如使受压土层平均固结度达到90%,需要()天(从开始加荷算起):

(A)110;(B)115;(C)120;(D)125;

解:

1.确定参数α,β:

压缩土层发生竖向和向内径向排水固结,且竖井穿透受压土层,按JGJ79-2002规范第条表5.2.7,可取

砂井采取等边三角形布置,有效排水圆直径为:

井径比n:

=×10-7(l/s)

=(l/d)

=

2.计算加荷100天时的竖向平均固结度

第一级加荷速率

第二级加荷速率

3.计算使平均固结度达到90%时的时间t:

把上式化简后得:

答案:

(1)(C);

(2)(B)。

例题解析:

1.改进的高木俊介公式比较复杂,分级加载情况下,Ti,Ti-1的取法如例题所示。

2.α,β的取值应根据排水固结条件按表5.2.7取值。

3.如给定时间t,可计算t时刻的平均固结度

,如给定某时刻的平均固结度

,可求达到该固结度的时间t。

案例模拟题4:

某建筑场地为淤泥质粘土层,固结系数为

,受压土层厚度为10m,袋装沙井直径为70mm,沙井等边三角形布置,间距1.4m,深度10m,沙井底部为透水层,沙井打穿受压土层,0预压荷载压力为100Kpa,一次等速施加,加载速率为每天10Kpa,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002计算:

(1)井径比为:

(A)19;(B)21;(C)22;(D);

(2)参数α,β为:

(A),;(B),;(C)1,;(D)1,;

(3)加荷后50天受压土层之平均固结度为:

(A);(B);(C);(D);

(4)如使受压土层平均固结度达到90%,需要()天(从开始加荷算起):

(A)57;(B)62;(C)67;(D)72;

例题5:

条件同例题4,水平向渗透系数kh=×10-7cm/s,砂料渗透系数kw=3×10-2cm/s,涂抹区土的渗透系数

涂抹区直径de=150mm,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002计算:

(1)沙井纵向通水量qw为:

(A)1.154cm3/s;(B)1.168cm3/s;(C)1.179cm3/s;(D)1.188cm3/s;

(2)参数α,β为()(1/d):

(A)1,;(B)1,;(C),;(D),;

(3)加载后100天受压土层之平均固结度为:

(A);(B);(C);(D);

(4)如使受压土层平均固结度达到70%,需要加载()天(从开始加荷算起):

(A)102;(B)112;(C)122;(D)132;

解:

1.沙井纵向通水量qw:

2.参数α,β:

3.加载后100天受压土层之平均固结度:

4.受压土层平均固结度达到70%所需要时间t:

上式整理得:

答案为:

(1)(A);

(2)(C);(3)(A);(4)(D)。

例题解析:

1.该例题为考虑井阻影响及涂抹影响情况下加荷平均固结度的计算。

2.注意Fn,Fr,Fs的计算方法。

案例模拟5

某建筑场地为淤泥质土场地,淤泥质土厚10m,其下为泥岩,土层水平向渗透系数为

,固结系数为

,采用沙井预压法进行地基处理,袋装沙井直径为70mm,砂料渗透系数为

,取s=3,沙井按三角形布置,间距1.4m,深度10m,沙井底部为透水层,沙井打穿受压土层,预压荷载压力为80Kpa,一次施加,加载速率为每天8Kpa,按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002计算:

(1)沙井纵向通水量qw为:

(A)1.145cm3/s;(B)1.154cm3/s;(C)1.163cm3/s;(D)1.117cm3/s;

(2)系数F为:

(A);(B);(C);(D);

(3)参数α,β分别为:

(A)1,;(B)1,;(C),;(D),;

(4)加载后80天受压土层之平均固结度为:

(A);(B);(C);(D);

(5)如使受压土层平均固结度达到80%,需要加载()天:

(A)136;(B)146;(C)156;(D)166;

案例模拟6:

某场地资料如下:

(1)0~2m:

淤泥质粘土γ=19KN/m3e0=

(2)2~4m:

淤泥γ=19KN/m3e0=

(3)4~8m:

软塑粘土γ=19KN/m3e0=

(4)8m以下为密实粗砂

压力ei

土层号

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

1

2

3

场地采用大面积堆载预压法处理,堆载值为80Kpa,经验系数取,固结度达90%时地基的竖向沉降值为():

