基础工程学复习资料

它的勘察、设计和施

工质量，直接关系到建筑物的安全。一旦地基基础发生事故，补救非常困难，财力花费大，有些几乎无法补救。 墙体破坏②

基础自身的破坏③地基承载力不足发生整体滑动破坏或沉降量过大④边坡散失稳定性⑤其他特殊不良地质条件引起的地基失效。 二地

基的变形条件。 防止地基土体强度破坏及散

失稳定性②应进行必要的地基变形计算，使之不超过规定的地基变形允许值，以免引起基础和上部结构的损伤或影响建筑物的正常使用。③基础的材料形式，构造和尺寸，除应能适应上部结构，符合使用要求，满足上述地基承载力，稳定性和变形要求外，还应满足基础的结构的强度，刚度和耐久性的要求。 ①充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘

查资料②选择基础类型和平面布置方案③确定地基治理层和基础埋置深度④确定地基承载力⑤按地基承载力确定基础底面尺寸⑥进行必要的地基稳定性和地基变形计算⑦进行基础结构设计⑧绘制基础施工详图。 保证建筑物基础安全稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋以便节

省投资，方便施工。 满足软

弱下卧层验算的要求实质上也就是保证了上腹持力层将不发生冲剪破坏 的深度和土质条件采用放坡或支挡的方法来保持基坑的稳定性。在地下水位比较高的地方，还需要降低地下水位，使基坑土质干燥，以便施工。 建筑物的使用条件、结构形式、荷载大小和性质；工程

地质与水文条件；环境条件，建筑物周围排水沟的布置。

：地基特征值是荷载试验或其他原位测试，公式计算，

并结合工程实践经验等方法综合确定的值。方法：①按修正公式确定②按土的抗剪强度指标，用理论公式确定③按荷载试验确定。

①当载荷试验P—S曲线上有明显的比例极限

时，去该比例极限所对应的荷载值P1②当极限荷载Pu确定，且Pu

满足软弱下卧层验算的要求实质上也就是保证了上覆持

力层就爱那个不发生冲剪破坏。如果软弱下卧层不满足要求，应考虑增大基础底面积或改变基础埋深，甚至改用地基处理或深基础设计的地基基础方案。

①不考虑共同作用的简化分析方法②考虑基础地基共同作用的分析方

法③考虑上部结构—基础—地基共同作用的分析方法。

①采用刚度较大基础形式②采用各种地基处理方法③综合

选择合理的建筑、结构、施工方案。还包括建筑措施，结构措施，和施工措施

一建筑措施①建筑物体型力求简单②控制建筑物长高比及合

理布置纵横墙③设置沉降缝④控制相邻建筑物基础的间距⑤调整建筑物的局部标高。二结构措施①减轻建筑物自重②设置圈梁③减小或调整基底附加应力④增强上部结构刚度或采用非敏感性结构；三施工措施，合理安排施工程序，注意施工方法。

①平面形式复杂的建筑物的转折部位②建筑物的高度或荷载突变处③

长高比较大的建筑物适当部位④地基土压缩性显著变化处⑤建筑结构类型不同处⑥分期

建造房屋的交界处。

①同期建造的两相邻建筑物之间的影响②原有建筑物受邻近

新建重型或高层建筑物的影响。

①地基的上层土质差而下层土质较好或地基软硬不均或荷载不均，不能

满足上部结构对不均匀变形的要求②需要长时间保存、具有重要历史意义的建筑物③处承受较大垂直荷载外，尚有较大偏心荷载、水平荷载、动力或周期性荷载的作用④上部结构对基础的不均匀沉降相当敏感；或建筑物受到大面积底面超载的影响；或地基土性特殊。

