1.Назвати основні фізичні характеристики грунтів основи, методи їх визначення і застосування при проектуванні. (+метода лр 1)

В процессе инженерно-геологических изысканий из шурфов и скважин отбирают монолиты – большие образцы грунта ненарушенной структуры. Из этих монолитов в лабораторных условиях берут меньшие образцы и экспериментально определяют три основные характеристики:

-плотность (масса ед. V) грунта ρ естественной структуры, равную отношению ρ=m/V;

-плотность твердых частиц грунта (масса ед. V тв. частиц) ρ_s = m_s/v_s

-влажность грунта W=m_w/m_s, равную отношению массы воды к массе твердых частиц в образце

Выделим из грунта образец объемом V=1 см3, разделим его на две части: занятую твердыми частицами, V1 и занятую порами (часть занята водой, другая — воздухом), объемом V2.

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 грунта устанавливают взвешиванием образца естественной влажности до и после высушивания (до постоянной массы) при температуре 105 °С.

2.Назвати механічні характеристики ґрунтів основи, методи їх визначення і застосування при проектуванні. (+методичка лр 4,6)

-прочностные φ,с -деформационные Е

Для расчетов деформаций, устойчивости грунта и оценки прочности оснований необходимо знать механические характеристики исп. грунтов.. На механические свойства оказывают влияние характер структурных связей, размеры частиц, минерал. состав и влажность грунтов. Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость.

Сжимаемость грунтов. Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью. По физическому строению грунт состоит из минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздухПри возникновении напряжений сжатия происходит за счет уменьшения объемов, располагающихся внутри грунта пор, заполненных водой или воздухом и за счет сгущения связующих (коллоидов). ( прибор одометр)

Сопротивление сдвигу. Прочность грунта. Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными св-ми грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью. В песчаных и крупнообломочных несвязных грунтах сопротивление достигается в основном за счет силы трения отдельных частиц, такие грунты называют сыпучими. Глинистые грунты обладают более высоким сопротивлением к растяжению (сдвигу), т.к. наряду с силой трения сдвигу противостоят силы сцепления: водно-коллоидные и цементационные связи (связные грунты). В строительстве этот показатель важен при расчете оснований фундаментов и изготовлении земляных сооружений с  откосами.

3.Класифікаційні показники піщаних і пилувато-глинистих грунтів та їх використання при проектуванні основ і фундаментів (+методичка лр 1 Д, лр 2)

Крупнообломочные и песчаные грунты классифицируются по гранулометрическому составу и по степени влажности. К крупнообломочным относятся грунты, у которых частицы диаметром более 2 мм составляют 50 % и более. Частицы песчаных грунтов имеют диаметр менее 2 мм. Песчаные грунты подразделяются на: песок гравелистый, песок крупный, песок средней крупности, песок мелкий и песок пылеватый.

Вторым клас-м показателем для песчаных грунтов является коэф. пористости, который характеризует плотность сложения. По плотности сложения различают пески плотные, ср. плотности и рыхлые. По коэф. пористости ~видно прочность песчаного основания. При 0,5 < e < 0,6 песок является хорошим основанием, а при e > 0,7 основание в естественном состоянии обладает значительной сжимаемостью.

Третьим классиф-ым показателем крупнообломочных и песчаных грунтов является степень влажности Sr. По Sr крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются на маловлажные (0 < Sr 0,5), влажные (0,5 < Sr < 0,8) и насыщенные водой (0,8 < Sr < 1).

Если в основании залегают песчаные грунты, то их полное наименование опред. 3-мя показателями. Например, по результатам грануломет-ого анализа песок отнесен к категории песка мелкого. Если e = 0,6 и Sr =0,7, то полное наименование: песок мелкий, плотный, влажный.

Основания сложенные пылевато-глинистыми грунтами (супеси, суглинки и глины), обладают большими специфическими особенностями. Орган-е вещ-ва: соли, карбонаты, минералы монтмориллонита и каолинита в глин. гр-х вызывает при замачивании просадку или набухание.

Пылевато-глинистые грунты подразделяют по числу пластичности Ip, и показателю текучести IL. По числу пластичности различают следующие пылевато-глинистые грунты: супеси (1 < Ip < 7), суглинки (7 <Ip < 17) и глины (17 < Ip). Показатель текучести IL характеризует консистенцию глинистого грунта. По его величине можно косвенно определить и степень сжимаемости основания. Например, если в основании залегают глинистые грунты с п I_L < 0, то данный слой грунта обладает низкой сжимаемостью. Наихудшим видом основания являются илы и заторфованные грунты. Лессовые гр. в маловлажном состоянии могут служить хорошим основанием. Но при замачивании водой дают просадку.

