Механика грунтов

Строительная площадка №16

ПланМ 1:1000

Таблица результатов определения физических характеристик грунта

Геологические разрезы по данным полевых визуальных наблюдений

Скважина №1 (104,50) Скважина №2 (103,50)

1. Абсолютн. отм. подошвы слоя 4. Скважина

2. Глубина подошвы слоя /в м/ 5.Условные обозначения грунта

3. Мощность слоя грунта /в м/ 6. Литологическое описание грунта

1. Построить геологический разрез по двум скважинам в масштабе 1:100

2. Определить плотность ρ, ρ_s , ρ_d всех слоев грунта

ρ=γ/10; т/м³

ρ_s =γ_s /10; т/м³

ρ_d =γ_d /10=ρ/(1+0,01∙W); т/м³ ,

где γ – удельный вес грунта; кН/м³

γ_s – удельный вес частиц грунта; кН/м³

ρ_s – плотность частиц грунта; т/м³

ρ_d – плотность сухого грунта; т/м³

W – влажность грунта в %.

1 слой ρ=γ/10=18,5/10=1,85 т/м³ – (супесь)

ρ_s =γ_s /10=26,4/10=2,64 т/м³

ρ_d =γ_d /10=ρ/(1+0,01∙W)=1,85/1+0,01∙30,8=1,85/1,308=1,41 т/м³

2 слой ρ=γ/10=22/10=2,2 т/м³ – (суглинок)

ρ_s =γ_s /10=27,0/10=2,7 т/м³

ρ_d =γ_d /10=ρ/(1+0,01∙W)=2,2/1+0,01∙14,0=2,2/1,14=1,93 т/м³

3 слой ρ=γ/10=20,1/10=2,01 т/м³ - (песок)

ρ_s =γ_s /10=26,4/10=2,64 т/м³

ρ_d =γ_d /10=ρ/(1+0,01∙W)=2,01/1+0,01∙16,3=2,01/1,163=1,73 т/м³ .

3. Определить вид всех слоев песчаного грунта по размерам минеральных частиц

Гранулометрический состав грунта, %

Вывод: так как вес частиц 0,5÷0,25 больше 50, значить пески средней крупности. (Прил. табл.2)

4. Определить коэффициент пористости (e) песчаных слоев грунта

e = [ρ_s ∙ (1 + 0,01 ∙ W) / ρ] - 1;

3 слой e = [2,64 ∙ (1 + 0,01 ∙ 16,3) / 2,01] – 1 = 0,53

5. По коэффициенту пористости и виду грунта по крупности частиц определить категорию по плотности сложения песчаного грунта.

e = 0,53– песок плотный, так как e <0,55.(Приложение, табл.1)

6. Определить коэффициент водонасыщения и вид песчаного грунта по влажности

I_w = ρ_s ∙0.01∙W/ e ∙ ρ_w , где ρ_w – плотность воды 1 т/м³ ;

I_w = ρ_s ∙0.01∙W/ e ∙ ρ_w = 2,64∙0,01∙16,3/0,53∙1=0,430/0,53=0,81

Вывод: т.к. коэффициент водонасыщения < 0.8, значит песок насыщенный водой.

7. Определить по таблице расчетное сопротивление R₀ песчаных грунтов

Вывод: пески средней крупности, плотные (Прил. табл.6) R₀ = 500 кПа

8. На геологическом разрезе построить эпюры R₀ в масштабе в 1см–100кПа.

9. Определить коэффициент пористости (e) для всех слоев глинистого грунта

e = [ρ_s ∙ (1 + 0,01 ∙ W) / ρ] - 1;

1 слой e₁ = [ρ_s ∙ (1 + 0,01 ∙ W) / ρ] – 1=[2,64∙(1+0,01∙30,8)/1,85]-1=0,87

2 слой e₂ = [ρ_s ∙ (1 + 0,01 ∙ W) / ρ] – 1=[2,70∙(1+0,01∙14,0)/2,20]-1=0,40

10. Опред. число пластичности (I_D ) и по нём опред. вид глинистого грунта

I_p = (W_L – W_p )∙0,01;

I_{p 1} = (W_L – W_p )∙0,01= (32-25)0,01=0,07 – супесь (Прил.табл.4)

I_{p 2} = (W_L – W_p )∙0,01= (22-14)0,01=0,08 – суглинок (Прил.табл.4).

11. Определить показатель консистенции (индекс текучести) I_L и по его значению опред. вид грунта по консистенции

I_L = (W-W_р )/(W_L -W_p );

1 слой I_{L 1} = (W-W_р )/(W_L -W_p )= (30,8-25)/(32-25)=5,8/7=0,83 – супесь пластичная;

2 слой I_{L 2} = (W-W_р )/(W_L -W_p )=(14,1-14)/(22-14)=0,1/8=0,01 – суглинок полутвердый.

(Прил. табл.3)

12. По табл. опред. расчетное сопротивление глинистых грунтов R₀ кПа.

1 слой - R₀₁ = 249 кПа;

2 слой - R₀₂ = 240 кПа (Прил. табл.5).

13. На геологическом разрезе построить эпюру R₀ для глинистых гр. в масштабе в 1 см – 100 кПа.