(A)543mm;(B)489mm;(C)434mm;(D)380mm;

4.1.3强夯法

6.2.1

表6.2.1强夯法的有效加固深度

单击夯击能

(KN˙m)

碎石土,砂土

等粗颗粒土

粉土,粘性土,湿陷

性黄土等细颗粒土

1000

2000

3000

4000

5000

6000

8000

~

~

~

~

~

~

~

~

~

~

~

~

~

~

注:

强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。

例题7:

某场地为砂土场地,采用强夯法进行加固,夯锤重量20T,落距20m,该方法的有效加固深度为:

(A)6~7m;(B)7~8m;(C)8~9m;(D)9~9.5m;

解:

夯锤重力M=20×10=200KN

夯锤落距H=20m

单击夯击能200×20=4000KN˙m

查规范表6.2.1有效加固深度(砂土)为8~9m。

答案为(C)。

案例解析:

1.强夯法的有效加固与夯锤锤重,夯锤落距,夯击次数,锤底单位压力,地基土性质不同,土层厚度和埋藏顺序及地下水位有关,由于实际问题的复杂性,新规范不推荐梅纳公式计算有效加固深度,建议采用现场试夯或当地经验确定。

2.传统的梅纳公式为:

其中H——有效加固深度(m);

M——夯锤重量(KN);

h——夯锤落距(m);

K——修正系数;一般可采用~。

案例模拟7:

某建筑场地为砂土场地,采用强夯法进行加固,夯锤重量20T,落距20m,该方法的有效加固深度为:

(A)5~6m;(B)7~8m;(C)8~8.5m;(D)~9m;

4.1.4振冲法

例题8:

某软土地基采用直径位1.0m的振冲碎石桩加固,载荷试验测得桩体承载力特征值fpk=250Kpa,桩间土承载力特征值fsk=90Kpa,要求处理后的复合地基承载力达到150Kpa,采用等边三角形满堂布桩,按《建筑地基处理设计规范》JGJ79-2002计算:

(1)振冲碎石桩的置换率m为:

(A)%;(B)%;(C)%;(D)%;

(2)桩间距S宜为:

(A)1.36m;(B)1.46m;(C)1.56m;(D)1.63m;

解:

1.振冲碎石桩的面积置换率m:

整理后得:

2.碎石桩间距S:

等边三角形布桩:

例题解析:

1.复合地基承载力特征值可取基础底面附加压力值。

2.桩间土承载力特征值宜按当地研究取值,亦可取天然地基承载力特征值。

3.面积置换率m=

4.不同布桩形式时等效圆直径于桩间距关系不同。

案例模拟8:

某建筑物位于松散砂土场地,拟采用筏板基础,基础底面压力位180Kpa,基础下地基土的承载力特征值位110Kpa,采用振冲碎石桩复合地基处理,已知桩径1.0m,采用正方形布桩,桩体承载力特征值为280Kpa,按《建筑地基处理设计规范》JGJ79-2002计算:

(1)置换率不得小于():

%;(B)%;(C)%;(D)%;

(2)桩间距宜为:

(A)1.38m;(B)1.43m;(C)1.50m;(D)1.56m;

案例模拟10:

某砂土场地采用振冲碎石桩法处理,采用矩形布桩,桩径为1.0m,横向桩距为1.4m,纵向桩距为1.6m,桩体承载力特征值为250Kpa,桩间土承载力特征值为110Kpa,压缩模量为,按《建筑地基处理设计规范》计算:

(2)面积置换率m:

(A)25%;(B)30%;(C)35%KPa;(D)40%;

(2)桩土应力比n:

(A);(B);(C);(D);

(3)复合地基承载力为:

(A)139KPa;(B)149KPa;(C)159KPa;(D)169KPa;

(4)复合地基压缩模量为:

(A);(B);(C);(D);

4.1.6石灰桩法

例题12:

某饱和粘性土地基采用石灰桩法处理,正三角形布桩,桩成孔直径为0.3m,桩间距为0.75m,桩体强度为400Kpa,天然地基承载力为80Kpa,压缩模量为,加固后桩间土承载力为90Kpa,桩面积按倍成孔直径计算,成孔对桩周土的挤密效应系数

