同济大学基础工程(第二版)习题解答

习 题【5-1】某桥墩矩形沉井基础如图5-19示。

已知作用在基底中心的荷载N =21000kN ，H =150kN ，M =2400kN-m ，H 、M 均由活载产生。

沉井平面尺寸：a =10m ，b =5m 。

沉井入土深度h =12m 。

试问：(1)若已知基底粘土层的容许承载力[f h ]=450kPa ，试按浅基础及深基础两种方法分别验算其强度是否满足。

(2)如果已知沉井侧面粉质粘土的粘聚力c =15kPa ，ϕ=20︒，γ＝18kN/m 3，地下水位高出地面，试验算地基的横向抗力是否满足。

图5-19 习题5-1图解：1.基底应力验算考虑井壁侧面土的弹性抗力，则按浅基础计算由式(5-10)，基底应力计算为： βσA Hd A N 30minmax ±= 式中 竖向荷载 N =21000kN水平力 H = 150 kN基础底面积 A 0 = ab =10×5= 50m 2计算宽度 m a a a b 1111010.1110.11=+=+=⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯＝ 沉井基础如土深度 m h 12=水平向与竖向地基系数的比值0.10===mhmh C C h β ()mh h m C m h ==>-001094，注，根据表基础截面矩 32267.41510616m ab W =⨯⨯== 作用高度 m H M 161502400===λ()233109.316)12163(0.1267.41518120.1113218m h dW h b A =-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=λββ[]kPa f kPa kPa A Hd A N h 45088.41212.42712.74200.109.31651503502100030min max =<⎩⎨⎧=±=⨯⨯⨯±=±=βσ 如果不考虑井壁侧土的弹性抗力作用， 则按浅基础计算为 ⎩⎨⎧=>=±=±=±=kPakPa f kpa W M A N h 40.362450][60.47760.5742067.41240050210000min max σ 可以看出，考虑井壁侧土的弹性抗力作用，基底应力满足强度要求；但不考虑井壁侧土的弹性抗力作用，基底应力则不满足强度要求。

习题【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料，使用承载力公式计算持力层的承载力。

若地下水位稳定由0.7m下降1m，降至1.7m处，问承载力有何变化？图2-31 习题2-1图解：由图2－31可知：基底处取土的浮重度3/2.88.90.18'mkNwsat=-=-=γγγ基底以上土的加权平均重度3/0.133.16.02.8)6.03.1(2.17mkNm=⨯+-⨯＝γ由020=kϕ，查表2－6可得66.5,06.3,51.0===cdbMMM所以，持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba9.64166.53.10.1306.38.12.851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ若地下水下降1m至1.7m，则基底以上土的重度为3/2.17mkNm＝γ基底处土的重度为3/0.18mkNm＝γ此时，持力层的承载力为kPacMdMbMfkcmdba0.86166.53.12.1706.38.10.1851.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ【2-2】某砖墙承重房屋，采用素混凝土(C10)条形基础，基础顶面处砌体宽度0b =490mm ，传到设计地面的荷载F k =220kN/m ，地基土承载力特征值f ak =144kPa ，试确定条形基础的宽度b 。

(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度假定基础埋深为d=1.2m ，不考虑地基承载力深度修正，即f a =f ak =144kPam d f F b G a k 83.12.120144220=⨯-=-≥γ，取b=1.9m 初步选定条形基础的宽度为1.9m 。

地基承载力验算：kPa f kPa b G F p a k k k 1448.1399.12.19.120220=<=⨯⨯+=+= 满足无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算（其具体验算方法详见第三章），最后还需进行基础剖面设计。

(2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度初步选定基础的高度为H=300mm基础采用C10素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 8.139= 查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则m Htg b b 09.10.13.0249.020=⨯⨯⨯+=+≤α不满足要求m tg b b H 705.00.1249.09.120=⨯-=-≥α 取H=0.8mm Htg b b 09.20.18.0249.020=⨯⨯+=+≤α此时地面离基础顶面为 1.2-0.8=0.4m>0.1m ，满足要求。

第三章习题【3－1】某砖墙承重房屋，采用C15素混凝土条形基础，基础顶面处砌体宽度b 0＝490mm ，传到设计地面处的荷载标准组合N k ＝220 kN ／m ，地基土的承载力特征值f ak ＝120kPa ，基础埋深为1.2m ，土的类别为粘性土，e=0.75，I L =0.65。

