Курсова работа по механике грунтов и оснований 2023г

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования "Полоцкий государственный университет

имени Евфросинии Полоцкой"

Инженерно - строительный факультет Кафедра "Строительные конструкции"

КУРСОВАЯ РАБОТА

подисциплине "Механика грунтов,основания и фундаменты"

тема "Проектирование фундаментов и расчет оснований"

БойкоР.В.

Новополоцк 2023

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования "Полоцкий государственный университет

имени Евфросинии Полоцкой"

Инженерно - строительный факультет Кафедра "Строительные конструкции"

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовой работе

подисциплине "Механика грунтов,основания и фундаменты"

тема "Проектирование фундаментов и расчет оснований"

БойкоР.В.

Новополоцк 2023

3

Введение

Цель данной курсовой работызакрепить теоретические знания по дисциплине "Механика грунтов, основания и фундаменты",выработать практические навыки самостоятельной работы, умение пользоваться справочной и нормативной литературой.

Курсовая работа включает разделы:

1.Определение расчетныхзначений характеристик физического состояния грунта;

2.Анализ результатов гранулометрическогосостава песчаных грунтов;

3.Классификация грунтов поСТБ 943-2007;

4.Определение нормативных и расчетных значений прочностных и деформационных характеристик грунтов по данным динамическогозондирования;

5.Построение инженерно-геологическогоразреза;

6.Определение глубины заложения и подборразмеров подошвы фундаментов порасчетному сопротивлению;

7.Определение осадки фундамента методом послойногосуммирования;

8.Определение несущей способности сваитабличным методом;

9.Определение несущей способности сваипо данным динамического зондирования;

10.Определение осадки свайногофундамента.

Перед выполнением курсовой работы был изучен теоретический материалпо соответствующим разделам данной дисциплины.

4

1. Определение расчетныххарактеристик физическогосостояния грунтов

Расчетные характеристики служат для оценки физическогосостояния и определения типа,вида и разновидности грунтов согласноСТБ 943-2007. Расчеты выполняются для каждого слоя.

Для исходных данных,приведенных в таблице 1, определим физико-механические свойства грунтов.

Для оценки физического состояния и определения типа,вида и разновидности грунта определяются следующие характеристики грунта:

1. Плотность сухого грунта (скелета грунта):

где ρ - плотность грунта (г/см3),

W- природная влажность грунта (в долях единицы).

2. Коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности:

где ρs - плотность твердых частиц грунта (г/см3).

3. Степень влажности (коэффициент водонасыщенности):

где ρw = 1 г/см3 - плотность воды.

Для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяем число пластичности и показатель текучести (для первогои третьего слоев).

4. Числопластичности:

Для второго слоя: Ip2 = WL2 − Wp2 = 0.19 − 0.13 = 0.06

5

Для третьего слоя: Ip3 = WL3 − Wp3 = 0.25 − 0.12 = 0.13 ,

где WL - влажность на границе текучести, Wp - влажность на границе раскатывания.

5. Показатель текучести:

Результаты расчета сводим в таблицу4.

2. Анализ гранулометрическогосостава песчаных грунтов

Для первого слоя,поскольку он является песчаным, проводим анализ гранулометрического состава грунта. Исходные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Содержание фракций (%), диаметром d, мм

Необходимо поСТБ 943-07определить вид песка по гранулометрическому составу и по показателю максимальной неоднородности Umax.

Анализ гранулометрическогосостава песка удобнее проводить в табличной форме (табл. 3). Таблица 3.

По данным строки 3 строитсякривая однородност грунта (рисунок 1).

Рис.1 - Кривая однородности грунта

6

Согласно таблице 5.2 СТБ 943-2007, данный слой грунта песчаный, так как в гранулометрическом составе масса частиц крупнее 2мм менее 50% (5.4%). По гранулометрическомусоставумелкий, так как масса частиц крупнее 0.1мм более 75% (87.2%).

Графически определяем значения:

Так как Umax = 6.349 и 4<Umax<20,то попоказателю максимальной неоднородности -

среднеоднородный.

Вывод: песок мелкий среднеоднородный.

3. Классификация грунтов по СТБ 943-2007

Классификация обломочных пылевато-глинистых грунтов (первый и третий слои) производится по типуи разновидности (табл. 5.2СТБ 943-2007):

-тип грунта определяется по числу пластичности IP;

-разновидность: попрочности (сопротивление грунта при зондировании) и по показателю текучести IL.

Для песчаных грунтов проводят анализ гранулометрическогосостава и определяют тип,вид

иразновидность:

-тип - песок,если масса частиц крупнее 2мм<50%;

-вид обломочно-песчаных грунтов определяется по гранулометрическомусоставуи по показателю максимальной неоднородности Umax;

-разновидность - попрочности (сопротивление грунта при зондировании) и по степени влажности Sr (табл. 5.2СТБ 943-2007).

Полные наименования грунтов занесены в графу13 таблицы 4.

Слой №1.

