МЕХАНИКА ГРУНТОВ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Белгородский государственный технологический

университет им. В.Г. Шухова

Кафедра городского кадастра и инженерных изысканий

МЕХАНИКА ГРУНТОВ

к выполнению лабораторных работ для студентов, обучающихся по направлению 653500 – Строительство 3-е издание, переработанное

Лабораторная работа №1

Определение значений прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам СНиП 2.02.01-95

 

Цель работы: определение физических характеристик грунтов и нормативных значений угла внутреннего трения j, удельного сцепления С, модуля деформации Е грунтов.

 

Содержание работы

Физические свойства грунтов

Основные:

1. Удельный вес природного грунта g равен отношению массы грунта к занимаемому этим грунтам объему умноженному на ускорение свободного падения g

g = r g .(1)

Если обозначить V₁ — объем твердых частиц; V₂ — объем пустот (пор), g₁ — масса твердых частиц; g₂ — масса воды в порах грунта то,

 

r = (g₁+g₂)/(V₁+V₂) . (2)

 

2. Удельный вес частиц грунта g_s — показатель минералогического состава

 

g_s= (g₁/V₁)×g . (3)

 

3. Влажность грунтаW — отношение массы воды к массе высушенных частиц (твердых частиц)

W = g₂/g_{1 .} (4)

 

Дополнительные:

1. Граница текучести W_l соответствует влажности, при которой грунт переходит в текучее состояние. Эту влажность определяют стандартным испытанием при котором конус с углом при вершине 30⁰ и массой 76 г. погружается в грунт на 10 мм.

2. Влажность на границе раскатывания W_р соответствует влажности, при которой грунт теряет свою пластичность. Определяют раскатыванием жгута из грунта по бумаге.

 

Производные:

1. Удельный вес сухого грунта g_d — отношение массы твердых частиц ко всему объему умноженному на ускорение свободного падения q

 

g_d = [g₁/V₁+ V₂]·q .(5)

 

2. Коэффициент пористости е — отношение объема пор грунта nк объему его скелета m

e = n/m (6)

или

e = (ρ_s – ρ_d)/ ρ_{d .} (7)

 

По коэффициенту пористости можно определить степень уплотненности грунтов. Если e < 1, то грунт достаточно плотный; e > 1 - то грунт рыхлого сложения

3. Удельный вес сухого грунта g_d

 

g_d = ρ/[(1+W)] q . (8)

 

4. Удельный вес грунта взвешенного в воде g_sв

При распределения грунта ниже уровня грунтовых вод скелет грунта будет испытывать взвешивающее действие воды, что необходимо учитывать при расчетах напряженного состояния грунтов.

 

g_св = (ρ_s – ρ_w) × q/(1+е) . (9)

 

Классификационные:

1. Индекс пластичности I_р (число пластичности) — показатель содержания глинистых частиц в грунте.

 

I_р = W_L - W_{р .}(10)

 

Классификация глинистых грунтов в зависимости от числа пластичности приведена в таблице 1.

Таблица 1 — Классификация глинистых грунтов по числу пластичности

Виды глинистых грунтов	Число пластичностиIр
Супесь	0,01≤ Iр ≤0,07
Суглинок	0,07≤ Iр ≤0,17
Глина	0,17< Iр

 

I_L = (W - W_р)/( W_L - W_р) .(11)

 

Уплотненность глинистых грунтов определяют консистенцией, под которой понимаем густоту, вязкость глинистых грунтов (плотность сложения), способность грунтов сопротивляться пластическому изменению формы. Консистенция зависит от количественного соотношения твердых частиц и воды в единице объема (таблица 2).

 

Таблица 2 —Классификация глинистых грунтов по индексу текучести

Виды глинистых грунтов	Показатель консистенцииIL
СУПЕСИ
Твердые	IL< 0
Пластичные	0 ≤ IL ≤1
Текучие	1 < IL
СУГЛИНКИ И ГЛИНЫ
Твердые	IL< 0
Полутвердые	0 I≤ IL≤ 0,25
Тугопластичные	0,25 < IL≤ 0,5
Мягкопластичные	0,5 < IL≤ 0,75
Текучепластичные	0,75 < IL≤ 1
Текучие	1 < IL

 

3. Коэффициент водонасыщения (степень влажности) S_r — это отношение природной влажности грунта к его полной влагоемкости

 

S_r = .(12)

 

Порядок выполнения работы

Исходные данные: геологическая колонка, таблица основных и дополнительных характеристик и гранулометрического состава грунтов. Данные приведены в… Геологический разрез с основными физическими характеристиками всех слоев…  

Лабораторная работа №2

Компрессионные испытания грунтов

 

Цель работы: определение характеристик сжимаемости грунтов.