试确定此条形基础的截面尺寸并绘出基础剖面图。

解：(1) 按地基承载力要求初步确定基础宽度，kPa f f ak a 120==m 2.29= 2.120120220= a min ⨯--=d f N b G k γ初步选定基础宽度为2.4 m 。

地基承载力验算：kPa f kPa b G F p a k k k 12067.1154.22.14.220220=<=⨯⨯+=+=(2)按刚性角确定基础的高度基础采用C15素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 67.115= 查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则m tg b b H 96.00.1249.04.220=⨯-=-≥α 取H=1.0m ，基础剖面示意图如下：基础剖面图【3－2】某厂房采用钢筋混凝土条形基础，墙厚240 mm ，上部结构传至基础顶部的轴心荷载基本组合N =360kN /m ，弯矩M =25.0 kNm /m ，如图3-23。

条形基础底面宽度b 已由地基承载力条件确定为1.8 m ，试设计此基础的高度并进行底板配筋。

图3-23 习题3-2图【解】(1) 选用混凝土的强度等级为C20，查《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)得f t ＝1.1MPa ；底板受力钢筋采用HRB335级钢筋，查得y f ＝300MPa ；纵向分布钢筋采用HPB235级钢筋。

(2) 基础边缘处的最大和最小地基净反力：kPa153.7246.3= 8.10.2568.1360622min max j ⨯±=±=b M b N p(3) 验算截面I 距基础边缘的距离：()m 78.024.08.121I =-⨯=b(4) 验算截面的剪力设计值：()[]()[]kN/m176.46= 7.15378.03.24678.08.128.1278.0 22min j I max j I II ⨯+⨯-⨯⨯=+-=p b p b b b b V (5) 基础的计算有效高度：mm 17.2291.17.046.1767.0t I 0=⨯=≥f V h 基础边缘高度取200mm ，基础高度h 取300mm ， 有效高度h 0=300－40=260mm >229.17mm ，合适。

浅基础习题及参考答案2-4 某承重墙厚240mm，作用于地面标高处的荷载F k=180kN/m,拟采用砖基础，埋深为1.2 m。

地基土为粉质粘土，g＝18kN/m3，e0=0.9，f ak=170kPa。

试确定砖基础的底面宽度，并按二皮一收砌法画出基础剖面示意图。

〔解〕查表2-5，得ηd=1.0，代入式（2-14），得f a= f ak+ηdγm(d-0.5)=170+1.0×18×(1.2-0.5)=182.6kPa按式（2-20）计算基础底面宽度：为符合砖的模数，取b=1.2m，砖基础所需的台阶数为：2-5 某柱基承受的轴心荷载F k=1.05MN，基础埋深为1m，地基土为中砂，γ=18 kN/m3，f ak=280kPa。

试确定该基础的底面边长。

〔解〕查表2-5，得ηd=4.4。

f a= f ak+ηdγ m(d-0.5) =280+4.4×18×(1-0.5)=319.6kPa取b=1.9m。

2-6 某承重砖墙厚240mm，传至条形基础顶面处的轴心荷载F k＝150kN/m。

该处土层自地表起依次分布如下：第一层为粉质粘土，厚度2.2m，γ＝17kN/m3，e =0.91，f ak=130kPa，E s1=8.1MPa；第二层为淤泥质土，厚度1.6m，f ak=65kPa, E s2=2.6MPa；第三层为中密中砂。

地下水位在淤泥质土顶面处。

建筑物对基础埋深没有特殊要求，且不必考虑土的冻胀问题。

（1）试确定基础的底面宽度（须进行软弱下卧层验算）；（2）设计基础截面并配筋（可近似取荷载效应基本组合的设计值为标准组合值的1.35倍）。

解 (1)确定地基持力层和基础埋置深度第二层淤泥质土强度低、压缩性大，不宜作持力层；第三层中密中砂强度高，但埋深过大，暂不考虑；由于荷载不大，第一层粉质粘土的承载力可以满足用做持力层的要求，但由于本层厚度不大，其下又是软弱下卧层，故宜采用“宽基浅埋”方案，即基础尽量浅埋，现按最小埋深规定取d=0.5m。