向承载力和水平承载力计算；桩端平面以下软弱下卧层承载力验算；桩基础抗震承载力验算；承台及桩身承载力计算②下列桩基础尚应进行变形验算：桩端持力层为软弱土的一、二级建筑物以及桩端持力层为粘性土、粉土或存在软弱下卧层的一级建筑桩基础的沉降验算；承受较大水平荷载或对水平变为要求严格的一级建筑桩基础的水平变位验算③对不允许出现裂缝或许限制裂缝宽度的砼桩身和承台，还进行抗裂或裂缝宽度验算。

擦端承型）按施工方法分：预制桩；灌注桩。

竖向荷载下单桩的工作性能：①桩的承载传递②桩侧摩阻力和桩端阻力③单桩的破坏模

式。

按材料强度确定，静载荷试验方法，静力触探法，经验公式

法，动力试桩法。

①桩的荷载的传递②桩身发生

弹性压缩变形③桩底土层发生压缩变形④桩侧土对桩产生侧摩阻力。破坏性状：

并

结合静力触探、标准贯入等原位测试方法综合确定②二级建筑桩基应根据静力触探、标准贯入、经验参数等估算，并参照地质条件相同的试验桩资料综合确定。无可参照的试桩资料或地质条件复杂时，应由现场静载荷试验确定③三级建筑桩基，如无原位测试资料，可利用承载力试验三叔估算。

桩土之间的相对位移的方向决定了桩侧摩阻力的方向，当桩周土层相对于

桩侧向下的位移时，桩侧摩阻力的方向向下，称为负摩阻力。要确定桩侧负摩阻力大小，首先就得确定产生负摩阻力的深度及强度的大小。在ln深度处桩周土与桩截面沉降相等，两者无相对位移发生，其摩阻力为零，正负摩阻力变换处为零的点称为中性点。

下列情况下考虑桩侧负摩阻力作用：①桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土

层进入相对软硬土层时②桩周存在软弱土层，邻近底面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆积时③由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。

固结时间、垫层情况等。

桩基沉降验算：砌体承重结构由局部倾斜控制，框架结构由相邻桩基础的沉降差控制，多

层或高层建筑和高耸结构由倾斜值控制。

复合地基指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置

换或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体和增强体组成的人工地基。作用：①桩体效用②垫层效用③排水固结效用④挤密效用⑤加筋效用。

影响因素？：复合地基的桩土应力比n定义为桩顶的竖向应

力σp与桩间土的平均竖向应力之比：n=σp/σs 影戏因素：荷载水平、桩土模量比、面积置换率、基体强度、桩长固结时间。

若桩体的横断面积为Ap，该桩体所对应的复合地基面积

为A，则复合地基的面积置换率m为m=Ap/A；复合模量：将复合地基中增强体和基体两

部分组成的非均质加固区视为一分层均质的复合土体，采用复合模量法代替原非均质加固土体的模量。

压缩性及透水性差，不能满足

承载力要求。

①提高地基的承载力，②减少地基沉降量，③加速软土的排水固结，

④防止冻土，⑤消除膨胀土的胀缩作用

浆法，加筋法，冷热处理法和托换技术等。

,降低土体孔隙比,减少孔隙体积,使地

基的固结沉降基本完成和提高基土强度。

砂石桩法的特点：施工简单、加固效果好、节省三材、成本低廉、无污染等

①

置换作用②排水作用。

①提高地基承载力②深层地基加固③消除液化④消除湿

陷性⑤减少地基沉降量。

强夯法的加固原理：①动力密实，用冲击性动力荷载，是土体中的孔隙体积减小，土体变

得密实，从而调高地基土的强度②动力固结，巨大的冲击，能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体的原有结构，使土体局部发生液化丙产生褫夺裂缝，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结③动力置换，动力置换分整体置换和桩式置换。

