问答题
某建筑物按抗震要求为乙类建筑，基础为条形基础，基础埋深2m，土层分布、土性指标、标准贯入试验击数临界值及液化指数见表和图，作用于基础顶面竖向荷载F
k
=500kN，试解答下列问题：
(1)地基持力层承载力特征值。
(2)地基抗震承载力。
(3)按抗震要求验算基础宽度。
(4)根据建筑物性质和对地基液化判别，应采取什么抗液化措施?
(5)对液化土层进行砂石桩法处理，砂石桩直径0.4m，正方形布桩，要求将孔隙比0.9减少到0.75，求砂石桩间距。
(6)如要求全部消除液化沉陷，估算每孔的填料量。
(7)如要求部分消除液化沉陷，估算每孔填料量。
(8)采用砂石桩法处理地基以消除全部液化沉陷，如果处理后土层的标贯击数实测值下表，则哪种组合满足设计要求?
(9)如已知粉砂的土粒相对密度为2.719，求经砂石桩法处理后粉砂的干密度。
(1)地基持力层承载力特征值。
(2)地基抗震承载力。
(3)按抗震要求验算基础宽度。
(4)根据建筑物性质和对地基液化判别，应采取什么抗液化措施?
(5)对液化土层进行砂石桩法处理，砂石桩直径0.4m，正方形布桩，要求将孔隙比0.9减少到0.75，求砂石桩间距。
(6)如要求全部消除液化沉陷，估算每孔的填料量。
(7)如要求部分消除液化沉陷，估算每孔填料量。
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土层分布与计算参数
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| 土性 |
土层厚度
(m) |
γ
(kN/m 3 ) |
e | I L |
f
ak
(kPa) |
标贯击数临界值N cr | 液化指数I lE |
| 黏性土 | 5 | 18.0 | 0.82 | 0.70 | 200 | 0 | |
| 粉土 | 3 | 17.0 | 0.90 | 150 | 6.3 | 8 | |
| 粉砂 | 2 | 17.5 | 0.90 | 8.2 | 5 | ||
| 细砂 | 3 | 18.0 | 0.90 | 9.5 | 3 | ||
| 黏土 | 18.5 | 0.75 | 0 | ||||
(9)如已知粉砂的土粒相对密度为2.719，求经砂石桩法处理后粉砂的干密度。
【正确答案】
【答案解析】解 (1)设基础宽度b≤3m，经深、宽修正后地基持力层承载力特征值为
f a =f ak +η b γ(b-3)+η d γ m (d-0.5)
持力层为黏性土，e=0.82，I L =0.7，根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)表5.2.4查得，η b =0.3，η d =1.6，则
f a =200+0+1.6×18×1.5=243.2kPa
(2)地基抗震承载力
f aE =ξ a f a
式中：f aE ——地基抗震承载力；
ξ a ——地基抗震承载力调整系数，根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.2.3得ξ a =1.3；
f a ——经修正后的地基承载力特征值。
f aE =1.3×243.2=316.2kPa
(3)基础宽度
(4)抗液化措施
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.3.5，I lE =16，判断为中等液化等级。
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.3.6，当建筑抗震设防类别为乙类，地基液化等级为中等时，应全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构进行处理。
(5)采用砂石桩法处理液化地基应采用的桩间距
根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)式(8.2.2-2)，处理粉土、砂土地基，当砂石桩为正方形布置时，其砂石桩间距为
式中：s——砂石桩间距；
d——砂石桩直径；
ξ——修正系数，砂石桩成孔采用振动沉管法对周围土有密实作用，ξ取1.15；
e 0 ——地基处理前砂土的孔隙比，e 0 =0.9；
e 1 ——地基挤密后要求达到的孔隙比，e 1 =0.75。
(6)全部消除液化沉陷，每孔的填料量
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，全部消除地基液化沉陷措施，当采用加密法，应处理至液化深度下界，所以桩长为基础底面下11m，其中厚度为3m的黏性土为不液化土，但施工原因，砂石桩桩长不能按8m计算，而应按11m计算。
根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)规定，砂石桩孔内填料量应通过现场试验确定，初步估算可按设计桩孔体积乘以充盈系数β(1.2～1.4)。
每孔填料量为
S=πR 2 ×L×β=3.14×0.2 2 ×11×1.3=1.8m 3
(7)部分消除液化沉陷，每孔的填料量
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，处理深度应使处理后的地基液化指数不宜大于5，对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。所有粉土和粉砂皆应进行处理，桩长5m，加上黏性土层3m，桩长共8m，所以每孔填料量为
S=πR 2 ×L×β=3.14×0.2 2 ×8×1.3=1.3m 3
(8)满足设计要求的组合
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，处理后地基的实测标贯击数(未经杆长修正)大于液化判别标贯击数临界值时，为已消除液化的可能，所以根据表2，(D)组合满足设计要求。
(9)经处理后粉砂的干密度
d s =2.719g/cm 3 ，处理后e=0.75
f a =f ak +η b γ(b-3)+η d γ m (d-0.5)
持力层为黏性土，e=0.82，I L =0.7，根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)表5.2.4查得，η b =0.3，η d =1.6，则
f a =200+0+1.6×18×1.5=243.2kPa
(2)地基抗震承载力
f aE =ξ a f a
式中：f aE ——地基抗震承载力；
ξ a ——地基抗震承载力调整系数，根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.2.3得ξ a =1.3；
f a ——经修正后的地基承载力特征值。
f aE =1.3×243.2=316.2kPa
(3)基础宽度
(4)抗液化措施
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.3.5，I lE =16，判断为中等液化等级。
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)表4.3.6，当建筑抗震设防类别为乙类，地基液化等级为中等时，应全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构进行处理。
(5)采用砂石桩法处理液化地基应采用的桩间距
根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)式(8.2.2-2)，处理粉土、砂土地基，当砂石桩为正方形布置时，其砂石桩间距为
式中：s——砂石桩间距；
d——砂石桩直径；
ξ——修正系数，砂石桩成孔采用振动沉管法对周围土有密实作用，ξ取1.15；
e 0 ——地基处理前砂土的孔隙比，e 0 =0.9；
e 1 ——地基挤密后要求达到的孔隙比，e 1 =0.75。
(6)全部消除液化沉陷，每孔的填料量
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，全部消除地基液化沉陷措施，当采用加密法，应处理至液化深度下界，所以桩长为基础底面下11m，其中厚度为3m的黏性土为不液化土，但施工原因，砂石桩桩长不能按8m计算，而应按11m计算。
根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2002)规定，砂石桩孔内填料量应通过现场试验确定，初步估算可按设计桩孔体积乘以充盈系数β(1.2～1.4)。
每孔填料量为
S=πR 2 ×L×β=3.14×0.2 2 ×11×1.3=1.8m 3
(7)部分消除液化沉陷，每孔的填料量
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，处理深度应使处理后的地基液化指数不宜大于5，对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。所有粉土和粉砂皆应进行处理，桩长5m，加上黏性土层3m，桩长共8m，所以每孔填料量为
S=πR 2 ×L×β=3.14×0.2 2 ×8×1.3=1.3m 3
(8)满足设计要求的组合
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)规定，处理后地基的实测标贯击数(未经杆长修正)大于液化判别标贯击数临界值时，为已消除液化的可能，所以根据表2，(D)组合满足设计要求。
(9)经处理后粉砂的干密度
d s =2.719g/cm 3 ，处理后e=0.75