 

Содержание работы

 

Компрессией называютсжатие образца грунтавертикально приложенным равномерно распределенным давлением в условиях,исключающих возможность боковых деформации.

Способом компрессии в одометре (рисунок 1) определяют коэффициент уплотнения (сжимаемости) грунта.

Рисунок 1 - Схема одометра: 1 — образец грунта, 2 - кольцо; 3 - фильтровальная бумага; 4 - штамп с отверстиями; 5 - поддон; 6 — жесткая обойма, 7 -индикаторы часового типа; 8 - центрирующий шарик

При испытании образец грунта находится в цилиндрическом кольце диаметром D. высотой Н. Сжатие происходит при свободном удалении воды из пор грунта через металлические штампы с отверстиями. В качестве критерия стабилизации осадки между моментами приложения нагрузки принят интервал времени, равный 4 минутам.

При выполнении учебной лабораторной работы величины давления можно принять следующие, кПа:

s₀ = 0; s₁ = 50; s₂ = 100; s₃ = 150.

После приложения ступени давления снимают показания индикаторов с интервалом, равным 1 мин., до выполнения условного критерия стабилизации осадки. Затем прикладывают следующую ступень давления и т.д. При проведении компрессионных испытаний грунта на приборах конструкции Гидропроекта исходные данные будут следующими:

 

высота образца грунта Н, мм ........................................... 25

площадь образца А, см² ..................................................... 60

диаметр D, мм ....................................................................... 87,4

отношение плеч рычага, передающего

нагрузку п............................................................................... 1:10

Перед началом опыта должен быть назначен начальный коэффициент пористости грунта I₀ соответствующий давлению на образец s₀ = 0.

Порядок выполнения работы

2. Образец грунта отбирают режущим кольцом одометра. Для этого кольцо ставят острым краем на монолит грунта. Грунт вокруг кольца удаляют острым… 3. Собирают одометр и устанавливают его на станину прибора. Собирают систему… 4. Устанавливают индикаторы. Поворотом шкалы индикатора фиксируют начальный нулевой отсчет.

Лабораторная работа №3

Определение сопротивления грунта срезу

В одноплоскостном сдвиговом приборе

 

Цель работы: определение прочностных характеристик грунтов:

С - удельного сцепления, кПа; j - угла внутреннего трения, град.

 

Содержание работы

Сопротивление грунта срезу (сдвигу) зависит от величины нормальных к плоскости среза напряжений s и прочностных характеристик грунтов. График предt = f(s) аппроксимируют прямой, уравнение которой выражает закон сдвига Кулона:

предt = s tgj + С (16)

 

Математические параметры этой зависимости j и С приняты в качестве характеристик прочности грунта, которые называют соответственно углом внутреннего трения и удельным сцеплением.

Для определения характеристик прочности необходимо провести испытание на сдвиг нескольких образцов одного и того же грунта при разной величине вертикальных сжимающих напряжений, но одной и той же плотности [1, с. 48].

Испытания проводятся на срезном приборе конструкции Гидропроекта (рис. 3), площадь образца А - 40 см³ и высота Н — 35 мм. Нагружающая система рычажного типа имеет соотношение плеч рычагов, передающих вертикальную нагрузку n_h = 1 :10 и горизонтальную п_г = 1 : 10

Рекомендуется выполнить по два опыта на срез грунта при вертикальных давлениях s₁ = 175кПа; s₂ = 250 кПa (всего 4 опыта).

 

Порядок выполнения работы

1. Ослабляют трос передачи горизонтальной нагрузки и фиксируют его положение тормозом. Снимают с обеих нагружающих систем подвески, отодвигают… 2. Вырезают с помощью кольца образец глинистого грунта из монолита или… 3. Помещают в прибор кольцо с грунтом и собирают систему вертикального, а затем горизонтального нагружения, соблюдая…

Лабораторная работа №4

Определение напряжений от собственного веса грунта

 

Цель работы: ознакомление с методикой расчета напряжений.

