- •Введение.
- •1. Физические свойства грунтов.
- •1.1. Общие сведения о показателях физических свойств.
- •1.3. Примеры расчета физических свойств грунтов.
- •2. Классификационные показателей сыпучих грунтов.
- •2.1 Классификационные показатели грунтов в строительной практике.
- •2.2. Задания к практическим занятиям по классификациям песчаных грунтов.
- •2.3. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов.
- •3. Классификационные показатели глинистых грунтов.
- •3.1. Классификационные показатели глинистого грунта в строительной практике.
- •3.2 Задание к практическим занятиям по классификации глинистых грунтов.
- •3.3. Примеры решения задач по оценке вида и состояния глинистых грунтов.
- •4. Расчеты связанные с уплотнением грунтов в искусственных насыпях и обратных засыпках пазух фундаментов.
- •4.1. Показатели уплотнения грунтов.
- •4.2 Задание к практическим занятиям по оценке параметров уплотнения песчаных и глинистых грунтов.
- •4.3. Примеры расчета параметров уплотнения грунтов.
- •5. Расчеты связанные с оценкой морозного пучения грунтов при сезонном промораживании оснований.
- •5.2. Задания к практическим занятиям по расчету параметров морозного пучения при сезонном промерзании глинистых и песчаных грунтов.
- •5.3 Примеры расчетов параметров морозостойкости песчаных и глинистых грунтов.
- •6. Закономерности уплотнения грунтов под нагрузкой.
- •6.2. Задание к практическим занятиям по расчету параметров уплотнения грунтов по результатам компрессионных испытаний.
- •6.3. Примеры решения задач по оценке параметров уплотнения грунта и расчета деформаций в условиях нагружения близких к одномерному обжатию.
- •7. Закономерность водопроницаемости грунтов.
- •7.1 Общие сведения о закономерности фильтрации воды в грунтах.
- •1,2,3 –Грунты отличающиеся по крупности
- •7.2. Задание для практических занятий по оценке параметров фильтрационной консолидации грунта в условиях задачи одномерного обжатия.
- •7.3 Примеры расчета уплотнения грунтов во времени в процессе фильтрационной консолидации в условиях одномерного обжатия.
- •8. Закономерности предельного сопротивления грунтов сдвигу.
- •8.2. Задание для практических занятий по оценке прочностных характеристик грунтов по результатам лабораторных испытаний на срез.
- •8.3. Примеры решения заданий по определению прочностных показателей грунта.
- •9. Фазы напряженно-деформируемого состояния грунта. Принцип линейной деформируемости.
- •9.1 Зависимость между деформациями и напряжениями в грунта.
- •9.2 Задание для практических занятий по оценке характерных нагрузок на грунты основания под штампом.
- •1. Выполнить расчеты для штампов с прямоугольной формой подошвы характерных давлений на грунт:
- •9.3 Примеры расчета характерных давлений на грунт под подошвой штампа.
- •10. Определение напряжений в грунтах.
- •10.1. Действие сосредоточенной нагрузки на поверхности полупространства. Способ элементарного суммирования.
- •10.2. Распределение напряжений при равномерно распределенной нагрузке по площади прямоугольника. Метод угловых точек.
- •10.3. Распределение напряжений при действии равномерно распределенной нагрузки по полосе (по подошве ленточного фундамента).
- •10.4. Распределение напряжений при действии равномерно распределенной нагрузки по площади прямоугольного треугольника.
- •10.5. Распределение напряжений от собственного веса грунта.
- •10.6. Задания для практических занятий по расчету распределения напряжений в грунте при равномерно распределенной нагрузке на поверхности.
- •10.7. Примеры вычисления по распределению напряжений в массиве грунта. Нагружение грунта обеспечивается в интервале применимости теории линейно деформируемых тел.
- •11. Деформации сжатия грунтов под нагрузкой.
- •11.2 Расчет пластических осадок грунтовых оснований.
- •11.3. Задания для практических занятий по расчету осадок оснований и кренов штампов.
- •12. Расчет давлений грунтов ограждения.
- •12.1 Давление грунтов на ограждения.
- •12.2. Задания для практических занятий по расчету давлений грунта на подпорные стенки
- •12.3. Примеры расчета активных давлений грунта и сопротивлений грунта сдвигу подпорных стенок.
- •13. Устойчивость земляных масс в откосах.
