МЕХАНИКА ГРУНТОВ
МЕХАНИКА ГРУНТОВ
Сто вопросов и ответов по основам механики грунтов.
Какие вопросы рассматриваются в механике грунтов?
Механика грунтов - научная дисциплина, в которой изучаются напряженно-деформированное состояние грунтов и грунтовых массивов, условия прочности грунтов, давление на ограждения, устойчивость грунтовых массивов против сползания и разрушения, взаимодействие грунтовых массивов с сооружениями и ряд других вопросов. Механика грунтов является составной частью геомеханики.
На результаты исследований каких дисциплин опирается механика грунтов?
Механика грунтов опирается на результаты научных исследований в области механики сплошных сред (сопротивления материалов, теории упругости, теории пластичности), инженерной геологии, инженерной гидрогеологии, гидравлики и гидромеханики, а также на результаты других инженерных дисциплин.
Какие задачи ставятся в механике грунтов?
- установление физических и механических свойств грунтов и возможности их использования в нужных целях, а, в случае необходимости, и улучшение… - определение напряженно-деформированного состояния грунтовых массивов,… - определение общей устойчивости этих массивов, взаимодействую-щих с инженерными сооружениями или непосредственно…Какие основные задачи стоят перед фундаментостроением?
- технически выполнимыми в данных конкретных условиях; - наиболее подходящими для данного объекта; - удовлетворяющими эксплуатационным требованиям;Что называется основанием?
Основания, созданные искусственно уложенными грунтами в результате отсыпки с уплотнением или намыва, также называются искусственными.Что называется фундаментом?
Фундаментом называется подземная или подводная часть здания или сооружения, служащая для передачи усилий от него на грунты основания и, по возможности, более равномерного их распределения, а также уменьшения величины давлений до требуемых значений.
В каких областях строительства используются результаты механики грунтов?
- в промышленном и гражданском; - в гидротехническом; - транспортном (автодорог и железных дорог);Когда в нашей стране впервые вышел учебник по курсу "Механика грунтов"?
Первый учебник "Основы механики грунтов" был издан в 1934 г. Его автор профессор Н.А.Цытович (1900-1984). Этот учебник автором далее неоднократно дополнялся и переиздавался в 1940, 1951 и 1963 годах. В последующем четыре раза издавался его краткий курс "Механика грунтов" - в 1969, 1973, 1979 и 1983 годах.
Как подразделяются по происхождению горные породы?
По своему происхождению они подразделяются на:
- магматические, изверженные, образовавшиеся в результате застывания магмы; они имеют кристаллическую структуру и классифицируются как скальные грунты;
- осадочные; они образовались в результате разрушения и выветривания горных пород с помощью воды и воздуха и, образуют скальные и нескальные грунты;
- метаморфические, которые образовались в результате действия на магматические, ранее образовавшиеся метаморфические и осадочные породы высоких температур, больших давлений и других факторов выветривания. Они чаще всего классифицируются как скальные грунты.
Что следует называть грунтом?
Грунты могут служить: 1) основанием зданий и сооружений; 2)средой для размещения в них сооружений (например метро, тоннели и др.);Из чего состоят грунты?
- твердых частиц (минералов, горных пород, органических остатков и др.); - воды в различных видах и состояниях (в том числе льда при нулевой или… - газов (в том числе и воздуха).Какие физические характеристики грунта являются основными? ГОСТ 25100-95.
- плотность грунта -ρ[г/см3]; (удельный вес - γ -[кН/м3]); - плотность частиц грунта-ρs[г/см3]; (удельный вес частиц грунта –… - природная влажность –w; [в долях единицы];Что называется плотностью грунта ρ (удельным весом грунта γ)?
Плотностью грунта ρ называется, отношение массы образца грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор. Размерность [г/см3].
От чего зависит плотность грунта ρ ?
Плотность грунта ρ зависит от плотности частиц грунта ρs, его пористости n и влажности w.
Что называется плотностью частиц грунта ρs,?
Плотностью частиц грунтаρs называется отношение массы частиц грунта к объему, который они занимают. Размерность [г/см3].
От чего зависит плотность частиц грунта ρs?
