Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Учебно-методический комплекс
по дисциплине «Механика грунтов»
Для специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство»
Экстерн-обучение
Содержание:
Цели и задачи изучения дисциплины.
Содержание изучаемого материала.
Рекомендуемое количество часов для изучения дисциплины.
Тематика контрольных работ по дисциплине.
Методические указания по выполнению контрольных работ.
Форма итогового контроля, перечень вопросов к экзамену (зачету).
Литература:
Рекомендуемая литература (основная).
Рекомендуемая литература (дополнительная).
Цели и задачи изучения дисциплины.
«Механика грунтов», «Основания и фундаменты» вместе с курсом «Инженерная геология» составляют особый цикл строительных дисциплин. Предметом изучения механики грунтов являются материалы, как правило, природного происхожде ния - грунты и их взаимодействие с сооружениями. Если конст рукционные материалы создаются технологами так, чтобы они обладали заданными строительными свойствами, то грунты ка ждой строительной площадки имеют самостоятельную историю образования, Состав, строение и свойства грунтов разных строительных площадок определены природой и могут сущест венно различаться, требуя каждый раз специального изучения.
Поведение грунтов под нагрузкой сопровождается сложными процессами, во многом отличающимися от поведения конструкционных материалов. Для изучения этого необходимо применение специальных экспериментальных методов и теоре тического аппарата механики грунтов для описания процессов их деформирования и разрушения.
Прочность грунтов обычно в сотни раз меньше, а деформируемость в тысячи раз больше, чем соответствующие свойст ва конструкционных материалов. Недоиспользование несущей способности грунтов основании приводит к удорожанию строи тельства. С другой стороны, ошибочно преувеличенная оценка свойств грунтов часто бывает причиной аварий сооружений. Поэтому необходимо уметь не только правильно оценивать прочностные и деформационные свойства грунтов, но и ис пользовать обоснованные теорией и практикой методы расчета несущей способности и деформаций оснований сооружений и горных массивов. Это и является основной задачей специальной научной дисциплины - «Механика грунтов».
Сказанное подчеркивает особую важность этой дисципли ны в общей системе подготовки инженеров- строителей по спе циальности 290300.
Целью ее преподавания является ознакомление студентов со способами изучения физико-механических свойств грунтов и их классификационной оценкой, методами количественного прогноза напряженно-деформированного состояния и устойчивости массиве грунтов, взаимодействующих с фундаментами, сооружениями и окружающей средой.
В процессе освоения дисциплины студенты учатся опреде лять характеристики физико-механических свойств грунтов, оценивать напряженно-деформированное состояние оснований и его изменение во времени, рассчитывать устойчивость грунто вых массивов и расположенных на них сооружений.
В результате обучения будущие специалисты приобретают навыки, позволяющие им самостоятельно выбирать методы экс периментальной оценки механических свойств грунтов, спосо бов количественного прогнозирования напряженно-деформированного состояния и устойчивости оснований.
Изучение дисциплины заканчивается выполнением кон трольной работы для специальности 291500 и сдачей зачета.
Содержание изучаемого материала.
Введение
Вопросы, поставленные во введении, достаточно подробно освещены в рекомендованной основной литературе.
В процессе изучения курса необходимо усвоить основные понятий и термины, обратить внимание на особенности данной дисциплины и на взаимосвязь ее с другими строительными дис циплинами, уяснить роль и значение отечественных и зарубеж ных ученых и научно-исследовательских институтов и развитии вопросов механики грунтов, оснований и фундаментов.
Студент должен четко представлять современное состояние и перспективы дальнейшего развития этой отрасли знаний.
Вопросы для самопроверки.
1. Каковы содержание и задачи курса?
2. Назовите крупных специалистов в области механики грунтов и фундаментостроения в России и за рубежом.
Физические характеристики и классификация грунтов
При разработке этой темы студент должен ясно представ лять,, что грунты - любые горные породы и почвы -это много компонентные системы, изменяющиеся во времени, которые изучаются с целью познания как объекта инженерной деятель ности человека. Необходимо хорошо изучить основные компо ненты грунтов: минеральные частицы, составляющие скелет грунта (твердая фаза); различные виды воды в грунтах (жидкая фаза); различные газы, содержащиеся в порах грунта в свобод ном, адсорбированном и защемленном состоянии (газообразная фаза)
Следует помнить, что различные количественные соотно шения этих компонентов, а также физико-химические, электро молекулярные и прочие^ взаимодействия между компонентами определяют природу грщгов и их строительные свойства.
