Контрольная работа по "Механике грунтов"

Министерство  образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный архитектурно-строительный университет

 

Кафедра геотехники

 

 

 

 

 

 

 
Контрольная работа по дисциплине

«Механика грунтов»

 

 

 

 

Работу  выполнила

ст. гр. 1Т-3 Шершенюк А.А.

Работу принял

преподаватель Усманов Р. А.

 

 

Оглавление

1. Введение……………………………………………………………….……3
2. Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий……4
3. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования………………………………………………………………10
4. Определение несущей способности основания…………………….…..14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

     Механика грунтов, основания и фундаменты вместе с инженерной геологией и охраной природной среды составляют особый цикл строительных дисциплин. Предметом его изучения являются материалы, как правило, природного происхождения – грунты и их взаимодействие с сооружениями. Если конструкционные материалы приготавливаются технологами так, чтобы они обладали заданными строительными свойствами, то грунты каждой строительной площадки имеют самостоятельную историю образования. Состав, строение и свойства грунтов разных строительных площадок определены природой и могут существенно различаться, требуя каждый раз специального изучения.

     Поведение грунтов  под нагрузками сопровождается  сложными процессами, во многом  отличающимися от поведения конструкционных  материалов. Это потребовало разработки  специальных экспериментальных  методов и теоретического аппарата  механики грунтов для описания  процессов их деформирования  и разрушения.

     Нормальная эксплуатация  здания и сооружения во многом  зависит от того, насколько правильно  запроектировано и осуществлено  его взаимодействие с основанием. Это в значительной мере влияет  на стоимость и сроки строительства.

     Всякое сооружение  покоится на грунтовом основании.  В зависимости от геологического  строения участка застройки строение  основания может быть различным.  Обычно основание состоит из  нескольких типов грунтов, которые  определенным образом сочетаются  в пространстве.

     Сооружение и основание  составляют единую систему. Свойства  грунтов основания, их поведение  под нагрузками от сооружения  во многом определяют прочность,  устойчивость и нормальную эксплуатацию  сооружения. Поэтому инженер-строитель  должен понимать, что представляют  собой грунты, каковы их особенности  по сравнению с другими конструкционными  материалами, каким образом залегают  грунты в основании сооружений, что определяет свойства грунтов  и грунтовых оснований.

 

 

 

1 Оценка инженерно-экологических условий

Исходные данные:

Длина фундамента l=8м, ширина b=7м.

№ п/п

Наименование грунта

Для расчета по несущей способности

Для расчета по деформации

Удельный вес твердых частиц грунта, кН/м3

Влажность, отн. ед.

Предел текучести, отн. ед.

Предел раскатывания, отн. ед.

Коэффициент фильтрации, см/с

Модуль деформации, кПа

Удельный вес грунта, кН/м3

Угол внутреннего трения, град.

Сцепление, кПа

Удельный вес грунта, кН/м3

Угол внутреннего трения, град.

Сцепление, кПа

8

Суглинок

15,3

14

13

18,0

16

17

26,8

0,34

0,37

0,32

2,7*10-7

8000

17

Сланец

Временное сопротивление одноосному сжатию:Rпр=15000кПа

Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов

Определение недостающих характеристик  физико-механических свойств грунтов

Слой № 8

1. Удельный вес сухого грунта

2. Коэффициент пористости

3. Пористость

    

    

4. Полная влагоемкость

, где 

5. Степень влажности

6. Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

7. Число пластичности

 

 
- супесь.

8. Показатель текучести

- супесь пластичная.

9. Коэффициент относительной сжимаемости

Вычисление расчетного сопротивления  грунтов основания

 

Определение величин расчетных  сопротивлений R для всех пластов  основания при ширине подошвы  фундамента b=7 м:                 

 

- коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4 СП  22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».

k- коэффициент, равный единице, если прочностные характеристики грунта определены непосредственно испытаниями.

- коэффициенты, принимаемые по таблице  5.5

 СП  22.13330.2011 «Основания  зданий и сооружений».

k_z =1 при ширине подошвы фундамента(b) меньше 10м.

- осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, залегающих  ниже подошвы фундамента (при  наличии подземных вод определяется  с учетом взвешивающего действия  воды), кН/м³.

- то же, для грунтов, залегающих  выше подошвы фундамента, кН/м³.

- расчетное значение удельного  сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

d₁ – глубина заложения фундамента.