Плотность частиц грунта ρs, зависит от минералогического состава скелета грунта и степени их дисперсности. У глин она больше, чем у песка при одних и тех же образующих грунт минералах. В глинистом грунте поверхность частиц намного больше, чем в песчаном. Плотность частиц грунта ρsне зависит от его пористости n .
Что называется плотностью сухого грунта ρd?
Плотностью сухого грунта ρdназывается отношение массы высушенного грунта к полному объему, который онзанимает, включая объем пор. Размерность [г/см3].
Каким способом можно измерить объем глинистого грунта с целью определения его плотности?
Тремя способами:
1) по объему вытесненной воды при погружении в нее грунта, который предвари-тельно парафинируется для предотвращения размокания и попадания воды внутрь образца;
2) с помощью режущего кольца, объем внутренней полости которого определя-ется замером и которое полностью заполняется грунтом.
3) метод шурфиков.
Что называется пористостью грунтаn?
Пористостью п грунта называется отношение объема пор к полному объему образца грунта.
Что называется коэффициентом пористости грунта е?
Коэффициентом пористости е или относительной пористостью называется отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами - скелетом, то есть.
.
Что называется влажностью грунта W, и какой она бывает? Может ли влажность грунта быть больше единицы (т.е.100 %)?
;Что называется степенью влажности Sr, и в каких пределах она изменяется? (справедливо для раздельнозернистых грунтов, т.к. только раздельнозернистые грунты могут быть полностью водонасыщены).
Коэффициентом (индексом) водонасыщенности, или степенью влажности грунта, называется отношение природной влажности грунта w к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой, wsat. Коэффициент водонасыщенности Sr изменяется от нуля (для абсолютно сухого грунта) до единицы (для полностью водонасыщенного грунта). Он вычисляется по формуле:
где ρw-плотность воды =1г/см3.
Грунты называются маловлажными при Sr <0,5, влажными при 0,5< Sr <0,8 и насыщенны-ми водой при Sr >0,8.
Чему равна плотность взвешенного в воде грунта?
Эта формула пригодна для грунта с любой водонасыщенностью, то есть при полном…Для каких целей нужны классификация грунтов и классификационные показатели?
Классификация грунтов необходима для объективного присвоения грунту одного и того же наименования и установления его состояния вне зависимости от того, кем и в каких целях они производятся. Наименование и состояние грунта устанавливаются по классификационным показателям.
Что называется числом (индексом) пластичности Iр глинистого грунта и что оно показывает?
При 1<Ip≤7 глинистый грунт называется супесью, при 7<Ip≤17 называется суглинком и при Ip >17 - глиной. (Здесь Іp в…Что такое показатель консистенции Il (индекс текучести) глинистого грунта и зависит ли он от естественной влажности W? В каких пределах он изменяется?
Показатель консистенции IL (индекс текучести) глинистого грунта характеризует состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе и более единицы (грунты текучей консистенции). При изменении IL в пределах от нуля до единицы грунты имеют пластичную консистенцию.
Показатель консистенции IL определяется в долях единицы по формуле:
Для суглинков и глин диапазон изменения IL от нуля до единицы (пластичное состояние) подразделяется на четыре равных поддиапазона: грунты полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные и текучепластичные.
Где и каким образом определяются характеристики (показатели) свойств грунтов?
ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ.
Чем обусловлена сжимаемость грунтов? За счет чего происходит сжатие полностью водонасыщенных грунтов?
Сжимаемость грунтов обусловливается изменением их пористости вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Сжатие полностью водонасыщенных грунтов возможно только при условии вытеснения воды из пор грунта.
Для чего служит одометр (компрессионный прибор)?
Одометр - прибор, служащий для определения сжимаемости грунта. Деформации в одометре возможны только в вертикальном направлении, горизонтальные деформации отсутствуют. Вертикальное напряжение изменяется ступенями и является известным, боковые напряжения реактивные и остаются неизвестными. Деформации измеряются в зависимости от усилий приложенных на штамп ступенями до стабилизации осадки.
В каких координатах изображается компрессионная кривая? Какой вид имеет зависимость между осадкой штампа одометра и вызывающей её нагрузкой?
