土力學(xué)與地基基礎(chǔ)習(xí)題集與答案第9章.doc

第9章 地基承載力 （答案在最底端）一、 簡答題1. 地基破壞模式有幾種？發(fā)生整體剪切破壞時(shí)p-s曲線的特征如何？1.【答】在荷載作用下地基因承載力不足引起的破壞，一般都由地基土的剪切破壞引起。試驗(yàn)表明，淺基礎(chǔ)的地基破壞模式有三種：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖切剪切破壞。地基整體剪切破壞的主要特征是能夠形成延伸至地面的連續(xù)滑動(dòng)面。在形成連續(xù)滑動(dòng)面的過程中，隨著荷載(或基底壓力)的增加將出現(xiàn)三個(gè)變形階段：即彈性變形階段、彈塑性變形階段以及破壞(或塑性流動(dòng))階段。即地基在荷載作用下產(chǎn)生近似線彈性(p-s曲線首段呈線性)變形；當(dāng)荷載達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，剪切破壞區(qū)(或稱塑性變形區(qū))逐漸擴(kuò)大，p-s曲線由線性開始彎曲；當(dāng)剪切破壞區(qū)連成一片形成連續(xù)滑動(dòng)面時(shí)，地基基礎(chǔ)失去了繼續(xù)承載能力，這時(shí)p-s曲線具有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2. 何為地基塑性變形區(qū)？3. 何為地基極限承載力(或稱地基極限荷載)？ 4. 何為臨塑荷載、臨界荷載p1/4？5. 地基破壞型(形)式有哪幾種？各有何特點(diǎn)。6. 試述地基極限承載力一般公式的含義。二、 填空題1.確定地基承載力的方法一般有原位試驗(yàn)法、理論公式法、規(guī)范表格法、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)法等。2.地基極限承載力的公式很多，一般講有 和 公式等。(給出任意兩個(gè))3.一般來講，淺基礎(chǔ)的地基破壞模式有三種： 、 和 。4. 是指地基穩(wěn)定具有足夠安全度的承載力，它相當(dāng)于地基極限承載力除以一個(gè)安全系數(shù)k，且要驗(yàn)算地基變形不超過允許變形值。三、 選擇題1.下面有關(guān)Pcr與P1/4的說法中，正確的是（ ）。 A. Pcr與基礎(chǔ)寬度b無關(guān)，P1/4與基礎(chǔ)寬度b有關(guān) B. Pcr與基礎(chǔ)寬度b有關(guān)，P1/4與基礎(chǔ)寬度b無關(guān) C. Pcr與P1/4都與基礎(chǔ)寬度b有關(guān) D. Pcr與P1/4都與基礎(chǔ)寬度b無關(guān)2.一條形基礎(chǔ)b=1.2m，d=2.0m，建在均質(zhì)的粘土地基上，粘土的=18KN/m3，=150，c=15KPa,則臨塑荷載Pcr和界線荷載P1/4分別為（ ） A. 155.26KPa, 162.26KPa B.162.26KPa, 155.26KPa C. 155.26KPa, 148.61KPa D.163.7KPa, 162.26Kpa3.設(shè)基礎(chǔ)底面寬度為b，則臨塑荷載Pcr是指基底下塑性變形區(qū)的深度zmax=（ ）的基底壓力。A.b/3 B. b/3C. b/4 D.0，但塑性區(qū)即將出現(xiàn)4.淺基礎(chǔ)的地基極限承載力是指（ ）。A.地基中將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)的荷載B.地基中的塑性區(qū)發(fā)展到一定范圍時(shí)的荷載C.使地基土體達(dá)到整體剪切破壞時(shí)的荷載D.使地基土中局部土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的荷載 5.對(duì)于（ ），較易發(fā)生整體剪切破壞。A.高壓縮性土 B.中壓縮性土 C.低壓縮性土 D.軟土6.對(duì)于（D ），較易發(fā)生沖切剪切破壞。A.低壓縮性土 B.中壓縮性土C.密實(shí)砂土 D.