Содержание работы

 

Исходные данные: геологический разрез, построенный по данным задания №1, и сводная таблица нормативных характеристик (см. таблицу 9). Значения коэффициента бокового давления приведены в таблице 12.

Таблица 12 — Значение коэффициента бокового давления

Разновидность грунта	m	x
Песок и супесь	0,30	0,43
Суглинок	0,35	0,54
Глина	0,42	0,72

 

Напряжения от собственного веса грунта (природные или бытовые) и их компоненты — вертикальные ( s_zg ) и горизонтальные ( s_xg=s_yg ) напряжения вычисляют по следующим формулам:

s_zg = g h ; s_xg = x g h , (19)

 

где g — удельный вес грунтов, кН/м³; h — мощность слоя, м; x — коэффициент бокового давления в массиве.

Вертикальные напряжения соответствуют весу столба грунта до поверхности. Величину горизонтальных напряжений определяют коэффициентом бокового давления, который находят через коэффициент бокового расширения (коэффициент Пуассона)

= . (20)

Природные напряжения основания, состоящего из нескольких разновидностей грунтов, равны сумме напряжений, возникающих от веса вышележащих слоев:

s_zg = g ₁ h₁ + g ₂ h₂ + . . . + g _n h_n = ; (21)

s_xg = x ₁ g ₁ h₁ + x ₂ g ₂ h₂ + . . . + x _n g _n h_n = . (22)

При наличии грунтовых вод в слоях песка расчет вертикальных напряжений производят с использованием удельного веса грунта, взвешенного в воде

 

, (23)

где g_s — плотность частиц грунта, г/см³; g_w — плотность воды, г/см³; g — ускорение свободного падения, м/с²; е — коэффициент пористости грунта.

В глинистых грунтах, где вся вода находится в связном состоянии, взвешивающее действие воды не учитывают. Если глинистый грунт является подошвой водоносного слоя, вертикальные напряжения увеличивают на величину веса столба воды

 

s_zg = g ₁ h₁ + g _sb h₂ + g _w h _в , (24)

 

где g _w — удельный вес воды, кН/м³; h _в — высота столба воды, м.

Результаты расчета используют для построения соответствующих эпюр.

Пример расчета

Необходимо рассчитать и построить эпюры вертикальных и горизонтальных напряжений.

Исходные данные для расчета приведены на рисунке 6.

Рисунок 6 — Геологический разрез

 

Последовательность расчета

Определение вертикальных напряжений на контактах слоев:

s_zg1 = g ₁ h₁ = 16,0 × 1,0=16,0 кПа;

s_zg2 = g ₁ h₁ + g ₂ h₂ = 16,0 + 18,0×4,0=88,0 кПа;

s_zg3 = g ₁ h₁ + g ₂ h₂ + g _sb h_в=88,0+10,0×2,0=108,0 кПа;

s_zg3 = g ₁ h₁ + g ₂ h₂ + g _sb h_в + g _w h_в=108,0+10,0×2,0=128,0 кПа;

s_zg4 = g ₁ h₁ + g ₂ h₂ + g _sb h_в + g _w h_в + g ₃ h₄=128,0+19,0×3,0=185,0 кПа.

 

 

Определение горизонтальных напряжений на контактах слоев:

на подошве чернозема s_xg1 = xs_zg1 = 0,72*16,0=11,5 кПа;

на кровле слоя песка s_xg1 = xs_zg1 = 0,43*16,0=6,8 кПа;

на подошве слоя песка s_xg3 = xs_zg3 = 0,43*128,0=55,0кПа;

на кровле слоя глины s_xg3 = xs_zg3 = 0,72*128,0=92,0 кПа;

на подошве слоя глины s_xg4 = xs_zg4 = 0,72*185,0=133,2кПа.

На рисунке 7 приведены эпюры напряжений, построенные по результатам расчетов.

Рисунок 7 — Эпюры природных напряжений: а — вертикальных, б — горизонтальных

 

 

Лабораторная работа №5

Определение напряжений от равномерно распределенной нагрузки

Цель работы: определение характера распределения напряжений под фундаментом. Исходные данные: размеры фундамента определяют в соответствии с двумя… b= 1м.+ 0.1×X1 ×Х2 м.