建筑物的地基问题概括有：强度及稳定问题，压缩及不均匀沉降问题，地下水流失及潜蚀

和管涌问题，动力荷载作用下的液化、试问和震陷问题。地基处理方法分：排水固结法、振动与挤密法、置换及拌入法、灌浆法、加筋法、冷热处理法和托换技术等。

一强度破坏①锚拉体系破坏②支护体系向外移动③支护体

系受弯破坏；二稳定性破坏①墙后土体整体滑动失稳破坏②坑底隆起③管涌或流砂。

重力式围护结构的稳定性破坏主要形式：①倾覆破坏②滑移破坏③土体整体滑动失稳、坑

底隆起、管涌或流砂与非重力式围护结构相似。

土洞，盐渍土，多年冻土混合土，风化岩和残积土，污染土。这些特殊土各自具有不同于一般地基土的独特的工程地质特性。

膨胀土的工程特征：①干燥时土质坚硬，易脆裂，具有明显的垂直和水平的张开裂缝，裂

隙面较光滑②粘土颗粒含量较高，塑性指数较大，为亚粘土到粘土，土的结构强度较高，多为压缩性土③矿物成分中含大量蒙脱石，伊利石和高岭土④在一定荷载下，土的体积仍能膨胀。

：气候变化大，年降雨量大于蒸发量，

因气候潮湿，有利于岩石的机械风化和化学风化，风化结果便形成红粘土。岩性条件：主要为碳酸盐类岩石，当岩层褶皱发育、岩石破碎、易于风化时，更易形成红粘土。

的力学强度和降低的压缩性；二是各种指标的变化幅度很大。

①水泥的水解和水化反应②离子交换和团粒化作用③硬凝反应④碳酸化

作用。

①进行调查研究，场地勘察，收集有关资料②综合勘察报告、荷

载情况、使用要求、上部结构条件等确定桩基持力层③选择桩材，确定桩的类型、外形尺寸和构造④确定单桩承载力设计值⑤根据上部结构荷载情况，初步拟定桩的数量和平面布置⑥根据桩的平面布置，初步拟定承台的轮廓尺寸及承台底标高⑦验算作用于单桩上的竖向或横向荷载⑧验算承台尺寸及结构强度⑨必要时验算桩基的整体承载力和沉降量，当持

力层下有软弱下卧层时，验算软弱下卧层的地基承载力⑩单桩设计，绘制桩和承台的结构及施工详图。

①提高地基承载力②减小地基沉降量③加速软土的排水固结④防止冻胀

⑤消除膨胀土的胀缩作用。

①按土的抗剪强度指标用理论公式计算②按现场载荷试验的P-S

曲线或其他原位试验结果确定

名词解释 基础：介于上部结构与地基之间的部分，即建筑物最底下的一部分。 指抗压性能较好，而抗拉、抗剪性能较差的材料建造的基础。柔性基础：

用钢筋砼修建的基础。 指基础底面至地面的距离。 直接支承基础的土层。其下的土层为下卧层。 相对刚度：在上部结构、基础与地基的共同作用下“上部结构+基础”与地基之间的

刚度比。 由2根以上的基桩组成的桩基础。 指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地

基中设置加筋材料，加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。 单桩的竖向承载力：指单桩在树下是竖向荷载作用下，桩土共同工作，地基土和桩身

的强度和稳定性得到保证，沉降变形在容许范围内时所承担的最大荷载值。 预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降

基本完成和提高地基土强度的方法。 新型材料。土工织物和土工膜的总称。 指解决原有建筑物的地基、基础需要加固或改建问题；解决原有建筑物基

础下，需要修建地下工程以及邻近建造新工程而影响到原有工程的安全等问题的技术总称。 包括所有采用桩的型式进行托换的方法总称。 湿陷性黄土：黄土和黄土状土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏，产生显

著下沉的黄土。 在一定压力作用下，受水浸湿后，无显著附加下沉的黄土。 湿陷性黄土在某一压力下浸水后开始出现湿陷现象时的压力。 三分石灰和七分粘性土拌匀后分层夯实。 一步灰土：施工时常用每层虚铺220—250mm，夯实后成150mm来控制，称为一步灰