軟土7.地基臨塑荷載（B ）。A.與基礎(chǔ)埋深無關(guān) B.與基礎(chǔ)寬度無關(guān)C.與地下水位無關(guān) D.與地基土軟硬無關(guān)8.地基臨界荷載（D ）。A.與基礎(chǔ)埋深無關(guān) B.與基礎(chǔ)寬度無關(guān)C.與地下水位無關(guān) D.與地基水排水條件有關(guān)9.在黏性土地基上有一條形剛性基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度為b，在上部荷載作用下，基底持力層內(nèi)最先出現(xiàn)塑性區(qū)的位置在（D ）。A.條形基礎(chǔ)中心線下 B.離中心線b/3處C.離中心線b/4處 D.條形基礎(chǔ)邊緣處10.黏性土地基上，有兩個(gè)寬度不同埋深相同的條形基礎(chǔ)，問哪個(gè)基礎(chǔ)的臨塑荷載大？（C ）A.寬度大的臨塑荷載大 B.寬度小的臨塑荷載大C.兩個(gè)基礎(chǔ)的臨塑荷載一樣大11.在=0的黏土地基上，有兩個(gè)埋深相同、寬度不同的條形基礎(chǔ)，問哪個(gè)基礎(chǔ)的極限荷載大？（C ）A.寬度達(dá)的極限荷載大B.寬度小的臨塑荷載大C.兩個(gè)基礎(chǔ)的臨塑荷載一樣大12.地基的承載力公式是根據(jù)下列何種假設(shè)推導(dǎo)得到的？（C ）A.根據(jù)塑性區(qū)發(fā)展的大小得到的B.根據(jù)建筑物的變形要求推導(dǎo)得到的C.根據(jù)地基中滑動(dòng)面的形狀推導(dǎo)得到的一、 判斷改錯(cuò)題1. 地基破壞模式主要有整體剪切破壞和沖切剪切破壞兩種。2. 對(duì)均勻地基來說，增加淺基礎(chǔ)的底面寬度，可以提高地基的臨塑荷載和極限承載力。3. 地基臨塑荷載可以作為極限承載力使用。4. 地基的臨塑荷載Pcr作為地基承載力特征值，對(duì)于大多數(shù)地基來說，將是十分危險(xiǎn)的。5. 由于土體幾乎沒有抗拉強(qiáng)度，故地基土的破壞模式除剪切破壞外，還有受拉破壞。6. 地基承載力特征值在數(shù)值上與地基極限承載力相差不大。7. 塑性區(qū)是指地基中已發(fā)生剪切破壞的區(qū)域。隨著荷載的增加，塑性區(qū)會(huì)逐漸發(fā)展擴(kuò)大。8. 太沙基極限承載力公式適用于均勻地基上基底光滑的淺基礎(chǔ)。9. 一般壓縮性小的地基土，若發(fā)生失穩(wěn)，多為整體剪切破壞模式。10. 地基土的強(qiáng)度破壞是剪切破壞，而不是受壓破壞。11. 地基的臨塑荷載大小與條形基礎(chǔ)的埋深有關(guān)，而與基礎(chǔ)寬度無關(guān)，因此只改變基礎(chǔ)寬度不能改變地基的臨塑荷載。12. 局部剪切破壞的特征是，隨著荷載的增加，基礎(chǔ)下的塑性區(qū)僅僅發(fā)生到某一范圍。13. 太沙基承載力公式適用于地基土是整體或局部剪切破壞的情況。二、 計(jì)算題1.一條形基礎(chǔ)，寬度b=m，埋置深度d=m，建于均質(zhì)粘土地基上，粘土的=1.KN/m3，=，c=KPa，試求：（）臨塑荷載Pcr和P1/4（）按太沙基公式計(jì)算Pu（）若地下水位在基礎(chǔ)底面處（=KN/m3），Pcr和P1/4又各是多少？2. 一條形基礎(chǔ)，款1.5m，埋深1.0m。地基土層分布為：第一層素填土，厚0.8m，密度,含水量35%；第二層黏性土，厚6m，密度，含水量38%，土粒相對(duì)密度2.72，土的黏聚力10kpa，內(nèi)摩擦角13。求該基礎(chǔ)的臨塑荷載，臨界荷載和。若地下水上升到基礎(chǔ)底面，假定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)不變，其，相應(yīng)為多少？3. 某條形基礎(chǔ)寬1.5m，埋深1.2m，地基為黏性土，密度18.4，飽和密度1.88，土的黏聚力8,內(nèi)摩擦角15。試按太沙基理論計(jì)算： (1) 整體剪切破壞時(shí)地基極限承載力為多少？取安全系數(shù)為2.5，地基容許承載力為多少？ (2) 分別加大基礎(chǔ)埋深至1.6、2.0m，承載力有何變化？ (3) 若分別加大基礎(chǔ)寬度至1.8、2.1m，承載力有何變化？ (4) 若地基土的內(nèi)摩擦角為20，黏聚力為12Kpa，承載力有何變化？ (5) 比較以上計(jì)算成果，可得出那些規(guī)律？4. 試推導(dǎo)：對(duì)于中心荷載作用下無埋深的條形基礎(chǔ)，當(dāng)土的內(nèi)摩擦角為0時(shí)，其地基極限承載力。5. 某方形基礎(chǔ)邊長為2.25m，埋深為1.5m。地基土為砂土，。試按太沙基公式求下列兩種情況下的地基極限承載力。假定砂土的重度為18。(1) 地下水位與基底平齊；(2) 地下水位與地面平齊。第9章 參考答案一、 簡答題1.【答】在荷載作用下地基因承載力不足引起的破壞，一般都由地基土的剪切破壞引起。試驗(yàn)表明，淺基礎(chǔ)的地基破壞模式有三種：整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖切剪切破壞。地基整體剪切破壞的主要特征是能夠形成延伸至地面的連續(xù)滑動(dòng)面。在形成連續(xù)滑動(dòng)面的過程中，隨著荷載(或基底壓力)的增加將出現(xiàn)三個(gè)變形階段：即彈性變形階段、彈塑性變形階段以及破壞(或塑性流動(dòng))階段。即地基在荷載作用下產(chǎn)生近似線彈性(p-s曲線首段呈線性)變形；當(dāng)荷載達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，剪切破壞區(qū)(或稱塑性變形區(qū))逐漸擴(kuò)大，p-s曲線由線性開始彎曲；當(dāng)剪切破壞區(qū)連成一片形成連續(xù)滑動(dòng)面時(shí)，地基基礎(chǔ)失去了繼續(xù)承載能力，這時(shí)p-s曲線具有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2. 【答】地基土中應(yīng)力狀態(tài)在剪切階段，又稱塑性變性階段。在這一階段，從基礎(chǔ)兩側(cè)底邊緣開始，局部區(qū)域土中剪應(yīng)力等于該處土的抗剪強(qiáng)度，土體處于塑性極限平衡狀態(tài)，宏觀上p-s曲線呈現(xiàn)非線性的變化，這個(gè)區(qū)域就稱為塑性變形區(qū)。隨著荷載增大，基礎(chǔ)下土的塑性變形區(qū)擴(kuò)大，但塑性變形區(qū)并未在基礎(chǔ)中連成一片。3. 【答】地基極限承載力是指地基剪切破壞發(fā)展即將失穩(wěn)時(shí)所能承受的極限荷載，亦稱地基極限荷載。它相當(dāng)于地基土中應(yīng)力狀態(tài)從剪切破壞階段過渡到隆起階段時(shí)的界限荷載。或者說是指地基中將要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)完全破壞時(shí)，地基所能承受的極限基底壓力(或地基從彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐碾A段的臨界壓力)，以 pu 表示。4. 【答】地基中即將出現(xiàn)塑性區(qū)但還未出現(xiàn)塑性區(qū)時(shí)所對(duì)應(yīng)的基底壓力，即相應(yīng)于塑性區(qū)的最大開展深度Zmax=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的基底壓力為臨塑荷載，用Pcr表示。式中：d-基礎(chǔ)的埋置深度，m； 0-地基以上土的加權(quán)平均重度，KN/m3； C地基土的粘聚力，KPa； 地基土的內(nèi)摩擦角，在三角函數(shù)符號(hào)后用度表示，單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)以弧度表示。對(duì)于軸心荷載作用下的地基，可取塑性區(qū)最大開展深度Zmax等于基礎(chǔ)寬度的四分之一，即Zmax=b，相應(yīng)的基底壓力用P表示，稱為地基的臨界荷載。 式中：地基土的重度，地下水以下用有效重度，KN/m3其他各符號(hào)同Pcr表達(dá)式。 