Содержание работы

Давление на основание, передаваемое по подошве фундамента, распространяется в грунте во все стороны, постепенно уменьшаясь. Рассмотрим случай, когда фундамент передает на основание давление от равномерной силы Р (кПа), центр тяжести которого N проходит через центр подошвы (рисунок 8).

 

Рисунок 8 — Схема действия сил от равномерной нагрузки

 

Наибольшие нормальные напряжения (s_zp) возникают по вертикальной оси Z, проходящей по центру подошвы фундамента. По мере увеличения глубины они постепенно уменьшаются по величине. Расчет напряжений производится по формуле

, (25)

где a – коэффициент рассеивания;

Р₀ – осадочное давление на подошве, кПа, равное

, (26)

где g – удельный вес грунта выше подошвы, кН/м³;

d – глубина заложения фундамента, м.

Значения a принимаются по таблице СНиП 2.02.01-83 (см. приложение 1) в зависимости от соотношений x=2z/b и h=l/b, где z – глубина определения напряжения, b и l – ширина и длина подошвы фундамента. Для промежуточных значений x и h коэффициент a определяют интерполяцией. Напряжение под угловыми точками фундамента вычисляется по формуле

(27)

Для определения вертикальных напряжений в любой точке основания, в том числе за проекцией площади нагружения, применяется метод угловых точек.

 

Порядок выполнения работы

Студенты получают индивидуальные задания, состоящие из размеров фундамента (b, l, d) и величины давления на подошве (Р). Значение удельного веса (g) назначается преподавателем. Определение напряжений производится в точке или линии, указанной преподавателем.

 

Пример расчета

Исходные данные: Р=300 кПа, b=2,0 м, l=3,0 м, d=1,8 м. Необходимо определить вертикальные напряжения на линии, расположенной на глубине z=1,0 м от подошвы фундамента и напряжения по вертикальной оси z в точках с шагом 0.5м, на глубину 4м.

 

Последовательность расчета

2. Найдем вертикальные напряжения на глубине z=1,0 м. Значения коэффициента a принимаем по табл. 1 приложения, исходя из величин… 3. Определим напряжения на глубине z=1,0 м по краям фундаментов:… 4. Строим эпюру напряжений (рис. 9):

Лабораторная работа №6

Расчет устойчивости откоса

 

Цель работы: выявление факторов, влияющих на устойчивость откосов

Содержание работы

Для расчета откосов применяют метод кругло цилиндрической поверхности скольжения (КЦПС), который заключается в нахождении центра вращения линии скольжения (точка О) и расчете коэффициента устойчивости откоса. При этом решается плоская задача механики грунтов: рассматривают часть бесконечного откоса шириной 1,0 м (рисунок 8).

 

Задание выполняют графо-аналитическим методом. Все расчетные схемы выполняют в масштабе.

 

Рис. 8 — Схема действия сил на откосе

 

Расчеты на устойчивость выполняют в двух вариантах:

вариант 1 — поверхность скольжения откоса задана. Необходимо определить коэффициент устойчивости h — отношение моментов сил, удерживающих откос в состоянии равновесия, к моменту сил, сдвигающих откос

(28)

 

Для расчета этих сил призму АВС разделяют на несколько отсеков. Силы взаимодействий в вертикальных плоскостях между отсеками не учитывают. Вес грунта в откосе раскладывают на две составляющие: касательные (Т_i), направленные вдоль линии скольжения, и нормальные (N_i), перпендикулярные направлению касательных напряжений.

 

При расчете учитывают следующие основные параметры:

 

1) физико-механические свойства:

g – удельный вес, кН/м³;

j – угол внутреннего трения, град;

c – удельное сцепление, кПа;

2) геометрические параметры откоса:

Н – высота откоса, м;

A_i – площадь блока, м²;

L_i – длина дуги скольжения, м;

3) силовые параметры:

Q_i – вес блока, кН/м;

Т_i – сдвигающая сила, кН/м;

N_i – нормальная сила, кН/м;

F_i – сила трения грунта о грунт, кН/м.

Откос считают устойчивым, если h>1.2.

вариант 2 — наиболее вероятную линию скольжения находят путем поиска минимальной величины h.

В задании предлагается выполнить первый вариант.

