Механика грунтов основания и фундаменты. Учебное пособие

Механика грунтов в то же время является одним из разделов строи тельной механики, в основу которой положены как законы теоретичес кой механики (механики твердых тел), так и закономерности деформи руемых тел (законы упругости, пластичности, ползучести).

Предмет «Основания и фундаменты» тесно связан с такими дисцип линами, как «Строительные конструкции», «Технология строительного производства» и «Строительные машины и оборудование».

Все здания и сооружения имеют подземные части, называемые фундаментами. В одних случаях они четко выделяются из всей кон струкции сооружения. Примером могут служить фундаменты в жи лых, гражданских и промышленных зданиях. В других – составляют одно целое с самими сооружениями (плотины, подпорные стенки, опо ры мостов).

Основанием называется толща грунтов, непосредственно залегаю щая под подошвой фундамента и воспринимающая давление от соору жения. Основание, сложенное природными грунтами, воспринимающее давление и не требующее какойлибо предварительной подготовки, на зывается естественным. Основание считается искусственным, если грунты в их естественном виде не пригодны для восприятия нагрузки от сооружения и требуют предварительного закрепления, уплотнения или даже замены другим, более надежным, грунтом.

Роль механики грунтов как инженерной науки огромна. Без знаний основ механики грунтов не представляется возможным правильно за проектировать современные промышленные сооружения, жилые зда ния и другие объекты.

Применение механики грунтов позволяет более полно использовать несущую способность грунтов, достаточно точно учесть деформации грунтов оснований под действием нагрузки от сооружений, что обуслов ливает принятие не только наиболее безопасных, но и экономичных ре шений.

Одной из основных заслуг этой дисциплины является то, что она дала научно обоснованное определение природы грунтов и тем самым помогла выявить все те запасы прочности, которые раньше не использовались.

Основными задачами фундаментостроения являются: снижение сто имости фундаментов путем совершенствования их конструкций, сокра щение сроков их строительства и обеспечение надежности в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Важно отметить, что многообразие инженерногеологических усло вий различных строительных площадок и широкий диапазон конструк тивнотехнологических типов возводимых зданий и сооружений требу ет при проектировании и устройстве оснований и фундаментов творческого подхода и тщательного анализа всего комплекса исходных данных.

Природные грунты образовались в результате физического и хими ческого выветривания горных пород. В процессе образования грунтов и в последующих условиях существования в зависимости от внешних ус ловий формировались их свойства.

Возраст природных грунтов в большинстве случаев (за исключени ем современных отложений) значителен и измеряется тысячелетиями, миллионами и сотнями миллионов лет (например, возраст кембрийских глин около 500 млн лет).

Все эти минералы имеют пластинчатую кристаллическую структу ру, но обладают разной поверхностной энергией. Наиболее активными являются монтмориллониты, наименее –каолиниты. Кристаллы груп пы монтмориллонита обладают замечательным свойством втягивать молекулы воды непосредственно в промежутки кристаллической ре шетки, что обеспечивает чрезвычайно большую набухаемость монтмо риллонитовых глин. Если грунты сложены из первичных минералов, то они хорошо сопротивляются действию внешней нагрузки, а если из вто ричных минералов, то они имеют, как правило, низкое сопротивление. Это необходимо учитывать при проектировании и устройстве основа ний и фундаментов.