Механика грунтов

условные обозначения для рис2.cdw

Задачи 4-5 мои.doc

Задача №4. Определение нормативных и расчётных значений физико-механических характеристик грунтов по данным динамического зондирования
Необходимо для каждого слоя первоначально определить нормативные значения следующих характеристик грунтов:
где g – ускорение свободного падения принимаемое равным 10 мс2;
– плотность грунта в естественном состоянии гсм3;
– для водонасыщенных песков дополнительно определяется удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии
где – удельный вес воды равный 10 кНм3;
– удельный вес твёрдых частиц грунта (определяется как и ).
Далее определяются нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов () по данным динамического зондирования в зависимости от величины (по табл. 5.4 5.7 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006). В рамках данной работы будем считать суглинки и супеси моренного глины – озёрно-ледникового происхождения.
Расчётные значения характеристик грунтов для первой и второй группы предельных состояний:
– угол внутреннего трения ;
– удельное сцепление
определяются путём деления нормативных значений () на коэффициент надёжности по грунту определяемых согласно ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний». Принимаем коэффициенты надёжности по грунту равными:
– при определении расчётных значений удельного веса и : ;
– при определении расчётных значений : ;
– при определении расчётных значений :
– для удельного сцепления ;
– для песчаных грунтов ;
– для пылевато-глинистых .
Результаты определения физико-механических характеристик грунтов сводятся в таблицу 5.
Первый инженерно-геологический элемент – песок крупный средней прочности влажный с условным динамическим сопротивлением .
Определяем удельный вес грунта и удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии :
Определяем угол внутреннего трения и удельное сцепление :
По таблице 5.4 ТКП 45-5.01-17-2006 находим что для песков крупных при угол внутреннего трения и удельное сцепление .
Определяем модуль деформации грунта E:
По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим что для песков крупных при модуль деформации .
Определяем расчётные значения физико-механических характеристик грунтов для I и II группы предельных состояний:
– Расчётные значения удельного веса принимаем равными:
– Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:
– Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:
– Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:
– Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:
Второй инженерно-геологический элемент – суглинок тугопластичный средней прочности с условным динамическим сопротивлением .
Определяем удельный вес грунта :
По таблице 5.7 ТКП 45-5.01-17-2006 находим что для суглинка моренного типа при угол внутреннего трения и удельное сцепление .
По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим что для супглинка моренного типа при модуль деформации .
Третий инженерно-геологический элемент – суглинок мягкопластичный средней прочности с условным динамическим сопротивлением .
По таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим что для суглинка моренного типа при модуль деформации .
Полученные данные сведены в таблицу 5.
Нормативные и расчётные значения физико-механических характеристик
№ ИГЭ название грунта
Удельное сцепление кПа
Угол внутреннего трения градус
Модуль дефор-мации МПа
песок крупный малопрочный водонасыщенный
супесь пластичная средней прочности
суглинок полутвёрдый прочный
Примечание: Для песчаных грунтов под чертой приведены значения удельного веса без учёта взвешивающего действия воды под чертой с учётом взвешивающего действия воды.
Задача №5. Построение инженерно-геологического разреза эпюр природного давления грунта
Оформление инженерно-геологического разреза выполняется согласно требованиям СТБ 21.302-99 (прил. 9.6 прил. 10).
Инженерно-геологический разрез представляет собой схему напластования грунтов полученную по данным проходки инженерно-геологических выработок (скважин).
В таблице П.1.3[1] в соответствии с заданием к контрольной работе приведены значения толщины (мощности) каждого слоя по скважинам. Расстояние между скважинами принимается по таблице П.1.4[1] Отметки устья скважины принимаются по таблице П.1.5[1].
Разрезы строятся строго в масштабе (вертикальный М1:100 горизонтальный М1:100 М1:200) на миллиметровой бумаге или на ЭВМ при помощи графического редактора ACAD. Тип вид и разновидность грунтов принимается по результатам задачи 3.
На разрезе необходимо нанести:
-штриховое обозначение каждого слоя с учетом условных обозначений (см.
- относительные отметки границ между слоями (в том числе и на уровне грунтовых вод);
- графики динамического зондирования РД;
- номера ИГЭ (инженерно-геологических элементов);
- уровень грунтовых вод;
- уровень планировки (приблизительно принимается с учетом баланса земляных работ – объем срезки равен объему насыпи);
- условные обозначения на отдельном листе.
Для исходных данных таблиц 6-8 по результатам задач 1-3 строим инженерно геологический разрез (рисунок 2) по скважинам 1-3.
Мощность слоя по скважинам м
Расстояние между скважинами
Отметки устья скважин
Условные обозначения:
- суглинок тугопластичный
- суглинок мягкопластичный
Обозначения по скважинам
- установившийся уровень грунтовых вод
Консистенция грунтов
График динамического зондирования
Pd – условное динамическое сопротивление

