土木工程类专业案例分类模拟试题与答案11一、论述题1. 某建筑物按抗震要求为乙类建筑，基础为条形基础，基础埋深2m，土层分布、土性指标、标准贯入试验击数临界值及液化指数见表和图，作用于基础顶面竖向荷载F k＝500kN，试解答下列问题：(1)地基持力层承载力特征值。
(2)地基抗震承载力。
(3)按抗震要求验算基础宽度。
(4)根据建筑物性质和对地基液化判别，应采取什么抗液化措施?(5)对液化土层进行砂石桩法处理，砂石桩直径0.4m，正方形布桩，要求将孔隙比0.9减少到0.75，求砂石桩间距。
(6)如要求全部消除液化沉陷，估算每孔的填料量。
(7)如要求部分消除液化沉陷，估算每孔填料量。
(8)采用砂石桩法处理地基以消除全部液化沉陷，如果处理后土层的标贯击数实测值见表2，则哪种组合满足设计要求?(9)如已知粉砂的土粒相对密度为2.719，求经砂石桩法处理后粉砂的干密度。
答案：设基础宽度b≤3m，经深、宽修正后地基持力层承载力特征值为f a＝f ak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)持力层为黏性土，e＝0.82，I L＝0.7，根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)表 5.2.4查得，ηb＝0.3，ηd＝1.6，则f a＝200+0+1.6×18×1.5＝243.2kPa(2)地基抗震承载力f aE=ξa f a式中：f aE——地基抗震承载力；ξa——地基抗震承载力调整系数，根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)表4.2.3得ξa＝1.3；f a——经修正后的地基承载力特征值。
f aE＝1.3×243.2＝316.2kPa(3)基础宽度(4)抗液化措施根据规范GB 50011—2001表4.3.5，在15m内的液化指数为I lE＝16＞15，判断为严重液化等级。
根据规范GB 50011—2001表4.3.6，当建筑抗震设防类别为乙类，地基液化等级严重的，应采取全部消除液化沉陷措施。
(5)采用砂石桩法处理液化地基应采用的桩间距根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)式(8.2.2.2)，处理粉土、砂土地基，当砂石桩为正方形布置时，其砂石桩间距为式中：s——砂石桩间距；d——砂石桩直径；ξ—修正系数，砂石桩成孔采用振动沉管法对周围土有密实作用，ξ取1.15；e0——地基处理前沙土的孔隙比，e0＝0.9；e1——地基挤密后要求达到的孔隙比，e1＝0.75。
(6)全部消除液化沉陷，每孔的填料量根据规范GB 50011—2001规定，全部消除地基液化沉陷措施，当采用加密法，应处理至液化深度下界，所以桩长为基础底面下11m，其中厚度为3m的黏性土为不液化土，但施工原因，砂石桩桩长不能按8m计算，而应按11m计算。
根据规范JGJ 79—2002规定，砂石桩孔内填料量应通过现场试验确定，初步估算可按设计桩孔体积乘以充盈系数β(β=1.2～1.4)。
每孔填料量为S＝πR2×L×β＝3.14×0.22×11×11.3＝1.8m3(7)部分消除液化沉陷，每孔的填料量根据规范GB 50011—2001规定，当部分消除地基液化沉陷时，处理深度应使处理后的地基液化指数在15m内不宜大于4，所以粉土和粉砂层皆应进行处理，桩长为5m，加上黏性土层 3m，桩长共8m，所以每孔填料量为S＝πR2×L×β＝3.14×0.22×8×1.3＝1.3m3(8)满足设计要求的组合根据规范GB 50011—2001规定，处理后地基的实测标贯击数(未经杆长修正)大于液化判别标贯击数临界值时，为已消除液化的可能，所以根据表2，(D)组合满足设计要求。
(9)经处理后粉砂的干密度2. 已知有如图所示属于同一设计地震分组的A、B两个土层模型，试判断其场地特征周期Tg 的大小。
答案：分别求出地面至基岩面范围内的等效剪切波速(2)确定覆盖层厚度A、B模型均为12m。
(3)按规范判别场地类型场地类型均为Ⅱ类。
由此得出，两个模型特征周期应相同。
3. 某场地抗震设防烈度8度，场地类别Ⅱ类，设计地震分组为第一组，建筑物A和建筑物B的结构自振周期：T A＝0.2s、T B＝0.4s，阻尼比ξ＝0.05，根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)，如果建筑物A和B的地震影响系数分别以αA和αB表示，试求地震影响系数αA/αB的比值。
答案：由规范GB 50011—2001图5.1.5地震影响系数曲线知：当0.1s＜T＜Tg时α＝η2αmax根据规范GB 50011—2001表5.1.4.2，特征周期T g＝0.35s，则4. 采用拟静力法进行坝高38m土石坝的抗震稳定性验算。
在滑动条分法的计算过程中，某滑动体条块的重力标准值为4000kN/m。
场区抗震设防烈度为8度。
试计算作用在该土条重心处的水平向地震惯性力代表值F h答案：根据《水工建筑抗震设计规范》(DL 5073—2000)A.2.1条，知F h＝条块重×a hξαi/g查表4.3.1知，a h＝0.2g，ξ＝0.25依据表5.1.3，坝高＜40m，土石坝坝体动态分布系数αi＝1.0+1.18＝2.18F h＝4000×0.2g×0.25×2.18/g＝43.6kN/m5. 某仓库地基，地面下5～11m为细砂层，地下水位埋深3m，标准贯入试验平均击数N＝8，试以临界标贯击数方法判断该土层各深度处在发生7度(设计地震分组为第一组)地震时是否发生液化，并计算场地液化指数I lE答案：标贯临界值计算7度地震，设计地震分组为第一组，N0＝6，砂土ρc＝3d5＝5m，N cr＝6×[0.9+0.1×(5-3)＝6.6＜8，不液化。
