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——注重加强对基本知识的掌握

陈轮
（北京清华大学水利水电工程系，100084）

2003年注册岩土工程师专业考试结束以后，笔者与许多考生进行了交流。比较普遍的看法是，在备考中仅仅复习规范是不够的，还必须扎实地掌握岩土工程基本理论、基本原理和基本计算方法。这些内容在规范中大多没有详细地叙述，需要通过土力学与基础工程教材和注册岩土专业考试辅导教程来掌握。
本文通过几个例子来说明考生在复习过程中应加强对岩土工程基本知识的掌握。
例1
本题是全国勘察设计注册工程师岩土工程专业管理委员会2002年给出的样题。这是一道典型的考察基本知识的题目。
如图所示的桩，其中长 穿过软弱土层， 在粉土层中。桩端进入卵砾石层。桩顶受竖向荷重 。因大面积地面填土，使桩身轴力发生变化。通过桩身传感器量测，得到如图1所示的桩身轴力分布图。若桩周长为 ，根据轴力分布特征，请分析桩在软土及粉土中侧摩阻力分布的图形及数值（在下列4个备选答案中，选出最符合题意的一个）。

图1 桩身轴力分布

（A） 软土中倒三角形， ；粉土中正三角形， ；
（B） 软土中倒三角形， ；粉土中正三角形， ；
（C） 软土中矩形， ；粉土中矩形， ；
（D） 软土中矩形， ；粉土中矩形， 。
解答：
方法1。从桩顶往下 范围内，软土层桩身轴力线性增加。轴力分布线AB随深度的增加而增加，说明在此范围内桩侧摩阻力为负摩阻力，而选项（A）和（C）的“软土中 ”，系正摩阻力，故（A）和（C）可以排除。再根据轴力与摩阻力之间的关系，当轴力分布线AB为线性变化时，摩阻力沿桩身的分布应为常量，即呈矩形分布，故正确答案为（D）。选项（B）“软土中呈倒三角形”为错误答案。
方法2。也可通过简单的计算找出答案。根据题意，软土中轴力分布随深度线性变化，故摩阻力为常量。设软土层中摩阻力大小为f1。根据受压桩摩阻力与轴力增量的关系，有：

等式右端有负号，是因为受压桩在通常的摩阻力（正摩阻力）作用下，桩的轴力随深度的增加而减小。上式即为：

由上式即得：

负号表示桩受负摩阻力的作用。
又摩阻力为常量，故呈矩形分布。
只有选项（D）符合这些条件，其他三项(A）、(B)、(C)已可排除。作为练习，还可以进一步分析粉土中的情况。
同理，粉土中轴力分布也是随深度线性变化，故摩阻力亦为常量，呈矩形分布。设粉土层摩阻力大小为f2，有：


也只有选项（D）符合条件。
综合以上，两层土中均为矩形分布， ， ，故答案为（D）。
由上述解答可以看出，从规范中是很难找到正确答案的。通常在基础工程教材或注册岩土专业考试辅导教程中，都有关于“桩的轴力与桩侧摩阻力及桩身位移关系”和“负摩阻力的分布与中性点”的叙述。这些内容是桩基础工程的基本知识。
例2
在案例分析考试中，常常需要进行应力、应变、力和位移等基本计算。这往往会涉及一些理论力学、材料力学和结构力学的基本知识。
在求解支护结构问题时，经常需要求出土压力合力的位置。如图2。梯形abde为某挡土墙后土压力的分布，土压力的合力为E。试求E与墙底之间的距离h。



图2 土压力合力位置的求解

解答：
土压力的合力E的大小等于梯形abde的面积，即△abc与□acde的面积之和：

合力方向为水平，作用点经过梯形abde的形心。
为求得该形心距墙底db的距离 ，可采用“等效力矩”的方法。
所谓等效力矩法，就是合力对某点的力矩等于各分力对该点力矩的总和。如图2，不妨设d点为基准点，□acde部分的合力为 ，距d点 ；△abc部分的合力为 ，距d点 ；合力为 ,距d点 ，则各分力对d点的力矩之和等于合力对d点的力矩。即：

