- •1 Основные понятия и определения курса.
- •2 Цели и задачи курса. Связь с другими дисциплинами.
- •Главная задача курса освоение методик расчета грунтовых оснований.
- •4 Грунтовые основания. Происхождение грунтов.
- •5 Составные части (компоненты) грунтов. Грунты представляют собой пористые материалы, поры которых могут быть полностью или частично заполнены водой. Составные части
- •6 Гранулометрический состав грунтов. Методы его определения и изображения.
- •7 Виды воды в грунтовом основание.
- •8 Воздух и органические вещества в грунте.
- •9 Понятие о текстуре и структуре грунтов.
- •10 Физические свойства грунтов и их характеристики.
- •11 Пределы Аттерберга
- •12 Классификация грунтов по гост.
- •14 Сжимаемость грунтов. Компрессионные испытания.
- •15 Компрессионные испытания. Основной закон уплотнения.
- •16 Сжимаемость массива грунта. 17 Испытание грунта штампом.
- •18 Полевые методы определения модуля деформации грунта.
- •19 Влияние условий сжатия на поведение грунта под нагрузкой.
- •20 Сопротивление грунта сдвигу. Основные понятия.
- •21 Основные понятия теории прочности грунта.
- •22 Предельное сопротивление грунтов сдвигу при прямом плоскостном срезе.
- •23 Закон Кулона для связанных и несвязанных грунтов.
- •24 Испытания по схеме трехосного сжатия.
- •25 Условия прочности несвязных связных грунтов ( испытания в стабилометре).
- •26 Полевые методы испытания на сдвиг.
- •27 Водопроницаемость грунтов. Законы движения воды в грунте
- •Закон Дарси Закон ламинарной фильтрации или закон Дарси (Дарси, 1885) записывается виде:
- •28 Эффективные и нейтральные давления (напряжения) в грунте.
- •29 Природа (физические причины) длительного протекания деформаций в грунте.
- •30 Особые свойства грунта.
- •31 Использование характеристик физических свойств грунтов для приближенной оценки их механических свойств.
- •32 Выбор расчетных значений характеристик грунта.
- •33 Напряжение в грунте от собственного веса.
- •34 Напряжение в грунте от сосредоточенной силы.
- •35 Напряжения в грунте от распределенной нагрузки.
- •Напряжения от действия внешней нагрузки под центром фундамента.
- •36 Метод угловых точек.
- •37 Напряжения в грунте от вертикальной равномерно распределенной полосовой нагрузки.
- •38 Распределение напряжений в грунте по подошве фундамента сооружения.
- •39 Распределение напряжений в грунте по подошве сооружений и конструкций конечной жесткости
- •Метод коэффициента постели
- •41 Определение начального критического давления.
- •42 Определение конечного критического давления
- •43 Расчет конечных осадок
- •Определение деформаций оснований (осадки) по методу послойного суммирования
- •Расчет осадок по методу эквивалентного слоя
- •♯ Виды нарушения откосов
- •♯ Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения
- •♯ Давление грунта на ограждающую поверхность
- •44 Алгоритм расчета осадки основания фундамента
- •4 5. Понятие о расчете осадок во времени
11 Пределы Аттерберга
Для определения пластических свойств глинистых грунтов точных количественных методов нет. В большинстве стран и в России используют, так называемые, пределы Аттерберга.
Если предел А большой – грунт пластичный (то есть частицы грунта мелкие). Если частицы крупные, предел А меньше.
Для характеристики состояния влажного глинистого грунта приняты:
ωР – влажность на границе раскатывания – это влажность, при которой шнур из глинистого грунта диаметром 3 мм начинается крошиться. Грубо это влажность соответствует максимальной молекулярной влагоемкости.
При ωР грунт теряет пластичность и начинает приобретать сходство с твердым телом.
ωL – влажность на границе текучести – влажность, при которой грунт переходит в текучее состояние; она определяется погружением стандартного конуса (вес конуса 76 г, угла 30º при вершине на глубину 10 мм за 6 секунд).
Иногда величины ωР, ωL называют соответственно нижним и верхним пределами пластичности.
Для определения ωР, ωL из исследуемого грунта приготовляется глинистая паста, влажность которой доводится (путем добавления в нее воды или высушивания) до значения, соответствующих ωР и ωL.
Рисунок 2.6.2 – Балансирный конус для определения влажности на границе текучести: 1 – грунт; 2 – конус 30º; 3 – коромысло с двумя балансирными шарами; 4 – ручка; 5 – круговая метка; 6 – подставка.