Как записывается закон сжимаемости (или закон уплотнения) в дифференциальной и разностной формах?
или где е - коэффициент пористости, р - давление, a - коэффициент сжимаемости,… Полученное соотношение имеет особое значение в механике грунтов и кладется в основу установления ряда её…Закон Гука в главных нормальных напряжениях. Сколько независимых характеристик сжимаемости вы знаете?
; ; .Что называется коэффициентом Пуассона?
Коэффициентом Пуассона называется отношение относительных деформаций поперечной εx к продольной εy взятое с обратным знаком, в случае, если действуют только вертикальные напряжения σz(напряжения σх и σу в этом случае отсутствуют).
Что называется коэффициентом бокового давления грунта, от чего он зависит и как связан с коэффициентом Пуаасона?
; εx=εy =0. Боковое давление в этом случае является реактивным. Примером может служить…Закон Дарси. Какова размерность коэффициента фильтрации? От чего он зависит? Что такое начальный градиент фильтрации?
то есть, скорость фильтрации грунтовых вод прямо- пропорциональна градиенту… Начальный градиент фильтрации - величина градиента фильтрации в глинистых грунтах, при котором начинается практически…Закон Кулона. Что называется углом внутреннего трения?
Внутренним сопротивлением части в песках будет лишь трение, а в глинах (связных грунтах) плюс вязкие, водно-коллоидные связи. Разделить эти… Закон Кулона (1773г.) имеет следующий вид :От чего зависит угол внутреннего трения песка? Что такое угол естественного откоса и совпадает ли он с углом внутреннего трения?
Чем вызвано сопротивление срезу связного грунта (глинистого грунта)?
Сопротивление срезу связного глинистого грунта характеризуется междучастичными связями - пластичными водно-коллоидными и хрупкими цементационными связями.
Что такое открытая и закрытая системы испытаний глинистого грунта?
При открытой системе вода имеет возможность под действием передающегося на нее давления выходить из пор грунта наружу, то есть отфильтровываться. При закрытой системе вода не имеет возможности выходить из грунта, то есть вода полностью остается в порах грунта и не перемещается.
Что такое полное, эффективное и нейтральное давления? Что называется гидростатическим и поровым давлениями?
Нейтральное давление - давление, воспринимаемое водой. Таким образом, эффективное и нейтральное давления составляют полное давление.… Эффективным давление на скелет грунта называется потому, что оно повышает…Каково минимальное число опытов для определения угла внутреннего трения φ и удельного сцепления с?
Поскольку неизвестных две величины, то и минимальное число опытов - два (потом решаются два уравнения с двумя неизвестными). Для несвязного грунта, у которого с = 0, минимально возможен один опыт, с помощью которого устанавливается величина угла внутреннего трения φ. Это и есть минимальное количество опытов, но исключающее возможность статистической обработки результатов.
Какие методы определения характеристик прочности грунтов в полевых условиях вы знаете?
При сдвиге штампа он обычно прибетонируется к основанию и часть цементного раствора затекает в грунт, обеспечивая контактное сцепление. Сдвиг целика…Что такое крыльчатка и какую характеристику прочности можно получить с ее помощью?
При расчетах принимают обычно, что получаемое по лопастным испытаниям сопротивление сдвигу τs приближенно равно общему сцеплению грунта, т.е.…Принцип линейной деформируемости? Какова зависимость между общими деформациями и напряжениями?
Изложенное позволяет сформулировать принцип линейной деформируемости: -при небольших изменениях давлений, грунты можно рассматривать как линейно…РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТОВОМ МАССИВЕ.
Как вычислить вертикальные напряжения в массиве грунта от его собственного веса и чему они равны?
σz= γz, Если имеются различные слои, то: .Следует ли учитывать деформации грунта от его собственного веса?
Деформации грунта от его собственного веса обычно не учитываются, так как они давно завершились. Однако в том случае, если в силу обстоятельств изменяется структура грунта, то сила собственного веса грунта вызывает в нем дополнительные деформации (например, при увлажнении лессового грунта, из-за которого растворяются жесткие цементационные связи, или оттаиваний вечномерзлого грунта).
