考点18 岩土勘察、基础设计与承载力计算《建筑结构》吉林省（对口招生）建筑工程类（土木建筑类） 知识点讲解

吉林省建筑工程类（土木建筑类）对口招生复习讲义 《建筑结构》 考点18 岩土勘察、基础设计与承载力计算 ■考纲要求 1.岩土工程勘察、地基承载力确定 2.基础类型与构造、基础埋置深度、底面积选择 ■知识网络 一、知识树 图1-18-1岩土工程相关知识点 图1-18-2基础工程相关知识点 二、重点知识梳理 一、岩土工程勘察与地基承载力确定 （一）岩土工程勘察 核心目的是为建筑结构设计提供详实的工程地质和水文地质资料，保障地基基础设计安全、经济、合理，是地基基础设计的前提的依据，对应教材单元8相关内容。 重点内容包括：1. 勘察任务：查明场地地层分布、各土层物理力学性质（如重度、压缩模量、内摩擦角等）、地下水位埋深及变化规律，识别不良地质现象（如暗浜、滑坡等），评估场地工程地质条件；2. 勘察方法：主要包括现场勘探（钻探、坑探、槽探）和原位测试（载荷试验、触探试验等），同时结合室内土工试验，综合获取土层参数；3. 勘察成果：形成勘察报告，明确场地适宜性、持力层选择建议及岩土工程评价，为地基承载力确定和基础设计提供直接依据。 （二）地基承载力确定 地基承载力是指地基单位面积上能承受的最大荷载（单位：kPa），分为极限承载力和特征值，设计中主要采用地基承载力特征值，需满足承载安全和变形控制双重要求。 重点内容包括：1. 确定方法：结合教材及现行规范，主要有三种方式——原位测试法（如载荷试验、重型触探试验，最直接可靠）、理论公式计算法（如太沙基公式、普朗特尔公式，计算极限承载力后结合安全系数取值）、经验法（结合当地工程经验和土层类别确定），实际设计中需综合多种方法验证；2. 承载力修正：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，需对初始承载力特征值进行宽度和深度修正，修正公式为其中修正系数根据土类查表确定，地下水位以下土层需取浮重度或有效重度；3. 核心要求：最终确定的地基承载力特征值需满足fa≥pk（基底平均压力）与（基底最大压力），同时结合建筑重要性等级选取合理安全系数（通常为2.0~3.0），若存在软弱下卧层，需验算下卧层承载力。 二、基础类型与构造、基础埋置深度、底面积选择 （一）基础类型与构造 基础是将建筑上部荷载传递至地基的构件，按埋置深度可分为浅基础（埋深≤4m）和深基础（埋深＞4m），按结构形式和材料可分为以下常见类型，对应教材单元8相关内容： 1. 浅基础（应用最广泛）：① 独立基础：适用于框架结构或单层排架结构，多为矩形、圆形，构造简单，荷载传递直接；② 条形基础：基础长度远大于宽度，适用于砖混结构、墙体承重建筑，可分为无筋扩展基础（刚性基础，如砖基础、混凝土基础，需控制刚性角）和钢筋混凝土条形基础；③ 筏形基础：将墙下或柱下基础连成整体大板，适用于荷载较大、地基承载力较低或不均匀的建筑，分为平板式和梁板式，整体性强、抗沉降效果好；④ 箱形基础：由底板、顶板和纵横墙组成的空心箱体，适用于高层建筑，承载力高、整体性好，能有效抵抗不均匀沉降。 2. 深基础：主要为桩基础，通过承台将若干桩体连接，桩体深入深层坚实土层或岩层，适用于浅层地基承载力不足的高层建筑、重型建筑，能有效传递上部荷载，减少沉降。 核心构造要求：基础材料需满足强度和耐久性要求，钢筋混凝土基础需配置受力钢筋和构造钢筋，基础与上部结构连接需牢固，避免出现沉降裂缝。 （二）基础埋置深度选择 基础埋置深度是指从室外设计地面到基础底面的垂直距离，其选择需综合多方面因素，遵循“满足安全、兼顾经济”的原则，核心影响因素及要求如下： 1. 核心影响因素：① 工程地质与水文地质：优先选择承载力高、压缩性低的土层作为持力层，基础宜埋在地下水位以上，若必须埋在地下水位以下，需采取防扰动措施；② 建筑物用途与荷载：有地下室、设备基础的建筑需加深埋深，高层建筑需满足抗滑和抗震要求；③ 相邻建筑物影响：新建建筑基础埋深不宜大于原有建筑基础，若需加深，两基础间需保持合理净距；④ 冻胀与融陷影响：北方地区基础底面需埋在冻结线以下，避免冻胀破坏；⑤ 最小埋深要求：除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。 