Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Механика грунтов, основания и фундаменты. Методическая разработка.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени К.И. САТПАЕВА
0-летию Великой Победы СССР
7
в Великой Отечественной Войне
посвящаем!
Кашкинбаев И.З., Кашкинбаев Т.И.,
МЕХАНИКА ГРУНТОВ,
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Алм
2016
аты
УДК 624.15
ББК 38.58
К 31
Рецензенты:
Исаханов Е. А. докт. техн.наук, проф., кафедры
«Строительство» КазНИТУ им. К.И. Сатпаева.
Айменов Ж.Т. первый проректор ЮКГУ им.М.А. Ауэзова,
д.т.н., проф., Заслуженный деятель РК.
Менейлюк А.И. докт. техн. наук, проф., действительный
член Академии строительства Украины, зав. кафедры
«Технологии и механизации строи тельства» ОГАСА.
1 Кашкинбаев И.З., Кашкинбаев Т.И.
К 3
Механика грунтов, основания и фундаменты:
Методическая разработка. / Кашкинбаев И.З. и др. – Алматы, Нур-
Принт , 2016. - 27с.; ил. 9, табл. 10.
ISBN 978-601-7869-03-8
ложены методические рекомендации для самостоятельной работы
Из
студентов (СРС) к выполнению расчетно-графических задач,
курсового и дипломного проектов, а также проведению занятий под
руководством преподавателя (СРСП), с детальным подбором нормативно-технической и справочной литературы.
Предлагаемые методики расчета и проектирования рассмотрены в
неразрывной связи с требованиями строительных норм и правил и не
претендуют на единственно возможный вариант.
Методическая разработка составлена в соответствии с требованиями
кредитной системы обучения. Предназначена для студентов,
магистрантов и молодых специалистов нефтегазовой инженерии.
УДК 624.15
ББК 38.58
Ре
комендовано к изданию научно-методическим советом института
«Геология и нефтегазовое дело» КазНИТУ им.К.И. Сатпаева,
протокол № 1 от 1.09. 2015г.
чатается по плану издания Казахского национального ис-
Пе
следовательского технического университета им. К. И. Сатпаева на
2015-2016уч. год.
BN 978-601-7869-03-8 © Кашкинбаев И.З., 2015г.
IS
© Нур-Принт, 2016
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................... 4
1.Определение гидрогеологических, природно-климатических
топографических условий на площадке проектирования .................... 5
2. Основные физико - механические свойства обнаруженных грунтов . 7
3. П
ланировочные решения насосной станции ...................................... 10
4
. Конструктивные решения насосной станции ................................ 11
5. Определение нагрузок на фундамент [3] ......................................... 13
6. Определение глубины заложения подошвы ........................................ 15
7
. Определение предварительных размеров фундамента ....................... 18
9
. Определение среднего напряжения от веса сооружения ................ 20
10.Р
11.Р
асчеты и построение эпюры бытового давления.......................... 21
асчеты и построение эпюры дополнительного давления ............... 22
и
2. Определение деформаций основания ................................................ 24
1
ЕКОМЕНДУЕМАЯ К ИЗУЧЕНИЮ ЛИТЕРАТУРА ................. 26
Р
ВВЕДЕНИЕ
ель методической разработки - оказание помощи при выполнении
Ц
расчетно-графических задач, курсовых и дипломного проектов, а также
проведении занятий под руководством преподавателя с целью закрепления
и систематизации знаний студентов по общетехническим и специальным
дисциплинам.
Задача методической разработки - самостоятельное развитие студентами
способности творческого инженерного мышления, приобретение ими
навыков и умений выполнять расчеты по решению практических задач,
основанных на опыте проектных компаний и научно обоснованных
положениях, позволяющих повысить ориентацию будущих специалистов во
множестве инженерных вопросах нефтегазового производства.
В деле организации курсового и дипломного проектирования,
выполнения расчетно-графических работ, самостоятельной работе
студентов индивидуально и под руководством преподавателя, имеется
существенный недостаток - отсутствие литературы, устанавливающей
единый порядок и последовательность выполнения работ. Данный
недостаток нередко приводит к слишком большому их объему, к
усложненной структуре, влекущий за собой нерациональную трату
времени. Иногда, наоборот, работы получаются чересчур упрощенными, не
охватывающими обязательный комплекс вопросов. Они слабо связаны с
практическими целями, что снижают качество учебного процесса и
подготовленность специалистов к предстоящему творческому труду.
