Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего и

профессионального образования

Магнитогорский Государственный Технический

университет им. Г.И. Носова

Кафедра строительных конструкций

В.М.Швецов

Механика грунтов

Указания

по самостоятельному изучению курса

(для студентов заочного обучения)

Магнитогорск 2005

Предисловие

Курс механики грунтов предусмотрен государственным образовательным стандартом подготовки инженеров-строителей в связи с необходимостью решения инженерных задач фундаментостроения. Для фундаментов, являющихся опорами несущих конструкций каркасов, первостепенную важность имеют перемещения, которые они получают из-за податливости грунтов оснований. Влияние перемещений опор на состояние разных по сложности зданий велико. Поэтому для инженеров-строителей первостепенным является изучение факторов возникновения деформаций грунтов и методы определения осадок фундаментов.

Грунты образовались под действием стихийных сил природы, и обладают различными свойствами. В общем случае их деформации происходят: а) из-за изменений физического состояния грунтов; б) из-за уплотнения грунтов при действии нагрузок на фундаменты. Перемещения фундаментов возникают и в случае потери прочности грунтовых массивов. Круг рассматриваемых при этом вопросов указан в разделах программы курса.

При самостоятельной работе следует изучить предусмотренные программой темы по конспекту лекций, учебнику [1], или любому другому в списке литературы, и по каждой предусматриваются выполнение упражнений. Для проведения расчетов следует разрабатывать расчетные схемы. Результаты самостоятельной работы оформляются в виде пояснительной записки. Исходные данные о грунтах принимаются по таблицам 1.1 и 1.2 согласно порядковому номеру студента в списке группы. В целях облегчения работы в тексте приведены многие справочные материалы.

Программа курса механики грунтов Введение

Возникновение и развитие механики грунтов исходя из потребностей строительства. Задачи механики грунтов, связь курса с инженерной геологией, сопротивлением материалов, теоретической и строительной механикой и другими строительными дисциплинами.

1. Физические свойства грунтов

Классификация грунтов в строительстве: природные скальные, природные дисперсные, техногенные и мерзлые грунты, их свойства и показатели физического состояния. Сезонное промерзание и пучение дисперсных грунтов. Просадка и набухание грунтов при замачивании.

2. Напряжения в грунтах от внешних сил и собственного веса

Общие сведения о распределении напряжений в грунтах способах их определения. Определение напряжений в грунтах от сосредоточенной силы, основные предпосылки и допущения. Нахождение напряжений в грунтах от равномерно-распределенной нагрузки. Определение напряжений в грунтах методом угловых точек. Напряжения в грунтовом массиве от собственного веса грунтов.

3. Деформативные свойства грунтов

Показатели деформативности грунтов и методы их определения. Определение показателей деформативности по результатам лабораторных испытаний образцов. Особенности деформирования водонасыщенных связных грунтов, понятие о эффективных и нейтральных давлениях. Полевые испытания грунтов штампами. Косвенные методы определения характеристик деформативности.

4. Расчет осадок фундаментов

Основы методов определения осадок фундаментов. Метод послойного суммирования, его достоверность. Определение осадок соседних фундаментов. Расчет осадок по схеме линейно-деформируемого слоя.

5. Теория предельного напряженного состояния грунтов и её практическое использование

Представление о нарушении прочности грунтов. Изучение сопротивления грунтов сдвигу по результатам лабораторных испытаний образцов, определение прочностных характеристик. Особенности испытаний на сдвиг глинистых водонасыщенных грунтов. Полевые и косвенные методы определения прочностных характеристик. Условия предельного напряженного состояния сыпучего и связного грунта их использование при определении расчетного сопротивления грунтов, активного и пассивного давления на подпорные сооружения, оценки устойчивости откосов и расчетах прочности оснований.

Исходные данные для самостоятельного решения задач

Данные о грунтах

В перечень данных о грунтах входят:

1. схема расположения грунтовых слоев, называемых инженерно-геологическими элементами (ИГЭ), по глубине (рис. 1.1);

2. номера и толщины ИГЭ (табл. 1.1);

3. значения показателей ИГЭ (табл. 1.2)

Т аблица 1.1

Номера и толщины ИГЭ

Наименование показателей	Порядковый номер по заданию
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28
Номера инженерно-геологических элементов (ИГЭ)	1 11 33	21 13 6	12 8 23	38 14 5	10 22 16	19 34 25	26 9 18	15 24 7	3 39 2	17 4 30	3 18 23	11 28 15	6 9 26	2 7 25
Толщины ИГЭ, в м, Н1 Н2 Н3	3,5 4 15	3 2,6 20	2,8 4 18	3,6 3 16	3,4 4 19	3,3 4 20	3,8 4,2 20	3,5 4 21	4 3 20	3,7 4 19	2,8 3,2 20	3,0 4,2 18	2,5 3,4 15	2,9 3,1 14

Примечания: 1. Инженерно-геологическими элементами считаются однородные по физико-механическим свойствам грунтовые слои, устанавливаемые по результатам иженерно-геологических изысканий.