грунта, являющейся важнейшим фактором, определяющим свойства грунтов как основание и среды для возведения соору жений.
Очень важно изучить основные виды и свойства воды в грунтах. Понимание роли воды позволит уяснить вопросы связ ности, консистенции, взвешивающего действия воды на скелет грунта и т.д.
Необходимо знать основные физические характеристики
грунтов и методы их определения, а также производные харак теристики, получаемые расчетным путем. Очень важно приоб рести навыки и умения правильно «использовать физические ха рактеристики грунтов при оценке несущей способности основании СНиП 2.02.01-83
Вопросы для самопроверки.
Механические свойства грунтов
Изучая эту тему студент должен четко представлять, что грунты являются дисперсными раздробленными материалами, а не сплошными телами.
Эта особенность грунтов приходит к тому, что для решения задач механики грунтов недостаточно закономерностей строи тельной механики, их необходимо дополнить закономерностя ми, присущими только грунтам. К таким основным закономер ностям относятся: закон уплотнения, характеризующий сжи маемость грунтов, закон фильтрации, определяющий водопро ницаемость грунтов и закон трения, характеризующий сопро тивление грунтов сдвигу.
Студент должен знать особенности напряженно-деформированного состояния грунтов при сжатии в условиях невозможности бокового расширения, в условиях ограниченно го бокового расширения, при свободном расширении и при цик лических нагрузках. Очень важно усвоить принцип определения показателей деформационных свойств грунтов: испытание грун тов пробными нагрузками в полевых условиях и компрессион ные испытания в лаборатории.
Вопрос о сопротивлении грунтов сдвигу и о характеризую щих его закономерностях является чрезвычайно важным для
практики строительства. Следует обратить внимание на природу внутреннего трения и сцепления в грунтах, знать принципы методики определения показателей сопротивления грунтов сдвигу в лабораторных и полевых условиях. Должное внимание следует уделить изучению водопроницаемости грунтов, влиянию состава грунта на величину водопроницаемости, зависимости водопроницаемости грунтов от их структуры и текстуры, методам определения коэффициента фильтрации грунтов, влиянию водопроницаемости на скорость сжатия.
Полезно научиться анализировать различные зависимости, получаемые в результате испытаний, иметь представление о предельных значениях прочностных и деформационных харак теристик наиболее часто встречающихся разновидностей грун тов, а также знать назначение и использование различных ха рактеристик грунтов при проектировании инженерных сооружений.
Для лучшего усвоения материала этой темы целесообразно проработать примеры и задачи, приведенные в рекомендуемых учебниках и учебных пособиях.
Вопросы для самопроверки
Определение напряжений в грунтовой толще
Приступая к изучению данной темы, студент должен иметь отчетливое представление об основных допущениях и пределах применимости теории линейно-деформируемой среды для определения напряжений в грунтах. Необходимо отметить, что принцип линейной деформируемости грунтов является одним из основных в современной механике грунтов, на нем основано большинство расчетов по определению напряжений и деформа ций оснований сооружений-
Прежде чем выявить распределение напряжений в грунтах от различных факторов, следует научиться определять напряже ние от собственного веса грунта (природное давление), учитывая взвешивающего действие воды и давление воды на кровлю водоупора. Затем следует перейти к определению напряжении от действия сосредоточенной силы, приложенной на поверхно сти линейно-деформируемого полупространства (задача Буссинеска), равномерно распределенной по площадкам ограничен ных размеров. Хорошо усвоив этот материал, можно перейти к
определению напряжений по методу угловых точек, позволяю щему легко установить сжимающие напряжения в любой точке грунтового массива, рассмотреть способы суммирования на пряжений от различных нагрузок, распределение напряжений в случае плоской задачи, распределение напряжений в слое огра ниченной толщины на жестком основании.
Важно понимать влияние размеров и формы площади нагружения, неоднородности и анизотропии основания на харак тер и величину напряжений в грунтах, так как это является не обходимым условием для правильной оценки работы грунтов в основании сооружения.. '
Студент должен иметь представление о распределении кон тактных напряжений по подготовке фундаментов в случае про странственной и плоской задачи, о принципах определения кон тактных напряжений под гибкими фундаментами, знать данные экспериментальных исследований о распределении напряжений в грунтах в случае действия местной нагрузки.
Необходимо также знать способы графического изобра жения напряженного состояния грунтов: линии одинаковых напряжений (изобары) и эпюры напряжений в горизонтальных и вертикальных сочетаниях массива грунта.
Для наиболее полного усвоения и закрепления изучаемого в данной теме материала рекомендуется внимательно проработать примеры, приведенные в учебнике Н.А.Цытовича "Механика грунтов".