 

Таблица 13 — Исходные данные для расчета

Вариант	Высота откоса Н,     м	Разновидность грунта	Удельный вес g,   кН/м3	Прочностные характеристики	Заложение откоса
j,   град	с,   кПа
		Суглинок	19,0			1 : 2
		Глина	20,0
		Суглинок	18,5
		Супесь	18,0
		Суглинок	18,2
		Суглинок	18,8
		Супесь	17,8
		Глина	19,8
		Глина	20,0
		Суглинок	19,2
		Супесь	18,0
		Суглинок	19,3
		Глина	19,8
		Суглинок	18,2
		Глина	19,2

 

 

Центр вращения определить по значениям углов a и b (см. рисунок 31). Значения углов определить по таблице 14, исходя из величины заложения откоса.

 

Таблица 14 — Значение углов a и b для определения центра вращения

Заложение откосов (H:L)	a, град	b, град
1:1
1:1,5
1:2
1:3
1:4
1:5

Пример расчета

Исходные данные: откос из однородного грунта (суглинка) высотой 11 м и заложением 1:1 (угол откоса 45⁰). Физико-механические свойства грунта: g = 19 кН/м³, j = 20⁰, с = 40 кПа.

Необходимо оценить устойчивость откоса в непосредственной близости от автомобильной дороги.

 

Последовательность выполнения расчета

1. В масштабе 1:100 построить схему откоса (рисунок 32).

2. Вычислить центр вращения О. Для этого по таблице 14 определить значения углов a=28⁰ и b=37⁰. На пересечении линий АО и ВО находится центр вращения.

3. Из центра вращения провести линию скольжения радиусом R; контуры призмы сползания АВС определены.

Разделить призму АВС на отсеки шириной по 3 м. В примере 7 отсеков. Каждый отсек имеет свою линию сдвижения li, площадь Ai и вес грунта Qi.

5. Определить углы наклона поверхности скольжения в каждом отсеке a_i. Углы отсчитывают от линии, перпендикулярно проходящей через центр вращения. При этом a_i, находящиеся на левой стороне от центра вращения, имеют знак «минус» (например, угол a₇ на рисунке 8).

6. Дальнейший расчет приведен в табличной форме (таблица 15). После заполнения таблицы определить сумму удерживающих и сдвигающих сил.

Рисунок 9 — Расчетная схема откоса

 

7. Вычислить коэффициент устойчивости откоса

 

.

Вывод: откос находится в стабильном устойчивом состоянии. Уменьшение коэффициента h возможно при обводнении откоса, так как это приведет к снижению прочностных характеристик грунта.

 

Таблица 15 — Расчет устойчивости откоса

№ изм.	Аi ,   м2	γ,   кН/м2	Qi= γ Аi,,   кН/м	αi ,   град	sin αi,	Тi= Qi sin αi,   кН/м	cos αi ,	Ni= Qi cos αi,   кН/м	φ ,   град	tg φ	Fi=Ni tg φ ,   кН/м	с,   кПа	li ,   м	с li ,
	6,25	19,0	118,8		0,8910	105,9	0,4540	53,9		0,3640	19,6		5,5
	19,5	19,0	370,5		0,7071	261,9	0,7071	261,9		0,3640	95,3		4,2
	27,0	19,0	573,0		0,500	256,5	0,8660	444,3		0,3640	161,7		3,6
	30,0	19,0	570,0		0,3090	176,1	0,9511	542,1		0,3640	197,3		3,2
	27,0	19,0	361,0		0,1564	56,5	0,9877	356,6		0,3640	129,8		3,0
	15,0	19,0	265,0	-1	-0,0175	-4,6	0,9998	264,9		0,3640	96,4		3,0
	9,2	19,0	174,0	-12	-0,2079	-36,3	0,9781	170,9		0,3640	62,2		3,0

 

 

 

Лабораторная работа №7

Расчет осадки фундамента

Цель работы: ознакомление с методикой расчета осадок фундаментов.

Содержание работы

Расчет осадок методом послойного суммирования. Этот метод является основным при расчетах осадок фундаментов промышленных и гражданских сооружений [ 1 ]. Рассмотрим порядок вспомогательных построений и последовательность расчетов применительно к расчетной схеме на рисунке 22.

 

Рисунок 10 — Расчетная схема для определения осадок методом послойного суммирования: DL — отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; WL — уровень подземных вод; В.С. — нижняя граница сжимаемой толщи.

