Министерство образования и науки РФ
ГОУ высшего профессионального образования
Камская Государственная инженерно-экономическая Академия
Филиал в г.Чистополе
Специальность270102.65
Промышленное и гражданское строительство
Контрольная работа
по дисциплине: Механика грунтов
Вариант 9
Выполнил студент группы: 7510с Халиков Н.К.
Проверил ст. преподаватель Четырчинский А.В.
Чистополь
Содержание
Введение
. Геологическое строение оснований
. Определение напряжений в массивах грунтов
. Практические методы расчета конечных деформаций оснований фундаментов
Заключение
Литература
Введение
сооружение фундамент деформация грунт
Механика грунтов, основания и фундаменты вместе с инженерной геологией и охраной природной среды составляют особый цикл строительных дисциплин. Предметом его изучения являются материалы, как правило, природного происхождения - грунты и их взаимодействие с сооружениями. Если конструкционные материалы приготавливаются технологами так, чтобы они обладали заданными строительными свойствами, то грунты каждой строительной площадки имеют самостоятельную историю образования. Состав, строение и свойства грунтов разных строительных площадок определены природой и могут существенно различаться, требуя каждый раз специального изучения.
Поведение грунтов под нагрузками сопровождается сложными процессами, во многом отличающимися от поведения конструкционных материалов. Это потребовало разработки специальных экспериментальных методов и теоретического аппарата механики грунтов для описания процессов их деформирования и разрушения.
Нормальная эксплуатация здания или сооружения во многом зависит от того, насколько правильно запроектировано и осуществлено его взаимодействие с основанием. Это же в значительной мере влияет на стоимость и сроки строительства.
Поэтому цель настоящего курса - научить будущих инженеров-строителей обоснованию и принятию оптимальных решений по устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения в различных инженерно-геологических условиях.
1. Геологическое строение оснований
Сооружение редко располагается на каком-либо одном грунте. Обычно в основании оказывается несколько типов грунтов. Тогда кроме оценки свойств каждого грунта возникает не менее важная задача - схематизация геологического строения основания, т.е. выделение внутренне однородных объемов разных грунтов и проведение границ между ними.
По предложению Н. В. Коломенского однородные части в геологической среде называют инженерно - геологическими элементами. Однородность элемента рассматривается как статистическое понятие, т.е. принимается, что характеристики грунта в его границах изменяются случайно, причем величина изменения этих характеристик не должна превышать определенных пределов. Обычно, выделение инженерно-геологических элементов основания производится по данным анализа характеристик физико-механических свойств грунтов. Тогда приведенные выше понятия нормативных и расчетных характеристик в среднем определяют свойства грунта в границах выделенного инженерно-геологического элемента.
Практически при проведении границ между инженерно-геологическими элементами сначала строят геологическую гипотезу о расчленении грунтовой толщи. При этом, во-первых, проводят границы между грунтами разного происхождении. Во-вторых, между грунтами различного наименования внутри каждого возрастного комплекса и, в-третьих, между грунтами различного состояния. Схематизация геологического строения основания является сложной геологической задачей, от правильного решения которой во многом зависит достоверность последующих расчетов, а следовательно, и судьба сооружения.
Форма и размеры геологических тел в основании сооружений. Инженерно-геологические элементы формируют в массиве грунтов геологические тела. Самой распространенной формой залегания осадочных горных пород, т.е. всех нескальных и скальных грунтов, является слой. Слоем называют внутренне однородное геологическое тело, ограниченное в пределах рассматриваемой области двумя непересекающимися поверхностями: подошвой и кровлей. Расстояние между этими поверхностями называют мощностью слоя. Внутри слоя залегает грунт одного наименования, но не обязательно одного строения. Например, часть слоя суглинка может находиться в мерзлом, часть- в талом или маловлажном состоянии и т.п. Положение границы между грунтами различного состояния может меняться со временем в естественных условиях и тем более после освоения территории. Границы же слоев значительно более устойчивы. Хотя выветривание и некоторые техногенные воздействия на грунты способны изменить их состав настолько, что с течением времени изменяется наименование грунта, а с ним и положение границы слоя.
