Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт–Петербургский государственный политехнический университет»

___

Инженерно - строительный факультет

Заочное отделение

Курсовая работа

по дисциплине: «_Механика грунтов_».

Работу выполнил:

Студент ______ группы __ курса__

Зачётная книжка № __

«__» __ 2012 г.

Работу проверил

А.П. Крутов

«____» ____________ 2012 г..

Санкт – Петербург

2012 г.

Содержание

Раздел I. 3

1. Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения. 3

2. Расчет осадки сооружения. 4

Раздел II 6

1. Определение активного давление грунта на подпорную стену. 6

1.1 Расчёт активного давления на стенку от действия собственного веса грунта 7

1.2. Расчёт активного давления на стенку от действия внешних нагрузок. 8

Раздел III 9

1. Проверка устойчивости откоса грунтового сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения. 9

Список литературы 14

Приложение 1 15

Приложение 2

Приложение 3

Задание

Рассчитать напряженное состояние в плоскости подошвы и основании сооружения, его осадку, активное давление грунта на подпорную стенку, а также оценить устойчивость сооружения.

РазделI.

1. Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения.

Для определения вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента воспользуемся формулой для случая внецентренного нагружения, известной из курса сопротивления материалов:

, (1)

где N– вертикальная сила, действующая на подошву сооружения, тс;

А – площадь подошвы, м²;

М = Т(h+d) – момент относительно подошвы, создаваемый горизонтально действующей силой Т;

W– осевой момент сопротивления.

Таблица 1 – Характеристики сооружения и действующих нагрузок

b, м	d, м	N, тс	T, тс	h, м
16	2,5	340	40	3.0

Рисунок 1. Схема сооружения

Расчёт ведётся для сооружения шириной 1 м

А = 1 b= 16 м²;

М = Т(h+d) = 40(3+2,5) = 220 тсм;

;

2. Расчет осадки сооружения.

Таблица 2 – Характеристики грунтов

№ слоя	Плотность ρ, т/м3	Угол внутреннего трения φ, градус	Сцепление с, тс/м2	Коэффициент бокового давления ξ
1	1,81	34
2	1,98	26	1,7	0,53

Расчёт выполнен методом послойного суммирования, заключающимся в делении сжимаемой толщи на расчетные слои и суммировании деформаций отдельных слоев.

Полная осадка сооружения равна сумме осадки погашения разбухания r, вызванного при отрытии котлована снятием нагрузки ρ₁dи собственно осадки от части веса сооружения (q- ρ₁d). Эпюры напряжений в основании от действия указанных нагрузок построены с использованием решения модели линейно-деформируемой среды.

Определим активную глубину сжатия (сжимаемую толщу), в пределах которой учитываются деформации грунтов. Сжатием глубже расположенных слоёв при определении осадок пренебрегают. В общем случае вертикальное смещение любой точки на поверхности основания можно представить в виде:

r,sили (s+d’) =,

где ε_z– деформация грунта в направлении вертикальной оси в некоторой точке основания;

r– осадка погашения разбухания;

s– осадка за счёт части веса сооружения;

d’ – дополнительная осадка за счёт влияния соседних сооружений или пригрузок (в данной работе не рассчитывается).

Активная глубина сжатия H_aлегко находится графическим путём с помощью построения эпюры напряжений σ_z(q’)=f(q-ρz) и эпюры 0,2 σ_zи нахождения точки их пересечения. Для этого необходимо рассчитать напряжения от собственного веса грунта (бытовые напряжения) σ_z1и напряжения в толще грунта σ_z, а так же дополнительную нагрузку от части веса сооруженияq’.

σ_z1= ρ₁d, (2)

где ρ₁– плотность первого слоя грунта, т/м³;

d– толщина первого слоя грунта, м.

σ_z= ρ₁d+ ρ₂z, (3)

где ρ₂– плотность второго слоя грунта, т/м³;

z– глубина залегания точки, м.

q’ =q- ρ₁d, (4)

q=N/A– нагрузка, передающаяся на грунт от возводимого сооружения.

σ_z(q’) =K_zq’, (5)

где σ_z(q’) – напряжение от дополнительной нагрузки от части веса сооружения, тс/м²;

K_z– коэффициент

q= 340/16 = 21,25 тс/м².

q’ = 21,25 - 1,812,5 = 16,73 тс/м².

Для точки 1 σ_z = 0.

Для точки 2: σ_z1= 1,812,5 = 4,53 тс/м²

Для построения эпюр напряжений σ_z(q’) =f(q-ρz) и эпюры 0,2 σ_zи нахождения точки их пересечения составим таблицу. Эпюры смотреть в приложении 1.

Таблица 3 – Значения бытовых напряжений σ_z, 0,2σ_zи дополнительных напряжений от части веса сооружения σ_z(q’) для определения активной глубины сжатияH_a.

z/b	0	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5
z, см	0	4	8	12	16	20	24
Kz	1	0,96	0,82	0,67	0,55	0,46	0,4
σz(q’), тс/м2	16,725	16,056	13,7145	11,20575	9,19875	7,6935	6,69
σz, тс/м2	4,525	12,445	20,365	28,285	36,205	44,125	52,045
0,2σz, тс/м2	0,905	2,489	4,073	5,657	7,241	8,825	10,409

Активная глубина сжатия H_aсоставила 18,4 м. (см. Приложение 1).

В пределах активной глубины сжатия считаем осадку сооружения методом послойного суммирования осадок без учёта боковых деформаций грунта.

, (5)

где e_1,i– коэффициент пористости грунта до приложения нагрузки, соответствует σ₁, которое в свою очередь соответствует бытовому напряжению.

e_2,i– коэффициент пористости грунта с учётом нагрузки от части веса сооружения, соответствует σ₂= σ_z,быт+ σ_z(q’).

Δz_i– элементарный слой активной глубины сжатия, м.

Примем Δz_i= 2,3 м.

Коэффициенты пористости грунта определяем с помощью компрессионной кривой. Напряжения σ₁, σ₂определяем на эпюре (Приложение 1) в середине каждого слоя активной глубины сжатия.

Таблица 4 – Расчёт осадки сооружения

№ слоя	σ1	σ2	e1	e2	(e1 -e2)/ /(1+e1)	Δz	(e1 -e2)Δz / /(1+e1)
1	6,9	23,4	0,778	0,762	0,008999	2,3	0,020697
2	11,6	27,8	0,773	0,758	0,00846	2,3	0,019459
3	16,1	31,2	0,769	0,755	0,007914	2,3	0,018202
4	21,1	34,6	0,764	0,754	0,005669	2,3	0,013039
5	25,2	37,6	0,761	0,752	0,005111	2,3	0,011755
6	30,2	40,8	0,756	0,749	0,003986	2,3	0,009169
7	34,5	43,9	0,7535	0,748	0,003137	2,3	0,007214
8	38,2	46,6	0,751	0,746	0,002856	2,3	0,006568
Полная осадка сооружения S, м							0,12