5. 【答】根據(jù)地基剪切破壞的特征，可將地基破壞分為整體剪切破壞，局部剪切破壞和沖剪破壞三種模式。（1）整體剪切破壞：基底壓力p超過臨塑荷載后，隨荷載的增加，剪切破壞區(qū)不斷擴(kuò)大，最后在地基中形成連續(xù)的滑動(dòng)面，基礎(chǔ)急劇下沉并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)四周的地面明顯降起。密實(shí)的砂土和硬粘土較可能發(fā)生這種破壞形式。（2）局部剪切破壞：隨著荷載的增加，塑性區(qū)只發(fā)展到地基內(nèi)某一范圍，滑動(dòng)面不延伸到地面而是終止在地基內(nèi)某一深度處，基礎(chǔ)周圍地面稍有隆起，地基會(huì)發(fā)生較大變形，但房屋一般不會(huì)倒坍，中等密實(shí)砂土，松砂和軟粘土都可能發(fā)生這種破壞形式。（3）沖剪破壞：基礎(chǔ)下軟弱土發(fā)生垂直剪切破壞，使基礎(chǔ)連續(xù)下沉。破壞時(shí)地基中無明顯滑動(dòng)面，基礎(chǔ)四周地面無隆起而是下陷，基礎(chǔ)無明顯傾斜，但發(fā)生較大沉降，對(duì)于壓縮性較大的松砂和軟土地基可能發(fā)生這種破壞形式。6. 【答】對(duì)于平面問題，若不考慮基礎(chǔ)形狀和荷載的作用方式，則地基極限承載力的一般計(jì)算公式為： pu=qNq+cNc+bN ?？梢?，地基極限承載力由三部分土體抗力組成：(1)滑裂土體自重所產(chǎn)生的摩擦抗力；(2)基礎(chǔ)兩側(cè)均布荷載q所產(chǎn)生的抗力；(3)滑裂面上粘聚力c 所產(chǎn)生的抗力。上述三部分抗力中，第一種抗力的大小，除了決定于土的重度和內(nèi)摩擦角以外，還 決定于滑裂土體的體積。故而極限承載力隨基礎(chǔ)寬度B的增加而線性增加。第二、第三種抗力的大小，首先決定于超載q和土的粘聚力c，其次決定于滑裂面的形狀和長度。由于滑裂面的尺度大體上與基礎(chǔ)寬度按相同的比例增加，因此，由粘聚力c所引起的極限承載力，不受基礎(chǔ)寬度的影響。另外還需要指出：(1) N、Nq 和 Nc 隨值的增加變化較大，特別是 N值。當(dāng)=0 時(shí)，N=0，這時(shí)可不計(jì)土體自重對(duì)承載力的貢獻(xiàn)。隨著值的增加，N值增加較快，這時(shí)土體自重對(duì)承載力的貢獻(xiàn)增加。(2)對(duì)于無粘性土(c=0)，基礎(chǔ)的埋深對(duì)承載力起著重要作用。這時(shí)，基礎(chǔ)埋深太淺，地基承載力會(huì)顯著下降。一、 填空題1. 2. 太沙基、漢森、魏西克、斯凱普頓(答對(duì)任意兩個(gè)都行，英文人名也對(duì))3. 整體剪切破壞、局部剪切破壞、沖切剪切破壞4. 地基容許承載力二、 選擇題1.A 2.A 3.D 4.C 5.C 6.D 7.B 8.D 9.D 10.C 11.C 12.C三、 判斷改錯(cuò)題1. ，有三種，再加上局部剪切破壞。2. ，不能提高臨塑荷載。 3. ，臨塑荷載和極限承載力是兩個(gè)不同的概念。4. ，不僅不危險(xiǎn)，反而偏于保守。5. ，土體的破壞通常都是剪切破壞。6. ，地基承載力特征值與地基承載力的關(guān)系是，為安全系數(shù)，其值大于1。7. 8. ，改“光滑”為“粗糙”。9. 10. 11. 12. 13. 四、 計(jì)算題1. 解：（1）求Pcr及P =148.3KPa =201.7KPa（2）按太沙基公式計(jì)算Pu 由=15查教材P249表9-9可得： Nc=10.98,Nq=3.94,N=2.65 故 （3）若地下水位在基礎(chǔ)底面處（=8.7KN/m3），Pcr和P的計(jì)算： =148.3KPa =176.4KPa2. 解： Kpa 當(dāng)?shù)叵滤簧仙交A(chǔ)底面時(shí)，持力層土的孔隙比和浮重度比分別為： 臨塑荷載和臨界荷載為： =86.93. 解：(1) 由查表8-1，得代入式得： (2) 基礎(chǔ)埋深為1.6m時(shí)： 基礎(chǔ)埋深為2.0m時(shí)： (3) 基礎(chǔ)寬度為1.8m時(shí)：