Какие основные положения приняты в теории упругости?
1. Тело является сплошным и изотропным (деформационные свойства в различных направлениях одинаковы). 2. Тело является упругим и со снятием нагрузки все деформации исчезают. 3. Напряжения в теле отсутствуют, если нет внешней нагрузки.Какие основные положения приняты в теории линейно-деформируемых тел?
1. Грунт состоит обычно из трех компонентов: минерального скелета, воды и воздуха, однако возможно его рассматривать как квазисплошное тело, то есть… 2. Для грунта характерно наличие остаточных деформаций. При полном снятии… 3. Считается, что нагрузки на грунт не вызывают его разрушения и далеки от предельных, поэтому в грунтовом массиве не…Чем теория линейно-деформируемых тел отличается от теории упругости?
В теории упругости рассматриваются только упругие тела с восстанавливающимися дефор-мациями, а в теории линейно-деформируемых тел рассматриваются общие деформации, включаю-
щие также остаточную деформацию.
Решение какой задачи теории упругости для полупространства является основным? Чем обусловлена возможность использования её для решения других практически важных задач?
Основным является решение задачи о сосредоточенной силе, приложенной к поверх-ности полупространства перпендикулярно к граничной плоскости (задача Буссинеска). Для решения задач о нагрузке, имеющей горизонтальную составляющую, рассматрива-ется дальнейшее развитие решения этой же задачи, но при сосредоточенной силе, действующей вдоль граничной плоскости (как бы "прикрепленной" к ней в одной точке). Аналогичные решения задач о сосредоточенных силах вертикальной и горизонтальной, то есть приложенных перпендикулярно (решение Фламана) и по касательной к границе полуплоскости, также являются основными. Из них путем, интегрирования могут быть получены многие решения интересующих нас в практических целях задач.
Действие сосредоточенной силы (основная задача) Какое предположение делается в отношении зоны, расположенной непосредственно у сосредоточенной силы?
(1885), а определение напряжений для площадок, параллельных ограничивающей полупространство плоскости,-проф.В.Кирпичевым и проф.Н.А. Цытовичем… Задача определить напряжения σz, τzy,τzx, как наиболее часто…Как практически определяются напряжения в инженерной практике от действия сосредоточенной нагрузки.
Согласно рис.в вопросе 51 точка М вполне определяется двумя её координатами Zи r. После некоторых преобразований будем иметь:
Для облегчения расчетов служит таблица (Ц. стр79). Величина К определяется для ряда значений r/z.
Как следует просуммировать напряжения, если действует несколько сосредото-ченных сил?
то сжимающие напряжения в любой точке массива для горизонтальных площадок, параллельных ограничивающей плоскости, может быть найдено простым… .Какое условие накладывается на эпюры напряжений для выполнения условия равновесия?
Для выполнения условия равновесия необходимо, чтобы в случае пространственной задачи объем эпюры σz при заданной постоянной величине z равнялся бы действующей сосредоточенной силе.
В случае плоской задачи это условие сохраняется, однако оно упрощается, и поэтому площадь эпюры σz при постоянной величине z должна быть равна внешней нагрузке.
В чем заключается принцип Сен-Венена в теории упругости?
Принцип Сен-Венена заключается в том, что с удалением от места приложения усилия напряжения оказываются все менее зависящими от характера этого усилия (сосредоточенная сила, несколько сосредоточенных сил или распределенная на конечном участке нагрузка) при условии, если равнодействующая всех усилий, приложенных на границе, одинакова.
Распределение напряжений в случае плоской задачи. Когда имеет место случай плоской задачи?
Условия плоской задачи будут иметь место в случае, когда напряжения распределяются в одной плоскости, в направлении же перпендикулярном они будут или равны нулю, или постоянны. Это условие имеет место для очень вытянутых в плане сооружений, например ленточных и стеновых фундаментов, оснований подпорных стенок, насыпей , дамб и подобных сооружений.
Действие равномерно распределённой нагрузки. Зависят ли составляющие напряжений σz, σy, и τ в плоскости от деформационных характеристик? Какой угол называется «углом видимости» и почему?