土。 桩端阻力、桩侧阻力、沉降的性状发生变化而与单桩明显不同，承载力往往不等于各单桩之和，沉降量则大于单桩的沉降量。 阻力。 ln深度处桩周土与桩截面沉降相等，两者无相对位移发生，其摩阻力为零，

正、负摩阻力交换处为零的点即为中性点。 将复合地基中增强体和基体两部分组成的非均质加固区视为一分层均质

的复合土体，采用复合模量法代替原非均质加固土体的模量。

土，填土，风化岩和残积土，污染土。 含大量冰体的路基，从上到下融化时，由于水分过多，又不能下渗，在车轮作

用下使路面发生弹簧、开裂、冒泥等现象。冻胀：由于土中水的冻结和冰体的增长

引起土体膨胀、地表不均匀隆起的作用。 刚性角：刚性基础的宽度大小应能使所产生的基础截面弯曲，拉应力和剪应力不超过

基础材料的强度极值，从而得到墩台边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角。

基础工程学期末重点

（40 学时）

第五章 筏形基础

1．按筏形基础上部不同承重构件及筏形基础竖直剖面形状对筏形基础进行分类。

2． 简述筏形基础的特点。

第六章 桩基础

1． 按施工方法及桩的承压功能对桩进行分类。

2． 什么是群桩效应？其评价指标的含义及表达式是什么？

3． 某钢筋混凝土预制桩截面边长400mm，入土深度10m，所穿过的各土层分别为：

⑪ 厚度1.5m，极限摩阻力qs1 = 42kPa；⑫ 厚度7.0m，极限摩阻力qs2 = 50kPa；⑬极限摩阻力qs3 = 60kPa，极限端阻力qp = 6200kPa。试确定单桩竖向极限承载力Qu。

第十一章 地基处理技术

1．为了提高地基土的承载力及稳定性，减少地基变形，可对地基土进行加固处理，

简述4类常用的地基处理方法。

2． 简述换土垫层加固地基的方法及原理。

3． 简述采用挤密桩加固地基的方法及原理。

4． 什么是复合地基？为什么复合地基的承载力比原地基土明显提高且压缩性降低？

5．原地基土的极限承载力puc = 185kPa，变形模量Ec = 5000kPa，在1000m2范围内均匀布置直径400mm的砂石桩共1200根形成复合地基。设桩体变形模量Es=15000kPa，桩土应力比n = 5，试求复合地基的平均极限承载力pu及平均变形模量Ef 。

6．某松散砂性地基土原孔隙比e0 = 0.75，为使加固后地基土的孔隙比e1 = 0.52，现决定施工400mm的砂石桩对原地基土进行加固。若加固面积为1000m2，砂石桩按等边三角形布置，试求桩的中心距s及所需桩数n。

第十二章 基坑开挖与支护工程

1．常用的支护结构形式有哪几类？

2．某基坑开挖深度H = 8.0m，支护桩入土深度D = 7.0m，支护桩内侧设一道水平支撑，地基土内摩擦角φ=15°，重度 =19kN/m3，粘聚力c =10kPa，基坑顶面有均布荷载q =20kPa，试按Prandtl的地基承载力系数验算基坑抗隆起稳定安全系数Ks 。

基础工程学期末重点参考答

第五章 筏形基础

1．按筏形基础上部不同承重构件及筏形基础竖直剖面形状对筏形基础进行分类。

上部承重构件分别为柱或墙体时，则筏形基础分为柱下筏形基础或墙下筏形基础；

按筏形基础的竖直剖面形状，可分为平板式筏形基础（适于荷载不太大，柱距不大且均匀的情况）及肋梁式筏形基础（适于柱距较大，各柱荷载大且不均匀的情况）。

3． 简述筏形基础的特点。

筏形基础（或称筏板基础）是整体的连续的钢筋混凝土板式基础，当上部结构的荷

载较大，地基土的承载力较低，采用一般浅基础不能满足要求时，可将基础扩大成钢筋混凝土大板以支承整个建筑物结构，形成筏形基础。筏形基础不仅能减少地基土的单位面积压力，适应地基承载力，还增强了基础的整体刚度，调整基础的不均匀沉降，所以在多层及高层建筑中被广泛采用。