所以

一般地：

为第i个分力， 为该分力与基准点的距离。
在求解合力位置时，常常需要用到上述方法，应当熟练地掌握。
本例题应当是一个比较简单的问题。
例3
在某粘性土层的十字板剪切试验中，十字板的直径D=50mm，高H=100mm. 测得剪切破坏的峰值扭矩 。继续加载，测得残余扭矩 。试求该土层粘性土的灵敏度 。
解答：
根据灵敏度的定义

十字板剪切试验中，扭矩M和剪应力 的关系为：

所以：

故所求灵敏度 为3.49。
此例题综合考察了灵敏度计算和十字板试验成果的整理和应用。
（完）

作者简介：陈轮，男，1963年1月生，壮族，广西崇左人，博士，副教授，主要从事土力学、基础工程的教学以及岩土工程方面的研究。

作者通讯地址：北京清华大学水利水电工程系
邮编：100084
email: lunchen@tsinghua.edu.cn

作者联系电话：010-62794153（办公室）
62771114（实验室）

发现上面论文中公式显示不了

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注册土木工程师（岩土）执业资格专业考试辅导
——案例考试复习中地基处理规范的总结

陈 轮
（北京清华大学水利水电工程系，100084）


按照考试大纲的要求，注册岩土专业考试的案例考试，既包括按有关规范进行计算分析，也包括岩土工程基本理论、基本原理和基本计算方法的内容。对于第4科目“地基处理”，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）（以下简称《规范》）对常用地基处理方法的加固原理、适用范围、设计计算、施工工艺和质量检验方法等都有较为详细的说明。虽然仍需强调在复习本科目时，考生要通过有关教材和考试辅导教程加强对地基处理基本理论、基本原理和基本计算方法的掌握，但与其他一些科目相比，本科目的复习可以多一些依赖规范。针对“地基处理”科目案例考试，本文对《规范》进行了总结。考生复习时，应从有关资料选择一些练习题，通过做练习题来熟练掌握这一科目的内容。
1 换填垫层法
换填垫层法的计算比较简单，但却是复习的重点之一。对换填垫层法，可以与“浅基础”科目中的软弱下卧层验算联合复习。进行换填垫层设计时，基本内容主要是按《规范》式（4.2.1-1）验算软弱下卧层的承载力：

式中 为垫层底面处土的自重压力值； 为垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值； 为相应于荷载效应标准组合时垫层底面处的附加压力值。对于条形基础（《规范》式（4.2.1-2））：

对于矩形基础（《规范》式（4.2.1-3））：


2 预压法
预压法按《规范》方法或按固结理论计算，因为公式稍繁一些，容易被误认为“有点偏”而在复习中忽略了。实际上，这部分内容是比较重要的，考生应通过练习加强掌握。
预压法计算分析的核心是地基的平均固结度 。《规范》式（5.2.7）给出了一级或多级等速加载条件下，固结时间为t时，地基的平均固结度 :

《规范》“条文说明”5.2.7还给出了算例。
作为基本知识，考生还应掌握按固结理论求解的方法。对于瞬时一次加载的一维固结情况，某时刻t对应的平均固结度 可按下式求解：

其中 称为时间因子：

为固结系数， 为最大竖向排水距离。对于双面排水， 为土层厚度的二分之一。
对于有沙井排水的情况，可先分别求解轴对称渗流和竖向渗流的固结度 和 ，然后考虑这两种渗流固结是同时发生的，求得总的固结度 ：

关于轴对称渗流固结度 的求解方法，考生可以查阅土力学与基础工程教材。
在预压法计算时常常要用到某个时刻的沉降量 、最终沉降量 与固结度 之间的关系式：
或
3 复合地基承载力和压缩模量计算
根据《规范》，有关复合地基承载力及压缩模量的计算，汇总如表1和表2。
当处理深度范围以下存在软弱下卧层时，应进行地基承载力验算。地基总沉降量通常为处理深度范围内复合地基土层的压缩量与处理深度范围以下未处理土层的压缩量之和。


