10

Федеральное агентство по образованию

Сыктывкарский лесной институт - филиал

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С. М. Кирова»

Кафедра «Дорожное, промышленное и гражданское строительство»

Расчетно-графическая работа

по курсу: «Механика грунтов»

Выполнил: ____________ студент 4 курса ФЗО спец. ПГС

сокр. формы обучения

шифр 051514

Лыткин Андрей Николаевич

Проверил: _____________ старший преподаватель

Бобров Владимир Владимирович

г. Сыктывкар

2011

Оглавление

Стр.

Задача №1. Природа грунтов и показатели физико-механических свойств 3

Задача №2. Напряжения в грунтах от действия внешних сил 9

Задача №3. Напряжения в грунтах от действия внешних сил 11

11

Задача №4. Напряжения в грунтах от действия внешних сил 17

17

Задача №5. Теории предельного напряженного состояния грунтов 24

Задача №6. Теории предельного напряженного состояния грунтов 24

Задача №7. Деформации грунтов и прогноз осадок фундаментов 30

Задача №8. Деформации грунтов и прогноз осадок фундаментов 34

Список использованных источников и литературы 38

Задача №1. Природа грунтов и показатели физико-механических свойств

По результатам лабораторных исследований свойств грунтов требуется:

а) для образцов песчаного грунта построить интегральную кривую гранулометрического состава, определить тип грунта по гранулометрическому составу и степени его неоднородности, дать оценку плотности сложения и степени влажности, определить расчетное сопротивление R₀;

Номер варианта	Плотность, г/см3		Влажность, %	Содержание частиц, %, при их размере, мм
	частиц грунта	грунта		более 2,00	2,00 – 0,50	0,50 – 0,25	0,25 – 0,10	0,10 – 0,05	0,05 – 0,01	0,01 – 0,005	менее 0,005
4	2,68	1,89	8,40	1,0	31,0	25,0	10,0	27,4	3,6	1,2	0,8

для образцов глинистого грунта определить тип грунта, разновидность по консистенции и расчетное сопротивление R₀;

Номер варианта	Плотность, г/см3		Влажность, %
	частиц грунта	грунта	Природная	на границе
				раскатывания	текучести
4	2,71	1,87	22,3	19,4	30,8

б) построить график компрессионной зависимости вида , определить для заданного расчетного интервала давлений коэффициент относительной сжимаемости грунта, модуль деформации грунта и охарактеризовать степень сжимаемости грунта (начальная высота образца грунта h = 20 мм);

Номер варианта	Начальный коэффициент пористости e0	Полная осадка грунта Si, мм при нагрузке Pi, МПа					Расчетный интервал давлений, МПа
		0,05	0,10	0,20	0,30	0,50	Р1	Р2
4	0,540	0,14	0,29	0,46	0,59	0,75	0,05	0,30

в) построить график сдвига вида , методом наименьших квадратов определить нормативное значение угла внутреннего тренияи сцеплениегрунта.

Номер варианта	Предельное сопротивление образца грунта сдвигу , МПа, при нормальном удельном давлении, передаваемом на образце грунтаPi, МПа
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
4	0,074	0,150	0,225	0,300	0,375	0,450

Решение:

а) Для определения степени неоднородности гранулометрического состава песчаного грунта построим интегральную кривую гранулометрического состава:

Рис.1-1. Интегральная кривая гранулометрического состава

Степень неоднородности гранулометрического состава U определяется по формуле: где d₆₀, d₁₀ – диаметры частиц, меньше которых в данном грунте содержится соответственно 60 и 10% частиц по массе (принимается по интегральной кривой гранулометрического состава грунта).

В нашем случае Таким образом, можно сделать вывод, что песок неоднородный. Данный песчаный грунт относится к пескам средней крупности согласно Табл. Б10 ГОСТ 25100-95.

Величина коэффициента пористости е равна:

.

По Табл. Б18 ГОСТ 25100-95 песок средней крупности с таким коэффициентом пористости характеризуется как плотный.

Разновидность песчаных грунтов по степени водонасыщения S_r определяется согласно Табл. Б17 ГОСТ 25100-95.

.

В соответствии с вышеуказанной таблицей данные пески являются маловлажными.

Расчетное сопротивление плотных песков средней крупности .

Тип глинистого грунта и разновидность по консистенции определяются по заданным границам текучести, раскатывания и природной влажности.

Разность между влажностями на границах текучести и раскатывания называется числом (индексом) пластичности и обозначается I_p:

По Табл.Б11 ГОСТ 25100-95 данный глинистый грунт можно считать суглинком.

Показатель текучести I_L определяется по формуле:

В соответствии с Табл. Б14 ГОСТ 25100-95 данный суглинок тугопластичной консистенции.

Величина коэффициента пористости е равна:

.

Расчетное сопротивление тугопластичных суглинков с показателем текучести и коэффициентом пористости будет равным .

б) Для построения графика компрессионной зависимости и определения коэффициента относительной сжимаемости грунта необходимо, прежде всего, вычислить коэффициенты пористости грунта e_i, соответствующие заданным ступеням нагрузки, по формуле:

где e_i – искомое значение коэффициента пористости грунта после уплотнения под нагрузкой Р_i;

e₀ – начальное (до уплотнения) значение коэффициента пористости грунта;

S_i – полная осадка образца грунта при заданной нагрузке Р_i, измеренная от начала загружения;

h – начальная (до уплотнения) высота образца грунта.

Рассчитанные коэффициенты пористости грунта e_i внесем в таблицу:

Pi	0,05	0,10	0,20	0,30	0,50
ei	0,53	0,52	0,50	0,49	0,48

Рис.1-2. График компрессионной зависимости

Коэффициент относительной сжимаемости грунта m_v определяется по формуле:

,

где m₀ – коэффициент сжимаемости грунта для заданного расчетного интервала давлений:

e₁ и e₂ –коэффициенты пористости, соответствующие давлениям P₁ и P₂;

P₂ – P₁ – заданный расчетный интервал давлений, или так называемое действующее давление.

Коэффициент относительной сжимаемости грунта m_v равен:

,

что свидетельствует о том, что грунт – среднесжимаемый.

Модуль деформации вычисляют для заданного расчетного интервала давлений по формуле:

.

в) Для определения нормативного значения угла внутреннего трения грунта и сцепления грунтаследует воспользоваться формулами, составленными на основе законов математической статистики.

Для начала построим вспомогательную таблицу для нахождения искомых величин методом наименьших квадратов:

n		Рi
1	0,074	0,1	0,0074	0,01
2	0,150	0,2	0,0300	0,04
3	0,225	0,3	0,0675	0,09
4	0,300	0,4	0,1200	0,16
5	0,375	0,5	0,1875	0,25
6	0,450	0,6	0,2700	0,36
Σ	1,574	2,1	0,6824	0,91

Используя рассчитанные значения, находим:

.

Строим график сдвига :

Рис.1-3. График сдвига