- •13.1. Расчетные методы по оценке устойчивости откосов.
- •13.2. Задания к практическим занятиям по расчету устойчивости откосов в грунтах.
- •13.3. Примеры расчета устойчивости откосов в грунтах.
13.2. Задания к практическим занятиям по расчету устойчивости откосов в грунтах.
1. Выполнить расчеты очертания поверхности равноустойчивого откоса по решению В.В. Соколовского. Высоту откоса принять самостоятельно Н ≥ 6,0м.
Напластование грунтов в откосе и их характеристики принять по вариантам из таблиц 10.6 и 10.7.
Расчеты выполнить для коэффициентов устойчивости kst=1,0 и kst=1,2.
2. Выполнить расчеты очертания поверхности равноустойчивости откоса по решению Н.Н. Маслова. Высоту откоса и грунтовые условия принять как в задании 1. Расчеты выполнить при
3. Выполнить расчеты очертания равноустойчивого откоса по решению Н.Н. Маслова для условий из задания 2. с учетом влияния фильтрующейся грунтовой воды.
13.3. Примеры расчета устойчивости откосов в грунтах.
Пример 1. Выполнить расчеты очертания поверхности равноустойчивого откоса по решению проф. Соколовского В.В. Высота откоса 10,0 м, грунт суглинок:
Решение: Определяется величина α:
Далее задаются различные значения х и определяются координаты точек на поверхности откоса (z). Расчеты приведены в таблице.
х, (м) |
α |
m=х/α |
α·ζ |
tgφ |
x· tgφ | ||
0 |
3,60 |
|
|
|
0,360 |
|
|
1 |
0,28 |
0,80 |
2,88 |
0,31 |
3,19 | ||
2 |
0,56 |
1,00 |
3,60 |
0,61 |
4,21 | ||
4 |
1,11 |
1,25 |
4,50 |
1,22 |
5,72 | ||
6 |
1,67 |
1,35 |
4,85 |
1,84 |
6,69 | ||
8 |
2,22 |
1,47 |
5,30 |
2,45 |
7,75 | ||
10 |
2,78 |
1,50 |
5,40 |
3,06 |
8,46 | ||
12 |
3,36 |
1,53 |
5,51 |
3,67 |
9,18 | ||
14 |
3,89 |
1,55 |
5,58 |
4,28 |
9,85 |
Величина допустимой равномерно распределённой нагрузки на поверхности грунта: .
Очертание поверхности равноустойчивого откоса по решению Соколовского.
Пример 2. Выполнить расчеты очертания поверхности равноустойчивого откоса по условиям примера 1 при коэффициенте устойчивости
Решение: - Определяются величины ср и φр:
- Вычисляется величина α:
Расчеты координат zi точек откосов по заданным координатам х приводятся в таблице.
Очертание откоса помещено на поле графика к примеру 1.
х, (м) |
α |
m=х/α |
α·ζ |
tgφр |
x· tgφр | |||||||||
0 |
2,711 |
|
|
|
0,255 |
|
| |||||||
1 |
0,367 |
0,877 |
2,378 |
0,255 |
2,633 | |||||||||
2 |
0,738 |
1,092 |
2,960 |
0,510 |
3,470 | |||||||||
4 |
1,475 |
1,341 |
3,635 |
1,020 |
4,655 | |||||||||
6 |
2,213 |
1,461 |
3,961 |
1,530 |
5,491 | |||||||||
8 |
2,951 |
1,518 |
4,115 |
2,040 |
6,155 | |||||||||
10 |
3,689 |
1,545 |
4,188 |
2,550 |
6,738 | |||||||||
12 |
4,426 |
1,558 |
4,224 |
3,060 |
7,284 | |||||||||
14 |
5,164 |
1,564 |
4,240 |
3,570 |
7,810 | |||||||||
22 |
|
8,115 |
1,57 |
4,256 |
|
5,61 |
9,866 |
Величина допустимой нагрузки на поверхности грунта: .
Пример 3. Выполнить расчеты очертания равноустойчивого откоса для условий из примера 1 по методу проф. Маслова (Метод Fр) при коэффициенте устойчивости
Решение: Толща откоса по высоте разбивается на 5 условных слоев мощностью hi=2,0 м.
