 |
Краткая характеристика основных классов грунтов
|
|
|
|
Учебное пособие
для студентов заочной формы обучения
строительных специальностей
Санкт-Петербург – 2011
Оглавление
| Стр. | ||
| 1. | Программа дисциплины «Механика грунтов» и рекомендуемая литература. | |
| 2. | Методические указания по изучению механики грунтов. | |
| 3. | Конспект лекций по механике грунтов | |
| 3.1. | Основные виды грунтов, их характеристика и физические свойства | |
| 3.2. | Основные закономерности деформирования и прочности грунтов | |
| 3.3. | Определение напряжений в грунтах и расчет осадок | |
| 3.4. | Теория предельного напряженного состояния грунтов и ее приложения | |
| 4. | Задания на контрольную работу, примеры решения задач. |
Программа дисциплины «Механика грунтов»
и рекомендуемая литература
1. Предмет и задачи механики грунтов, связь с другими дисциплинами.
2. Виды грунтов. Характеристики состава и состояния грунтов, классификации по ним. Условное расчетное сопротивление грунта. Структура, текстура, структурные связи в грунтах. Виды воды в грунтах. Закон фильтрации. Структурно-неустойчивые грунты.
3. Напряженно-деформированное состояние (НДС) грунтов. Виды НДС грунта в основаниях. Особенности деформирования грунта, стадии деформирования. Деформативные характеристики.
4. Компрессионное сжатие. Закономерность уплотнения. Определение коэффициента сжимаемости и модуля деформации в условиях компрессионного сжатия. Другие методы определения деформативных характеристик.
5. Прочность грунтов. Закон Кулона. Условие предельного равновесия. Прочностные характеристики, их определение.
6. Определение напряжений в грунтах от различных нагрузок. Напряжения от собственного веса грунта.
|
|
|
7. Деформации грунтов. Методы расчета стабилизированных осадок.
8. Критические давления на основания. Определения первого критического давления, расчетного сопротивления основания и второго критического давления или предельной нагрузки.
9. Устойчивость откосов. Откос, сложенный несвязным грунтом. Предельная высота вертикального откоса. Расчет устойчивости откосов по способу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.
10. Давление грунтов на ограждения и подпорные стенки. Виды давления. Определение давления на гладкую вертикальную подпорную стенку с горизонтальной поверхностью засыпки (эпюры, формулы).
Рекомендуемая литература
Основная
1. Механика грунтов, основания и фундаменты. Учебное пособие для вузов. Под редакцией С.Б. Ухова. М.: АВС, 1997.
2. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты: Учебник для вузов. - М.: Высш. шк,, 1997.
3. Далматов Б.И. и др. Механика грунтов. Ч. 1. Основы геотехники в строительстве. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2000.
Дополнительная
1. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация
2. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1981.
Методические указания по изучению механики грунтов
При самостоятельном изучении дисциплины следует использовать краткий конспект лекций, помещенный в данном учебном пособии, а также разделы по механике грунтов учебников, имеющихся в библиотеке СПбГАУ [1, 2].
По отдельным темам приведенной выше программы полезно учесть следующее.
Темы 1, 2. Механика грунтов тесно связана прежде всего с инженерной геологией, изучающей грунты как природные образования. Механика грунтов дает возможность описания механического поведения грунтов, их сжимаемости и прочности. Это возможно только на базе всестороннего учета природы и физических свойств грунтов, изученных ранее в разделе инженерной геологии «Грунтоведение».
|
|
|
Темы 3–5 дают основные закономерности сжимаемости и прочности грунтов, установленные экспериментально и обобщением опыта строительства. В них проявляется связь механики грунтов с фундаментальными механическими дисциплинами: теоретической механикой и механикой деформируемого твердого тела. Используются условия равновесия, разложение сил, понятия деформаций и напряжений, круги Мора и др.
В дополнение к материалу указанных тем, требуется знание методов определения физико-механических показателей грунтов. Это достигается сознательным выполнением лабораторных работ в учебной лаборатории. В конспекте лекций техника испытаний не рассматривается.
Темы 6,7 посвящены определению напряжений в грунтах и расчету осадок. Грунт при этом рассматривается как линейно-деформируемая среда. Поэтому для определения напряжений используются решения теории сплошных тел. Но непосредственное использование этих же решений для расчета осадок оснований фундаментов возможно только в редких случаях. Чаще применяются приближенные инженерные методы – как, например, рассмотренный в конспекте метод послойного суммирования с условным ограничением сжимаемой толщи.
Темы 8–10. Теория предельного напряженного состояния грунтов (или теория предельного равновесия) широко используется для определения предельных нагрузок на основания, при анализе устойчивости разнообразных взаимодействующих с грунтом конструкций (анкера, сваи, ограждения и т.д.) и массивов грунта. В прилагаемом конспекте материал по этим темам дан в минимальном для понимания объеме.
Конспект лекций по механике грунтов
Основные виды грунтов, их характеристика и физические свойства
Краткая характеристика основных классов грунтов
Грунты – любые горные породы, используемые как материал, основание сооружения или среда его размещения. При строительстве сооружения требуется знание свойств взаимодействующих с ним грунтов. По строительным свойствам (сжимаемость, прочность и др.) грунты делят на: скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые и особые.
Скальные представлены магматическими, метаморфическими или осадочными породами с прочными жесткими связями между минеральными зернами. Они обычно представляют собой прочное и надежное основание.
|
|
|
Однако из-за выветривания верхний слой скалы иногда представляет собой подобие сухой кладки. При строительстве капитального сооружения может потребоваться его удаление. Некоторые породы снижают прочность при водонасыщении или даже растворяются в воде – выщелачиваются.
Особенно это характерно для полускальных пород (вулканические туфы, некоторые известняки, мергели, глинистые сланцы, гипс и др.) с прочностью на сжатие меньше 5 МПа. Они подвержены также быстрому выветриванию в обнажениях выемок, котлованов, выработок.
Крупнообломочные и песчаные грунты – продукты физического выветривания скальных пород. В крупнообломочных более 50% составляют обломки (частицы) размером > 2 мм; в песчаных их менее 50%. Содержание глинистой фракции для песчаных грунтов должно быть менее 3%.
Свойства указанных грунтов определяются минералогическим и гранулометрическим составами и состоянием по плотности сложения. Для некоторых разновидностей (мелкие и пылеватые пески) имеет значение также степень заполнения пор водой. Плотные крупнообломочные и песчаные грунты являются обычно надежным основанием сооружений. Однако рыхлые пески интенсивно уплотняются при динамических воздействиях.
Пылевато-глинистые грунты – продукт физического и химического выветривания горных пород. В зависимости от содержания глинистой фракции их подразделяют на супеси (3…10%), суглинки (10…30%) и глины (> 30 %). Свойства этих грунтов определяются минералогическим и гранулометрическим составом и содержанием воды, т.е. влажностью. Для них характерны такие свойства, как способность принимать твердое, пластичное или текучее состояние в зависимости от влажности, набухание, размокание, липкость, усадка.
В группу особых выделяются илы, торфы, заторфированные грунты, просадочные лессы и лессовидные грунты, мерзлые и вечномерзлые, засоленные грунты и др.
Определяющим свойством грунтов этой группы является их структурная неустойчивость. Это способность структурных связей быстро разрушаться при некоторых воздействиях, нехарактерных для обычных условий формирования и существования таких грунтов. При этом основание получает большие по величине и быстро протекающие осадки, называемые просадками. Соответственно грунты этой группы характеризуются как просадочные.
|
|
|