Задачи 6-9 мои.docx

Задача №6. Построение эпюры природного давления
Природное давление - давление от собственного веса грунта величина которого в общем случае определяется по формуле:
hi - мощность i-го слоя грунта.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта zgi являются линейной функцией глубины. Поэтому в пределах i-го инженерно-геологического элемента достаточно определить напряжения на уровне его подошвы. Значение zgi на уровне подошвы i-го слоя будет равно:
γi и hi - соответственно удельный вес и мощность i-ого грунтового пласта.
При построении эпюры zg необходимо учитывать что:
- эпюра природного давления zg находится от уровня естественного рельефа NL (при планировке территории насыпкой или срезкой до 3м);
- для водопроницаемых грунтов находящихся ниже уровня грунтовых вод удельный вес грунта принимается с учетом взвешивающего действия воды т.е. γIIW ;
- на границе водопроницаемых грунтов с водоупором (глины и суглинки (кроме лессовых)) значение zg изменяется скачкообразно. Для того чтобы определить величину скачка необходимо удельный вес грунта на водоупоре определить дважды; с учетом взвешивающего действия воды и без учета.
- Эпюра природного давления строится по 1-ой скважине с учётом данных задач 1-5.
В масштабе (1:50) строим расчетную схему по скважине 1 рис.3.
Определяем природное давление на уровне грунтовых вод.
'zg1 =h'1 · γII1 = 05·178 = 89кПа
Определяем природное давление на уровне подошвы 1-го слоя с учетом взвешивающего действия воды.
wzg1 = zg1 + hw1 · γwII1 = 89 + 26·961 = 3389кПа
Определяем природное давление на уровне подошвы 1-го слоя без учета взвешивающего действия воды.
zg1 = zg1 + h1 · γII1 = 89 + 26·178 = 5518кПа
Определяем значения zg на уровне подошвы второго и третьего слоя:
zg2 = 5518 + 27·197 = 10837кПа
zg3 = 10837 + 43·20 = 19437кПа
Полученные значения в масштабе (в 1 см 20 КПа) откладываем от осевой линии влево и строим эпюру zg рис.3.
Задача №7. Определение напряжений от равномерно-распределённой нагрузки методом угловых точек
Для схемы рис.4 определить величину нормального напряжения zM на глубине z=3м в точках M N K. C учетом размеров ячейки масштабной сетки a=05м определяем размеры площади загружения 7х45м. Величина равномерно распределённой нагрузки p0=200кПа.
Рис.4. Расчётная схема
Находим величину нормального напряжения zM для точки М расположенной в пределах контура равномерно загруженного участка ABCD.
Загруженный участок ABCD разбиваем на 4 прямоугольника так чтобы точка М была общей для прямоугольников (см. рис. 5). Получим 4 прямоугольника с размерами сторон :
Рис.5. Расчётная схема для точки М с учётом масштабной сетки
Находим коэффициент вытянутости участка каждого прямоугольника:
Для прямоугольника AEМH:
Для прямоугольника BEМF:
Для прямоугольника МFCG:
Для прямоугольника МGDH:
Определяем относительные координаты точки М применительно к каждому прямоугольнику. При z=3м и значениях b1=15м b2=15м b3=15м и b4=15м получим:
Значения угловых коэффициентов α принимаем по таблице 6.2 [1] (промежуточные значения коэффициента a определяем по интерполяции):
Для прямоугольника AEМH: 1=133 и 1=2 находим α1=0402
Для прямоугольника BEМF: 2=133 и 2=2 находим α2=0402
Для прямоугольника МFCG: 3=1 и 3=2 находим α3=0336
Для прямоугольника МGDH: 4=1 и 4=2 находим α4=0336
Находим значение нормальных напряжений zM в точке М:
zM = 14·( α1+ α2+ α3+ α4)· p0 = 025·(0402+0402+0336+0336)·200 = 738кПа
Вывод: Значение нормальных напряжений в точке М zM =738кПа
Находим величину нормального напряжения zN для точки N расположенной за пределами площади загружения ABCD на глубине z.
Для того чтобы точка стала угловой применим понятие мнимой нагрузки. Считаем что на участке DCgh действует нагрузка той же интенсивности P (рис.6). Точка N будет угловой для следующих прямоугольников: 1(hAnN) 2(nBgN) 3(kCgN) 4(hDkN). Напряжение в точке N будет равно сумме напряжений от площадей загружения 1 2 за вычетом напряжений от мнимой нагрузки участков 3 4.
Имеем 4 прямоугольника с размерами сторон:
Рис.6. Расчётная схема для точки N с учётом масштабной сетки
Для прямоугольника hAnN:
Для прямоугольника nBgN:
Для прямоугольника kCgN:
Для прямоугольника hDkN:
Определяем относительные координаты точки N применительно к каждому прямоугольнику. При z=3м и значениях b1=1м b2=2м b3=1м и b4=1м получим:
Для прямоугольника hAnN: 1=45 и 1=3 находим α1=0379
Для прямоугольника nBgN: 2=225 и 2=15 находим α2=0637
Для прямоугольника kCgN: 3=2 и 3=3 находим α3=0294