d6＝6m，N cr＝6×[0.9+0.1×(6-3)＝7.2＜8，不液化。
d7＝7m，N cr＝6×[0.9+0.1×(7-3)＝7.8＜8，不液化。
d8＝8m，N cr＝6×[0.9+0.1×(8-3)＝8.4＞8，液化。
d9＝9m、10m、11m，N cr分别为9、9.6和10.2，液化。
所以7.5～11m砂土发生液化。
(2)标贯试验点中点深度(3)计算影响权函数d＝8.0m,W1＝7.0m-1；d＝9m,W2=6m-1；d=10m,W3＝5m-1；d＝10.75m,W4=4.25m-1深度7.5～1lm范围，各计算土层厚度d1＝8.5-7.5＝1.0m,d2＝9.5-8.5＝1.0m,d3＝10.5-9.5＝1.0m,d4＝11-10.5＝0.5m(4)计算液化指数液化等级为轻微液化。
6. 已知某建筑场地土层分布如表所示，为了按《建筑抗震设计规范》(GB 50011— 2001)划分抗震类别，测量土层剪切波速的钻孔应达到何种深度即可?并说明理由。
答案：划分场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按规范(GB 50011— 2001)表4.1.6划分，等效剪切波速的计算深度，取覆盖层厚度和20m二者的较小值，由题7-39表土层分布，测量土层剪切波速至第3层稍密粉细砂即可，或检测至20m深。
7. 某场地土层分布如下：0～1.5m为填土，土层剪切波速υs：＝80m/s；1.5～7.5为粉质黏土，υs＝210m/s；7.5～19m为粉细砂，υs ＝243m/s；19～26m为砾石，υs＝350m/s；26m以下为砾岩，υs＞500m/s。
试判定该场地的类别。
答案：确定场地覆盖层厚度按规范GB 50011—2001第4.1.4条规定，覆盖层厚度为地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离，所以该场地覆盖层厚度为26m。
(2)计算等效剪切波速计算深度d0取覆盖层厚度和20m二者的较小值，故d0＝20m。
覆盖层厚度26m，υse在140～250m/s之间，场地类别为Ⅱ类。
8. 某建筑场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。
场地地基土层的剪切波速见表。
按50年超越概率63%考虑，阻尼比为0.05，结构基本自振周期为0.40s，试计算地震水平影响系数。
答案：υ4/υ3＝2.56＞2.5，且其下υs均不小于400m/s，覆盖层厚度取16m，等效剪切波速建筑场地类别III类，特征周期T g＝0.45s。
50年超越概率63%，即多遇地震αmax＝0.16。
9. 某建筑场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.30g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类，建筑物结构自震周期T＝1.65s，结构阻尼比ξ取0.05，当进行多遇地震作用下的截面抗震验算时，试求相应于结构自震周期的水平地震影响系数值。
答案：根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)，Ⅲ类场地，地震分组为第二组，其特征周期T g＝0.55s，8度设防，多遇地震，地震加速度0.3g，其水平地震影响系数最大值αmax＝0.24。
10. 某15层住宅基础为筏板基础，尺寸30m×30m，埋深6m，土层为中密中粗砂，γ＝19kN/m3，地下水位平基础底，地基承载力特征值f ak ＝300kPa，试确定地基抗震承载力。
答案：地基承载力经深度修正ηb＝3，ηd＝4.4f a＝f ak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)＝300+3×(19-10)×(6-3)+4.4×19×(6-0.5)＝841kPa根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)，知ξa＝1.3 地基抗震承载力f aE=f a×ξa=1.3×841=1093kPa11. 某场地覆盖厚10m的粉细砂，剪切波速υs＝150m/s，场地抗震设防烈度7度，设计地震分组为第一组，今修建一高100m、直径8m的烟囱，烟囱自振周期T＝0.45+0.0011×，试判断土的类型、场地类别、场地特征周期、最大水平地震影响系数、烟囱地震影响系数(阻尼比ξ＝0.05)。
答案：根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)表4.1.3，υs＝150m/s，土的类型为中软土。
根据表4.1.6，场地类别为Ⅱ类场地。
根据表5.1.4-2，场地特征周期T g＝0.35s。
根据表5.1.4-1，水平地震影响系数最大值αmax＝0.08。
烟囱基本自振周期地震影响系数α＝[η2×0.2r-η1(T-5T g)αmaxT＝1.83＞5Tg＝5×0.35＝1.75s，η1＝0.02，η2＝1.0，r＝0.9α＝[1.0×0.20.9-0.02×(1.83-1.75)×0.08＝0.018712. 某场地地面下的黏土层厚5m，其下为粉砂层，厚10m，整个粉砂层在地震中可能产生液化，已知粉砂层的液化抵抗参数c e＝0.7，若采用摩擦桩基础，桩身穿过整个粉砂层范围，深入其下的非液化土中，试按《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073—2000)求通过粉砂层的桩长范围桩侧阻力总的折减系数。
