4. Основные разделы курса «Механика грунтов»

Основные понятия курса. Цели и задачи курса. Состав, строение, состояние и физические свойства грунтов  Основные понятия курса.  Задачи курса механики грунтов.  Состав и строение грунтов.  Структура и текстура грунта, структурная прочность и связи в грунте.  Физические свойства грунтов.  Строительная классификация грунтов.  Связь физических и механических характеристик грунтов.  Понятие об условном расчетном сопротивлении.  Механические свойства грунтов  Деформируемость грунтов  Компрессионные испытания, получение и анализ компрессионных кривых.  Деформационные характеристики грунтов.  Принцип линейной деформируемости.  Водопроницаемость грунтов.  Закон ламинарной фильтрации. Закономерности фильтрации воды в сыпучих и связных грунтах. Прочность грунтов.  Трение и сцепление в грунтах.  Сопротивление грунтов при одноплоскостном срезе.  Сопротивление сдвигу при сложном напряженном состоянии. Теория прочности Кулона-Мора. Прочность грунтов в неконсолидированном состоянии  Полевые методы определения параметров механических свойств грунтов.  Определение напряжений в массивах грунтов.  Определение контактных напряжений по подошве сооружения.  Классификация фундаментов и сооружений по жесткости.  Модель местных упругих деформаций и упругого полупространства  Влияние жесткости фундаментов на распределение контактных напряжений.  Распределение напряжений в грунтовых основаниях от собственного веса грунта.  Определение напряжений в грунтовом массиве от действия местной нагрузки на его поверхности. Задача о действии вертикальной сосредоточенной силы.  Плоская задача. Действие равномерно распределенной нагрузки.  Пространственная задача. Действие равномерно распределенной нагрузки.  Метод угловых точек.  Влияние формы и площади фундамента в плане.  Прочность и устойчивость грунтовых массивов. Давление грунтов на ограждения.  Критические нагрузки на грунты основания. Фазы напряженного состояния грунтовых оснований  Начальная критическая нагрузка 4.1.2. Расчетное сопротивление и расчетное давление  Предельная критическая нагрузка  Практические способы расчета несущей способности и устойчивости оснований.  Устойчивость откосов и склонов  Понятие о коэффициенте запаса устойчивости откосов и склонов.  Простейшие методы расчетов устойчивости  Устойчивость откосов в идеально сыпучих грунтах (ϕ ≠0; с=0)  Учет влияния фильтрационных сил  Устойчивость вертикального откоса в идеально связных грунтах (ϕ=0; с≠0)  Устойчивость вертикального откоса в грунтах, обладающих трением и сцеплением (ϕ ≠0; с≠0)  Инженерные методы расчёта устойчивости откосов и склонов  Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения  Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов  Понятия о взаимодействии грунтов с ограждающими конструкциями (давление покоя, активное и пассивное давление).  Определение активного давления на вертикальную грань стенки для сыпучего грунта и связного грунта, учёт пригрузки на поверхности засыпки. 4.6.2. Учёт пригрузки на поверхности засыпки.  Деформации грунтов и расчет осадок оснований сооружений . Теоретические основы расчета стабилизированных деформаций оснований.  Постановка задачи.  Определение осадок линейно-деформируемого полупространства или слоя грунта ограниченной мощности. Основные предпосылки приближенных методов расчёта осадок.  Практические методы расчета конечных деформаций оснований фкндаментов.  Расчёт осадок методом послойного суммирования.  Расчет осадок методом эквивалентного слоя  Практические методы расчёта осадок оснований фундаментов во времени.

5. Классификация по ГОСТ 25100-95 (Грунты. Классификация). В соответствии с ГОСТ 25100-95 все грунты классифицируют в зависимости от происхождения и условий образования, характера структурных связей между частицами, состава и строительных свойств грунтов. Грунты подразделяют на два основных класса: скальные и нескальные. Скальные грунты — это грунты с жесткими структурными связями, к которым относятся магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и искусственные. Скальные грунты подразделяются на разновидности в зависимости от предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, по степени размягчения в воде, растворимости и др. Нескальные грунты — это грунты без жестких структурных связей. К нескальным грунтам относят рыхлые горные породы, включающие несвязные (сыпучие) и связные породы, прочность которых во много раз меньше прочности связей минералов, слагающих эти породы. Характерной особенностью этих грунтов является их раздробленность, дисперсность, что коренным образом отличает их от скальных весьма прочных пород. В состав грунтов входят твердые минеральные частицы, вода в различных видах и состояниях и газообразные включения. В состав некоторых грунтов входят органические соединения. Твердые минеральные частицы грунта представляют систему разнообразных по форме, составу и размерам зерен. Размеры зерен колеблются от десятков сантиметров для валунов до   мельчайших   коллоидных   частиц. Нескальные грунты по размерам минеральных частиц подразделяют на следующие виды: - крупнообломочные с содержанием частиц крупнее 2 мм более 50% по массе; - песчаные; - пылевато-глинистые. По плотности сложения песчаные грунты подразделяют на виды в зависимости от значения коэффициента пористости. Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании,— просадочные и набухающие. К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку, называемую просадкой. К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются  в  объеме,  и  при  этом относительное набухание без нагрузки составляет esme0,04.

6. Составные части (фазы) грунта. Характеристики физических свойств. В большинстве случаев грунты состоят из трех компонентов: твердых частиц, воды и воздуха или иного газа, т. е. составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Соотношение этих компонентов обусловливает многие свойства грунтов. Если грунт состоит из твердых частиц, все поры между которыми заполнены водой, то он является двухкомпонентной (двухфазной) системой. Иногда такой грунт называют грунтовой массой. В большинстве же случаев в грунте, кроме твердых частиц и воды, имеется воздух или иной газ, либо растворенный в поровой воде или находящийся в виде пузырьков, окруженных поровой водой, либо свободно сообщающийся с атмосферой. Такой грунт является трехкомпонентной (трехфазной) системой. В мерзлом грунте, кроме того, содержится лед. Он придает грунту специфические свойства, которые приходится учитывать, особенно при строительстве в районах распространения вечномерзлых грунтов. Мерзлый грунт является четырехкомпонентной (четырехфазной) системой. В некоторых грунтах присутствуют органические вещества в виде растительных остатков или гумуса. Наличие даже сравнительно небольшого количества таких веществ в грунте, существенно отражается на его свойствах. Для оценки строительных свойств грунтов пользуются рядом его характеристик. Изобразим схему 1 см³ грунта (3-х фазная система). 1-ая группа характеристик, определяемых опытным путем. 1. Плотность грунта ненарушенной (естественной) структуры: т/м³ Удельный вес грунта:  (кН/м³) [15…22 кН/м³] 2. Плотность твердых частиц грунта: т/м³ Удельный вес твердых частиц:  (кН/м³) [25…28 кН/м³] 3. Весовая влажность грунта: % (изменяется в широких пределах и особенно важна для глинистых грунтов) 2-ая группа характеристик, определяемых расчетами. 1. Плотность сухого грунта: т/м³ Удельный вес сухого грунта:  (кН/м³) [10…19 кН/м³] ; отсюда 2. Пористость грунта: Если обозначить: n – объем пор в единице объема грунта; m – объем твердых частиц в единице объема грунта. n + m = 1 3. Коэффициент пористости грунта: Для слабых грунтов может быть и больше (до 12 – в торфах). тогда (2) (3) m (4)