第六章 桩基础

4． 按施工方法及桩的承压功能对桩进行分类。

按施工方法分：

⑪ 预制桩（钢筋混凝土预制桩），一般采用打入法沉桩，还可采用静压法沉桩。

⑫ 灌注桩，常用的有钻孔灌注桩、沉管灌注桩及人工挖孔桩。

按承压功能分：⑪ 摩擦桩；⑫ 端承桩。

5． 什么是群桩效应？其评价指标的含义及表达式什么？

群桩效应是摩擦型群桩所具有的特征，当群桩受荷载后，各单桩的桩侧地基土应力及桩端地基土应力会相互重叠，导致应力分布的范围及强度增大，应力传递的深度也比单独工作的单桩大，使群桩的承载力及沉降与单独工作的单桩明显不同。

群桩效应包括承载力效应及变形效应两方面。分别用群桩效率系数及变形比两

指标来反映群桩效应的强弱及评价群桩的工作性状：

对竖向抗压桩基，群桩效率系数的含义是指群桩抗压极限承载力与n倍单桩抗压极限承载力之比，其表达式为：Qug / n·Qu 。

群桩变形比（沉降比）的含义是指n根群桩在n倍荷载Q作用下的沉降量与单桩在荷载Q作用下的沉降量之比，其表达式为： sg (nQ) / s (Q) 。

6． 某钢筋混凝土预制桩截面边长400mm，入土深度10m，所穿过的各土层分别为：

⑪ 厚度1.5m，极限摩阻力qs1 = 42kPa；⑫ 厚度7.0m，极限摩阻力qs2 = 50kPa；⑬极限摩阻力qs3 = 60kPa，极限端阻力qp = 6200kPa。试确定单桩竖向极限承载力Qu。

解：按式(6-9a) Quup

i1nqsiuliApqpu

＝ 0.4×4 (42×1.5 + 50×7.0 + 60×1.5) + 0.42×6200

＝ 1796.8（kN）

第十一章 地基处理技术

1．为了提高地基土的承载力及稳定性，减少地基变形，可对地基土进行加固处理，

简述4类常用的地基处理方法。

⑪ 振密、挤密法：对地基土采用振动，或打入挤密桩，使土体密实，以提高土体的强度（承载力），使压缩性降低。

⑫ 置换及拌入法：以砂石料置换原地基的部分软土形成桩体，或者在地基土中钻孔并掺入一定量的固化剂（如水泥浆、水泥粉、石灰等），与原土拌合形成桩体（如水泥土桩、灰土桩），桩体与桩间土形成复合地基，使地基整体承载力提高，压缩性降低。

⑬ 排水固结法：采用各种方法使饱和软粘土地基排水固结，以提高土体的强度，降低土的压缩性。 ⑭ 加筋法：在地基土中埋设强度高的土工聚合物（见本章第九节），使整个土体得以加固。

5． 简述换土垫层加固地基的方法及原理。

将建筑物基础底面下一定宽度、深度范围内的软土挖出，换填砂石或灰土、素土等

散体材料，并分层碾压夯实（按不同压实方法，对填料的每层虚铺厚度及最优含水量进行控制）形成垫层，因垫层宽度大于基础底面积，强度明显大于原地基土，且压缩性低，垫层能将基础底面压力较均匀地扩散至软土层，使垫层底部软土所受压力（kPa）相应减小，以适应其承载力。

6． 简述采用挤密桩加固地基的方法及原理。

该方法适于加固埋深较大、透水性较好的松散地基土（如砂性土、填土）。将钢管打入设计标高，拔管后分次向孔内填入砂石或石灰、灰土等材料并夯实形成桩体。桩间土因钢管打入被挤密，并与坚实的桩体共同组成复合地基，使地基承载力提高，压缩性降低。