Слой скальных грунтов, подстилающий толщу нескальных в строительной практике часто называют коренной породой.
Л и н з о й называют внутренне однородное геологическое тело, ограниченное в пределах рассматриваемой области замкнутой поверхностью.
В определениях слоя и линзы использовалось понятие рассматриваемой области. Можно следующим
www.studsell.com
Физико-механические характеристики грунтов
| Гранулометрический состав, %, мм | Заданные расчетные характеристики | Вычисляемые расчетные характеристики | ||||||||||||||||||||||||||
| № слоя | крупнее 10 | 10-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,1 | 0,1-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,005 | менее 0,005 | γS, т/м3 | γ, т/м3 | ω | ωР | ωL | φ, град | с, кг/см2 | Е, кг/см2 | k, см/с | γd, т/м3 | n | e | IР | IL | mv, см2/кг | Sr | eL | Iss |
| 1 | 0 | 0 | 2 | 40 | 10 | 4 | 23 | 8 | 10 | 3 | 2,67 | 1,82 | 1,6 | 1,2 | 1,8 | 21 | 0,03 | 80 | 5·10-5 | 0,70 | 0,74 | 2,81 | 0,60 | 0,67 | 0,0093 | 1,52 | 4,81 | 0,52 |
| 2 | 7 | 3 | 10 | 8 | 10 | 12 | 17 | 13 | 20 | 2,71 | 2,15 | 0,15 | 0,27 | 0,41 | 24 | 0,4 | 200 | 2,3·10-7 | 1,87 | 0,31 | 0,45 | 0,14 | -0,86 | 0,0031 | 0,90 | 1,11 | 0,46 | |
| 3 | 1 | 1 | # | 12 | 32 | 15 | 10 | 10 | 8 | 1 | 2,65 | 2,00 | 0,25 | 35 | 0,01 | 250 | 3·10-2 | 1,60 | 0,40 | 0,66 | 0,00 | 0,00 | 0,0032 | 1,01 | 0 | 0,00 | ||
| 4 | 0 | 0 | 0 | 8 | 12 | 13 | 32 | 20 | 15 | 18 | 2,71 | 1,94 | 0,26 | 0,19 | 0,32 | 17 | 0,15 | 90 | 5·10-7 | 1,54 | 0,43 | 0,76 | 0,13 | 0,54 | 0,0069 | 0,93 | 0,87 | 0,06 |
Слой № 1:Супесь, пластичная, непросадочная.
Слой № 2:Суглинок, текучий, непросадочный
Слой № 3:Песок, ср. крупности, ср. плотности, водонасышенный, неоднородный.
Слой № 4:Суглинок, мегкопластичный, непросаддочный.
Результаты расчета
| Наименование определений | Размер фракций, мм | |||||||||
| крупнее 10 | 10-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,1 | 0,1-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,005 | менее 0,005 | |
| Процент от общего количества | 1 | 1 | 10 | 12 | 32 | 15 | 10 | 10 | 8 | 1 |
| Сумма процентов менее данного диаметра | 10 | 99 | 98 | 88 | 76 | 44 | 29 | 19 | 9 | 1 |
| Натуральный логарифм данного диаметра | - | 2,3 | 0,69 | 0 | -0,7 | -1,4 | -2,3 | -3,0 | -4,6 | -5,3 |
Описание буровых скважин
| № скважины и абсолютная отметка устья | № слоя | Геологичес-кий возраст | Описание горных пород | Глубина залегания подошвы слоя, м | Глубина залегания уровня воды, м |
| 1 115.00 | 1 | аQ2 | Супесь зелено-бурая легкая | 1,0 | 7,0 |
| 2 | аQ3 | Суглинок тяжелый с включением гравия | 6,5 | ||
| 3 | аQ3 | Песок средней крупности светло-серая | 9,0 | ||
| 4 | аJ3 | Суглинок пылеватый с линзами песка и гравия | 15,0 | ||
| 3 115.5 | 1 | аQ2 | Супесь зелено-бурая легкая | 0,5 | 7,0 |
| 2 | аQ3 | Суглинок тяжелый с включением гравия | 7,0 | ||
| 3 | аQ3 | Песок средней крупности светло-серая | 10,0 | ||
| 4 | аJ3 | Суглинок пылеватый с линзами песка и гравия | 15,0 | ||
| 5 116.0 | 1 | аQ2 | Супесь зелено-бурая легкая | 0,8 | 7,4 |
| 2 | аQ3 | Суглинок тяжелый с включением гравия | 8,0 | ||
| 3 | аQ3 | Песок средней крупности светло-серая | 10,7 | ||
| 4 | аJ3 | Суглинок пылеватый с линзами песка и гравия | 15,0 |
Задание № 2:Определить напряжение в точке от распределенной нагрузки.