第一章 地基模型 习题解答【1-1】某住宅总压力为70kPa ，埋深1m ，淤泥质粉质粘土的天然重度为18kN/m 3，在基础埋深1m 处用直径φ1.13m 的荷载板进行室外荷载板试验，得到表1-3数据，试确定该地基的基床系数。

荷载板试验结果 表1-3 压力(kPa) p 0 60 79 110 135 154 184 207 235 沉降s (mm) 0 5.21 7.39 10.87 17.60 24.56 38.25 49.33 61.93【解】 根据式（1-21）有，1212s s p p k p −−= 式中和分别为基础底面计算压力和土的自重压力。

故有2p 1p kPa p 702=kPa p 181181=×=对应的沉降由表1-3进行线性内插，有mm s 563.1)018(060021.501=−×−−+= mm s 357.6)6070(607921.539.721.52=−×−−+= 从而有 3331212/108.1010)563.1357.6(1870m kN s s p p k p ×=×−−=−−=− 所以该地基的基床系数33/108.10m kN kp ×=【1-2】如图1-13所示，某地基表面作用p =100kPa 的矩形均布荷载，基础的宽, 长，试写出弹性半空间地基模型的柔度矩阵。

矩形荷载面积等分为4个网格单元，变形模量 ，泊松比m b 2=m l 4=Pa E M 0.50＝3.0＝ν。

m 2m4PaE M 0.50＝3.0＝ν【解】根据式(1-37)，弹性半空间地基模型的柔度系数可表示为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≠−=⋅−=)( 1)( 10202j i rE j iF a E f ii ij πνπν 其中 ⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++⎟⎠⎞⎜⎝⎛=11ln 1ln ln 222b a b a b a a b a b b a F ii 由题知，a=1m ，b=2m ，则当i = j 时，406.21211ln 12121ln 1212ln 21222=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎟⎠⎞⎜⎝⎛++⎟⎠⎞⎜⎝⎛×=ii F 432021110394.1406.21100.53.011−×=××××−=⋅−=ππνii F a E f 41144332210394.1−×====f f f f当i ≠ j 时，m r r r r 243342112====532024334211210897.22100.53.011−×=×××−=−====ππνr E f f f f m r r r r 142243113====532024224311310793.51100.53.011−×=×××−=−====ππνr E f f f f m r r r r 236.25.0122232234114=+×====532023223411410591.2236.2100.53.011−×=×××−=−====ππνr E f f f f ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡××××××××××××××××=−4-5-5-5-5-4-5-5-5-5-4-5--5-5-54101.394 102.897 105.793 102.591102.897 101.394 102.591 105.793105.793 102.591 101.394 102.897102.591 105.793 102.897 10394.1][f。

基础工程课后习题答案在学习基础工程这门课程的过程中，课后习题是巩固知识、检验理解的重要环节。

以下是对一些常见课后习题的详细答案。

一、关于地基承载力的问题问题：简述确定地基承载力的方法有哪些？答案：确定地基承载力的方法主要有以下几种。

1、现场载荷试验法：这是一种最直接、最可靠的方法。

通过在现场对地基进行逐级加载，并观测其沉降情况，直到地基发生破坏，从而确定地基的承载力特征值。

2、理论公式计算法：例如太沙基公式、汉森公式等。

这些公式基于一定的假设和理论推导，结合土的物理力学性质指标来计算地基承载力。

3、规范表格法：根据工程经验和大量的试验数据总结而成的规范表格，可根据土的类别、物理状态等直接查取地基承载力的基本值或标准值。

4、经验法：根据地区的工程实践经验，由有经验的工程师凭借经验来估计地基承载力。

二、基础埋置深度的影响因素问题：影响基础埋置深度的因素有哪些？答案：影响基础埋置深度的因素较为复杂，主要包括以下方面。

1、建筑物的用途和结构类型：例如高层建筑由于上部荷载大，基础埋深通常较深；而轻型建筑物基础埋深相对较浅。

2、工程地质和水文地质条件：若地基土层承载力高、性质良好，基础埋深可适当浅些；若存在软弱土层或地下水位较高，为保证地基稳定性和避免地下水的影响，基础应埋置在较好的土层中，并考虑地下水位的变化。

