基础工程(第二版)第二章习题解答教学文稿

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 。

（1）地区的标准冻结深度为0Z =1.8m（2）按式2-30求设计冻结深度，即d Z =0Z zs ψzw ψze ψ查表2-11求zs ψ第一层土：p I =L ω-P ω=8<10 且d>0.075mm 占土重10%<50% ，为粉土，zs ψ=1.20 第二层土：d>0.5mm 占40%<50%，d>0.25mm 占55%>50%，为中砂，zs ψ=1.30 查表2-12求zw ψ第一层土： 按表2-10查粉土，19%<ω=20%<22%，底面距地下水位0.8m<1.5m ，冻胀等级为Ⅲ级 冻胀类别为冻胀 zw ψ=0.90第二层土：按表2-10查中砂，地下水位离标准冻结面距离为0.2m<0.5m 冻胀等级为Ⅳ级 冻胀类别为强冻胀 zw ψ=0.85查表2-13求ze ψ城市人口为30万，按城市的近郊取值 ze ψ=0.95（注意表格下面的注释） 按第一层土计算：d1Z =1.8*1.2*0.90*0.95=1.85m按第二层土计算：d2Z =1.8*1.3*0.85*0.95=1.89m表明：冻结深度进入了第二层土内，故残留冻土层主要存在于第二层土。

可近似取冻深最大的土层，即第二层土的冻深1.89m 来作为场地冻深。

如果考虑两层土对冻深的影响，可通过折算来计算实际的场地冻深。

折算冻结深度：'d Z =1.2 +（1.85 - 1.2）*1.891.85=1.864m （3）求基础最小埋深按照正方形单独基础，基底平均压力为120a kp ，强冻胀、采暖条件，查表2-14得允许残留冻土层厚度max h =0.675m由式2-31求得基础的最小埋置深度min d =d Z -max h =1.89-0.675=1.215m或者：最小埋置深度min d ='d Z -max h =1.864-0.675=1.189m综合可取min d =1.2m 。

【例2-3】某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载标准组合值、基础尺寸、埋深及地基条件如图2-21所示，试验算持力层和软弱下卧层的强度。

图2-21 例2-3图【解】（1）持力层承载力验算因b =3m ，d =2.3m ，e =0.80＜0.85，L I =0.74＜0.85，所以查表2-7，有 b η=0.3，d η=1.63kN/m 0.173.28.0195.16.1=⨯+⨯=m γ ()()()()()kPa169490120053.2176.13310193.01205.03=++=-⨯⨯+--⨯+=-⋅+-⋅⋅+=d b f f m d b ak a γηγη基底平均压力：kPa 169kPa 1465.33203.25.331050k k k =<=⨯⨯⨯⨯+=+=a f A G F p (满足) 基底最大压力：m kN 1.2593.267105k ⋅=⨯+=∑M)(kPa 8.2021692.12.1kPa 3.1886/5.331.2591462k k k max k 满足=⨯=<=⨯+=++=a f W M A G F p 所以，持力层地基承载力满足。

（2）软弱下卧层承载力验算下卧层承载力特征值计算：因为下卧层系淤泥质土，且ak f =60kPa ＞50kPa ，所以b η=0，d η=1.1。

下卧层顶面埋深8.55.33.2'=+=+=z d d m ，土的平均重度m γ为：()3kN/m 19.128.57.705.38.05.15.310198.0195.116==++⨯-+⨯+⨯=m γ ()()()kPa 1315.08.519.121.106053k =-⨯⨯++=-⋅+-⋅+=d b f f m d b a a γηγη下卧层顶面处应力：自重应力 7.705.3)1019(195.116c =⨯-⨯+⨯=σkPa 附加应力按扩散角计算，21s s E E =3，因为0.5b =0.5×3=1.5m ＜z =3.5m 。

基础工程第二版习题答案在基础工程的第二版习题中，通常会包含对工程力学、材料力学、结构力学等基础科学知识的习题解答。

这些习题答案对于理解和掌握工程基础理论至关重要。

以下是一些可能的习题答案示例，但请注意，这些内容是虚构的，实际的习题答案应以教材和课程内容为准。

习题1：简述材料力学中的弹性模量、剪切模量和泊松比的定义，并解释它们在工程中的意义。

答案：弹性模量（E）是指材料在弹性范围内，应力与应变比值的物理量。

它反映了材料抵抗形变的能力。

剪切模量（G）是材料在剪切应力作用下，剪切应力与剪切应变的比值，它描述了材料抵抗剪切变形的能力。

泊松比（ν）是材料在受到轴向拉伸或压缩时，横向应变与轴向应变的比值。

在工程中，这些参数对于预测材料在受力时的变形行为至关重要，它们是设计结构时必须考虑的关键参数。

习题2：说明在结构力学中，如何确定一个简单梁的弯曲应力。

答案：确定简单梁的弯曲应力通常需要应用梁的弯曲理论。

首先，需要计算梁的弯矩（M），然后根据梁的截面特性（如惯性矩I）和材料的弹性模量（E），使用以下公式计算最大弯曲应力（σ）：\[ \sigma = \frac{M \cdot c}{I} \]其中，c是梁截面的中性轴到最远纤维的距离。

这个公式允许我们计算在给定载荷下梁的弯曲应力，从而评估梁的承载能力。

习题3：描述如何计算一个悬臂梁在自由端承受集中载荷时的位移。

答案：悬臂梁在自由端承受集中载荷时的位移可以通过应用悬臂梁的位移公式来计算。

位移（δ）的计算公式为：\[ \delta = \frac{P \cdot L^3}{3 \cdot E \cdot I} \]其中，P是集中载荷的大小，L是悬臂梁的长度，E是材料的弹性模量，I是梁的惯性矩。

这个公式提供了在特定载荷和材料属性下，悬臂梁端部位移的计算方法。

习题4：讨论在工程中，为何需要考虑材料的疲劳寿命。

答案：在工程中，材料的疲劳寿命是评估结构在重复载荷作用下，能够安全工作多长时间的重要指标。