кг/см2.
кг/см2.
кг/см2
Задание № 3: Определить напряжения от собственного веса грунтов и построить эпюру распределения данных напряжений по скважине № 4.
Совмещенная схема геологической колонки и эпюры
распределения напряжений от собственного веса грунтов.
.
т/м3.
т/м3.
т/м3.
т/м3,где 
т/м3.
т/м3,где 
т/м3.
т/м3
Задание № 4: Определить осадку штампа методом послойного суммирования эквивалентного слоя по скв. № 4, размером lxb = 3,0х1,5 м. Интенсивность давления штампа p0 = 2,4 кг/см2. Глубина сжимаемой толщи На = 3,0 м.
Для определения осадки штампа определяли средние значения дополнительного вертикального напряжения σzр в элементарных слоях в пределах сжимаемой толщи грунта
кг/см2, 
кг/см2,
кг/см2, 
кг/см2,
кг/см2.
Осадку штампа определить по формуле:
см.
Результаты расчета
| z, м | m = 2·z/b | n = l/b | α | σzр = α·р0, кг/см2 | E, кг/см2 | № слоя |
| (прил. К) | ||||||
| 0 | 0 | 2,0 | 1 | 2,4 | 80 | 1 |
| 0,6 | 0,6 | 0,922 | 2,21 | |||
| 1,2 | 1,2 | 0,722 | 1,73 | 200 | 2 | |
| 1,8 | 1,8 | 0,529 | 1,27 | |||
| 2,4 | 2,4 | 0,385 | 0,92 | |||
| 3 | 3 | 0,321 | 0,77 |
Задание № 5: Определить активное давление грунта на подпорную стенку и пассивное давление при Н=3,0 м, d=0,5 м.,q=1,0 т/м², грунт № 4, вст =0,3 м. Определить опрокидывающий и удерживающий моменты.σ1' = q = 1,0 т/м2
т/м2.
Еа' = σ3'·Н = 0,5·3,0 = 1,5 т.
м,
т/м2.
т/м2,
т.
(Н–hс)/3 = (3,0-0,165)/3 = 0,945 м
σ1" = γ·h = 1,82·0,5 = 0,91 т/м2
т/м2.
т., на расстояние h/3 = 0,17 м
Pст = b·Н·l·γж/б = 0,5·3,0·1,0·2,5 = 3,75 т
т·м,
т·м.
Значение Мопр больше Муд, следовательно, подпорная стенка неустойчивая.
Геологический разрез скважин №№1-5
nashaucheba.ru
Контрольная работа по механике грунтов - страница №1/1
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный
Архитектурно-строительный университет»
Кафедра геотехники
Контрольная работа
по механике грунтов
Выполнил студент
группы 8-П-III Принял преподаватель
Дерендяев Александр Викентьевич
Санкт-Петербург
2008
Исходные данные.
Номер варианта геологических условий - 3
Место строительства: г. Петрозаводск
Номера грунтов: 15, 1, 4
По прил. 2: 15 – песок пылеватый, 1 – глина, 4 – суглинок.
Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий.
1. Определение недостающих характеристик физико-механических свойств грунтов:
Песок пылеватый:
а) плотность скелета
=1,94/(1+0,26)=1,54 г/см3
Так, как удельный вес грунта:
=19 кН/м3, р=
=19/9,8=1,94 г/см3
б) коэффициент пористости е
= (2,7-1,54)/1,54=0,75
где плотность частиц грунта:
=26,5/9,8=2,7 г/см3
е находится в пределах 0,6 – 0,8; поэтому делаем вывод, что песок средней плотности.
в) пористость n
=0,75/(1+0,75)=0,43
г) полная влагоемкость wsat
=0,75*1,0/2,7=0,28
где рw=1,0 г/см3 – плотность воды
д) степень влажности Sr
=0,26/0,28=0,93
Sr находится в пределах 0,9 – 0,95; делаем вывод, что песок влажный
е) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды 
кН/м3
ж) коэффициент относительной сжимаемости mv
,
Е=17000кПа
β0=0,83 показывает, что песок средней сжимаемости
=0,83/17000=0,049 МПа-1
Глина:
а) плотность скелета
=1,86/(1+0,39)=1,34 г/см3
=18,2 кН/м3, р==18,2/9,8=1,86 г/см3
б) коэффициент пористости е
= (2,74-1,86)/1,86=0,47
=26,9/9,8=2,74 г/см3
в) пористость n
=0,47/(1+0,47)=0,32
г) полная влагоемкость wsat
=0,47*1,0/2,74=0,17
д) степень влажности Sr
=0,39/0,17=2,29
По степени влажности – глина водонасыщенная.
е) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды
кН/м3
ж) число пластичности Ip
=0,50-0,30=0,20
Ip=20%
и) показатель текучести IL
=(0,39-0,30)/0,20=0,45
По показателю текучести – глина тугопластичная.
к) коэффициент относительной сжимаемости mv
Е=7500кПа
По коэффициенту относительной сжимаемости – глина средней сжимаемости.
=0,62/7500=0,083 МПа-1
Суглинок:
а) плотность скелета
=2,19/(1+0,15)=1,91 г/см3
=21,5 кН/м3, р==21,5/9,8=2,19 г/см3
б) коэффициент пористости е
= (2,70-1,91)/1,91=0,414
=26,5/9,8=2,70 г/см3
в) пористость n
=0,414/(1+0,414)=0,29
г) полная влагоемкость wsat
=0,414*1,0/2,70=0,15
д) степень влажности Sr
=0,15/0,15=1,0
По степени влажности – суглинок водонасыщенный.
е) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды
кН/м3
ж) число пластичности Ip
=0,24-0,11=0,13
Ip=13%
и) показатель текучести IL
=(0,15-0,11)/0,13=0,31
По показателю текучести – суглинок тугопластичный.
к) коэффициент относительной сжимаемости mv
Е=22000кПа
По коэффициенту относительной сжимаемости – суглинок средней сжимаемости.
=0,62/22000=0,028 МПа-1Определение расчетного сопротивления грунта основания по несущей способности:
Нормативная глубина промерзания - 138 см, 1,38 м. dfn=1,38 м.
Принимаем глубину заложения фундамента df=1,8 м > dfn
γс1 – коэффициент условий работы; γс1=1,2 для суглинка, γс1=1,1 для глины, супеси, γс1=1,25 для песка пылеватого.