表1 复合地基承载力计算汇总
地基处理方法 初步设计时承载力估算公式 备 注
桩型 序号* 名称
柔性桩 7 振冲法
(7.2.8-1)**
对小型工程粘性土地基：
(7.2.8-3)
桩土应力比n，在无实测资料时，可取2～4，原土强度低取大值，原土强度高取小值。
8 砂石桩法 砂石桩处理的复合地基
13 石灰桩法 (7.2.8-1)
见《规范》13.2.9
15 柱锤冲扩桩法 (7.2.8-3)
见《规范》15.2.7
刚性桩 9 CFG桩法 (9.2.5)
(9.2.6)
折减系数
＝0.75～0.95

10 夯实水泥土桩法 ＝0.9～1.0

11 水泥土
搅拌法 (11.2.4-1)
(11.2.4-2)
按《规范》11.2.3取值
12 高压喷射注浆法 (9.2.5)
取以下两者之较小值：
(12.2.3-1)
(12.2.3-2)
折减系数
＝0～0.5

*: 《规范》中的章节号，例如“7”表示第7章“振冲法”。
**:《规范》中的公式编号。










表2 复合土层压缩模量计算汇总
地基处理方法 初步设计时压缩模量估算公式 备 注
桩型 序号* 名称
柔性桩 6 强夯置换法
(7.2.9)** 桩土应力比n，在无实测资料时，粘性土可取2～4，粉土和砂土1.5～3。原土强度低取大值，原土强度高取小值。
7 振冲法
8 砂石桩法
15 柱锤冲扩桩法
13 石灰桩法
(13.2.10) 系数 可取1.1～1.3。成孔对桩周土挤密效应好或置换率大时取高值。
刚性桩 9 CFG桩法 ，
(9.2.8-1) 各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 倍。

10 夯实
水泥土桩法
11 水泥土
搅拌法
(11.2.9-2) 搅拌桩复合土层的压缩变形：


*: 《规范》中的章节号，例如“7”表示第7章“振冲法”。
**:《规范》中的公式编号。

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作者简介：陈轮，男，1963年1月生，壮族，广西崇左人，博士，副教授，主要从事土力学、基础工程的教学以及岩土工程方面的研究。

作者通讯地址：北京清华大学水利水电工程系
邮编：100084
email: lunchen@tsinghua.edu.cn

作者联系电话：010-62794153（办公室）
62771114（实验室）

岩土工程技术规范教材\勘察设计规范\地基基坑

地基基础施工图设计及审查要点

一. 基础埋置深度
1. 天然地基：充分利用褐黄色粘性土层作为持力层(上：第5.2.1-2条)，一般埋置在2层土上：
2. 箱基：一般取建筑物高度的1／8～1／12(上：第5.2.2条)；
3. 高层建筑简体结构承台板板底的埋深不宜小于建筑物高度的1／20(上筒：第7.1.4条)；
4. 高层建筑筏形和箱形基础.天然地基上的埋置深度不宜小于建筑物高度的1／15，桩筏和桩箱基础埋置深度不宜小于建筑物高度的1／18～1／20(国：第5.1.3条)；
5. 不同埋深基础：两基础埋深高差一般取两基础间净距的1／2(上：第 5.2.3-2条)；
6. 基槽开挖后，应进行验槽(国：第10.1.1条)。