В данной связи в методической разработке изложены: содержание и
конкретные указания по сути работ; рекомендации по составлению
графических материалов и последовательность их исполнения, с детальным
подбором рекомендуемой нормативно-технической литературы.
Предлагаемые методы проектирования и расчета рассмотрены в
неразрывной связи с безопасными технологиями и не претендуют на
единственно возможный вариант.
Данные методики полезны для самостоятельной работы в период
предпроизводственной подготовки студентов, а также при переподготовке
молодых специалистов нефтегазового дела и строительства.
4
1. Определение гидрогеологических, природно-климатических
и топографических условий на площадке проектирования
Территория Казахстана делится на пять внутриреспубликанских
экономических районов: Восточно-Казахстанский, Западно-Казахстанский,
Северо-Казахстанский, Центрально-Казахстанский и Южно-Казахстанский
районы.
Западно-Казахстанский экономический район - регион в составе
республики Казахстан, находящийся в Восточной Европе и в Центральной
Азии, граничит на севере с РФ, на юге - с республиками Узбекистан и
Туркменистан, на западе - омывается Каспийским морем, на востоке
граничит с Костанайской, Карагандинской и Кызылординской областями
РК. Общая площадь территории: 736129 км². Расположение: от восточной
окраины дельты Волги на западе, до Туранской низменности на юговостоке, от южных отрогов Урала и Общего Сырта на севере, до плато
Устюрт и туркменских пустынь на юге. Омывается водами
внутриконтинентальных Каспийского и Аральского морей.
В географическом плане Западно-Казахстанский экономический регион
сосредоточен большей частью на Восточно-Европейской равнине, на
которой находится Прикаспийская низменность. Также располагается на
границе Европы и Азии, между южными отрогами Урала и их
продолжением в виде небольших гор Мугоджар, а также условно по реке
Эмба. На полуострове Мангышлак, на 132 м ниже уровня моря,
расположена впадина Каракия (Батыр). К востоку от полуострова
Мангышлак простирается плато Устюрт, которое расчленяют чинки, или
крутые выступы. Имеет значительную по длине береговую линию,
образованную побережьем Каспийского моря, омывающего п-ов
Мангышлак и Прикаспийскую низменность.
Внутренние районы Западного Казахстана отличаются довольно
суровым резко-континентальным климатом с жарким летом и морозной,
малоснежной зимой. Климат периферийных регионов, в особенности
побережья Каспийского моря, более мягкий, со средней температурой
января около −3 °C. Значительную часть Западного Казахстана занимают
равнинные степи и низменности. Речная сеть (Урал, Волга, Эмба) относятся
к бассейну внутреннего стока, много бессточных, солёных озёр.
Распространенными видами грунта в Атырауской области являются
глинистые и песчаные грунты (табл. 1):
5
Таблица 1. Распределение грунтов по типам на глубине до 5м. [5]
Крупнообломо
чные
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
0,35
0
0,3
1
0,28
8
0,28
8
0,2
73
0,27
4
0,24
2
0,1
47
0,43
3
0,20
0
0,1
34
12-
15
0,25
8
0,15
7
0,2
03
15-
18
0,29
7
0,22
8
0,2
06
Песчаные Глинистые
Глубина залегания, м.
0-3 - - - - - - 0,075
3-6 - - - - - - 0,151
6-9 - - - - - - 0,337
9-12 - - - - - - 0,233
Скальные и полускальные
- - - - - - 0,360
- - - - - 0,006 0,263
Валунный
Галечниковый
Гравнивый
Песок гравенистый
Песок крупный и
средней крупности
Песок мелкий и
пылеватый
Супесь
Суглинок
0,75
Глина
На основе данных таблицы 1строится геологический разрез площадки
про ектирования.
В т.ч. песчаные и гли нистые с
каменисты ми включениями
25%
-
-
-
-
-
-
Рисунок 1.
Геологический разрез на площадке проектирования
6
.
Рисунок 2.
769,0
14...4
860,0
20...6
825,0
23...12
909,0
8...0
909,0
34...22
718,0
30...22
834,0
30...20
858,0
36...19
725,0
1.2...6,1
747,0
2...5,1
864,0
05,2...6,1
790,0
9,1...5,1
837,0
9,0...5,0
837,0
1...5,1
689,0
1,1...7,0
737,0
75,0...35,0
710,0
05,0...03,0
713,0
11,0...03,0
860,0
25,0...13,0
864,0
9...7
Гистограмма распределения различных типов грунтов в поверхностной толще пород
Западно - Казахстанского экономического района:
1-2 – скальные; 2-3 – песчаные; 3-4 – глинистые; 4-5 – крупно-обломочные.
