某矩形承台基坑,其底部尺寸为 4m times 20m,开挖深度 2.0m,四边放坡,坡度系数 m=0.50,试计算其挖方量。若将土方用容量为 10m^3 的运输车全部运走,需运多少车次?(K_s=1.20,K_s'=1.05)
某矩形承台基坑,其底部尺寸为 $4m \times 20m$,开挖深度 $2.0m$,四边放坡,坡度系数 $m=0.50$,试计算其挖方量。若将土方用容量为 $10m^3$ 的运输车全部运走,需运多少车次?($K_s=1.20$,$K_s'=1.05$)
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查基坑土方量的计算及运输车次的确定,涉及台体体积公式的应用、放坡计算以及松散系数的处理。
解题核心思路:
- 确定基坑形状:基坑为四边放坡的台体,需计算底部、顶部及中间截面的面积。
- 应用台体体积公式:利用公式 $V = \frac{h}{6}(A_1 + A_2 + 4A_m)$ 计算原土体积。
- 考虑松散系数:将原土体积乘以松散系数 $K_s$ 得松土体积。
- 计算车次:根据松土体积和单车容量,向上取整确定车次。
破题关键点:
- 放坡宽度计算:每边放坡宽度 $= m \cdot h$,需分别计算底部、顶部及中间截面的尺寸。
- 中间截面位置:位于基坑深度中点,截面尺寸需按比例计算。
1. 计算基坑各部分面积
底部面积 $A_1$
基坑底部尺寸为 $4 \, \text{m} \times 20 \, \text{m}$,故:
$A_1 = 4 \times 20 = 80 \, \text{m}^2$
顶部面积 $A_2$
放坡宽度 $= m \cdot h = 0.5 \times 2 = 1 \, \text{m}$,顶部尺寸为:
- 长度:$20 + 2 \times 1 = 22 \, \text{m}$
- 宽度:$4 + 2 \times 1 = 6 \, \text{m}$
故:
$A_2 = 22 \times 6 = 132 \, \text{m}^2$
中截面面积 $A_m$
中截面位于深度 $h/2 = 1 \, \text{m}$ 处,放坡宽度 $= m \cdot (h/2) = 0.5 \times 1 = 0.5 \, \text{m}$,中截面尺寸为:
- 长度:$20 + 2 \times 0.5 = 21 \, \text{m}$
- 宽度:$4 + 2 \times 0.5 = 5 \, \text{m}$
故:
$A_m = 21 \times 5 = 105 \, \text{m}^2$
2. 计算原土体积
代入台体体积公式:
$V = \frac{2.0}{6} \left( 80 + 132 + 4 \times 105 \right) = \frac{2}{6} \times 632 = 210.67 \, \text{m}^3$
3. 计算松土体积
松土体积需考虑松散系数 $K_s = 1.20$:
$V_s = 1.20 \times 210.67 = 252.80 \, \text{m}^3$
4. 计算运输车次
单车容量 $10 \, \text{m}^3$,车次为:
$n = \frac{252.80}{10} = 25.28 \quad \Rightarrow \quad 26 \, \text{车次(向上取整)}$