4.Компресійні випробування грунтів. Залежність між тиском та коефіцієнтом пористості. Залежність між вологістю та тиском в грунтовій масі. Визначення модуля деформації грунтів за даними компресійних досліджень.

Методичка (лр 4) + учебник ст 24-34

5.Опір грунтів зсуву. Закон Кулона для сипких і зв’язних грунтів

Методичка (лр 6) + учебник ст 43

6.Початкове критичне навантаження на грунті. Рішення Пузиревського. Розрахунковий опір грунтів.

При возведении здания или сооружения наблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние (НДС), причем возникает оно не только в точках контакта подошвы фунд-а сооружения и грунта основания, но и на значительной глубине.

Распределение напряжений как под подошвой фундамента, так и на значительной глубине необходимо знать, так как прочность и устойчивость сооружений зависит от сопротивления (R) грунта, не только примыкающей к подошве, но и глубжележащего.

При деформации грунтов под нагрузкой Н.М. Герсеванов выделил три фазы НДС:I — фаза нормального уплотнения; II — фаза сдвигов; III — фаза выпирания грунта.Зависимость вертикальных перемещений фундамента от действующего давления по его подошве рис. 6.5.

Рис. 6.5. Зависимость осадки от давления Р (график Н.М. Герсеванова)

Р ис. 6.6. Фазы НДС в основании фундамента при возрастании давления по подошве: а — уплотнение; б, в — сдвиг; г — выпор грунта

На графике (см. рис. 6.5) участок «оа» соответствует фазе уплотнения (I), при которой осадка пропорциональна приложенной нагрузке. Эта фаза обусловлена вертикальным перемещением частиц грунта вниз

Из-за концентрации напряжений под краями фундамента в начале фазы сдвигов (II) происходит разрушение грунта в локальных областях, т.е. происходят местные потери уст-ти. По мере роста внешней нагрузки нарушается линейная зависимость между осадкой и давлением. График S = ƒ(P) (см. рис. 6.5) на участке аб характеризуется значительной кривизной. При дальнейшем возрастании давления под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро и при малейшем увеличении внешней нагрузки приведет к исчерпанию несущей способности. На рис. 6.5,б такое давление соответствует точке б, являющейся переходной от второй к третьей фазе НДС.

Д авление, соответствующее началу появления областей пластических деформаций (сдвигов и разрушения грунта) под краями фундамента, называется начальным, или первым критическим, давлением (Pcr,1).

Начальное критическое давление определяется по формуле Н.П. Пузыревского:

где γ — удельный вес грунта основания; φ — угол внутреннего трения; d — глубина заложения подошвы фундамента; с — удельное сцепление. Принимается (снип II-15-74) R-такое давление, при кот. под краями фундамента зоны предельного равновесия не распределяются на глубину больше ¼ b, также вводятся коэфм условия работы,жесткости сооруженияи надености.

Розрахунковий опір грунту за формулою Е.1 додатку Е ДБН В.2.1-10-2009 «Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування»

R = [M_γ·k_z·b·γ₁₁ + M_q·d₁·γ'₁₁ + (M_q - 1)d_b·γ'₁₁ + M_c·c₁₁]

γ_с1 і γ_с2 - коефіцієнти умов роботи, що приймають за таблицею Е.7. k - коефіцієнт, що приймають k = 1, якщо міцнісні характеристики ґрунту

(φ і с) визначені безпосередніми випробуваннями, і k = 1,1, якщо вони прийняті за таблицями В.1-В.2.M_γ, M_q, М_с - коефіцієнти, що приймають за таблицею Е.8;k_z - коефіцієнт, що приймають при b < 10 м - k_z = 1, при b ≥ 10 м - k_z = z₀/b + 0,2 b - ширина підошви фундаменту, м; γ₁₁ - усереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають нижче підошви фундаменту (за наявності підземних вод визначають з урахуванням зважувальної дії води), кН/м³;γ'₁₁ - те саме, що залягають вище підошви; c₁₁ - розрахункове значення питомого зчеплення ґрунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа; d₁ - глибина закладання фундаментів безпідвальних споруд від рівня планування або приведена глибина закладання зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, яку визначають за формулоюd_b - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги підвалу, м