2. Слои или инженерно-геологические элементы (ИГЭ) располагаются на геологических разрезах (рис. 1.1) сверху вниз в указанной в таблице последовательности.

3. Величины показателей физико-механических свойств ИГЭ указаны в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Показатели свойств грунтов

Номера ИГЭ	Вид Грунта	Удель- ный вес частиц s, кН/м3	Удельный вес , кН/м3	Влажность, в 	Влажность на границе текучести L, 	Влажность на границе раскаты вания р, 	Угол внутреннего трения II град	Удельное сцепление СII, в кПа	Модуль деформации Е, МПа
1	Глинистый	27,1	21,2	17	40	15	21	80	26
2		27	20,5	21	39	20	19	40	24
3		27,2	19,5	26	43	22	13	30	11
4		27,3	19,5	30	42	23	16	43	15
5		27	18,2	36	52	29	12	30	11
6		26,8	18,2	38	49	30	10	32	9
7		26,9	17,9	35	46	24	11	33	8
8		27,1	19,3	28	36	22	20	20	12
9		26,6	19	30	36	20	16	16	10
10		26,8	18,4	34	39	20	14	14	7
11		26,7	18,5	26	42	24	17	15	8
12		27	18,1	37	43	28	12	12	6
13		26,7	17,9	20	43	28	10	8	8
14		26,6	17,8	40	46	31	18	7	4
15		26,7	20,5	16	21	15	29	12	24
16		27,1	19,8	18	22	15	25	8	16
17		27.7	20.1	32	48	34	19	29	13
18		27.5	19.5	28	44	30	16	32	14
19	Пески крупные	26,5	19,2	23	-		38	-	34
20		26,8	18,8	32	-		35	-	32
21		26,6	18,4	31	-		34	-	31
22		27,2	16,5	17	-		32	-	33
23		27,1	19,4	14			38		38
24		27,7	19,2	21			36		42
25		27,8	18,2	24			34		44
26		27,1	19,0	26			33		37
27		26,9	17,9	20			40		42
28	Пески средней крупности	26,5	21,1	17			41	-	40
29		27,4	20,1	23			35		33
30		28,1	19,6	20			40		37
31		27,6	18,9	18			36		42
32		28,3	19,7	16			33		35
33		26,8	20	22			39	-	36
34		26,9	20,2	24			37	-	28
35		27,1	19,8	25			34	-	26
36		26,7	21	18			36	-	32
37		26,9	19,2	18			34	-	30
38	Пески мелкие	27,2	18,9	17			32	-	22
39		27,1	18,4	24			34		24
40		26,7	18,1	28			30		13
41		26,9	19,1	19			34		20
42		27,9	18,8	23			30		10
43		26,9	19,4	19			29		15
44		26,5	18	13			33	-	18
45		26,7	18,5	15			31	-	16
46		27	17,9	12			28	-	21

Примечания. Влажности на границах текучести _L, раскатывания _р и сцепление С_II, определяют только для глинистых грунтов. Для сыпучих грунтов они не определяются.

Таблица 1.3

Характеристики физического состояния грунтов и формулы для их вычисления

№	Наименование характеристики	Условное обозначение или формула для определения	Единица измерения	Примечания
Характеристики, определяемые из стандартных испытаний
1	Плотность грунта		т/м3
2	Плотность твердых частиц грунта	s	т/м3
3	Природная влажность грунта		в % или в д.е.
4	Влажность на пределе Текучести	L	в % или в д.е.	Определяются только для глинистых грунтов
5	Влажность на пределе раскатывания	р	в % или в д.е.
Вычисляемые характеристики грунтов
6	Удельный вес грунта	=g	кН/м3	g- ускорение свободного падения
7	Удельный вес частиц грунта	s=gs	кН/м3
8	Удельный вес сухого грунта	d= /(1+)	кН/м3	 - в долях единиц =10 кН/м3 - удельный вес воды
9	Коэффициент пористости	е=(s(1+)/) - 1
10	Степень влажности	Sr=s/е
11	Удельный вес грунта при взвешивающем действии воды	sb=(s-)/(1+ е)	кН/м3
12	Число пластичности	Iр=L-р		Вычисляются только для глинистых грунтов
13	Показатель текучести	IL=(-р)/( L-р)

Примечание. Стандартные методы определения показателей физического состояния приведены в приложении 1.