土力学与地基基础实训报告

某场地土层情况如下，第一层为杂填土，厚度1m，第二层为淤泥，流塑状态，厚度6.5m，第三层为粉质粘土，IL=0.25，厚度大。现需设计一框架柱，截面为300mm×450mm，桩预采用预制桩基础。柱底在地面处的设计值为：轴向力Fk=2500KN，弯矩Mk=180KN·M，水平力H=100KN，水平力合弯矩方向均自沿长度方向左向右，初选柱截面350 mm×350 mm，桩基等级为二级。试设计此桩基础。

1、建筑资料：第一层 杂填土 厚度1m 第二层 淤泥 厚度6.5m 第三层 粉质粘土 厚度大

柱底在地面处的设计值为：轴向力Fk=2500KN 弯矩Mk=180KN·M，水平力H=100KN，水平力合弯矩方向均自沿长度方向左向右，初选柱截面350 mm×350 mm，桩基等级为二级

2、确定桩长及单桩竖向极限承载力标准值。

取承台埋深d=1m，桩端进入粉质粘土层3.5m（〉2d），桩的计算长度l=6.5m+3.5m=10m

查表8-1得qsik的值。 淤泥层：流塑状态的淤泥（偏好）可取qs1k=15kpa,,该层中心点埋深4.85〈5m,修正系数是 0.8。

得：qsik=15×0.8kpa=12kpa。

13 粉质黏土层：埋深：2+6.5+1=9.25m，故修正系数为0.96，按照I1=0.25

2得：qs2k=82×0.96kpa=78.7kpa。

查表8-2取粉质黏土层的qpk值：按I1=0.25和入土深度h=11m，查表，近

似取qpk=4400kpa。

单桩竖向极限承载力标准值为： Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp

=0.35×4×(12×6.5+78.7×3.5)KN+4400×0.35²KN=1033.83KN

（2）确定基桩的竖向承载力设计值。

由于承台下为高灵敏度的淤泥，故不考虑承台效应，取ηC=0，按及

Bc=0.2lSa=3,查表得ηs=0.80，ηp=0.4, γP=γs=1.65，于是基桩（估计桩数超过3根）的d竖向承载力设计值为：R=ηsQsk/γs+ηpQpk/γP=0.8×494.83/1.65KN+1.64×539/1.65KN=775.65KN

（3）初选桩的根数和承台尺寸。

桩的根数：n>F/R=2500/775.65=3.2 取n=4

取桩距Sa=3.0d=3.5×0.35m=1.225m, （4）基桩的竖向承载力验算。

N=(F+G)/n=(2500+1.2×20×1.75²×1)/4KN=643.4KN

Nmax=N+MyXmax/∑Xj²=643KN+（81+100×1）×0.525/4×0.525²KN=776.7KN

γsafN=1.0×643.4KN=643.4KN,重力式挡土墙

设计一浆砌快石挡土墙，墙高5m，墙背竖直，光滑，墙后填土水平，墙后两层土体，第一层土为碎石土，层厚2m，物理力学指标：重度γ=-15KN/m³，内摩擦角Φ=35°，粘聚力c=5KPa，第二层土为强风化泥质粉砂岩，重γ=22KN/m³，内摩擦角Φ=30,粘聚力C=10KPa，基底摩擦系数u=0.4,地基承载力设计值fa=300KPa。

1、初步确定挡土墙的顶宽、底宽和高度:

挡土墙截面尺寸的选择：根据规范要求可知H=5.则取顶宽0.8cm，底宽2.6m

2、挡土墙断面的初步设计：

(1) 主动土压力计算：根据朗肯土压力理论则 Kal1， Kal2：

Kal1＝ tan²（45°－35°/2）＝0.27

Kal2＝tan²（45°－30°/2）＝0.33

（2） 墙顶土压力强度为：

σa ＝qka1－2c1ka1＝0×ka1－2c1ka1＝0－2×5×0.27=-100.27＝-5.2kpa

设临界深度为z0，则有

σ az0＝γ1z0ka1＋qka1－2c1ka1＝0

可得:18 z0×0.27＋0－2×50.27＝4.86 z0＋0－100.27＝0

4.86 z0－5.2＝0

z0＝1.07m

(3) 第一层底部土压力强度

σ a＝γ1h1 ka1＋qka1－2c1ka1

＝18×2×0.27kpa－2×50.27＝4.52kpa

第二层顶部土压力强度

σ a＝γ1h1 ka2＋qka2－2c2ka2

＝18×2×0.33－2×100.33＝0.39kpa

第二层底部土压力强度

σ a＝(γ1h1＋γ2h2) ka2＋qka2－2c2ka2

＝(18×2＋22×3) ×0.33－22×100.33＝22.171kpa

墙背上的主动土压力为

Ea＝1/2×4.52(2－1.07)kn/m＋0.39×3 kn/m＋1/2(22.171－0.39)×3 kn/m

＝35.94 kn/m

Ea的作用点距墙底的距离x为: x＝1/3×5＝1.67 m

挡土墙自重及重心：将挡土墙截面分成一个三角形和一个矩形，分别计算它们的

自重：Ｗ1＝1/2×(2.6－0.8) ×5×22 kn/m＝99 kn/m

Ｗ2＝0.8×5×22 kn/m＝88 kn/m

Ｗ1与Ｗ2的作用点离Ｏ点的距离分别为：a1＝2/3×1.4＝0.93 m

a2＝1.4 m＋1/2×0.8＝1.8 m

3、 挡土墙的稳定性验算

（1）抗倾覆稳定运算：

Kt＝（Ｗ1×a1＋Ｗ2×a2) /EaＸ＝（99×0.93＋88×1.8）/（35.94×1.67）

＝4.17>1.6 满足条件

（2）抗滑动稳定运算：

Ks＝〔（Ｗ1＋Ｗ2）×u〕/ Ea＝〔（99＋88）×0.4〕/35.94＝2.08>1.3

满足条件

4、挡土墙的排水设计

挡土墙应设置池水孔，其间距宜取2-3m，外斜坡度宜为5％，孔眼尺寸不宜

小于Φ100mm。

林宗元.岩石土层治理手册 [M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1993 冯国栋.土力学[M].北京：水利电力出版社，1988.

张力霆. 土力学与地基基础桩基工程 [M] . ,北京：高等教育出版社，2002 杨进良.土力学[M].2版. 北京：中国水利电力出版社，2000.

黄生根,张希浩,曹辉.地基处理与基坑支护工程[M].北京: 中国地质大学

出版社,1999.

夏明耀，曾进伦. 地下工程设计与计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1999