岩土工程师注册：岩体工程与基础工程

岩体工程与基础工程考试大纲1、岩体力学在边坡工程中的应用边坡的应力分布、变形和破坏特征影响边坡稳定性的主要因素边坡稳定性评价的平面问题边坡治理的工程措施2、岩体力学在岩基工程中的应用岩基的基本概念岩基的破坏模式基础下岩体的应力和应变岩基浅基础、岩基深基础的承载力计算3、浅基础浅基础类型：刚性基础独立基础条形基础筏扳基础箱形基础基础埋置深度基础平面尺寸确定地基承载力确定深宽修正下卧层验算地基沉降验算减少不均匀沉降损害的措施地基、基础与上部结构共同工作的概念浅基础的结构设计4、深基础深基础类型桩与桩基础的类型单桩的荷载传递特性单桩竖向承载力的确定方法群桩效应群桩基础的承载力群桩的沉降计算桩基础设计5、地基处理地基处理目的地基处理方法分类地基处理方案选择各种地基处理方法的加固机理、设计计算、施工方法和质量检验分科题量、时间、分数分配表下午段土木工程材料7题工程测量5题职业法规4题土木工程施与管理5题结构力学与结构设计12题岩土力学与土力学7题工程地质10题岩体力学与基础工程10题合计60题，每题2分。考试时间为4小时。浅基础荷载效应最不利组合与相应的抗力限值规定按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力级限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数γ0不应小于1.0。天然地基指基础直接建造在未经人工处理过的天然地层上的地基。天然地基依照埋置深度，分为浅基础及深基础。通常的提法为：埋深不超过5米的称为浅基础。实际上浅基和深基之间没有一个很明确的概念。一般埋深较浅、施工方法比较简单的基础都属于浅基础。而采用桩基、沉井和地下连续墙等特殊施工方法修建的基础称为深基础。一、浅基础的类型浅基础的结构类型主要包括：单独基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、独立建筑物基础等。（一）单独基础单独基础用于工业厂房柱基、民用框架结构基础等。根据材料性能，单独基础可分为无筋扩展基础和钢筋混凝土单独基础。砖、石、混凝土材料做成的刚性基础多数用于荷重较小的柱基。钢筋混凝土材料具有抗剪、抗弯、抗拉的能力，可承受较大的荷重而不受深宽比的限制，是目前单独基础中的主要材料，使用范围最为广泛。柱下单独基础需要进行强度和配筋计算。（二）条形基础条形基础常指墙下条形基础，一般用砖砌体或毛石砌体。只有当地基较软弱或需要加强纵向墙体承受不均匀沉降引起的拉力时，才采用钢筋混凝土建筑。另一种常见的条形基础为柱下条形基础。如果地基很软弱，需要扩大基础底面积或为了增强基础的刚度以调整不均匀沉降，可在纵横两个方向都采用钢筋混凝土条形基础，形成十字交叉条形基础。有较大的刚度及调整地基变形的能力。（三）片筏基础片筏基础是一个等厚的钢筋混凝土连续平板。当地质条件基本均匀和土质较软时，片筏基础减少了地基附加压力，埋深又很浅，效果很好。片筏基础底板厚度必须满足抗冲切、抗剪的要求。为了减少筏厚，有时也采用加肋的片筏基础。（四）箱形基础为了使基础具有更大的刚度，减少建筑物的相对弯曲，可将基础做成由顶板、底板及若干纵横隔墙组成的箱形基础。箱形基础一般是用钢筋混凝土建造，基础顶板和底板之间的空间可作为地下室。它的主要特点是刚度大，而且挖去很多土，减少了基础底面的附加压力，因而适用于地基软弱土层厚、荷载大和建筑面积不太大的一些重要建筑物。二、浅基础埋置深度选择建筑物基础的埋置深度，应考虑：–建筑物本身：使用要求、结构形式、荷载的大小和性质等；–建筑物周围的条件：地质条件、相邻建筑物基础埋深的影响等。基础埋置深度一般不宜小于0.5m。对于岩石地基，则可不受此限。（一）建筑物的类型和用途如建筑物对不均匀沉降很敏感，应将基础埋置在较好的土层上（即使较好的土层埋藏较深）。当有地下室、地下管道和设备基础时，则往往要求建筑物基础局部加深或整个加深。基础形式有时也决定基础埋深，如采用刚性基础，当基础底面积确定后，由于要满足刚性角的构造要求，就规定了基础的最小高度，从而也决定了基础的埋深。（二）作用在地基上的荷载大小和性质同一土层，对于荷载小的基础，可能是很好的持力层，而对荷载大的基础来说，则可能不适宜作为持力层。承受较大水平荷载的基础，应有足够的埋置深度以保证有足够的稳定性。例如，高层建筑由于受风力和地震力等水平荷载，埋深一般不少于地面以上建筑物高度的1／15。某些承受上拔力的基础，如输电塔基础，也往往需要较大的埋置深度以保证必需的抗拔阻力。某些土（如饱和疏松的细粉砂）在动荷载作用下，容易产生“液化”现象，造成基础过大的沉降，甚至失去稳定，故在确定基础的埋置深度时，不宜选这种土层作为受振动荷载的基础的地基。在地震区，不宜将可液化土层直接作为基础的持力层。（三）工程地质和水文地质条件当上层土较好时，一般宜选上层土作持力层。当下层上的承载力大于上层土时，应经过方案比较后，再确定基础放在哪层上。此外，还应考虑地基在水平方向是否均匀，必要时，同一建筑物的基础可以分段采取不同的埋置深度，以调整基础的不均匀沉降，使之减小到容许的限度以内。在遇到地下水时，一般应尽量浅埋，将基础放在地下水位以上，避免施工排水的麻烦。如必须将基础埋在地下水位以下时，则应采取施工排水措施，保护地基土不受扰动。对有侵蚀性的地下水，应将基础放在水位以上，否则应采取防止基础不受侵蚀的措施。当基础位于河岸边时，其埋置深度应在流水的冲刷作用深度以下。有些新近沉积的软弱土层、松散的填土以及年代较少的人工吹填土，承载力往往很低，基础一般不宜设置在这类上层上。（四）相邻建筑物的基础埋置深度为保证相邻原有房屋在施工期间的安全和正常使用，一般宜使所设计的基础浅于或等于相邻原有建筑物基础。当必须深于原有建筑物基础时，则应使两基础间保持一定净距，根据荷载大小和土质情况，这个距离约为相邻基础底面高差的1～2倍。否则须采取相应的施工措施（如分段施工、设临时的基坑支撑、打板桩、地下连续墙等），以避免当开挖新基础的基坑时，使原有基础的地基松动。（五）季节性冻土地基的冻胀和融陷土冻结后体积增大的现象称为冻胀，冻土融化后产生的沉陷称为融陷。季节性冻土在冻融过程中，往往产生冻胀或融陷，对建在冻土上的建筑物造成不良影响。