В соответствии с [2., 6.] определяются - природно-климатические
условия, приводятся условные обозначения обнаруженных - на площадке
проектирования - грунтов и их физико - механические свойства.
1) H
(глубина промерзания) – 1.5 м для песков, 1.3 метра для суглинков
пр
2) У.Г.В. (уровень грунтовых вод) – 2-5 м
3) H
-15 м
гр
2. Основные физико -
механические свойства обнаруженных грунтов
Таблица 2.
Свойства Супесь Суглинок Глина Песок
Влажность W%
Угол внутреннего трения φ
Плотность γ
Коэффициент пористости ε
Число пластичности Ј
Водородный показа тель
водной вытяж ки Р
, 103 кг/м
y
3
р
н
7
Условные графические
обозначения основных видов грунтов [6].
Таблица 3.
Эффузивные (излившиеся) грунты Эффузивные (излившиеся) грунты
1.Валуны 11.Опока
2.Галька
3.Гипс 13.Песок крупный
4.Глина 14.Песок мелкий
5.Гравий
6.Известняк 16.Песок средний
7.Ил 17.Песчаник
12.Песок
гравелистый
15.Песок
пылеватый
8.Камни, глыбы
9.Лесс,
(лессовидные,
суглинок, глина)
10.Мел
18.Слой почвеннорасти тельный
19.Суглинок
8
Свойства
0,37-
0,45
0,5-
0,7
0,40-
0,50
0,40-
0,50
0.41061
Коэффициент
пористости, e
0,60-
0,80
0,5-
1,0
0,65-
1,0
0,65-
1,0
0,47-
0,48
Размеры частиц,
мм
2-
0,05
Содержание
массе
75
более
50
более
40
более
40
более
50
более
25
более
50
более
Удельный вес,
(г/см
)
2,652,67
2,682,72
2,582,73
2,712,76
2,652,75
2,652,67
2,652,67
2,682,7
Число
пластичности, Jp
Содержание
массе
Показатель
текучести, I
1< I <
0
Коэффициент
Пуассона, v
Несущая
[кг/см²]
Расчетное
[кг/см²]
Плотность,
кг/м
1500-
1750
1500-
1750
1500-
1750
1500-
1750
1750-
2300
1750-
1900
1600-
1700
1600-
1900
Удельное
(кгс/см
)
Угол внутрен.
трения φ
n
Коэф. разрыхля
емости
1,1-
1,2
Коэф. фильтра
ции, м/сут
0,1-1
1-5
0,01-
0,1
Влажность w, %
7-10
9-15
12-20
20-30
7-10
7-10
10-17
Основные
физико-механические свойства грунтов
Песок
мелкий
Супесь
Суглин
ок
Глина
Гравий
Песок
Таблица 4.
крупн.
Песок
средн.
Лесс
Пористость, n
частиц, % по
3
песчаных
частиц, % по
0,5-0,6 < 0,55 < 0,55
0,5-0,6 < 0,55 < 0,55
> 0,10
и
и
2-0,05 2-0,05 > 2 > 0,50 > 0,25
и
и
и
и
и
0 1 - 7 1 - 7 > 17 -- -- -- --
- >= 50 >= 40 >= 40
-
0-1 0-1
0,30 0,30 0,35 0,42 0,30 0,30
способность
сопротивлние
3
сцепление
грунта, кПа, c
2
Модуль дефор
Е, [МПа],
3,5-
5,5
2,0-
3,0
13-21
(0,03-
0,15)
3,5-5,5 1-6 5-6 3,5-4,5
1,0-3,0 1,0-6,0 4-6 1,5-2
19-47
(0,15-
0,47)
36-81
(0,29-
0,81)
(0,01-
0,02)
n
2-3
0,8-
1,7
2-6
(0,02-
0,06)
28-38 18-30 12-26 7-21 38-40 35-40
18-48
(180-
480)
18-30 12-26 7-21 (300-
500)
1,2-1,3 1,2-1,3 1,2-1,3
0,1-1
50-150 2-50 5-20
2,5-
3,5
1,8-
1,4
(0,01-
0,03)
(300-
500)
До 3
До 3
(225-
300)
9
3. Планировочные решения насосной станции
Ри
сунок 3.
План насосной станции
Ри
сунок 4.
Поперечный разрез здания
10