Нормальные напряжения по горизонтальным площадкам в уровне каждого слоя определяются собственным весом грунта ()
Угол сдвига определяется:
Для условий
Расчеты приводятся в табличной форме.
zi , м |
tgφI |
|
tgψI | ||
2,0 |
0,308 |
3,86 |
0,4900четы приводятся в табличной форме. унта ()дкам в уровне каждого ца.юдения за состоянием тела железобетонного днища в процессе |
0,798 |
2,506 |
4,0 |
7,72 |
0,246 |
0,554 |
6,116 | |
6,0 |
11,58 |
0,164 |
0,472 |
10,354 | |
8,0 |
15,44 |
0,123 |
0,431 |
14,994 | |
10,0 |
19,30 |
0,098 |
0,408 |
19,920 |
Пример 4. Выполнить расчет очертания равноустойчивого откоса по примеру 3 с учетом влияния фильтрующейся воды. Уровень грунтовых вод расположен на глубине 2,0 м от поверхности. Коэффициент пористости грунта е = 0,8. Расчеты выполнить для коэффициента устойчивости
Решение: Всю толщу грунта по высоте откоса разбиваем на условные слои hi=2,0 м. Удельный вес грунта выше уровня грунтовых вод принимается ниже уровня грунтовых вод
Влияние взвешивающего действия воды на очертание откоса
Расчеты выполнены в табличной форме:
№ слоя |
hi, м |
zi, м |
xi, м |
1,2 xi, м | ||||||
1 |
2,0 |
3,86 |
3,86 |
1 |
0,308 |
0,492 |
0,8 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
2 |
2,0 |
5,77 |
7,72 |
0,747 |
0,230 |
0,246 |
0,476 |
4,0 |
6,702 |
8,042 |
3 |
2,0 |
7,68 |
11,58 |
0,663 |
0,204 |
0,164 |
0,368 |
6,0 |
12,136 |
14,563 |
4 |
2,0 |
9,59 |
15,44 |
0,621 |
0,191 |
0,123 |
0,314 |
8,0 |
18,50 |
22,2 |
5 |
2,0 |
11,5 |
19,3 |
0,596 |
0,184 |
0,098 |
0,282 |
10,0 |
25,60 |
30,72 |
Очертание поверхностей равноустойчивых откосов в грунте
с учетом влияния фильтрующейся воды (к примеру 4)
Пример 5. Оценить степень устойчивости откоса выемки в сравнительно однородном пласте суглинка:
Высота откоса Н=8м. Уклон поверхности откоса i=1:1,5.
Решение 1: Проверяется очертание откоса по решению В.В. Соколовского – А.М. Сенкова.
у, м |
α·ζ |
tgφI |
y· tgφI | |||||
2 |
3,725 |
0,537 |
0,986 |
3,673 |
0,2484 |
0,497 |
4,17 |
1,085 |
4 |
1,074 |
1,228 |
4,574 |
0,994 |
5,568 |
0,699 | ||
6 |
1,611 |
1,370 |
5,103 |
1,490 |
6,593 |
0,513 | ||
8 |
2,148 |
1,453 |
5,412 |
1,987 |
7,399 |
0,403 | ||
10 |
2,685 |
1,502 |
5,595 |
2,484 |
8,079 |
0,340 | ||
12 |
3,222 |
1,530 |
5,699 |
2,981 |
8,680 |
0,301 |
Очертание поверхностей откоса по решению Соколовского В.В. к примеру 5
1.- поверхность заданного откоса очертание поверхности откоса при; 3 – очертание поверхности равноустойчивого откоса по решению Соколовского В.В. в координатах по глубине заданного откоса; 4 – призма обрушения грунта на заданном откосе, для которой; 5 – очертание поверхности равноустойчивого откоса при Р0=0.
- По методу Соколовского на поверхности грунта действует нагрузка: .
По результатам расчёта заданный откос характеризуется пониженным показателем устойчивости , в зоне у поверхности мощностьювозможно образование призмы обрушения. При отсутствии нагрузки на поверхности откоса (Р0=0) устойчивость откоса обеспечена .