Определение напряжений в условиях плоской задачи значительно упрощается и следует отметить весьма важное свойство плоской задачи, заключающееся в том, что все составляющие напряжений σz, σy, и τ в плоскости от деформационных характеристик не зависят и будут справедливы для всех тел (сплошных, сыпучих и т. п.), для которых зависимость между напряжениями и деформациями может быть принята линейной.
|
Из рисунка удобно ввести две безразмерные координаты - два угла α и β. Угол αназывается углом видимости, поскольку если мы поместим в рассматриваемую точку полуплоскости глаз наблюдателя, то под этим углом мы как бы видим нагрузку. Второй угол β между вертикалью, проходящей через данную точку, и биссектрисой угла видимости α.
Какие напряжения называются главными нормальными и какие главными касательными? Сколько главных напряжений в плоской и сколько в пространственной задачах?
Главные нормальные напряжения - это нормальные напряжения, действующие на площадки, на которых отсутствуют касательные напряжения. Главные касательные напряжения - это максимальные касательные напряжения. Если обозначить главные нормальные напряжения через σ1, σ2, σ3,то главные касательные напряжения равны соответственно:
; 
; 
;
Главных нормальных напряжений в пространственной задаче - три, в плоской - два. Главных касательных напряжений в случае пространственной задачи - три, в случае плоской задачи - одно.
Какой вид имеют эпюры вертикальных нормальных напряжений σz, в случае плоской задачи, когда на участке границы приложена равномерно распределенная нагрузка?
Эпюры вертикальных нормальных напряжений σz изображены на рисунке:
Что такое изолинии напряжений и какой вид имеют изолинии главных напряжений в случае плоской задачи, когда на участке границы полуплоскости приложена равномерно распределенная нагрузка?
Изолинии напряжений - это линии, во всех точках которых соответствующие напряжения равны. Изолинии главных напряжений, как наибольшего, так и наименьшего, представляются дугами окружностей, проходящих через концевые точки загруженного участка.
Чему равны σz, σy и τ в случае действия равномерно распределённой нагрузки?
; ; ;Какие напряжения считают главными?
Величину главных напряжений получим из выражений (вопрос 61) полагая в них β=0 ; Эллипсы напряжений при действии равномерно распределённойКакая задача называется контактной?
Какое исходное уравнение для решения контактной задачи? Какую роль играет жесткость фундамента?
Исходным уравнением для решения контактной задачи является формула Буссинеска для перемещений (см. вопрос 51). Выведены формулы перемещений для… Рис.64.1.Эпюры контактных давлений а)под абсолютно жестким фундаментом; б)под фундаментом различной гибкостиЧто понимается под предельным напряженным состоянием грунта?
Предельное напряженное состояние грунта в данной точке соответствует такому напряженному состоянию, когда малейшее добавочное силовое воздействие нарушает существующее равновесие и приводит грунт в неустойчивоё состояние: в массиве грунта возникают поверхности скольжения, разрывы и нарушается прочность между его частицами и агрегатами. Такое напряженное состояние грунтов следует рассматривать как совершенно недопустимое при возведении на них сооружений.
Каков график деформаций грунта при действии на его поверхности возрастаю-щей ступенями нагрузки?
Зависимость между деформациями и напряжениями в этой фазе нелинейная. На рисунке в) показан конец фазы уплотнения - начало фазы сдвигов На рисунке г) – линии скольжения и уплотненное ядро при полном развитии зон предельного равновесия.Что понимается под критическими нагрузками на грунт и как они определяются? Формула Н.П. Пузыревского.
; если принять z=0, т.е. ни в одной точке грунта не будет зон предельного… начальным критическим давлением на грунт будет:Каким образом происходит процесс развития областей пластических деформаций под фундаментом с ростом нагрузки?
Считатется, что области пластических деформаций зарожда-ются у краев фундамента; далее с ростом нагрузки они распро-страняются вглубь и начинают…Какой вид имеет схема расчета несущей способности основания "по Прандтлю"? Что называется "упругим ядром" и где оно находится?