Для прямоугольника hDkN: 4=1 и 4=3 находим α4=0181
Находим значение нормальных напряжений zN в точке N:
zN = 025·( α1+ α2 - α3 - α4)· p0 = 025·(0379+0637 - 0294-0181)·200 = 2705кПа
Вывод: Значение нормальных напряжений в точке N zN =2705кПа
Находим величину нормального напряжения zK для точки K расположенной за пределами площади загружения ABCD на глубине z.
Используя понятие мнимой нагрузки достраиваем площадь загружения таким образом чтобы точка K была угловой. Напряжения в точке K будут равны напряжению от площади загружения 1(hCgK) за вычетом напряжений от минимальных площадей загружения 2 (hDnK) 3(kBgK). Но так как мы дважды вычели напряжения от мнимой площади загружения 4(kAnK) к полученной разности добавляем напряжения от участка 4.
Рис.6. Расчётная схема для точки K с учётом масштабной сетки
Для прямоугольника hCgK:
Для прямоугольника hDnK:
Для прямоугольника kBgK:
Для прямоугольника kAnK:
Определяем относительные координаты точки N применительно к каждому прямоугольнику. При z=3м и значениях b1=35м b2=05м b3=05м и b4=05м получим:
Для прямоугольника hCgK: 1=114 и 1=086 находим α1=0794
Для прямоугольника hDnK: 2=8 и 2=6 находим α2=0194
Для прямоугольника kBgK: 3=7 и 3=6 находим α3=0186
Для прямоугольника kAnK: 4=1 и 4=6 находим α4=0051
Находим значение нормальных напряжений zK в точке K:
zK = 025·( α1- α2 - α3+α4)· p0 = 025·(0794-0194-0186+0051)·200 = 2325кПа
Вывод: Значение нормальных напряжений в точке K zK =2325кПа
Задача№8. Определение коэффициента устойчивости откоса методом круглоцилиндрических поверхностей
В масштабе строим расчетную схему с учетом размеров ячейки масштабной сетки а=5м (рис.8).
Определяем параметры откоса:
Определяем координату центра поверхности скольжения:
Строим дугу поверхности скольжения с центром в точке О и радиусом
R = ОА =37147 мм (определяется при помощи линейки с учетом масштаба)
Вертикальными линиями разбиваем призму скольжения на отдельные блоки 1 5. Определяем площади сечения каждого блока:
Определяем вес каждого блока:
Удельный вес грунта 1-го слоя 189 кНм2; 3-го слоя 190 кНм2.
Р1=1426·197=28092кНм2;
Р2=20245·178=360361кНм2;
Р3=7136·20=14272кНм2;
Р4=5798·20=11596кНм2;
Р5=1017·20=2034кНм2;
Определяем угол наклона нижней грани блока к горизонту:
α1=76°; α2=54°; α3=37°; α4=31°; α5=27°;
Определяем длину дуги поверности скольжения.
Определяем длину дуги через длину хорды с уменьшением последней на коэффициент 1011:
Определяем сумму сил удерживающих откос от обрушения:
092·cos76°·tg23° + +360361·cos54°·tg3455° + 14272·cos37°·tg 2226°+11596·cos31°·tg2226+
+2034·cos27°·tg 2226°=24349кН
5·1039+033·1865+222·348+222·366+222·219=499кН
Определяем силы сдвигающие блоки:
Ti = Pi·sinαi = 28092·sin76°+360361·sin54°+14272·sin37°+11596·sin31°+
Определяем коэффициент устойчивости откоса:
= (24349+499)473645=062
Вывод: откос находится в неустойчивом состоянии так как 1
Задача №9. Определение давления грунта на подпорные сооружения
Для исходных данных с учетом физико-механических характеристик грунта первого слоя определяем величину максимального активного давления грунта на подпорную стенку Ea.
Переводим расчетную схему (рис.9) с учетом размеров ячейки (05м х 05м). Принимаем общий масштаб чертежа 1:50.
Проводим линии скольжения под углом α=80° 70° 60° 50° 40°. Отмечаем точки С1 С5.
Учитывая что ИЭГ 3 суглинок принимаем φ0 = 0 тогда Еа будет направлено по нормали к задней стенки сооружения.
К линиям скольжения AC1 AC5 проводим нормали (в любой точке) и под углом φI=2226° проводим лини соответствующие направлениям действия реакций R1 R5.
Находим площадь сечения призм обрушения ABC1 ABC5:
Определяем вес каждой призмы продавливания учитывая что для ИГЭ3 γI=20кНм3:
Откладываем в масштабе 1см 8кН величины Р1 Р5.
Проводим через концы векторов Р1 Р5 линии параллельные Еа.
Из точки О проводим линии параллельные линиям действия реакций R1 R5и находим точки пересечения в соответствующем силовом треугольнике.
Определяем точку в которой Ea максимальна и по масштабу построения силовых треугольников находим Ea max=439кН.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. - Л. 1988.
СТБ 943-93. Грунты. Классификация. - Минск 1995.
СНБ 5.01.01 -99. Основания и фундаменты зданий и сооружений. -Мн.1999.
Пособие П2-2000 к СНБ 5.01.01-99. Проектирование забивных и набивных свай по результатам зондирования грунтов.
ТКП 45-5.011-17-2006 Прочносные и деформационные характеристики грунтов по данным динамического зондирования -Минск 2006.