二. 基础类型选择
1. 独立基础：
(1) 矩形基础长度与宽度比宜小于等于3(上：第5.4.1条)；
(2) 阶梯形基础台阶高度宜为300～500，锥形基础边缘高度不宜小于200，坡度不宜大于1：2(上：第5.4.2条)；
(3) 杯口插入深度按(上：表5.4.6)选用，同时还应满足受力主筋锚固长度及考虑柱吊装时的稳定性，插入深度大于等于柱长的0.05倍(上：第5.4.6条)。
2. 条形基础(钢筋混凝土)
(1) 墙下条形基础底板厚度不宜小于250mm，边缘高度不宜小于1 50mm (上：第5.5.2条)；
(2) (2)　墙下条形基础：如沿纵向遇不均匀土质，宜在墙下设置肋梁，肋中受力钢筋直径不宜小于10mm(上：第5.5.3条)；
(3) 柱下条形基础梁：
(a)　基础梁高度不宜小于柱距的1／4～1／8(上：第5.5.5条)；
(b)　梁底的纵向受拉主筋应有2～4根通长配置，且其面积不应少于纵向钢筋总面积的1／3。(上：第5.5.6-1条)；
(c)　梁顶面和底面的纵向受力钢筋的最小配筋率为0.15％(上：第5.5.6-2条)；
(d)　基础梁高度(不包括板的厚度)大于600mm时，在梁的两侧沿高度每300～400各配φ10的构造筋(上：第5.5.6-3条)。
3. 筏板基础
(1) 设置基础梁的筏板厚度宜取200～400，当有防水要求时，最小厚度为250，且板厚与计算区段的跨度比不宜小于 1／20(上：第5.6.2条)；
(2) 筏板基础悬臂板伸出长度不宜大于2m(上：第5.6.4条)；
(3) 筏板纵横向支座钢筋应有总量1／4连通，跨中钢筋按实际配筋率全部通过(上：第5.6.7条)。
4. 箱形基础
(1)　平均每平方米箱形基础面积上墙体长度不小于40cm，或墙体水平截面积不小于箱形基础面积的1／10，其中纵墙配置不小于总配置量的3／5(上：第5.7.1条)；
(2)　上部建筑体形应尽量规则，平面宜对称布置，荷重分布均匀，结构重心与形心宜重合(上：第5.7.2条)；
(3)　箱基高度宜大于箱形基础长度1／18，并不宜小于3m(上：第5.7.3-2条)；
(4)　底板及外墙厚度不应小于250，内墙厚度不宜小于200，顶板厚度不宜小于150 (上：第5.7.3-3条)；
(5)　考虑整体弯曲影响，跨中钢筋配置除满足计算要求外，纵横方向支座钢筋应有总量1／4连通，跨中钢筋全部通过(上：第5.7.4条)；
(6)　箱形基础内力分析，应尽量考虑整体弯曲加局部弯曲作用(上：第5.7.5条)；
(7)　箱形基础在施工、使用阶段均应验算抗浮稳定性，浮力分项系数1.2(上：第5.7.9条)；
(8)　迎水面钢筋保护层不应小于50 ，砼裂缝宽度≤o.2(地：第4.1.6条)。
5. 桩基础
(1)　桩型
(a)　预制桩300×300～500×500(国：图集97Q361)
(b)　钻孔灌注桩φ550～φ800
(c)　预应力管桩φ300～φ800(上：图集DBJT08-92-2000)
(2)　桩基持力层选择
(a)　桩基宜选择压缩性较低粘性土、粉性土、中密或密实的砂土作为持力层(上：第6.1.3条)；
(b)　桩端全断面进入粘性土层或中密砂土深度不宜小于0.5m，同时也不宜小于桩的一倍边长或直径。持力层下有软弱下卧层时，其桩端下持力层应有足够的厚度(上：第6.1.4条)；
(3)　桩基承载力值确定
(a)　宜采用静载试验Rd=Rk／T。(上：第6.2.3条)；
(b)　当没有进行桩的静载试验，按地基土对桩的支承能力确定：Rd=RSK／Υs+RPK／ΥP==UP∑fsili／Υs+fpAp／ΥP..............

岩土工程技术规范教材\勘察设计规范\地基基坑

基坑土钉支护技术规程.pdf
建筑地基处理技术规范.pdf
建筑地基处理技术规范_条文说明.pdf
建筑基坑支护技术规程 JGJ120—9.pdf
深基坑开挖降排水设计.pdf

岩土工程技术规范教材\勘察设计规范\地基基坑

建筑地基基础设计规范GB50007-2002.pdf

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