Решение 2. Проверяется устойчивость откоса по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Проводится построение луча через верхнюю бровку откоса на котором будет лежать центр наиболее опасной кривой сдвига. Схема построения приведена на рисунке, искомый луч В-М. Центр О1 назначается на вертикали проходящей через середину откоса, О2 через 1/3 заложения откоса, О3 через 1/6 заложения откоса. Массив грунта отсекаемый радиусами R1, R2,R3 условно делится на блоки b=4,0м. Площадь сечения блоков определяется как площадь трапеций
В каждом выделенном блоке определяется сила веса для объема единичного размера вдоль откоса: ; Определяется составляющая сдвигающего усилия:
Определяется удерживающие усилия: |
Коэффициент устойчивости определяется:
Расчеты для выбранных 3-х центров сдвига приведены в таблице:
Центр О1 | ||||||||
№ блока |
Аi, м2
|
Gi, т |
αi, град |
cosαi |
Ni, т
|
Тiуд, т
|
sinαi |
Тiсдв, т |
1 |
15,6 |
17 |
0,956 |
-14.9 |
-4,1 |
0,292 |
4,5 | |
2 |
42,1 |
0 |
1,0 |
42,1 |
11,7 |
0,0 |
0 | |
3 |
57,7 |
18 |
0,951 |
54,8 |
15,2 |
0,309 |
17,8 | |
4 |
50,7 |
39 |
0,777 |
39,5 |
10,9 |
0,629 |
31,9 | |
5 |
11,7 |
63 |
0,454 |
5,3 |
1,5 |
0,891 |
10,4 | |
| ||||||||
|
Центр О2 | |||||||
1 |
12,88 |
9 |
0,988 |
-12,7 |
-3,5 |
0,156 |
2,1 | |
2 |
33,6 |
9 |
0,988 |
33,2 |
9,2 |
0,156 |
5,2 | |
3 |
44,1 |
28 |
0,833 |
39,0 |
10,7 |
0,469 |
20,7 | |
4 |
23,4 |
55 |
0,574 |
13,4 |
3,7 |
0,819 |
19,7 | |
| ||||||||
|
Центр О3 | |||||||
1 |
10,9 |
0 |
1,0 |
10,9 |
3,0 |
0,09 |
0,0 | |
2 |
27,3 |
17 |
0,596 |
26,0 |
7,2 |
0,292 |
8,0 | |
3 |
32,0 |
36 |
0,809 |
25,8 |
7,1 |
0,588 |
18,8 | |
4 |
11,7 |
56 |
0,559 |
6,5 |
1,8 |
0,829 |
9,7 | |
|
Минимальное значение коэффициента устойчивости откоса
По результатам расчёта заданный откос в глубинных зонах обладает достаточным уровнем надёжности по устойчивости.
3. Сравнение результатов расчётов по методу Соколовского и методу круглоцилиндрических поверхностей.
- По методу Соколовского на поверхности грунта действует нагрузка: .
- Нагрузка учитывается при расчёте по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения при кst=1,3.
В 4-м отсеке дополнительная нагрузка:
В 5-м отсеке дополнительная нагрузка:
Анализ решений в одинаковых граничных условиях (Р0=0; Р0) показывает разные результаты по параметрам устойчивости грунта в откосе. При этом метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения показывает большую величину коэффициента по сравнению с методом Соколовского В.В. При учёте допустимых давлений на поверхности грунта (Р0=5,22т/м2), метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения показывает недостаточную величину кst, требуется уменьшить величину уклона образующей откоса i.
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………..4
Физические свойства грунтов…………...……………………………………....4
Классификация показателей сыпучих грунтов…………………….…………....9
Классификация показателей глинистых грунтов………..………………..…....15
Расчеты связанные с уплотнением грунтов на искусственных насыпях и
обратных засыпках пазух фундаментов……………………………….………..19
Расчеты связанные с оценкой морозного пучения грунтов при сезонном промораживании оснований……………………………………….…...….24
Закономерности уплотнения грунтов под нагрузкой………………..….….…...34
Закономерности водопроницаемости грунтов……………………….…..……...42
Закономерности предельного сопротивления грунта сдвигу……………..…...49
Фазы напряженно – деформируемого состояния грунта………………….…....57
Определение напряжений в грунтах………………………………………..…....67
Деформации сжатия грунтов под нагрузкой………………………………….....92
Расчет давлений грунтов ограждения…………………………………………..117
Устойчивость земляных масс в откосах………………………………………...133
Учебно-методическое издание
“МЕХАНИКА ГРУНТОВ”
Методические указания «Сборник задач»
Составитель:
Кудряшов Валерий Петрович