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
Механика грунтов – раздел механики сыпучих сред, изучающий напряженно-деформированные состояния, условия прочности и устойчивости, а также изменения свойств грунтов под влиянием внешних (механических) воздействий.
Грунтами называют все рыхлые горные породы каменной оболочки Земли – несвязные (сыпучие) и связные (глинистые), прочность связей которых во много раз меньше прочности самих частиц.
Основанием называется массив грунта, находящийся непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от усилий, передаваемых ему с помощью фундаментов.
Фундаментом называется подземная или подводная часть здания или сооружения, служащая для передачи усилий от него на грунты основания и, по возможности, более равномерного их распределения, а также уменьшения величины давлений до требуемых значений.
Слой грунта под подошвой фундамента называется несущий слой грунта; остальные слои – подстилающие.
3.Классификация природных скальных грунтов по ГОСТ 25100-95.
Строительная классификация грунтов пофизическим свойствам
Плотность – отношение массы твердых частиц грунта к их объему. Эта характеристика зависит только от плотности слагающих грунт минералов. Плотность грунта определяют взвешиванием чаще всего по образцу, взятому в режущее кольцо, иногда парафинированием или другими методами, в т. ч. путем гамма-каротажа. Плотность твердых частиц находят с помощью пикнометра.
Влажность – содержание в грунте того или иного количества воды. Влажность грунта бывает весовой и объемной. Весовой влажностью называется отношение веса воды в образце грунта к весу твердых частиц грунта (скелета). Объемной влажностью называется отношение объема воды в образце грунта к объему, занимаемому твердыми частицами (скелетом грунта)
Пористость – суммарный объем всех пор в единице объема грунта, независимо от их величины, заполнения и характера взаимосвязи. Коэффициент пористости равен отношению объема пустот к объему твердой фазы грунта, выраженному в долях единицы. Коэффициент пористости и пористость позволяют более дифференцированно оценить пригодность грунтов для целей строительства
Степенью водонасыщения, или степенью влажности называют отношение объема воды к объему пор. По степени влажности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются: Sr ≤ 0,5 – маловлажные, 0,5 < Sr ≤ 0,8 – влажные, 0,8 < Sr ≤ 1 – насыщенные водой. Плотность сложения – это плотность укладки-упаковки частиц. Если 0 ≤ D ≤ 1/3 – рыхлое состояние, 1/3 ≤ D < 2/3 – средняя плотность, 2/3 < D ≤ 1 – плотное состояние. Пластичность – способность грунта изменять форму без нарушения сплошности под воздействием внешних усилий и сохранять приданную форму после устранения воздействия. Пластичность грунтов изменяется в зависимости от количества и качества находящейся в грунте воды.
11., Методы определения модуля деформации грунта. Характеристика методов, их достоинства и недостатки.
Модуль деформации, или, как его называют в механике сплошной среды, модуль Юнга, является коэффициентом пропорциональности зависимости «деформация–напряжение», предложенной Гуком в виде
Модули деформации, лабораторные методы определения модулей деформации.
|
Тип испытаний |
Описание |
Диаграммы |
|
Одноосное сжатие |
Увеличение при постоянных. Траектория нагружения ОА. Определение модуля деформации, Е |
|
|
Гидростати-ческое (всесторон- нее) сжатие |
Увеличение , , равным образом. Траектория нагружения НСТ. Определение модуля объемной деформации, К |
|
|
Простой сдвиг |
После гидростатического нагруженияостается постоянным, но два других напряжения изменяются , . Траектория нагружения SST. Определение модуля сдвига, G |
|
|
Компрессион- ное сжатие |
Увеличение при не-возможности бокового рас-ширения .Определение компрессионного модуля деформации, Ed |
|
|
Стандартное трехосное сжатие |
После гидростатического нагружения до ,возрастает, а до разрушения. Траектория нагружения СТСТ.Определение касательного модуля деформации, Еt при сжатии |
|
|
Стандартное трехосное расширение |
После гидростатического нагружения до ,возрастают, а . Траектория нагружения СТЕТ. Определение кассательного модуля деформации, Еt при расширении |
Модуль деформации грунта может определяться тремя способами:
1. В лабораторных условиях по компрессионной кривой. Модуль деформации грунта обратно пропорционален коэффициенту относительной сжимаемости грунта и прямо пропорционален некоторой функции коэффициента
Пуассона, учитывающей вид напряженного состояния при компрессионном сжатии
.
2. В полевых условиях с помощью штампов. Штамповые испытания заключаются в том, что штамп (круглая плита) устанавливается на дно котлована на предварительно зачищенную и разровненную поверхность грунта, после чего загружается ступенями нагрузки.