При расчете величины несущей способности "по Прандтлю" предполагается существование трех зон: зоны с максимально напряженным состоянием I (или зоны пассивного давления), зоны с минимально напряженным состоянием II (или зоны активного дав-ления) и переходной .между ними зоны III, позволяющей получить плавное изменение напряжений без скачков в них. При этом предполагается, что нагрузка является равномерной и не имеет горизонтальной составляющей. В действительности мы прикладываем нагрузку с помощью жесткого шероховатого штампа, поэтому непосредственно под ним вместо зоны с минимально напряженным предельным состоянием формируется зона, в которой нет предельного состояния и которая как бы сливается со штампом, составляя с ним одно целое. Эта зона называется "упругим" или "жестким" ядром. (см.рис.).
Очертание различных по характеру напряженного состояния предельных зон по схеме Прандтля
Что понимают под осадкой фундаментов и из каких величин она складывается?
При возведении фундаментов общая осадка их в условиях современного строитель-ства складывается из трёх величин: 1-неупругой (структурной) полностью…Что необходимо знать, чтобы приступить к расчету осадки фундамента?
1) геологическое строение места строительства с указанием мощности (толщины) отдельных слоёв грунта, уровня грунтовых вод и физико-механических… 2) размеры и форму фундамента (по предварительным расчетам) и… 3) данные о глубине заложения фундамента и нагрузке на грунт от надфундамент-ных конструкций.Чему равна осадка слоя грунта при сплошной нагрузке (основная задача)?
Осадка S равна разности высот грунта до уплотнения нагрузкой и после: ; или , это и есть формула для полной осадки, аИзменяется ли осадка фундаментов зданий с течением времени? От чего зависит осадка?
Водонасыщенные пластичные и особенно текучепластичные (слабые) глинистые грунты дают наибольшие осадки, часто весьма медленно затухающие, и создают…Какая теория используется при определении осадки во времени и её предпосылки?.
Предпосылки теории фильтрационной консолидации: 1) рассматривается полностью водонасыщенные грунты; 2) скелет грунта принимается линейно деформируемым, напряжения в котором мгновенно вызывают его деформации;Какие методы определения осадки приняты в расчетной практике?
Все выше приведенные формулы (в вопросе 71) для определения осадки грунтовых оснований будут справедливы лишь для фазы уплотнения грунтов, т.е.… где: Р- действующая нагрузка на грунт; начРкр-начальное критическое давление,…Коков принцип расчета по методу послойного элементарного суммирования?
S=hmvσz или а для всей толщи где: hi –мощность отдельных слоев грунта,Коков принцип расчета осадки по методу эквивалентного слоя?
Для однородных на достаточную глубину грунтов определение полной стабилизи-рованной осадки фундаментов по методу эквивалентного слоя является… , где: hэ-мощность эквивалентного слоя равная:Как изменится основная формула определения осадки по методу эквивалентного слоя для фундамента с круглой формой подошвы?
где ωкр-коэффициент формы для фундамента с круглой площадью подошвы ωкв- то же, для фундамента с квадратной площадью подошвы(при α = =1).Каков принцип расчета осадки по методу угловых точек?
Здесь следует рассмотреть три основных случая: 1) точка М1 (а) лежит на контуре загруженного прямоугольника; 2) точка М2 (б) лежит внутри загруженного прямоугольника;Что называется "осадочным" давлением и какое обоснование дается тому, что осадка рассчитывается не на полную величину давления?
а - нагрузка - полная разгрузка и вторичная нагрузка; б - условная схема, принимаемая в -методе элементарного суммирования для расчета осадокКакие основные допущения заложены в расчете осадки способом послойного суммирования?
1. Осадка происходит только при давлениях, превышающих природное давление на отметке заложения подошвы фундамента. 2. Связь между давлением и относительной деформацией линейная и может быть… 3. Напряжения в грунтовом массиве распределяются в соответствии с решениями теории упругости.От какого горизонта отсчитывается эпюра природного давления?
Эпюра природного давления отсчитывается от отметки поверхности грунта-от природного рельефа.
Какими принимаются боковые давления при расчете осадки способом послойного суммирования? Можно ли считать, что боковое расширение грунта в этом способе полностью не учитывается?
