2018岩土工程师考试《专业知识》辅导资料(3)

 　复合地基的构成形式

　　通过变形协调，增强体与天然地基土体共同承受上部结构传来的荷载，这是形成复合地基的基本条件。在建筑工程中，通常在复合地基上设置刚度较大的扩展基础或筏形基础，也称为刚性基础(仅意味着基础刚度较大之意)下的复合地基。而在道路工程中，荷载则通过刚度较小的道路面层传递，亦称为柔性基础下的复合地基。理论研究和现场实测结果表明，刚性基础和柔性基础下的复合地基的性状有较大差异。因此，增强体与天然地基土体在荷载作用下的变形协调关系是复合地基性状的主要特性。设计时为了较充分地发挥天然地基土的承载作用，要求桩土间的荷载分担比在一个比较合理的范围内，这是复合地基设计中的关键所在。

　　【例题1】某软弱土层厚7.5m，下部为卵砾石层，视为不可压缩层，采用水泥土搅拌桩对地基进行处理，处理深度至卵砾石层顶面，该地基是否为复合地基( )?

　　A、 是; B、 不是; 答案：B

　　在基础下设置厚度为200—300mm的垫层可以改善地基中浅层土的受力状态，减小桩土荷载分担比。垫层是复合地基的重要组成部分。复合地基设计时，一般要求有一定的置换率，恰当的分担比。置换率过低，复合地基承载力特征值低，桩土分担比高，桩土压力相差过大，使复合地基的均匀性变差，即使通过垫层调整若仍得不到明显改善时，将使桩身受力过于集中，并对基础底板受力不利。

　　【例题2】 对某软弱地基进行水泥土搅拌桩地基处理后，基础以下铺设200mm的粗砂垫层，其目的是为了( )

　　A、增大桩土荷载分担比; B、 减小桩土荷载分担比;

　　C、增大复合地基强度; D、 减小复合地基强度; 答案：B

　　【例题3】 某软弱地基进行地基处理后，基础以下铺设石屑垫层，有两种方案：A、垫层厚度为150mm;B、垫层厚度为500mm;试问：分别采用A、B两种方案，从理论上分析，桩土荷载分担比ra、rb相比较为( )

　　A、 ra>rb; B、 ra

　　【例题4】 A、B两个工程地质条件相同，均采用夯实水泥土桩进行地基处理，桩径相同，置换率分别为ma=10%，mb=13%;要求处理后复合地基承载力特征值均为160kpa，基础以下铺设200mm的粗砂垫层;试问： A、B两工程的桩土荷载分担比ra、rb相比较为( )

　　A、 ra>rb; B、 ra

　　复合地基承载力与载荷试验要点

　　复合地基承载力特征值：由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。基于复合地基是由竖向增强体和地基土通过变形协调承载的机理，复合地基的承载力目前只能通过现场载荷试验确定。

　　复合地基载荷试验要点如下：

　　(1)复合地基载荷试验承压板应具有足够刚度。单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积;多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。桩的中心(或形心)应与承压板中心保持一致，并与荷载作用点相重合。

　　(2)承压板底面标高应与桩顶设计标高相适应。承压板底面下宜铺设粗砂或中砂垫层，垫层厚度取50～150mm，桩身强度高时取大值。试验标高处的试坑长度和宽度，应不小于承压板尺寸的3倍。基准梁的支点应设在试坑之外。

　　(3)试验前应采取措施，防止因气候变化、施工及降低地下水位等原因，造成试验场地地基土含水量的变化及土体扰动，以免影响试验结果。

　　(4)加载等级可分为8～12级。最大加载压力不应小于设计要求压力值的2倍。

　　(5)每加一级荷载前后均应各读记录压板沉降量一次，以后每半个小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1 mm时，即可加下一级荷载。

　　(6)当出现下列现象之一时可终止试验：①沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起;②承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%;③当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。

　　(7)卸载级数可为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔半小时，读记回弹量，待卸完全部荷载后间隔三小时读记总回弹量。

　　(8)复合地基承载力特征值的确定：

　　第一，当压力—沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于直线段比例界限的2倍时，可取比例界限;当其值小于比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半;

　　第二，当压力—沉降曲线是平缓的光滑曲线时，按相对变形值确定：①对砂石桩或振冲桩复合地基或强夯置换墩：当以黏性土为主的地基，可取s/b或s/d=0.015所对应的压力(b和d分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时，按2m计算);当以粉土或砂土为主的地基，可取s/b或s/d=0.01所对应的压力。②对挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基，可取s/b或s/d=0.012所对应的压力。对灰土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d=0.008所对应的压力。③对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基，当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d=0.008所对应的压力;当以黏性土、粉土为主的地基，可取s/b或s/d=0.01所对应的压力。④对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d=0.006所对应的压力。⑤对有经验的地区，也可按当地经验确定相对变形值。

　　按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。

　　试验点的数量不应少于3点，当满足其极差不超过平均值的30%时，可取其平均值为复合地基承载力特征值。

　　【例题5】某工程采用灰土挤密桩进行地基处理，在用载荷试验确定复合地基承载力特征值时，可采用s/b=( )所对应的压力。

　　A、0.006; B、 0.008; C、 0.01; D、 0.012 答案：B

　　【例题6】在对某复合地基进行载荷试验时，测得三组试验值分别为：

　　=140kpa; =150kpa; =175kpa;则该复合地基承载力特征值为：( )。

　　A、140 kpa; B、 145 kpa; C、 152 kpa; D、 155 kpa; 答案：D

　　【例题7】某CFG桩工程，桩径 =400mm，置换率为12.6%，试问：作单桩复合地基载荷试验时，载荷板面积约为：( )。

　　A、1m2; B、 1.13m2; C、 0.87m2; D、0.2m2; 答案：A

　　《建筑地基基础规范》指出，复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力特征值结合经验确定。应当指出，单桩的桩土相互作用条件与承台下的单桩相比是有较大区别的，严格讲，有了单桩载荷试验结果和天然地基土的载荷试验结果仍难以导得桩、土变形协调的复合地基的载荷试验结果。因此，规范强调指出应结合经验确定。

　　根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中第3.0.4条之规定，经载荷试验确定的复合地基承载力特征值修正时，应符合下列规定：

　　①地基宽度的地基承载力修正系数应取零;

　　②基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0;

　　经地基处理后的地基，当在受力层范围内仍存在软弱下卧层时，尚应验算下卧层的地基承载力;对水泥土类桩复合地基尚应根据修正的复合地基承载力特征值，进行桩身强度验算。

　　【例题8】经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积时及埋深时，对于用载荷试验确定的复合地基承载力特征值，应按( )进行修正。

　　A、 按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)中规定的方法;

　　B、 宽度修正系数取0.0;深度修正系数取1.0;

　　C、 宽度修正系数取1.0;深度修正系数取0.0;

　　D、 可以不进行修正; 答案：B

　　(a)平面布置图; (b)桩、土分担的荷载

　　图2.2-1中所示各符号的含义是：P、Pp、Ps。分别为作用于复合地基上的平均压力、 桩体及桩间土上的应力，kPa;Esp 、Ep、Es 分别为复合地基、桩体及桩间土的变形模量， kPa;L为桩体长度，m;s为桩体按矩形布孔时的桩距，m;A为一根桩所承担的加固面积，m2，A=S2;Ap为一根桩的截面积，m2;As为一根桩所承担的加固范围内土的面积，m2，Ap=A-As。

　　当均布荷载P作用于复合地基上时，假设基础是刚性的，在地表平面内，桩与桩间土的沉降值是相同的，由于Ep>Es，则荷载 P将向桩体上集中，而作用于桩间土上的荷载便降低，这就是复合地基能提高地基承载力的基本原理。

　　复合地基的承载力特征值可按下式估算：

　　fspk=m + (1-m) fsk 2.2-1

　　式中：fspk为复合地基的承载力特征值;m为面积置换率;Ap为桩的截面积;fsk为桩间地基土承载力特征值，无经验时可取天然地基承载力特征值fak; 为桩间土承载力折减系数;Ra为单桩竖向承载力特征值。

　　单桩竖向承载力特征值也可按下列二式计算，取其中较小值：

　　Ra=ηfcuAp 2.2-2

　　Ra=UpΣqsili+ qpAp 2.2-3

　　式中：fcu为与桩身加固体相同的室内加固体试块在标准养护条件下，在规定龄期的无侧限抗压强度值;η为强度折减系数;qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值;Up为桩周长;li为桩周范围内第i层土的厚度; 为桩端天然地基土的承载力折减系数;qp。为桩端土的承载力特征值。

　　在深厚的软土层中，采用复合地基理论进行地基加固处理时，若桩体下仍有软弱下卧层存在时，尚应对桩体下的软弱土层，进行软弱下层强度验算。

　　【例题9】某软弱土地基承载力特征值为100kpa,采用水泥土搅拌桩处理方案，设计桩径为 =500mm，采用正方形布置，桩间距为1.2m;按照岩土的物理、力学性质指标确定的单桩承载力为 ;已知： =0.8， =0.3， =3Mpa，试确定：

　　1、 搅拌桩单桩竖向承载力特征值与下面哪一个最相近( );

　　A、210KN; B、176KN; C、588KN; D、193KN; 答案：B

　　2、 复合地基承载力特征值与下面哪一个最相近( );

　　A、215kpa; B、191kpa; C、477 kpa; D、203kpa; 答案：B