3、相邻建筑物的基础埋深：新建建筑物的基础埋深不宜大于相邻原有建筑物的基础埋深。

当新建建筑物基础埋深必须大于相邻原有建筑物基础埋深时，两基础间应保持一定的净距，以防止新基础施工对原有基础产生不利影响。

4、地基土冻胀和融陷的影响：在寒冷地区，基础应埋置在冰冻线以下，以防止地基土冻胀引起基础破坏。

5、作用在基础上的荷载大小和性质：荷载大、偏心距大的基础，通常需要更深的埋置深度来保证稳定性。

三、基础底面尺寸的确定问题：如何确定基础底面的尺寸？答案：确定基础底面尺寸时，需要综合考虑上部结构传来的荷载以及地基的承载能力。

习题【4-1】表4－16给出一钻孔灌注桩试桩结果，请完成以下工作：①绘制Q-s曲线；②在半对数纸上，绘制s-lg t曲线；③判定试桩的极限承载力Q u，并简要说明理由；④根据试桩曲线及桩型判别该试桩破坏模式。

表4－16 钻孔灌注桩试桩结果静载荷试验结果汇总表工程名称：习题4－1 试验桩号： 测试日期：2008-03-24 桩长： 桩径：历 时 (min) 沉 降 (mm) 序 号荷 载 (kN)本 级累 计本 级累 计0 0 0 0 0.00 0.00 1 800 120 120 1.01 1.01 2 1200 150 270 0.51 1.52 3 1600 180 450 0.50 2.02 4 2000 180 630 0.44 2.46 5 2400 210 840 0.55 3.01 6 2800 240 1080 0.61 3.62 7 3200 270 1350 0.80 4.42 8 3600 330 1680 1.26 5.68 9 4000 390 2070 2.53 8.21 10 4400 480 2550 7.01 15.22 11 4800 240 2790 38.98 54.20 12 4000 60 2850 -0.40 53.80 13 3200 60 2910 -0.70 53.10 14 2400 60 2970 -0.80 52.30 15 1600 60 3030 -1.50 50.80 16 0 120 3150 -5.60 45.20最大沉降量：54.20 mm 最大回弹量：9.00 mm 回弹率：16.61%5.500.00 5.50极限承载力确定：1． 由静载荷试验结果汇总表可知Δs8＝2.53，Δs9＝7.01，Δs10＝38.98则56.501.798.3858.253.201.791089>==ΔΔ<==ΔΔs s s s ， 所以 4800kN 为破坏荷载，其前一级荷载4400kN 为单桩极限承载力。

习 题【2-1】如图2-31所示地质土性和独立基础尺寸的资料，使用承载力公式计算持力层的承载力。

若地下水位稳定由0.7m 下降1m ，降至1.7m 处，问承载力有何变化图2-31 习题2-1图解：由图2－31可知：基底处取土的浮重度基底以上土的加权平均重度由020=k ϕ，查表2－6可得所以，持力层的承载力为若地下水下降1m 至1.7m ，则基底以上土的重度为 3/2.17m kN m ＝γ基底处土的重度为 3/0.18m kN m ＝γ此时，持力层的承载力为【2-2】某砖墙承重房屋，采用素混凝土(C10)条形基础，基础顶面处砌体宽度0b =490mm ，传到设计地面的荷载F k =220kN/m ，地基土承载力特征值f ak =144kPa ，试确定条形基础的宽度b 。

(1)按地基承载力要求初步确定基础宽度假定基础埋深为d=1.2m ，不考虑地基承载力深度修正，即f a =f ak =144kPam d f F b G a k 83.12.120144220=⨯-=-≥γ，取b=1.9m 初步选定条形基础的宽度为1.9m 。

地基承载力验算：满足无筋扩展基础尚需对基础的宽高比进行验算（其具体验算方法详见第三章），最后还需进行基础剖面设计。

(2)按台阶宽高比要求验算基础的宽度初步选定基础的高度为H=300mm基础采用C10素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 8.139=查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则不满足要求取H=0.8m此时地面离基础顶面为 0.4m0.1m ，满足要求。

【2-3】某钢筋混凝土条形基础和地基土情况如图2-32所示，已知条形基础宽度b =1.65m ，上部结构荷载F k =220kN/m ，试验算地基承载力。

图2-32 习题2-3图解：(1)持力层承载力验算由于b=1.65m<3m, 取b=3m而基底总压力为(2)软弱下卧层承载力验算下卧层顶面处自重应力为附加应力按扩散角计算，由于查表表2－9，得025＝θ，则作用于下卧层顶面处得总应力为：所以，软弱下卧层承载力不满足。