 

Вначале производят привязку фундамента к инженерно-геологической ситуации основания, производят совмещение оси фундамента с литологической колонкой грунтов. Затем определяют среднее давление на основание под подошвой фундамента Р, и строят эпюру природного давления по оси фундамента (от поверхности рельефа).

Зная природное давление σ_z на уровне подошвы фундаментов, определяют дополнительное вертикальное напряжение на плоскости подошвы фундамента p₀ = σ_zp= p – σ_zq. По формуле (29) в том же масштабе строят эпюру дополнительных напряжений по оси фундамента.

 

(29)

 

Построив эпюры природного давления и дополнительного напряжения, находят нижнюю границу сжимаемой толщи. Эту операцию удобно выполнять графически, для чего эпюру природного давления, уменьшенную в 5 или 10 раз (0,1 σ_zq или 0,2 σ_zq..в зависимости от условия ограничения сжимаемой толщи), совмещают с эпюрой дополнительных напряжений. Точка пересечения линий, ограничивающих эти эпюры, и определит положение нижней границы сжимаемой толщи (см. рисунок 10 — H_c).

Сжимаемую толщу основания разбивают на элементарные слои так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным. Обычно толщину каждого элементарного слоя h_i,- принимают не более 0,4 B (В— ширина фундамента). Зная дополнительное напряжение в середине каждого элементарного слоя σ_zp, по формулам (29) или (30) определяют сжатие этого слоя

 

(30)

ΔS=σ_zphβ/E; (31)

ΔS=σ_zphβm_b; (32)

 

где h — толщина элементарного слоя; E — модуль деформации элементарного слоя грунта; m_b — относительный коэффициент сжимаемости элементарного слоя грунта; β — безразмерный коэффициент.

Нормы допускают принимать значения безразмерного коэффициента β равным 0,8.

Модуль деформации Е или относительный коэффициент сжимаемости m_b определяют по компрессионной кривой в зависимости от природного давления и дополнительного напряжения в середине каждого элементарного слоя грунта.

Общая осадка фундамента находится как сумма величин сжатия каждого элементарного слоя в пределах сжимаемой толщи по формулам

 

S= Σσ_zpih_iβ/E (33)

или

S= Σσ_zpih_iβm_bi , (34)

 

где h_i — толщина i- го слоя грунта.

 

Исходные данные: геологический разрез, построенный по данным лабораторной работы №1; величина действующих нагрузок из лабораторной работы №5. Необходимо определить общую осадку фундаментов в пределах сжимающей толщи.

 

Пример расчета

 

Длина фундамента L = 2,7 м

Ширина фундамента b = 2,7 м

Глубина фундамента d = 3,75 м

Сила N = 2361,91 кН

Схема для расчета осадки фундаментов мелкого заложения см. рисунок 11.

 

1. Расчет природного напряжения (от собственного веса грунта) s_ZP

 

Мощность 1 слоя h1, м:	3,25	Удельный вес грунта 1 слоя d1, кН/м3:	18,64
Мощность 2 слоя h2, м:	3,90	Удельный вес грунта 2 слоя d2, кН/м3:	19,62
Мощность 3 слоя h3, м:	7,40	Удельный вес грунта 3 слоя d3, кН/м3:	19,42
Мощность слоя h4, м:	0,80	Удельный вес, взвешенного в воде dsb1, кН/м3	9,31

 

1.1 Расчет вертикального напряжения в точке 1

s_zq1 = s × h

s_zq1 = 0

1.2 Расчет вертикального напряжения в точке 2

s_zq2 = s₁ ( h₁ – h₁^׳)

s_zq2 = 18,64 (3,25 - 0,80) = 45,67 кПа

1.3 Расчет вертикального напряжения в точке 3

s_zq3 = s₁ ( h₁ – h₁^׳) + dsb₁ × h₁^׳

s_zq3 = 45,67 + 9,31 × 0,80 = 53,12 кПа

1.4 Расчет вертикального напряжения в точке 3'

s_zq3 = s₁ ( h₁ – h₁^׳) + dsb₁ × h₁^’ + dw × h₁^’