При расчете осадки способом послойного суммирования боковые деления принимаются такими, какими они получаются при сжатии грунта в одометре, то есть
Хотя при расчете осадок боковое расширение грунта в этом способе и не учитывается
(принимается, что боковые деформации равны нулю), но косвенно они учитываются тем, что распределение напряжений получено из решения теории упругости для полупрост-ранства (или полуплоскости), в котором считалось, что среда имела возможность боковых перемещений. Таким образом, оно непосредственно не учитывается, а косвенно и частично учтено.
В формуле расчета осадки способом послойного суммирования имеется коэффициент β. От чего он зависит?
Коэффициент βопределяется из выражения:
и, следовательно, зависит только от коэффициента Пуассона грунта μ0 (коэффициента относительной поперечной деформации). В СНиП 2.02.01-83 условно принято постоянное значение для β(считается, что β= 0,8).
В каких пределах ведется суммирование осадки при расчете методом послойного суммирования?
Всегда ли принимается при определении положения нижней границы сжимаемой толщи коэффициент 0,2?
Получается ли линейная зависимость осадки от нагрузки в методе послойного суммирования?
Нет, не получается в связи с тем, что положение нижней границы сжимаемой толщи изменяется в зависимости от действующего сверху осадочного давления - чем больше осадочное давление, тем ниже при прочих равных условиях будет положение нижней границы сжимаемой толщи. Поэтому зависимость осадки от нагрузки не будет линейной.
От каких факторов зависит положение нижней границы сжимаемой толщи в методе послойного суммирования (будет ли она располагаться ниже или выше)?
Зависит от:
- плотности грунтов основания;
- наличия горизонта грунтовых вод;
- заглубления фундамента;
- нагрузки на фундамент;
- ширины фундамента;
- соотношения сторон подошвы фундамента в плане;
- наличия слоя слабого грунта в основании.
Каким образом влияют расположенные рядом фундаменты друг на друга? Как строится эпюра напряжений σz при наличии расположенного рядом фундамента? Как поступить, если подошвы соседних фундаментов расположены в разных уровнях?
При расположении фундаментов рядом наличие одного из них влияет на осадку соседнего фундамента. Это обстоятельство следует учитывать при расчете осадки (рис.). Поэтому кдополнительным давлениям σz, рассчитываемого фундамента следует добавить значения напряжений σz, возникающих в этом месте от соседнего фундамента, пользуясь способом угловых точек. Если отметки подошвы одного и другого фундаментов одинаковы, то эпюра дополнительных давлений будет иметь нулевую ординату вверху. Если соседний фундамент 2 имеет более высоко расположенную подошву, то эпюра получит в уровне подошвы рассчитываемого фундамента 1 конечное значение дополнительного от соседнего фундамента 2 давления Δσz.
а) б)
Схемы для расчета осадок при наличии близко расположенных фундаментов:
а)- фундаменты 1 и 2 находятся рядом на одном уровне;
б)- фундамент 2 расположен выше, чем фундамент 1
Для какого случая получено решение задачи об осадке фундамента, в котором учитывается влияние всех компонентов напряжений?
Для однородного изотропного грунта, у которого и модуль деформации Е0 и коэффициент Пуассона μ0 постоянны.
Как вычислить значения модуля деформации грунта Еог необходимые для расчета осадки, по результатам штамповых испытаний в поле или компрессионных испытаний в одометре?
На кривой "осадка-нагрузка" штампа выбираются две точки, в пределах которых ведется спрямление. Рекомендуется, чтобы первая точка соответствовала бы давлению в грунте в точке отбора образца от собственного веса вышележащих слоев Р1, а вторая соответствовала бы полному давлению Р2 от веса грунта иожидаемой нагрузки от сооружения. Имеется в виду, что кривая в диапазоне выбранных двух давлений хорошо бы аппроксимировалась прямой. Для вычисления модуля деформации Ео, МПа, используется формула
Здесь S2 и S1-см –величины осадки, соответствующие давлениям Р1и Р2,МПа; d –диаметр штампа, см; ω-коэффициент формы штампа, равный 0,85; μ0- коэффициент Пуассона грунта, принимаемый обычно 0,3 для песков и супесей и 0,4 для глин. По результатам компрессионных испытаний в одометре величина Е0,МПа, вычисляется по формуле:
Где е1 и е2- значения коэф. пористости, соответствующие давлениям р1 и р2
е0 –начальный коэф. пористости.