IP – число пластичности (или индекс пластичности) – разность между ωL и ωР
Используется как классификационный показатель, характеризующий вид глинистого грунта:
IP = 1…7 – супесь;
IP = 7…17 – суглинок;
IP > 17 – глина.
IL – показатель консистенции (индекс текучести)
где ω – природная влажность.
Индекс текучести в общих чертах уже характеризует строительные свойства глинистых грунтов, например: твердая и полутвердая глина – надежное грунтовое основание, текуче – пластичный и текучий грунт нельзя использовать в качестве оснований, а мягко – пластичный грунт требует особого внимания при расчете фундаментов.
Для супесей установлена более простая классификация:
IL < 0 – твердые;
IL = 0…1 – пластичные;
IL > 1 – текучие.
12 Классификация грунтов по гост.
Грунты делятся на:
1) скальные грунты – сплошной или трещиноватый массив скалы;
2) крупнообломочные – это сыпучие грунты, в которых крупные частицы диаметром > 2 мм занимают > 50 % по массе (гравий, щебень, дресва);
3) песчаные грунты – это сыпучий грунт, у которого частицы крупнее 2 мм составляют < 50 % по массе.
Они классифицируются по:
1) крупности частиц (гранулометрическому составу):
а) гравелистый песок (> 2 мм > 25 %);
б) крупный песок (> 0,5 мм > 50%);
в) песок средней крупности (> 0,25 мм > 50%);
г) мелкий песок (> 0,1 мм 75%);
д) пылеватый песок (> 0,1 мм < 75 %).
2) по неоднородности (Сu) – (смотри предыдущую лекцию);
3) по плотности сложения.
Таблица – классификация плотности грунтов
4) по степени влажности
где ω – естественная влажность.
– 0 < Sr ≤ 0,5 – маловлажные;
– 0,5 < Sr ≤ 0,8 – влажные;
– 0,8 < Sr ≤ 1 – насыщенные водой.
5) глинистые – основный показатель, по которому классифицируется – это индекс пластичности (или число пластичности) IP:
а) супесь – IP ≤ 0,07;
б) суглинок – 0,07 < IP ≤ 0,17;
в) глина – IP > 0,17.
По индексу текучести IL – смотри предыдущую схему.
П ример:
Дан образец глинистого грунта:
ω = 0,263; ωL = 0,408; ωP = 0,198
Ip=ωL–ωP=0,408–0,198=0,210 → глина
глина тугопластичная
Можно привести следующую наиболее общую классификацию грунтов:
Полускальные грунты отличаются от скальных меньшей прочностью: их сопротивление раздавливанию (при одноосном сжатии) менее 5 МПа. В основном приходится строить на дисперсных грунтах, которые в лексиконе практиков – строителей часто именуются «нескальными». Для них существует более подробная классификация.
На территории нашей страны, как и на планете в целом, верхние слои грунта (от низа растительного слоя и до глубины 8…10 м) представлены преимущественно глинистыми грунтами, доля которых составляет примерно 80 %.
13 Деформационные свойства грунтов и их изучение в компрессионном приборе.
Механические свойства грунта отражают его способность сопротивляться механическим воздействиям. Такие свойства разделяют на деформационные и прочностные.
Деформативностью грунта называют его способность деформироваться под нагрузкой без разрушения (без образования в нем поверхностей скольжения). Зависимость деформаций ε от напряжений σ в грунте криволинейная, но при небольших напряжениях ее можно считать линейной Н. М. Герсеванов в 1930 г., рассматривая работу грунта в условиях возрастающей нагрузки выделил три фазы напряженного состояния грунта. Расчеты деформаций основания производятся, как правило, только для первой фазы, когда деформации можно считать линейными. На это ориентированы нормативные документы по расчету оснований (СНиП 2.0201-83*. СП 50-10102004).
Деформативность грунта в этой фазе оценивается характеристиками, аналогичными параметрам упругого полупространства, используемыми в теории упругости. Это модуль деформации Е, характеризующий связь между деформациями ε и напряжениями σ и коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) μ0 характеризующий отношение поперечных деформации εпоп к продольным εпрод.
Модуль деформации определяется в лабораторных условиях с помощью компрессионного прибора (одометра) или прибора трехосного сжатия (стабилометра) в полевых условиях – путем испытания грунта штампом, прессиометром и статическим зондированием. Деформация грунтового массива – процесс, слагающийся из уплотнения грунта за счет уменьшения пористости, пластических сдвигов, за счет взаимного смещения частиц в отдельных точках грунта, деформаций самих частиц вместе с водными пленками, выдавливания через поры грунта воды и воздуха |