s_zq3 = 53,12 + 10,00 × 0,80 = 61,12 кПа

1.5 Расчет вертикального напряжения в точке 4

s_zq4 = s₁ ( h₁ – h₁^׳) + dsb₁ × h₁^’ + dw × h₁^’ + d₂ × h₂

s_zq4 = 61,12 + 19,62 × 3,90 = 137,63 кПа

1.6 Расчет вертикального напряжения в точке 5

s_zq5 = s₁ ( h₁ – h₁^׳) + dsb₁ × h₁^’ + dw × h₁^’ + d₂ × h₂ + d₃ ×h₃

s_zq5 = 137,63 + 19,42 × 7,40 = 281,34 кПа

2. Строим эпюру 0,2s_ZP^’

s_ZP^’ = 0,2 × s_ZP

s_ZP1^’ = 0,2 × 0,00 = 0,00 кПа

s_ZP2^’ = 0,2 × 45,67 = 9,13 кПа

s_ZP3^’ = 0,2 × 50,31 = 10,62 кПа

s_ZP4^’ = 0,2 × 61,12 = 12,22 кПа

s_ZP5^’ = 0,2 × 137,63 = 27,53 кПа

s_ZP^’ = 0,2 × 281,34 = 56,27 кПа

3. Расчет вертикального напряжения s_ZP (таблица 16)

3.1 Расчет дополнительного среднего давления

Ро = N/A - d × d

Ро = 2361,91/7,29 - 19,62 × 4,29 м = 239,82 кПа

h = l/b

h = 2,7/2,7 м = 1

 

Рисунок 9. - Схема для расчета осадки фундамента мелкого заложения М 1:200

 

Таблица 16 - Таблица расчета осадки фундамента методом послойного суммирования

№ точки	Глубина точки Z= 0,2b, м	x = 2-Z/b	Коэффициент a	Вертикальное напряжение sZP = a-Po, кПа	№ слоя	Вертикальное среднее напряжение szpicp = (sZPi-1 + + sZPi)/2 , кПа	Высота слоя hi, м	Коэффициент b	Модуль деформации Ei, кПа	Осадка фундамента Si= =szpicp ×hi×b/Ei, м
	0,00	0,00	1,000	239,82
	0,54	0,40	0,960	230,23		235,024	0,54	0,40		0,0028
	1,08	0,80	0,800	191,86		211,042	0,54	0,40		0,0025
	1,62	1,20	0,606	145,33		168,593	0,54	0,40		0,0020
	2,16	1,60	0,449	107,68		126,505	0,54	0,40		0,0015
	2,70	2,00	0,366	87,77		97,727	0,54	0,40		0,0012
	3,24	2,40	0,257	61,63		74,704	0,54	0,62		0,0015
	3,78	2,80	0,201	48,20		54,919	0,54	0,62		0,0011
	4,32	3,20	0,160	38,37		43,288	0,54	0,62		0,0009
	4,86	3,60	0,131	31,42		34,894	0,54	0,62		0,0007
	5,40	4,00	0,108	25,90		28,658	0,54	0,62		0,0006
	5,94	4,40	0,091	21,82
	6,48	4,80	0,077	18,47
								SSi=	0,0147
										1,5 см

 

Использованные стандарты

1. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

2. ГОСТ 30416-96. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.

3. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

4. СНиП 2.02.01-95. Основания зданий и сооружений.

 

Приложения

Приложение А

Нормативные значения механических характеристик

  Таблица А.2 - Нормативные значения модулей деформации пылевато-глинистых и… Окончание таблицы А.2 Флювиогляциальные Супеси 0£IL£0,25 Суглинки …

Классификация природных дисперсных грунтов

Таблица Б. 1 — Классификация крупнообломочных грунтов и песков

По гранулометрическому составу

По степени неоднородности гранулометрического состава Сn: - однородный грунт Сn < 3; - неоднородный грунт Сn > 3.

Связь между наиболее употребляемыми в механике грунтов единицами измерения в системе СИ и технической системе

  Единицы силы кгс тс Н кН МН 1 кгс = 10-3 0,01 10…   Таблица Г. 2 Единицы давления (напряжения) тс/м2 кгс/см2 Па кПа МПа …

МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ для студентов,

обучающихся по направлению 653500 – Строительство

3-е издание, переработанное

 

Составители: Черныш Александр Сергеевич

Калачук Татьяна Григорьевна

 

Редактор

 

 

Развернуть

Открыть в широком формате