=,按《建筑地基处理技术规范》计算:

(1)复合地基承载力为():

(A)145KPa;(B)150KPa;(C)155KPa;(D)160KPa;

(2)复合土层的压缩模量为():

(A);(B);(C);(D);

解:

1.复合地基承载力:

等效处理圆直径de:

桩径按倍成孔直径计算,置换率为:

复合地基承载力

2.复合土层的压缩模量:

桩土应力比n:

答案为:

(1)(A);

(2)(C)。

例题解析:

1.石灰桩具有膨胀作用,并可在桩边形成约2.0m的硬壳层,因此,计算桩径取~倍成孔直径。

2.试验表明,桩周边厚作用的环状土体具有明显的加固效果,因此,桩间土体承载力取天然土层承载力的~倍。

3.由于成孔对桩周土具有挤密效应,因此,桩间土压缩模量可取天然土层压缩模量的~倍。

案例模拟14:

某饱和粘性土场地采用灰土桩法处理,要求复合地基承载力不低于150KPa,天然地基承载力为80Kpa,压缩模量为,加固后桩间土承载力为加固前的倍,桩间土加固效应系数

=,采用正三角形布桩,桩径为0.4m,桩体承载力为450Kpa,加固后桩间土承载力为90Kpa,计算桩径取成孔直径的倍,按《建筑地基处理技术规范》计算:

(1)桩距宜为:

(A)0.70m;(B)0.75m;(C)0.80m;(D)0.85m;

(2)复合地基压缩模量:

(A)10MPa;(B)11MPa;(C);(D)14MPa;

4.1.7砂石桩法

例题13:

某均质砂土场地采用砂石桩法处理,等边三角形布桩,砂桩直径为0.5m,桩体承载力为300Kpa,场地天然孔隙比为,最大孔隙比为,最小孔隙比为,天然地基承载力为120Kpa,要求加固后砂土的相对密度不小于,按《建筑地基处理技术规范》计算:

(1)采用振动沉管施工法,修正系数ζ=1。

1,桩间距宜为():

(A)2.01m;(B)2.11m;(C)2.21m;(D)2.31m;

(2)如场地土层相对密度为时的承载力为160Kpa,复合地基承载力为():

(A)160KPa;(B)166KPa;(C)172KPa;(D)180KPa;

解:

1.桩间距S:

等边三角形布桩,桩间距为:

2.复合地基承载力:

例题解析:

1.砂土场地中桩间距可根据挤密后要求达到的孔隙比确定,孔隙比可按要求达到的相对密度确定。

2.复合地基承载力计算同振冲桩法。

案例模拟15:

某砂土场地采用振冲桩法处理,正方形布桩,桩直径为0.6m,桩距为1.8m,不考虑成桩时的振动下沉密实作用,土体天然地基承载力为120Kpa,,场地天然孔隙比为,最大孔隙比为,最小孔隙比为,按《建筑地基处理技术规范》计算:

(1)土体天然状态下的相对密度为():

(A);(B);(C);(D);

(2)处理后土体的相对密度为():

(A);(B);(C);(D);

(3)如处理后砂土承载力为166KPa,桩体承载力为160Kpa,复合地基承载力为():

(A)185KPa;(B)190KPa;(C)195KPa;(D200KPa;

(4)如处理后土体的相对密度达到90%,桩间距应为():

(A)2.01m;(B)2.11m;(C)2.21m;(D)2.31m;

4.1.8灰土挤密桩法和土挤密桩法

例题15:

某湿陷性黄土长50m,宽30m,湿陷性土层厚度为12m,采用土挤密桩法处理,等边三角形布桩,桩径为0.4m,要求平均挤密系数不低于,场地天然含水量为10%,最优含水量为18%,天然重度为t/m3,最大干密度为t/m3,按《建筑地基处理技术规范》计算:

(1)土桩桩间距不宜大于():

(A)1.0m;(B)1.2m;(C)1.4m;(D)1.5m;

(2)挤密后桩间土的平均干密度不宜小于():

(A)m3;(B)t/m3;(C)t/m3;(D)t/m3;