Достоинства: • испытание грунта ненарушенной структуры.
Недостатки: • трудоемкость; • продолжительность испытаний
3. По таблицам СНиП 2.02.01–83 «Основания зданий и сооружений» и региональным нормативным документам, исходя из простейших физических характеристик грунта.
13., Методы определения показателей прочности грунта, их достоинства и недостатки.
Показатели прочности грунта — угол внутреннего трения и удельное сцепление (зависящие от физического состояния грунта) — являются лишь параметрами диаграммы среза, необходимыми в М. г. для расчёта прочности. 2 метода: расчётно-теоретический, основывающийся на математическом решении четко сформулированных задач М. г. с обязательным опытным (лабораторным или полевым) определением значений исходных параметров, и метод моделирования, используемый в тех случаях, когда сложность задачи не позволяет получить «замкнутого» решения или когда результат получается весьма громоздким. Первый метод интенсивно развивается благодаря применению ЭВМ. Второй метод (впервые предложенный в СССР Г. И. Покровским и Н. Н. Давиденковым) получает развитие в М. г. в двух направлениях: физического моделирования для задач, в которых не учитываются массовые силы, и центробежного моделирования, отвечающего требованиям теории подобия (см. Подобия теория) с учётом массовых сил.
Использование решений, основанных на уравнениях сплошной линейно-деформируемой среды и применяемых к грунтам лишь при определённых условиях, позволяет рассматривать многие задачи М. г., где напряжённое состояние не является предельным. В ряде случаев по теории линейно-деформируемой среды устанавливается лишь напряжённое состояние, а переход к деформациям осуществляется при помощи экспериментально определяемых зависимостей
15., Модель водонасыщенного грунта. Эффективное и нейтральное давления в грунтовом массиве.
17., Распределение напряжений в грунтовом массиве от равномерно распределенной нагрузки (задача А.Лява). Предпосылки, принятые при решении задачи, полученное решение.
21., Фазы напряженного состояния грунта.
Фазы напряженно-деформированного состояния грунта изучаются с целью установления расчетных моделей деформирования грунтового основания, приемлемых для инженерных расчетов его прочности, устойчивости, сжимаемости, горизонтальных и угловых перемещений. фазы напряженно-деформированного состояния грунта:
0 – фаза упругих деформаций; I – фаза уплотнения; II – фаза сдвигов; III – фаза выпора.
Фаза упругих деформаций характеризуется уровнем напряжений в скелете грунта, не превышающим прочность структурных связей между минеральными частицами грунта или, что то же самое, структурной прочности грунта. Деформации грунта в этой фазе обратимы и пренебрежимо малы, т. к. обусловлены сжимаемостью минеральных частиц. Уровень напряжений, соответствующий концу этой фазы, называется структурной прочностью грунта
Рстр и обычно не превышает 5 – 10 % допустимых на грунт давлений.
Фаза уплотнения соответствует уровням напряжений в грунте, в диапазоне которых процесс его деформирования удовлетворительно подчиняется закону уплотнения Терцаги. принцип линейной деформируемости: при простом нагружении грунта в фазе его уплотнения сумма упругой и пластической деформаций линейно зависит от
действующего напряжения. Коэффициентом пропорциональности в этой линейной зависимости является модуль деформации грунта Е, названный так в отличие от модуля упругости, характеризующего деформацию упругого тела
Фаза сдвигов характеризует начало образования в грунте зон предельного равновесия. Зоной предельного равновесия в грунте называют геометрическое место точек, в которых не удовлетворяются условия прочности Кулона-Мора. Давление на грунт, соответствующее началу фазы сдвигов, называют начальным критическим давлением – начРкр
Фаза выпора является следствием развития фазы сдвигов в области грунтового массива, являющегося основанием штампа, с образованием поверхностей скольжения, отделяющих основание штампа от нижележащего грунтового массива. . Давление, при котором наступает фаза выпора, называется предельным критическим давлением –
пред Ркр
23., Критическая нагрузка на основание. Расчетное сопротивление грунта по СП 22.13330.2011.
25., Понятие об устойчивости откоса. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения (вращения).
Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Устойчивость откоса из идеально сыпучего грунта. Откос из идеально сыпучего грунта имеет свободную поверхность, наклоненную к горизонтальной плоскости под углом α Элементарная частица грунта на свободной поверхности испытывает силу тяжести G, которую можно разложить на нормальную N и касательную T к наклонной поверхности компоненты:
Элементарная частица грунта удерживается на наклонной поверхности силой трения, равной произведению нормальной компоненты силы тяжести на коэффициент трения. Обозначим коэффициент трения как тангенс угла внутреннего трения φ. Тогда из уравнения равновесия проекций всех сил на наклонную плоскость получим:6.2, 6.3
Полученный результат можно обобщить в виде следующего определения: угол наклона к горизонтальной плоскости свободной поверхности откоса, сложенного идеально сыпучим грунтом, равен углу внутреннего трения этого грунта. Этот результат можно использовать в качестве теоретической основы экспериментального метода по определению угла внутреннего трения сыпучего грунта
Устойчивость откосов зависит от:
− прочности грунтов под откосом и в его основании, причем
характеристики прочности могут изменяться со временем;
− удельного веса грунтов под откосом и в его основании;
− крутизны откоса;
− высоты откоса;
− нагрузок на поверхности откоса;
− фильтрации воды через откос;
− положения уровня воды, насыщающей грунт в теле откоса.
По методу круглоцилиндрических поверхностей проводится серия возможных дуг окружностей, и для каждой из них составляется отношение моментов удерживающих и сдвигающих сил. Далее отыскивается методом пробных поисков минимум этого отношения. В том случае, если откос разнородный, зона, ограничиваемая поверхностью
откоса и дугой проведенной окружности, делится на вертикальные, равные по ширине отсеки; для каждого из них определяются величины моментов удерживающих и сдвигающих сил. Далее моменты удерживающих Mуд и сдвигающих Mсдв сил отдельно суммируются, и отыскивается их отношение, которое называется коэффициентом
надежности
26.,Давление грунта на стенку с учетом равномерно распределенной пригрузки на горизонтальной поверхности засыпки (грунт несвязный, стенка вертикальна).
Ограждающие конструкции предназначены для того, чтобы удерживать от обрушения находящийся за ними грунтовый массив. По конструктивному исполнению различаются массивные (или гравитационные) и
тонкостенные подпорные стенки
29,. Виды деформаций оснований.
закручивание — вращение фундамента вокруг своей оси.
сдвиг — горизонтальное смещение от сейсмических и других нагрузок.
Вертикальные деформации оснований зданий и сооружений подразделяются на два вида:
просадки — деформации провального характера, вызываемые коренным изменением сложения грунта (уплотнением лёссовидных грунтов при их замачивании, уплотнением песчаных грунтов рыхлого сложения при динамических воздействиях, выпиранием грунта из-под подошвы фундамента, оттаиванием мерзлых грунтов и т.д.)
Осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунтов основания под воздействием внешних нагрузок, включая действующие вблизи сооружения, и собственного веса грунтов основания.
Осадки развиваются без коренного изменения структуры грунтов.
Просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунтов основания под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунтов, так и проявления дополнительных факторов (замачивания просадочных грунтов, оттаивания ледовых прослоек в мерзлых грунтах и т. п.).
Подъем или усадка поверхности основания - деформации, связанные с изменением объема некоторых видов грунтов при физических и химических воздействиях (морозное пучение при промерзании, набухание при увеличении влажности и т. д., усадка при уменьшении влажности грунтов и т. п.).
Оседание - деформации земной поверхности, вызываемые подземными работами (разработка полезных ископаемых, некачественное возведение подземных сооружений и т. п.), а также резким изменением гидрогеологических условий территории (понижение уровня подземных вод, карстово-суффозионные процессы и т. п.).
Горизонтальные перемещения - деформации, вызываемые действием горизонтальных нагрузок и составляющих общей нагрузки (подпорные стенки, фундаменты распорных систем и т. п.), а также связанные с большими вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках и т. п.
Из-за неоднородности грунтов в пределах пятна застройки и различных нагрузок на отдельные фундаменты сооружения обычно возникают неравномерные деформации основания, вызывающие также неравномерные деформации в конструкциях сооружения. Различают следующие характерные формы совместных деформаций сооружения и основания.
Абсолютная осадка основания отдельного фундамента, определяемая как среднее вертикальное перемещениеподошвы фундамента. Зная величины s для различных фундаментов, можно оценить неравномерность деформаций основания и конструкции сооружения.
Крен фундамента (сооружения) г, определяемый как отношение разности осадок крайних точек подошвы фундамента к расстоянию между ними. Кроме учета дополнительных усилий в конструкциях при возникновении крена отдельных фундаментов знание этой величины важно для оценки возможного нарушения технологического процесса в проектируемом сооружении.
Виды деформаций фундаментов и оснований - это:
перекос — разность осадок двух соседних фундаментов, отнесенная к расстоянию между ними (характерен для зданий каркасной системы);
крен — разность осадок двух крайних точек фундамента, отнесенная к расстоянию между этими точками; характерен для абсолютно жестких сооружений компактной формы в плане;
относительный прогиб или перегиб фундамента — отношение стрелы прогиба к длине изогнувшейся части здания или сооружения.