故在设计时必须考虑地基冻胀和融陷对基础埋置深度的影响。三、基础平面尺寸的确定（一）地基承载力的确定1、按规范法确定地基承载力–首先确定地基承载力特征值fak：地基承载力特征值fak可由载荷试验或其他原位测试、理论公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。–根据承载力特征值计算修正后的承载力特征值fa：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，地基承载力特征值尚应按下式修正：fa——修正后的地基承载力特征值，kPa；fak——地基承载力特征值，kPa；ηb、ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土类查表；γ——基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度，kN／m3；γm——基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；b——基础底面宽度，m；当基宽小于3m按3m考虑，大于6m按6m考虑；d——基础埋置深度（m）。一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；如果采而独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。5.03dbffmdbaka承载力修正系数表土的类别ηbηd淤泥和淤泥质土01.0人工填土e或IL大于等于0.85的粘性土01.0红粘土含水比αw0.8含水比αw≤0.800.151.21.4大面积压实填土压实系数大于0.95,粘粒含量ρc≥10%的粉土最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石001.52.0粉土粘粒含量ρc≥10%的粉土粘粒含量ρc10%的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)中砂、粗砂、砾砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4注：1.强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值；其他状态下的岩石不修正；2.地基承载力特征值按本规范附录D深层平板载荷试验确定时ηd取0。2、按理论公式计算地基承载力地基基础规范参照了P1/4的承载力理论公式，对其中的承载力系数，根据试验和经验做了局部修正，给出下面计算式：–fa——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值；–Mb、Md、Mc——承载力系数，按表确定；–b——基础底面宽度，大于6m时按6m考虑，对于砂土小于3m时按3m考虑；–ck——基底下一倍短边宽度的深度内土的黏聚力标准值。kcmdbacMdMbMf上式适用于偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度的情况。因为原理论式是依据均布压力导出的，故对上式增加了偏心距的限制条件。3、按载荷试验P~s曲线确定现场载荷试验方法可得到p-s曲线，根据载荷试验曲线确定承载力特征值的方法，地基基础规范作了如下规定：(1)当p~s曲线上有明确的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；(2)当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2.0倍时，取极限荷载值的一半；(3)不能按上述两点确定时，如承压板面积为0.25～0.50m2，可取s／b＝0.01～0.015所对应的荷载值，但其值不应大于最大加载量的一半。同一土层参加统计的试验点不应少于三点，各试验实测值的极差不得超过平均值的30％，取此平均值作为地基承载力的特征值。（二）按承载力特征值确定基础底面积1、基础底面压力计算当轴心荷载作用时Fk--相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；Gk--基础自重和基础上的土重；A--基础底面面积。AGFpkkk2、偏心荷载作用下的基底压力计算注意：不要被题中所给e值所迷惑。当eb/6时，基地压力分布为梯形；当e=b/6时，基地压力分布为三角形；当eb/6时，基地压力出现负值，应重新分布，GFMea--合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。2、承载力验算pk--相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；pkmax--相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。fa--修正后的地基承载力特征值。pk≤fapkmax≤1.2fa{3、基础底面积的计算轴心荷载pk≤fa对于矩形基础:A=lxb对于条形基础:A=lxb（l=1）对于正方形基础:A=b2Gk=γGAd在偏心荷载作用下，基础定区或底面积应用试算法来决定，先根据轴心受压情况预估基础底面尺寸；按初步尺寸进行基底承压力的验算，不合要求时，再重新修改，其步骤如下：（1）先按轴心受压情况，用公式估算基础底面积A0；（2）考虑偏心荷载，根据偏心距的大小，增加5%－10%基础宽度，即（3）若此时地基承载力特征值需进行宽度修正，则修正后重复（1）、（2）步骤。（4）按初估的基础底面积A校核基底最大和最小边端压力，基底最大应力应满足：pkmax≤1.2fa关于基础底面与底基土脱离的问题，原则上是不允许的，即在一般情况下，必须保证基底处处都为压力；但在个别情况下，例如对低压缩性的硬土或在特殊荷载组合中，出现部分拉力也是允许的。偏心荷载dfFAGak三、软弱下卧层强度验算当遇到地基下卧层较为软弱时，须验算软弱下卧层的强度，要求作用在下卧层顶面的土压力不应超过下卧层土的承载力，即：式中pz——相应于荷载效应