 

Данные по грунтам из СНиП 2.02.01-83:

Таблица 3

Грунт	gс1	gс2	k	Mg	Mq	Mc	kz
Суглинок	1,1	1,0	1	0,36	2,43	4,99	1

 

Определение нормативной глубины  промерзания d_fn по карте (1,5 м для г.Вологды).

Глубина заложения фундамента

d_f=0,3+ d_fn,

d_f =0,3+1,1=1,4 м

Т.к. толщина слоя насыпного грунта 4 м, принимаем глубину заложения  фундамента, равной 4 м.

 

Определение расчетного значения удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

 

 

 

Определение расчетного значения удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

 

 

 

;

;

 

 

 

 

 

Эпюра расчетных сопротивлений  слоев грунтов основания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

На рассматриваемой площадке под  строительство в г. Пскове, где произведены инженерно-геологические изыскания, расположены 5 скважин глубиной 12 м. Уровень грунтовых вод находится на глубине 8 м. Под насыпным слоем находится суглинок мощностью в среднем 5 м. Водонепроницаемым, находится в мягкопластичном состоянии, имеет характеристики , , , , . В нижнем слое некоторых скважин находится сланец .

По результатам оценки инженерно-геологических  условий делаем вывод о возможности  строительства проектируемого сооружения на рассматриваемой площадке. В качестве несущего слоя основания используется суглинок, поскольку верхний насыпной слой не может использоваться в таком  качестве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

 

 

Для построения эпюр s_zg и s_zp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои.

Высота элементарного  слоя h_i может принимается как h_i£0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

В моем случае высота элементарного  слоя h_i£0,4·7=2,8м. Т.к. эта величина слишком большая примем толщину слоя равной 1 м.

 

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента определится по формуле:

 

 

 

 

Определение напряжения от собственного веса грунта s_zg на границах элементарных слоёв для построения эпюры s_zg определяется по формуле:

 

 

     Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле:

s_zp =ap_II

 

где a- коэффициент, принимаемый по [2] табл. 5.8 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента h=l/b и относительной глубины x=2z/b.

Нижняя граница сжимаемой толщи  основания условно находится  на глубине z=H_с там, где s_zp≤ 0,5s_zg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей Е >7МПа. Если же E≤7 МПа, то граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия s_zp=0,2s_zg0.

 

Принимаем P_II=R

 

Вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали,  проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса, выбранного при отрывке котлована грунта определяется по формуле:

 

 

 

 

 Осадка элементарного  слоя S определяется методом послойного  суммирования по формуле:

 

где b=0,8-безразмерный коэффициент;

- среднее значение  вертикального нормального напряжения  от внешней нагрузки в i-м  слое грунта по вертикали, проходящей  через центр подошвы фундамента;

- среднее значение  вертикального напряжения в i-м  слое грунта по вертикали,  проходящей через центр подошвы  фундамента, от собственного веса, выбранного при отрывке котлована  грунта

h_i – толщина i-гo слоя грунта;

 Е_i- модуль деформации i-гo слоя грунта;

 

 

 

 

Результаты  расчета осадки фундамента методом элементарного послойного суммирования

Результаты  расчетов приведены в таблице 4: 

Табл.4

Nсл	z, м	ζ=2z/b	α	Ϭzpi, кПа	Ϭmzp, кПа	szgi, кПа	0,5szgi, кПа	Ϭzγi, кПа	Ϭmzγ, кПа	Ϭmzp-Ϭmzγ	E, кПа	Si ,м
0	0	0,000	1,000	176,890	-	53,720	26,860	53,720	-	-	8000,000	-
1	1	0,286	0,985	174,237	175,563	71,720	35,860	70,644	62,182	113,381	8000,000	0,011
2	2	0,571	0,905	160,085	167,161	89,720	44,860	81,197	75,920	91,241	8000,000	0,009
3	3	0,857	0,812	143,635	151,860	107,720	53,860	87,469	84,333	67,527	8000,000	0,007
4	4	1,143	0,659	116,571	130,103	125,720	62,860	82,849	85,159	44,944	8000,000	0,004
5	5	1,429	0,514	90,921	103,746	143,720	71,860	73,872	78,361	25,385	8000,000	0,003
6	6	1,714	0,456	80,662	85,792	161,720	80,860	73,744	73,808	11,983	15000,000	-
											ΣSi =	0,034