Данный слой обломочно-песчаный (отсутствуют значения WL и Wp).

1.Тип: песок,масса частиц крупнее 2мм=5.4%<50%;

2.Вид: по гранулометрическому составу и попоказателю Umax - песок мелкий

среднеоднородный; 3. Разновидность:

- по прочности при зондировании:так как для второгослоя Pd1 = 3.8 МПа,то потабл. 5.5

СТБ 943-2007определяем - данный грунт средней прочности; - по степеги влажности:

Sr1 = 0.844 - песок водонасыщенный (0.8<Sr<1).

Вывод: Слой №1- песок мелкий,среднеоднородный, средней прочности, водонасыщенный.

Слой №2.

Данный слой обломочно-пылеватый глинистый.

1. Тип: почислупластичности Ip2 = 0.06 - супесь (табл. 5.2СТБ 943-2007);

7

2. Разновидность:

-прочная;

-по показателю текучести (табл. 5.2СТБ 943-2007):

IL2 = 0.333 -пластичная (0.0<IL<1).

Вывод: Слой №2- супесь прочная пластичная. Слой №3.

Данный слой обломочно-пылеватый глинистый.

1.Тип: почислупластичности Ip3 = 0.13 - суглинок (табл. 5.2 СТБ 943-2007);

2.Разновидность:

- по прочности при зондировании:так как для третьегослоя Pd3 = 4.8 МПа, то потабл. 5.6

СТБ 943-2007определяем - данный грунт прочный; - по показателю текучести (табл. 5.2СТБ 943-2007):

IL3 = 0.077 - полутвердый (0.0<IL<0.25).

Вывод: Слой №3 - суглинок полутвердый,прочный.

Данные,полученные по результатам расчетов,сведены втаблицу4. Таблица 4.

4. Определение нормативных и расчетных значений прочностных и деформационных характеристик грунтов поданным динамического зондирования

Необходимо для каждогослоя первоначально определитьнормативные значения следующих характеристик грунтов:

-удельный вес γn,γI,γII (кН/м3): γn=ρg, где ρ- плотность грунта в естественном состоянии;

-для водонасыщенных песков дополнительно определяется удельный вес грунта в

где γs - удельный вес твердых частиц грунта, γw - удельный вес воды.

8

Далее определяются нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов (φn, cn,E) поданным динамическогозондирования в зависимости от величины Рд (по

табл. 5.4,5.7,5.8ТКП 45-5.01-17-2006).

Расчетные значения характеристик грунтов для первой и второй группы предельных состояний определяются путем деления нормативных значений на коэффициент надежности по грунту γg, определяемых согласноГОСТ 20522-96"Грунты. Методы статистической обработки

результатов испытаний"..Результаты определения физико-механических характеристик грунтов сводятся в таблицу5.

ИГЭ1

Первый инженерно-геологический элемент - песок мелкий среднеоднородный средней прочности водонасыщенныйс условным динамическим сопротивлением Pd1 = 3.8 МПа.

1. Определяем удельный вес грунта γn и удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии

γn.w:

2. Определяем угол внутреннеготрения φn и удельное сцепление cn:

по таблице 5.4 ТКП 45-5.01-17-2006 находим,что для песков мелких при Pd1 = 3.8 МПа угол

внутреннего трения φn.1 = 30.8 о,удельное сцепление cn.1 = 1.74 кПа.

3. Определяем модуль деформаций грунта E:

по таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим,что для ИГЭ2при Pd 1 = 3.8 МПа модуль

деформации E1 = 17.4 МПа.

4. Определяем расчетные значения физико-механических характеристик грунтов для Iи II группы предельных состояний:

- расчетные значения удельноговеса принимаем равными: γI.1 = γn1 = 19.4 кН/м3 ,

- значение угла внутреннеготрения по Iгруппе предельных состояний (γgc = 1 ):

- значение угла внутреннеготрения по Iгруппе предельных состояний (γg.φ = 1.1):

- знаение угла внутреннего трения по IIгруппе предельных состояний (γg.φ = 1):

9

ИГЭ 2

Второй инженерно-геологический элемент - супесьпрочная пластичная с условным

2. Определяем угол внутреннеготрения φn и удельное сцепление cn:

по таблице 5.4 ТКП 45-5.01-17-2006 находим,что для ИГЭ2при Pd2 = 3.2 МПа угол

внутреннего трения φn.2 = 27 о, удельное сцепление cn.2 = 28.667 кПа.

3. Определяем модуль деформаций грунта E:

по таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим,что для ИГЭ2при Pd 2 = 3.2 МПа модуль

деформации E2 = 16.6 МПа.

4. Определяем расчетные значения физико-механических характеристик грунтов для Iи II группы предельных состояний:

- значение угла внутреннеготрения по Iгруппе предельных состояний (γg.φ = 1.15):

- знаение угла внутреннего трения по IIгруппе предельных состояний (γg.φ = 1):

ИГЭ3

Третий инженерно-геологический элемент - суглинок прочный полутвердыйс условным

10