рис 3.cdw

Задачи 1-3 мои.doc

Задача №1. Определение расчётных характеристик физического состояния грунтов
Расчётные характеристики служат для оценки физического состояния и определения типа вида и разновидности грунтов согласно СТБ 943-93. Расчёты выполняются для каждого слоя.
Для исходных данных приведённых в таблице 1 определить физико-механические характеристики грунтов.
Для оценки физического состояния и определения типа вида и разновидности грунта определяются следующие характеристики грунта:
Плотность сухого грунта (скелета грунта) :
Для первого слоя: гсм3
Для второго слоя: гсм3
Для третьего слоя: гсм3
где – плотность грунта гсм3;
– природная влажность грунта в долях единицы;
Коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности :
где – плотность твёрдых частиц грунта гсм3;
Степень влажности (коэффициент водонасыщенности):
где – плотность воды принимаемая 1 гсм3.
Для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяем число пластичности и показатель текучести (для второго и третьего слоёв):
где – влажность на границе текучести;
– влажность на границе раскатывания;
Показатель текучести:
Для третьего слоя: .
Результаты расчёта сводим в таблицу 4.
Задача №2. Анализ грансостава грунта
В задании к контрольной работе (табл.П.1.1) один из слоев грунта песчаный (отсутствуют значения WL WP ). Для данного слоя (первого) поскольку он является песчаным проводится анализ гранулометрического состава грунта. Исходные данные приведены в таблице 2.
Необходимо определить вид обломочно-песчаных грунтов по СТБ 943-93:
– по показателю максимальной неоднородности :
где d50 – диаметр частиц меньше которых в грунте 50%;
d95 – диаметр частиц меньше которых в грунте 95%;
d5 – диаметр частиц меньше которых в грунте 5%.
Величины d50 d95 d5 – находятся по кривой неоднородности грунта построенной в полулогарифмических координатах рис. 1.
Содержание фракций (%) диаметром d мм
Необходимо по СТБ 943-93 определить вид песка по гранулометрическому составу и по показателю неоднородности .
Анализ гранулометрического состава песка приведён в таблице 3.
В графе 200 указано содержание частиц >10 мм в графе 005 указано содержание частиц 01 мм.
Анализ проводим по строке 2 таблицы 3 начиная с фракций имеющих наибольший диаметр. Так как масса частиц крупнее 050 мм более 50% (852%) данный песок по разновидности относится к крупным пескам (табл. 4.2. СТБ 943-93).
Для определения максимальной неоднородности по данным строки 3 строится кривая однородности грунта рис. 1.
Диаметр фракций d мм
Логарифм диаметра фракций log(d)
Содержание фракций %
Рис. 1. Кривая однородности грунта
Графически определяются значения:
Определяем характерные диаметры:
≤Umax≤ 20 – песок средней однородности.
Вывод: данный грунт – крупный песок средней однородности.
Задача №3. Определение типа и разновидности грунтов по СТБ 943-93 «Классификация грунтов»
Классификация обломочных пылевато-глинистых грунтов (второй и третий слой) производится по типу и разновидности (табл. 4.2. СТБ 943-93):
– тип грунта определяется по числу пластичности ;
– разновидность: по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по показателю текучести .
Для песчаных грунтов проводят анализ гранулометрического состава и определяют тип вид и разновидность:
– тип – песок если масса частиц крупнее 2 мм 50%;
– вид обломочно-песчаных грунтов определяется по гранулометрическому составу и по показателю максимальной неоднородности ;
– разновидность – по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по степени влажности (табл. 4.2. СТБ 943-93).
Полное наименование грунтов занесены в графу 13 таблицы 4.
Данный слой обломочно-песчаный (отсутствуют значения и ):
Тип: песок масса частиц крупнее 2 мм = 171%50%;
Вид: по гранулометрическому составу и по показателю – крупный песок средней однородности;
– по прочности при зондировании:
так как для первого слоя по табл. 4.5 СТБ 943-93 определяем – данный грунт средней прочности (33≤57≤14);
– по степени влажности:
– песок влажный (05Sr≤08).
Вывод: Слой №1 – песок крупный средней прочности влажный.
Данный слой обломочно-пылеватый глинистый (; ):
Тип: по числу пластичности – суглинок (табл. 4.2 СТБ 943-93);
так как для второго слоя то по табл. 4.6 СТБ 943-93 определяем – данный грунт средней прочности (12≤240≤28);
– по показателю текучести:
– суглинок тугопластичный (025 IL ≤ 050) табл. 4.2 СТБ 943-93.
Вывод: Слой №2 – суглинок тугопластичный средней прочности.
так как для третьего слоя то по табл. 4.6 СТБ 943-93 определяем – данный грунт средней прочности (12≤20≤28);
– суглинок мягкопластичный (050 IL ≤ 075) табл. 4.2 СТБ 943-93.
Вывод: Слой №3 – суглинок мягкопластичный средней прочности.
Данные полученные по результатам расчётов сведены в таблицу 4.
Физико-механические характеристики грунтов основания
Вычисляемые характеристики
Наименование грунта по СТБ 943-93
Плотность частиц ρS гсм3
Плотность грунта ρ гсм3
Влажность текучести WL
Влажность раскатывания WP
Условное дин. сопротивление Pd
Плотность скелета грунта ρd
Коэффициент пористости e
Степень влажности Sr
Число пластичности IP
Показатель текучести IL
песок крупный средней прочности влажный
суглинок тугопластичный средней прочности
суглинок мягкопластичный средней прочности

рис 4-7.cdw

Титульник.doc

Министерство образования РБ
УО «Полоцкий государственный университет»
Кафедра строительных
по дисциплине «Механика грунтов основания и фундаменты»
Тема: «Механика грунтов»
студент гр. 08-ПГСз-1

рис9.cdw

Рис.9. Расчётная схема для определения давления грунта
на подпорные сооружения

Содержание.doc

Задача №1. Определение расчётных характеристик физического состояния грунтов . 3
Задача №2. Анализ грансостава грунта 4
Задача №3. Определение типа и разновидности грунтов по СТБ943-93 «Классификация грунтов» 5
Задача №4. Определение нормативных и расчётных значений физико-механических характеристик грунтов по данным динамического зондирования .8
Задача №5. Построение инженерно-геологического разреза эпюр природного давления грунта .11
Задача №6. Построение эпюры природного давления . .15
Задача №7. Определение напряжений от равномерно-распределённой нагрузки методом угловых точек 17
Задача№8. Определение коэффициента устойчивости откоса методом круглоцилиндрических поверхностей ..21
Задача №9. Определение давления грунта на подпорные сооружения .24
Список литературы .26

рис 8.cdw

Рис.8. Расчётная схема для определения коэффициента устойчивости
откоса методом круглоциллиндрических поверхностей

рисунок 2.cdw