己知基础宽10m，长20m，埋深4m，地下水位距地表1.5m，基础底面以上土的平均重度为12kN/m3，在持力层以下有一软弱下卧层，该层顶面距地表6m，土的重度18kN/m3。己知软弱下卧层经深度修正的地基承载力为130kPa，则基底总压力不超过下列何值时才能满足软弱下卧层强度验算要求？（） A. 66kPa B. 88kPa C. 104kPa D. 114kPa

(D) 解答：由《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002 ) 5.2.7规定对软弱下卧层进行验算：

应力扩散是按一定角度几何扩散计算得到的，下卧层的地基承载力需要修正，到达规范规定的条件，并不是都需要修正。基础底面下持力层的厚度与基础宽度之比大于0.50时，也需要考虑应力扩散，只是扩散角不变。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）第5.2.7条规定，当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算软弱下卧层的地基承载力：pz＋pcz≤faz
①根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）第5.2.4条规定确定地基承载力faz
粉砂的加权平均重度：γm＝（1.5×20＋1.5×10）÷3＝15kN/m3。
基础宽度＜3m，则地基承载力特征值为：faz＝fak＋ηdγm（d－0.5）＝70＋1.5×15×（3－0.5）＝126.25kPa
②基础底面处自重压力pc＝20×1.5＝30kPa
软弱下卧层顶面处土的自重压力值pcz＝1.5×20＋1.5×10＝45kPa
③根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）第5.2.7条规定确定软弱下卧层顶面处的附加压力值pz
Es1/Es2＝12/3＝4，z/b＝1.5/2.0＝0.75
查表5.2.7（见题解表），插值得：地基压力扩散角θ为24°。



软弱下卧层顶面处的附加压力值pz为



pz＋pcz＝78＋45＝123kPa≤faz＝126.25kPa，软弱下卧层承载力满足要求。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）第5.2.7条第2款规定，矩形基础计算公式为：



式中Pz为相应于作用的标准组合时软弱下卧层顶面处的附加应力值，l为基础底边的长度，pc为基础底面处土的自重压力值，z为基础底面至软弱下卧层顶面的距离，θ为地基压力扩散线与垂直线的夹角，可按表（见题表）采用。当上层土压缩模量与下层土的压缩模量的比值越大，软弱下卧层顶面的附加应力越小；当持力层的厚度与基础宽度之比越大，软弱下卧层顶面的附加应力越小；当基底的附加应力越大，软弱下卧层顶面的附加应力越大。



注：1、Es1为上层土压缩模量，Es2为下层土压缩模量；
2、z/b<0.25时取θ=0°，必要时，宜由试验确定；z/b>0.50时，θ值不变；
3、z/b在0.25与0.50之间可插值使用。
从上述公式可以看出，软弱下卧层的强度与附加应力并无关系。

AB两项正确，根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）第5.2.7条第2款规定，当持力土层与软弱下卧层土的压缩模量比值Es1/Es2≥3时，假定基底处的附加应力按某一角度向下扩散，并均匀分布在较大面积的软弱下卧土层上。对条形基础和矩形基础，软弱下卧层顶面的附加压力可按下列公式简化计算：
条形基础：pz＝[b（pk－pc）]/（b＋2ztanθ）
矩形基础：pz＝[lb（pk－pc）]/[（b＋2ztanθ）（l＋2ztanθ）]
持力层越厚，地基压力扩散角θ越大，tanθ越大，软弱下卧层顶面的附加压力越小。
C项错误，根据表5.2.7可得，持力层压缩模量越高，压力扩散角θ越大，应力扩散得越快，扩散到软弱下卧层顶面的附加应力越小。
D项错误，根据5.2.7条第1款规定，软弱下卧层承载力特征值只进行深度修正，不进行宽度修正。

附加应力Pz的计算应从基础底面算起，自重应力Pcz的计算应当从地表算起。

通常是已知基础底面压力，求软弱下卧层顶面的附加压力。但本题设定的条件是满足了软弱下卧层强度要求，反求基底总压力。
先求软弱下卧层顶面处的附加压力：
pz=fcz-pcz＝130-(12×4+8×2)＝66kPa
持力层厚度与基础宽度之比为0.20，根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007- 2002)的规定取地基压力扩散角θ=0，基础底面附加压力与软弱下卧层顶面附加压力相等，则基础底面的总压力等于附加压力与土的自重压力之和，即
p＝pz+γd=66+12×4＝114kPa
故基底总压力必须小于114kPa才能满足软弱下卧层强度要求。

根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)第5. 2. 7条计算：
基础底面处土的自重压力值：pc=yh=20×3 =60kpa；
软弱下卧层顶面处自重应力：pcz=∑yihi=20×4 + (20-10)×2 = 100kPa；