(3)桩孔数量不宜少于()根:

(A)1710;(B)1734;(C)1789;(D)1811;

(4)对场地增湿时,如损耗系数为,需加水的总量宜为():

(A)2131t;(B)2235t;(C)2344t;(D)2445t;

解:

1.桩间距S:

处理前地基的平均干密度

2.挤密后桩间土的平均干密度

3.桩孔数量n:

等效圆直径de:

等效圆面积Ae:

桩孔数量n:

(根)

4.场地增湿时需加水量

答案为:

(1)(A);

(2)(C);

(1)(B);

(1)(C)。

例题解析:

1.桩间距宜按挤密后桩间土的平均干密度或挤密系数确定。

2.桩间土的挤密系数不一定小于,重要工程不应小于。

3.桩体的压实系数不应小于。

案例模拟17:

某黄土场地采用土挤密桩法处理,桩径为0.3m,正三角形布桩,要求桩间土挤密系数达到,湿陷性土层厚度为10m,场地面积40×40m2,土层天然含水量为11%,最优含水量为17%,天然密度为m3,最大干密度为t/m3,按《建筑地基处理技术规范》计算:

(1)土桩桩间距不宜小于():

(A)0.7m;(B)0.77m;(C)0.8m;(D)0.85m;

(2)置换率为():

(A)10%;(B)14%;(C)18%;(D)22%;

(3)挤密后桩间土的干密度不宜小于():

(A)m3;(B)17KN/m3;(C)m3;(D)18KN/m3;

(4)场地中桩孔数量宜为()根:

(A)3000;(B)3097;(C)3119;(D)3178;

(4)如损耗系数为,场地增湿需加水的总量宜为():

(5)1380;(B)1430;(C)1480;(D)1530;

水泥粉煤灰碎石桩法

例题18:

某场地资料如下:

(1)0~5:

淤泥质粘土qsk=16Kpafak=100KPa

(2)5~12m:

粉土qsk=22Kpa

(3)12~26m:

砾砂土qsk=16Kpaqpk=1500KPa

(4)26m以下为基岩

采用水泥粉煤灰碎石桩处理,正方形布桩,桩顶位于地表下2.5m处,桩端全断面位于地表下15m处,桩径为400mm,桩距为1.6m,桩体材料fcu=18Mpa,场地面积为16×32m,桩间土承载力折减系数取,按《建筑地基处理设计规范》计算:

(1)单桩竖向承载力特征值为():

(A)680KPa;(B)754KPa;(C)809KPa;(D861KPa;

(2)复合地基承载力为():

(A)350KPa;(B)360KPa;(C)370KPa;(D380KPa;

解:

1.CFG桩单桩竖向承载力

按桩间土强度计算:

按桩体材料强度计算:

按桩体材料强度计算的

值较小因此取

2.复合地基承载力:

正方形布桩等效圆直径

面积置换率:

复合地基承载力:

答案为:

(1)(B);

(2)(C)。

例题解析:

1.单桩竖向承载力

计算取按桩周土体强度计算值(式9.2.6

2.桩体竖向承载力

3.考虑到CFG桩为刚性桩,桩间土承载力不能充分发挥,因此对桩间土承载力进行适当折减,折减系数为

,取值一般在~之间,桩间土于桩体刚度差别较大时取小值。

案例模拟20:

某建筑物地上28层,地下2层,结构型式为框架剪力墙结构,基础型式为箱型基础,面积为35×30m2,基底压力为515KN/m2,基础埋深7m,地下水埋深2.6m,采用CFG桩进行处理,桩径400mm,桩体承载力fcu=25Mpa,地基勘察资料如下:

(1)0~10m,粉土:

γ=m3,fak=140Kpa,qsk=48Kpaqpk=640Kpa;

(2)10~18m,粘土:

γ=19KN/m3,fak=170Kpa,qsk=65Kpaqpk=900Kpa;

(3)18m以下,粉砂:

γ=m3,fak=240Kpa,qsk=48Kpaqpk=1200Kpa;

(1)箱型基础底面下设0.3m的缛垫层,桩长11m,(进入粉砂层0.3m),CFG桩单

桩承载力为:

(A)852KN

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