当采用该工艺在饱和软土中形成砂桩，则挤密效果不大，但砂桩能加速饱和软土的排水固结。

7． 什么是复合地基？为什么复合地基的承载力比原地基土明显提高且压缩性降低？

将相当数量的一定间距一定长度的柔性桩体（如砂石桩、灰土桩、旋喷桩、深层搅拌桩等）设置于承载力不大，压缩性较大的地基土中，桩体与桩间土共同组成的地基称为复合地基。

当外荷载作用在复合地基上，复合地基中的桩体与桩间土同时产生等量的压缩变形，由于桩体的压缩模量及强度明显大于桩间土，在外荷载作用下桩体承担的压力（单位面积的压力）明显大于桩间土承担的压力，相当于桩体起到应力集中的作用，将相当一部分荷载转移到桩体上，使桩间土承担的荷载相应减小，与原地基土相比，整个复合地基就能承担更大的荷载，相当于复合地基的承载力明显提高，压缩变形也相应减小。

5．原地基土的极限承载力puc = 185kPa，变形模量Ec = 5000kPa，在1000m2范围内均匀布置直径400mm的砂石桩共1200根形成复合地基。设桩体变形模量Es=15000kPa，桩土应力比n = 5，试求复合地基的平均极限承载力pu及平均变形模量Ef 。

解：

⑪ 由已知条件可得：

一根桩承担的加固面积A =1000 /1200 = 0.833 (m2)

桩体截面积As= 0.42/4 = 0.126 (m2)

一根桩承担的加固范围内土的面积Ac = A - As = 0.833 - = 0.707 (m2)

求桩土面积置换率m：m = As /A = 0.126/0.833 = 0.151

由式（11-7） pu = [m (n-1) ＋ 1] puc = [0.151×(5 - 1) ＋ 1]×185 = 297(kPa)

⑫ 由式（11-3） Ef = (EsAs ＋ EcAc) / A

= (15000×0.126 ＋ 5000×0.707)÷0.833 = 6512 (kPa)

6．某松散砂性地基土原孔隙比e0 = 0.75，为使加固后地基土的孔隙比e1 = 0.52，现决定施工400mm的砂石桩对原地基土进行加固。若加固面积为1000m2，砂石桩按等边三角形布置，试求桩的中心距s及所需桩数n。

解：

由式（11-12） s0.95d

取桩中心距s = 1.0m。 因一根桩对应的处理面积为A1e00.950.4e0e110.751.05(m) 0.750.523232s10.866(m2) 22

所需桩数n = 1000 / 0.866 = 1155（根）

第十二章 基坑开挖与支护工程

1．常用的支护结构形式有哪几类？

⑪ 放坡开挖及简易支护；

⑫ 悬臂式支护结构；

⑬ 重力式挡土墙；

⑭ 内撑式支护结构；

⑮ 拉锚式支护结构；

⑯ 土钉墙支护结构；

⑰ 其他形式支护结构，如门架式支护结构、拱式组合型支护结构、喷锚网支护结构、沉井支护结

构、加筋水泥土墙支护结构及冻结法支护等。

2．某基坑开挖深度H = 8.0m，支护桩入土深度D = 7.0m，支护桩内侧设一道水平支撑，地基土内摩擦角φ=15°，重度 =19kN/m3，粘聚力c =10kPa，基坑顶面有均布荷载q =20kPa，试按Prandtl的地基承载力系数验算基坑抗隆起稳定安全系数Ks 。

解：由式（）计算Prandtl地基承载力系数：

15Nqtan2(45＋)eπtan＝tan245＋2.71833.14tan15

22 

＝1.30322.32＝3.939

Nc(Nq1)11 (3.9391)＝10.968tantan15

由式（）验算基坑抗隆起稳定安全系数Ks： DNqcNc1973.9391010.968Ks2.08(HD)q19(87)20

满足Ks≥1.1～1.2的要求。

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