а)штамповые испытания; б) компрессионные испытания
Когда рекомендуется применять способ расчета осадки с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого слоя конечной толщины?
Этим способом предлагается пользоваться; если модуль деформации грунта основания более 100 МПа или если модуль деформации Ео > 10 МПа; но ширина подошвы фундамента более 10 м. В этом случае осадочное давление считается равным полному.
Почему в формулу осадки для жесткого штампа на упругом полупространстве не входит глубина сжимаемой толщи?
Потому, что полупространство снизу не ограничено (толщина равна бесконечности) и при решении задачи отыскивается несобственный интеграл. Если бы толщина была ограничена конечным размером, она входила бы в окончательную формулу осадки.
От каких факторов зависит коэффициент ω в формуле осадки для полупространства? Чему он равен для круга, квадрата, "ленты"?
Этот коэффициент зависит от формы в плане загруженной площадки (квадрат, круг, прямоугольник), а также от жесткости штампа (гибкий штамп или жесткий). Для круга и жесткого штампа он равен 0,79, для квадрата - 0,88, для "ленты" (соотношение размеров сторон 10:1 и более) - 2,12.
С чем связано то обстоятельство, что грунты деформируются не сразу после приложения нагрузки, а на это требуется определённое время?
Это связано с тем, что деформация грунта определяется изменением его пористости и для деформирования грунта нужно деформирование междучастичных связей. Эти связи часто бывают вязко-пластичными и деформируются не сразу, а с течением времени. Кроме того, в порах грунта содержится вода и изменение пористости, особенно полностью водонасыщенного грунта, связано с необходимостью отжатая воды из пор грунта, на что требуется время.
С какой скоростью в твердых телах распространяются напряжения?
Втвердых телах напряжения распространяются со скоростью звука.
Какой представляется модель полностью водонасыщенного глинистого грунта? Что моделирует диаметр отверстий в поршне?
В чем заключаются предпосылки теории фильтрационной консолидации? Что представляет собою степень консолидации, на что она указывает, в каких пределах изменяется и какова ее размерность?
Предпосылки теории фильтрационной консолидации сводятся к следующему:
- скелет грунта линейно-деформируемый, деформируется мгновенно после приложения к нему нагрузки и вязкими связями не обладает;
- структурной прочностью грунт не обладает, давление в первый момент полностью передается на воду;
- грунт полностью водонасыщен, вода и скелет объемно несжимаемы, вся вода в грунте гидравлически непрерывна;
- фильтрация подчиняется закону Дарси.
Степень консолидации U указывает на то, какая часть полной осадкипроизошла к данному моменту времени. Степень консолидации безразмерна и изменяется от нуля (при t = 0) до единицы (при t =∞).
-
Какие напряжения вызывают сжатие грунта?
Только эффективные, то есть передающиеся на скелет грунта. Нейтральное давление на сжатие грунта не влияет.
Какие случаи изменения полного давления (эпюры напряжений σz) рассмотрены на практике и являются типовыми?
Рассмотрены три случая:
1) эпюра прямоугольная;
2) эпюра треугольная с вершиной вверху, у границы (имеется ввиду сжатие грунта от собственного веса);
3) эпюра треугольная с вершиной внизу и конечной ординатой вверху (эта эпюра соответствует способу эквивалентного слоя).
Какой порядок имеет уравнение фильтрационной консолидации и к какому типу дифференциальных уравнений оно принадлежит?
Уравнение Фурье линейное, второго порядка и параболического типа. Оно является уравнением, описывающим нестационарный процесс, так как содержит время.
В чем состоит метод Фурье решения уравнения теории фильтрационной консолидации?
Каким образом следует вести расчет по теории фильтрационной консолидации, чтобы воспользоваться готовыми таблицами?
Следует найти, задаваясь степенью консолидации U, по таблице величину фактора времени N и далее по формуле найти соответствующую величину времени t. Таким образом вычисления сильно упрощаются.
Галашев Ю.В. Скибин Г.М.