基础工程（第二版）中国建筑工业出版社课后习题答案2-1 某建筑物场地地表以下土层依次为：（1）中砂，厚2.0m，潜水面在地表以下1m处，饱和重度错误!未找到引用源。

；（2）粘土隔离层，厚2.0m，重度错误!未找到引用源。

；（3）粗砂，含承压水，承压水位高出地表2.0m（取错误!未找到引用源。

）。

问地基开挖深达1m 时，坑底有无隆起的危险？若基础埋深错误!未找到引用源。

，施工时除将中砂层内地下水位降到坑底外，还须设法将粗砂层中的承压水位降几米才行？【解】（1）地基开挖深1m时持力层为中砂层承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20×1＋19×2=58kPa承压含水层顶部净水压力：10×（2+2+2）=60kPa因为58<60 故坑底有隆起的危险！（2）基础埋深为1.5m时承压含水层顶面以上土的总覆盖压力：20×0.5＋19×2=48kPa≥承压含水层顶部净水压力=10×错误!未找到引用源。

得：错误!未找到引用源。

≤4.8m ；故，还应将承压水位降低6-4.8=1.2m。

2-2 某条形基础底宽b=1.8m，埋深d=1.2m，地基土为粘土，内摩擦角标准值错误!未找到引用源。

=20°，粘聚力标准值错误!未找到引用源。

=12kPa，地下水位与基底平齐，土的有效重度 错误!未找到引用源。

，基底以上土的重度错误!未找到引用源。

试确定地基承载力特征值 a f 。

【解】 根据题给条件可以采用规范推荐理论公式来确定地基的承载力特征值。

由错误!未找到引用源。

=20°查表2-3，得错误!未找到引用源。

因基底与地下水位平齐，故错误!未找到引用源。

取有效重度错误!未找到引用源。

,故：地基承载力特征值kPac Md M b M f kc md b a 29.1441266.52.13.1806.38.11051.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ2-3 某基础宽度为2m ，埋深为1m 。

浅基础习题及参考答案2-4 某承重墙厚240mm，作用于地面标高处的荷载F k=180kN/m,拟采用砖基础，埋深为1.2m。

地基土为粉质粘土，g＝18kN/m3，e0=0.9，f ak=170kPa。

试确定砖基础的底面宽度，并按二皮一收砌法画出基础剖面示意图。

〔解〕查表2-5，得ηd=1.0，代入式（2-14），得f a= f ak+ηdγm(d-0.5)=170+1.0×18×(1.2-0.5)=182.6kPa按式（2-20）计算基础底面宽度：为符合砖的模数，取b=1.2m，砖基础所需的台阶数为：2-5 某柱基承受的轴心荷载F k=1.05MN，基础埋深为1m，地基土为中砂，γ=18kN/m3，f ak=280kPa。

试确定该基础的底面边长。

〔解〕查表2-5，得ηd=4.4。

f a= f ak+ηdγm(d-0.5)=280+4.4×18×(1-0.5)=319.6kPa取b=1.9m。

2-6 某承重砖墙厚240mm，传至条形基础顶面处的轴心荷载F k＝150kN/m。

该处土层自地表起依次分布如下：第一层为粉质粘土，厚度2.2m，γ＝17kN/m3，e=0.91，f ak=130kPa，E s1=8.1MPa；第二层为淤泥质土，厚度1. 6m，f ak=65kPa, E s2=2.6MPa；第三层为中密中砂。

地下水位在淤泥质土顶面处。

建筑物对基础埋深没有特殊要求，且不必考虑土的冻胀问题。

（1）试确定基础的底面宽度（须进行软弱下卧层验算）；（2）设计基础截面并配筋（可近似取荷载效应基本组合的设计值为标准组合值的1.35倍）。

〔解〕(1)确定地基持力层和基础埋置深度第二层淤泥质土强度低、压缩性大，不宜作持力层；第三层中密中砂强度高，但埋深过大，暂不考虑；由于荷载不大，第一层粉质粘土的承载力可以满足用做持力层的要求，但由于本层厚度不大，其下又是软弱下卧层，故宜采用“宽基浅埋”方案，即基础尽量浅埋，现按最小埋深规定取d=0.5m。