2. 特殊要求：抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15，桩箱或桩筏基础（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18；基础埋在易风化岩层上时，基坑开挖后需立即铺筑垫层。 （三）基础底面积选择 基础底面积选择的核心是确保基底压力不超过修正后的地基承载力特征值，同时控制基础沉降在允许范围内，计算与选择要点如下： 1. 计算原则：按轴心荷载作用下，底面积，其中为基础顶面标准组合竖向力，fa为修正后的地基承载力特征值，为基础及上覆土平均重度，d为基础埋置深度；偏心荷载作用下，需额外验算基底最大压力，确保不超过1.2倍地基承载力特征值。 2. 调整要求：底面积需结合基础类型、持力层分布调整，若地基承载力不均匀，可通过调整底面积大小或形状（如矩形基础调整长宽比），使基底压力分布均匀；同时需结合基础埋置深度，兼顾经济性和施工可行性，避免底面积过大或过小导致基础失效或浪费。 ■练习题 一、单选题（下面选项中只有一个答案是正确的，每题2分，共20分） 1.下列不属于岩土工程勘察核心目的的是（ ） A. 查明场地岩土分布特征 B. 确定地基承载力 C. 设计基础施工工艺 D. 评价场地工程地质条件 2.地基承载力特征值是指（ ） A. 地基所能承受的最大荷载 B. 地基在保证变形不超过允许值时所能承受的最大荷载 C. 地基在极限状态下所能承受的荷载 D. 地基在正常使用极限状态下所能承受的荷载 3.下列基础类型中，适用于浅层软弱土层的是（ ） A. 条形基础 B. 独立基础 C. 筏板基础 D. 桩基础 4.基础埋置深度是指（ ） A. 基础底面到室外设计地面的垂直距离 B. 基础顶面到室外设计地面的垂直距离 C. 基础底面到室内设计地面的垂直距离 D. 基础顶面到室内设计地面的垂直距离 5.岩土工程勘察中，常用的原位测试方法是（ ） A. 室内土工试验 B. 静力触探试验 C. 地质雷达探测 D. 钻孔取样 6.当基础底面积增大时，地基承载力特征值的变化趋势是（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 7.下列哪种情况会导致基础埋置深度需要加深（ ） A. 地下水位较高 B. 土层承载力较高 C. 冻土层较浅 D. 相邻建筑基础较浅 8.独立基础适用于（ ） A. 荷载较大的框架结构 B. 荷载均匀的墙体结构 C. 高层剪力墙结构 D. 软弱土层中的建筑 9.地基承载力确定方法中，属于理论计算法的是（ ） A. 静载试验法 B. 规范表格法 C. 土的抗剪强度公式计算法 D. 动力触探法 10.筏板基础的主要特点是（ ） A. 承载力高，沉降量大 B. 整体性好，能均匀分布荷载 C. 施工简便，造价较低 D. 适用于高层框架结构 二、多选题（每题3分，共10道，共计30分） 1.岩土工程勘察报告应包含的主要内容有（ ） A. 场地工程地质条件 B. 岩土物理力学性质指标 C. 地基承载力评价 D. 基础设计方案 E. 勘察结论与建议 2.确定地基承载力的常用方法有（ ） A. 静载试验法 B. 原位测试法 C. 理论计算法 D. 经验估算法 E. 室内试验法 3.下列属于浅基础类型的有（ ） A. 条形基础 B. 独立基础 C. 筏板基础 D. 桩基础 E. 沉井基础 4.影响基础埋置深度的因素有（ ） A. 土层分布及承载力 B. 地下水位高低 C. 冻深 D. 相邻建筑基础影响 E. 建筑用途 5.基础底面积选择应考虑的因素有（ ） A. 地基承载力 B. 上部结构荷载 C. 基础材料强度 D. 地基变形要求 E. 施工条件 6.岩土工程勘察的基本手段包括（ ） A. 钻探 B. 坑探 C. 物探 D. 原位测试 E. 室内试验 7.条形基础的适用范围包括（ ） A. 墙体承重的建筑 B. 荷载均匀的中小型建筑 C. 地基承载力较低的场地 D. 高层框架结构 E. 跨度较大的厂房 8.影响地基承载力的因素有（ ） A. 岩土的性质 B. 基础埋置深度 C. 基础底面积 D. 荷载作用方式 E. 地下水状态 9.