Вопросы для самопроверки
Деформация грунтов и прогноз осадок фундаментов
Вопрос об определении деформаций грунтов является са мым важным, так как на его решении базируется наиболее про грессивный метод расчета фундаментов сооружений по пре дельным деформациям оснований, который при полной гаран тии безопасности дает и значительный экономический эффект. В настоящее время этот метод широко применяется в отечест венной проектной практике.
При изучении этой темы студент должен: прежде всего оз накомиться с видами деформаций грунтов и обусловливающими их физическими причинами, разобраться с решением основной задачи теории уплотнения грунтов, а именно с определением осадки слоя грунта при сплошной нагрузке. Студент должен детально изучить и освоить существенные методы расчета осадок фундаментов: метод послойного суммирования осадок отдельных слоев пределах сжимаемой толщи основания с использованием расчетной схемы основания в виде упругого линейно-деформируемого полупространства; метод с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого (упругого) слоя конечной, толщины; метод эквивалентного слоя грунта, ба зирующийся на теории линейно-деформируемых тел. Необхо димо знать, какие факторы влияют на величину мощности сжимаемой (активной) толщи грунта и величину осадки сооруже ния, научиться определять осадку фундамента с учетом влияния давление в основании, вызванных, нагрузкой от соседних фун даментов. Следует помнить, что величина осадки (деформации) основания определяемой из условия совместной работы фунда мента, сооружения и его основания.
Необходимо обратить внимание на сравнение расчетных осадок фундаментов с действительными по данным непосредст венных наблюдений. Предельные величины средних осадок от дельных фундаментов, относительный прогиб, крен и другие предельные величины деформаций основания фундаментов зда ний и сооружений приведены в Строительных нормах и Правилах (СНиП 2.02,01-83), с основными положениями которых студент должен ознакомиться в процессе изучения теоретической части курса.
Важно освоить также расчет осадок фундаментов во време ни методом фильтрационной теории консолидации. Следует об ратить особое внимание на различный характер уплотнения глинистых и песчаных грунтов во времени.
Вопросы для самопроверки
Теория предельного напряженного состояния грунтов и ее приложения
Приступая к изучению данной темы, студент должен имел» понятие о предельном равновесии грунта в точке, о стадиях на пряженного состояния грунтов при беспрерывном возрастании нагрузки. В этой теме должны быть рассмотрены условия пре дельного равновесия сыпучих и связных грунтов, начальная и предельная критические нагрузки, грунт и способы их определения, влияние свойств грунтов, размеров фундамента и глубины его заложения на величину предельной нагрузки грунтовых ос нований. Необходимо изучить расчет оснований по несущей способности (т.е. по первой группе предельных состояний). При этом следует различать случай, когда допускается применение аналитических решений и графоаналитических методов с по строением кругло цилиндрических поверхностей скольжения.
Следует тщательно разобраться в вопросах приложения тео рии предельного напряженного состояния к оценке устойчиво сти откосов, склонов и массивов грунта при оползнях, а также давлений фунтов на ограждения. При рассмотрении методов расчета устойчивости откосов и склонов необходимо более тща тельно и детально изучить графоаналитические методы нау читься учитывать влияние давления фильтрационного потока на устойчивость откоса.
Теория давления грунтов на ограждения является важней шим вопросом механики грунтов. Следует усвоить основные понятия и терминологию, встречающиеся при расчетах ограж дающих инструкций, уметь аналитически определять давление грунта на подпорные стенки, включая и частные случаи их очертания, наклона поверхностей засыпки и, неоднородности грунтов, ознакомиться с графическими методами определения давления грунтов на подпорные стенки.
Вопросы для самопроверки
Рекомендуемое количество часов для изучения дисциплины.
60 часов.
Тематика контрольных работ по дисциплине.
Изучение дисциплины «Механика грунтов» завершается выполнением одной контрольной работы, состоящей из четырех задач:
Для выполнения задач №№ 1,2,3 и 4 исходные данные берутся соответственно из 1,2, 3 и 4 приложений (См. “Методические указания” стр. 23). Варианты задания для этих задач соответствуют первым двум цифрам договора (напр. 0104 или 1204). В случае, если первые две цифры больше 10, то номер варианта получаем вычитанием 10 (напр. номер договора 1204, номер варианта в таком случае: 12-10 = 02)
Методические указания по выполнению контрольных работ.
См. Методические указания
Форма итогового контроля, перечень вопросов к экзамену (зачету).
Зачет
Вопросы к зачету:
Литература: