已知某工程地质资料:第一层为人工填土,天然重度γ1=17.5kN/m3,厚度h1=0.8m;第二层为耕植土,天然重度γ2=16.8kN/m3,厚度h2=1.0m;第三层为黏性土,天然重度γ3=19kN/m3,孔隙比e=0.75,天然含水量w=26.2%。塑限wp=23.2%,液限wL=35.2%,厚度h3=6.0m;基础宽度b=3.2m,埋置深度d=1.8m,以第三层土为持力层,其承载力特征值fab,试计算修正后的地基承载力特征值fa。
已知某工程地质资料:第一层为人工填土,天然重度γ1=17.5kN/m3,厚度h1=0.8m;第二层为耕植土,天然重度γ2=16.8kN/m3,厚度h2=1.0m;第三层为黏性土,天然重度γ3=19kN/m3,孔隙比e=0.75,天然含水量w=26.2%。塑限wp=23.2%,液限wL=35.2%,厚度h3=6.0m;基础宽度b=3.2m,埋置深度d=1.8m,以第三层土为持力层,其承载力特征值fab,试计算修正后的地基承载力特征值fa。
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查地基承载力特征值的修正计算,涉及土的液性指数、塑性指数计算,加权平均重度的确定,以及承载力修正公式的应用。
解题核心思路:
- 确定土的分类参数:通过液限、塑限、天然含水量计算塑性指数($I_p$)和液性指数($I_L$),为查表确定承载力修正系数提供依据。
- 计算基底以上土的加权平均重度($\gamma_m$):结合上覆土层的天然重度和厚度加权计算。
- 应用修正公式:根据基础宽度和埋深,代入修正系数、重度等参数,分步计算宽度修正和深度修正项,最终得到修正后的地基承载力特征值($f_a$)。
破题关键点:
- 正确计算液性指数和塑性指数,并合理查表确定修正系数。
- 准确计算加权平均重度,注意分层数据的对应关系。
- 公式中各项单位统一,确保计算过程无误。
1. 计算塑性指数和液性指数
- 塑性指数:
$I_p = W_L - W_p = 35.2\% - 23.2\% = 12.0\%$ - 液性指数:
$I_L = \frac{W - W_p}{W_L - W_p} = \frac{26.2 - 23.2}{35.2 - 23.2} = \frac{3}{12} = 0.25$
2. 查表确定修正系数
根据规范表(如《建筑地基基础设计规范》),结合$W_p=23.2\%$、$I_p=12.0\%$、$I_L=0.25$,查得:
- 宽度修正系数$n_b = 0.3$
- 深度修正系数$n_c = 1.6$
3. 计算基底以上土的加权平均重度$\gamma_m$
基底以上为人工填土(第一层)和耕植土(第二层):
$\gamma_m = \frac{\gamma_1 h_1 + \gamma_2 h_2}{h_1 + h_2} = \frac{17.5 \times 0.8 + 16.8 \times 1.0}{0.8 + 1.0} = \frac{14 + 16.8}{1.8} = 17.162 \, \text{kN/m}^3$
4. 修正后的地基承载力特征值计算
公式:
$f_a = f_{ak} + n_b \gamma (b - 3) + n_c \gamma_m (d - 0.5)$
代入已知条件($f_{ak}=210 \, \text{kPa}$,$\gamma=19 \, \text{kN/m}^3$,$b=3.2 \, \text{m}$,$d=1.8 \, \text{m}$):
$\begin{aligned}f_a &= 210 + 0.3 \times 19 \times (3.2 - 3) + 1.6 \times 17.162 \times (1.8 - 0.5) \\&= 210 + 0.3 \times 19 \times 0.2 + 1.6 \times 17.162 \times 1.3 \\&= 210 + 1.14 + 35.696 \\&= 246.7 \, \text{kPa}\end{aligned}$