γс2 – коэффициент условий работы; γс2=1,0
k=1,0 – коэффициент
Мγ=1,15 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=30 (песок пылеватый)
Мq=5,59 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=30 (песок пылеватый)
Мc=7,95 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=30 (песок пылеватый)
Мγ=0,36 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=16 (глина)
Мq=2,43 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=16 (глина)
Мc=4,99 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=16 (глина)
Мγ=0,72 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=24 (суглинок)
Мq=3,87 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=24 (суглинок)
Мc=6,45 – коэффициент при угле внутреннего трения φ=24 (суглинок)
kz=1,0 – коэффициент при ширине подошвы фундамента
b=3м – ширина подошвы фундамента
γII – осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих под подошвой фундамента;
γII1=γII2=16,3 кН/м3
γII3=γII4=15,5кН/м3
γII5=γII6=18,3кН/м3
d – глубина заложения фундамента
d=1,3 м
d=3,5 м
d=4,5 мd=6,5 м
d=7,5 мd=10,5 м
γ’II – значение удельного веса грунтов, залегающего выше подошвы фундамента;γ’II1=16,3 кН/м3
γ’II2=11,5 кН/м3
γ’II3=15,3 кН/м3
γ’II4=14,8 кН/м3
γ’II5=12,0 кН/м3
γ’II6=14,4 кН/м3
сII– расчетное сцепление грунта, залегающего под подошвой фундамента;
сII= - (для песка пылеватого)
сII=22 (для глины)
сII=20 (для суглинка)
Выводы:
На данной строительной площадке можно построить выбранный обект строительства (силосный корпус).
Из разрезов по скважинам видно, что слои располагаются неравномерно. Мощность песка пылеватого уменьшается от скважины №4 к скважине №5, а мощность суглинка наоборот увеличивается в этом направлении. Мощность слоя глины примерно одинакова на протяжении всех скважин, однако меняется глубина ее залегания: у скважины №1 она составляет примерно 5 метров, а у скважины №3 – около 1 метра.
По результатам инженерно-геологических условий выяснилось, что самый слабый слой грунта – второй слой (глина), поэтому фундамент можно располагать в верхнем слое (песок пылеватый), либо использовать свайный фундамент, чтобы концы свай находились в третьем слое (суглинок).
Все виды грунтов получились средней сжимаемости. Но так как нижележащий слой наиболее слабый (глина), то могут образовываться неравномерные осадки основания фундамента, если его расположить в первом слое. Целесообразно располагать фундамент в первом слое в левой части от скважины №2 (см. план).
Определение осадки фундамента методом послойного суммирования
Определяем дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента:
Разбив элементарную толщу основания на элементарные слои hi, находим вертикальные природные напряжения на границах слоев и дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки.
Результаты расчета сведены в таблицу:
| № слоя | грунт | z, м | ζ=2z/b | α | σzg,i кПа | σzpd,i=α*pdop кПа | σzpdm,i кПа |
| 0 | Песок пылеватый Е0=17000 кПа | 0 | 0 | 1,0 | 29,3 | 223,4 | - |
| 1 | 1,2 | 0,8 | 0,878 | 48,9 | 196,1 | 209,8 | |
| 2 | 2,4 | 1,6 | 0,625 | 68,4 | 139,6 | 167,9 | |
| 3 | 3,6 | 2,4 | 0,437 | 87,9 | 97,6 | 118,6 | |
| 4 | Глина Е0=7500 кПа | 4,8 | 3,2 | 0,317 | 106,5 | 70,8 | 84,2 |
| 5 | 6 | 4 | 0,235 | 125,1 | 52,5 | 61,7 | |
| 6 | 7,2 | 4,8 | 0,187 | 143,7 | 41,8 | 47,2 | |
| 7 | Суглинок Е0=22000 кПа | 8,4 | 5,6 | 0,139 | 165,7 | 31,1 | 36,5 |
| 8 | 9,6 | 6,4 | 0,114 | 187,6 | 25,5 | 28,3 | |
| 9 | 10,8 | 7,2 | 0,092 | 209,6 | 20,6 | 23,1 | |
| 10 | 12 | 8 | 0,079 | 231,5 | 17,6 | 19,1 |
Принимаем мощность сжимаемого слоя Нс=7,0 м.
Определение несущей способности основания.
СНиП 2.02.01-83 рекомендует определять вертикальную составляющую предельной силы, действующей на основание, сложенное нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, по формуле:
davaiknam.ru