14. Опред. значение коэф. (e_i ) для каждого слоя, при условии, что образец грунта высотой h=40мм при увеличении давления в одометре от 100кПа до 300кПа деформация составила Δh=1мм.

е_i = где e₀ - коэффициент пористости (п.4 и п.9)

1 слой: е₁ =;

2 слой: е₂ =;

3 слой: е₃ =

15. Определить коэф. относительной сжимаемости (m_v ) каждого слоя, используя данные задания. (а – коэф. сжимаемости, Р₁ =100кПа, Р₂ =300кПа)

m_v = где =

m_v1 =

m_v2 =

m_v3 =

16. Определить модуль деформации (Е₀ ), (песок, супесь=0.3, суглинок =0.35; глина =0.42).

Е₀ =; β=

17. Опред. сопротивление сдвигу по каждому слою при значении σ_z = 100кПа, 200 кПа и 300 кПа.

где γ_i – угол внутреннего трения и c_i - удельного сцепления грунта из задания.

τ₁ =100∙tg14+5=30;

τ₁ =200∙tg14+5=55;

τ₁ =300∙tg14+5=77;

τ₂ =100∙tg21+7=45;

τ₂ =200∙tg21+7=84;

τ₂ =300∙tg21+7=122;

τ₃ =100∙tg36+1=74;

τ₃ =200∙tg36+1=146;

τ₃ =300∙tg36+1=219.

18. Построить графики зависимости сопротивления сдвигу по каждому слою, используя данные задания и расчетов.

геологический разрез грунт давление

19. Опред. приток воды () по каждому слою, используя данные задания при условии, что Н равно мощности слоя, h=1.5м, R=0,4Н, r=1,2м.

к – коэф. фильтрации и равен 1,1х10^-5 (скв№1).

20. Опред. напряжение в грунтовом массиве по каждому слою от действия сосредоточенной силы Р=500кН, при условии, что Z=0,6h (h- мощность слоя), r=0.1Z.

Z₁ = 0.6·h₁ =0,6·3,5=2,1

Z₂ =h₁ +0.6·h₂ =3,5+2,76=6,26

Z₃ =h₁ +h₂ +0.6·h₃ =3,5+4,6+2,1=10,2

21. Построить график зависимости изменения напряжения σ_z при условии: Р=600 к Н, Z=2м, r=1м, r=2м, r=3м.

r₀ =;

r₁ ;

r₂ ;

r₃ ;

22. Определить расчетное сопротивление грунта по каждому слою, при условии: γ_{I I} = γ_I ¹ , γ_{n 1} =1.1, γ_{n 2} =1.2, d=1,5м, b=1,8м.

R=,

где k_z – коэффициент, учитывающий ширину подушки фундамента при b <10м

k_z =1

γ_{n 1} - удельный вес грунта, лежащего ниже подошвы фундамента, кН/м³ ;

γ_{n 2} - удельный вес грунта, лежащего выше подошвы фундамента, кН/м³ ;

d₁ = d= 1,5 м

Табл.4(СНиП 2.02.01-83*)

R₁ =

R₂ =

R₃ =

23. По скв. №1 построить эпюру природного давления грунтов

где - удельный вес i-того слоя;

h_i - мощность слоя грунта, м.

е₁ =0,87; е₂ =0,40; е₃ =0,53; γ₁ =18,5кН/м³ ;γ₂ =22,0 кН/м³ ; γ₃ =20,1 кН/м³ ;

=(18.5-10)/1.87=4.5кН/м³

=(22-10)/1.40=8.57кН/м³

=(20.1-10)/1.53=6.60кН/м³

σ₁ =γ₁ ·0=18.5·0=0

σ₂ =γ₁ ·(h₁₊ h_в )=18.5·(3.5-2)=27.75 кПа

σ₃ = σ₂ +·(h₁ -h_в )=27.75+4.5·1.5=34.50 кПа

σ₄ = σ₃ +·h₂ = 34.5+8.57·4.6=73.92 кПа

σ₅ = σ₄ +·h₃ =73.92+3.5·6.60=97.02 кПа

σ₆ = σ₅ + γ₃ · h₃ =97.02+70,35=167.37 кПа.

24. Опред. осадку по каждому слою, при условии h=2м, σ_{z р i} = 350 кПа

где a₀ = коэффициент относительной сжимаемости;

е₀ – начальный коэффициент пористости;

m - коэффициент сжимаемости, берется из задания для каждого слоя.

25. Опред. величину активного давления на подпорную стенку и равнодействующую активного давления по каждому слою при условии: Н равно мощности слоя

;

Равнодействующая активного давления

26. Определить глубину расположения точки h₀ , где активное давление равно нулю

В

где с – сцепление;

- угол внутреннего трения грунта;

- удельный вес грунта, кН/м3.

h₀ =2·5·cos14/18.5·(1-sin14)=9.7/14.02=0.69м;

Список литературы

1. ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.–М.: Госстандарт,1986.

2. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. –М: Стройиздат,1985.

3. Механика грунтов, основания и фундаменты: учебник/ С.Б.Ухов–М.: издательство АСВ, 1994.- стр.527.

4. Проектирование оснований и фундаментов. В. А. Веселов–М.: Стройиздат, 1990.

5. Механика грунтов. Н. А. Цытович–М.: Высшая школа, 1983. –288 с.