筏板基础的适用情况有（ ） A. 地基软弱且不均匀 B. 上部结构荷载较大 C. 地下水位较高 D. 需要地下室 E. 荷载分布不均匀 10.基础构造设计应满足的要求有（ ） A. 强度要求 B. 刚度要求 C. 耐久性要求 D. 抗渗要求 E. 经济性要求 三、判断题（10道，共20分） 1.岩土工程勘察的目的仅为查明场地岩土分布，与地基承载力确定无关。（ ） 2.地基承载力特征值越大，基础底面积可以越小。（ ） 3.桩基础属于浅基础，适用于浅层土层承载力较高的场地。（ ） 4.基础埋置深度越深，地基承载力越高，因此基础埋置越深越好。（ ） 5.室内土工试验可以直接确定地基承载力特征值。（ ） 6.筏板基础整体性好，能有效减小地基不均匀沉降。（ ） 7.基础底面积的选择仅需考虑上部结构荷载，与地基承载力无关。（ ） 8.地下水位较高时，基础埋置深度应大于地下水位深度，避免地下水浸泡基础。（ ） 9.静力触探试验是一种原位测试方法，可用于估算地基承载力。（ ） 10.独立基础的底面积应根据上部结构柱的荷载和地基承载力计算确定。（ ） 四、简答题（1道，共10分） 1.简述地基承载力确定的主要方法及各方法的核心特点。 五、计算题（1道，共10分） 1.某多层住宅采用条形基础，上部结构传来的轴心荷载设计值为180kN/m，地基承载力特征值为150kPa，基础埋置深度为1.2m，基础材料采用C20混凝土（轴心抗拉强度设计值1.1MPa），试确定该条形基础的最小底宽，并验算基础截面抗拉强度（基础高度取600mm，保护层厚度取40mm，不计基础自重及覆土重量）。 ■真题练习 六、真题练习（每题2分，总共10分） 1.（2023年高考真题多选）下列关于岩土工程勘察的说法，正确的有（ ） A. 勘察应查明场地岩土的分布、性质及地下水情况 B. 原位测试是岩土工程勘察的重要手段之一 C. 勘察报告应提供地基承载力的评价结果 D. 室内土工试验可替代原位测试确定地基承载力 E. 勘察目的是为基础设计提供可靠的工程地质依据 2.（2023年高考真题判断）下基础埋置深度是指基础底面到室内设计地面的垂直距离。（ ） 3.（2020年高考真题多选）下影响基础埋置深度的因素包括（ ） A. 冻深 B. 地下水位 C. 地基承载力 D. 相邻建筑基础 E. 建筑高度 4.（2017年高考真题判断）下筏板基础适用于地基软弱且不均匀的场地，能有效减小地基沉降。（ ） 5.（2016年高考真题多选）下确定地基承载力的方法有（ ） A. 静载试验法 B. 理论计算法 C. 经验估算法 D. 钻孔取样法 E. 物探法 ■参考答案 一、单选题答案 1.C 2.D 3.C 4.A 5.B 6.B 7.B 8.A 9.A 10.B 二、多选题答案 1.ABCE 2.ABCD 3.ABC 4.ABCD 5.ABD 6.ABCDE 7.ABC 8.ABCDE 9.ABCDE 10.ABCDE 三、判断题答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.× 8.√ 9.√ 10.√ 四、简答题答案 地基承载力确定的主要方法及核心特点如下： 1.静载试验法：核心特点是直接通过现场试验模拟实际荷载作用，测得地基的实际承载力，结果最准确、可靠，是确定地基承载力的基准方法，但试验成本高、周期长，适用于重要工程或地质条件复杂的场地。 2.原位测试法：包括静力触探、动力触探等，核心特点是在现场原位对岩土进行测试，无需取样，能反映岩土的实际状态，效率高、成本适中，可快速估算地基承载力，适用于大面积勘察。 3.理论计算法：基于土的抗剪强度理论（如朗肯土压力理论、库仑土压力理论），通过计算岩土的抗剪强度确定地基承载力，核心特点是逻辑性强、计算简便，适用于初步设计阶段或缺乏试验条件的场地，但结果受岩土参数取值影响较大。 4.经验估算法：结合当地工程经验、规范表格及岩土物理力学指标，通过经验公式估算地基承载力，核心特点是简便快捷、成本低，适用于小型工程或初步勘察阶段，精度相对较低。 六、高考真题答案 1.ABCE 2.× 3.ABCD 4.√ 5.ABC 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $