Metnn.ru

Строй портал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лекция 1

Лекция 1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ

Скачать:

I. СЖИМАЕМОСТЬ ГРУНТОВ, ЗАКОН УПЛОТНЕНИЯ

Сжимаемость грунтов – способность грунтов изменять свое строение (упаковку твердых частиц) под влиянием внешних воздействий на более компактное за счет уменьшения пористости

Для установления основных показателей сжимаемости грунтов производятся их испытания на уплотнение под нагрузкой, когда деформации грунта могут развиваться только в одном направлении и никакие другие силы, кроме внешней нагрузки, не действуют.

Для испытания грунтов на сжимаемость применяются приборы с жесткими стенками (одометры, илл.1) для обеспечения сжатия грунта только в одном направлении (без возможности бокового расширения).

Илл. 1. Схема одометра

Нагрузку на поверхность грунта прикладывают отдельными возрастающими ступенями. Каждому приращению внешнего давления соответствует определенное изменение влажности w. Зависимость между влажностью и давлением можно изобразить в виде графика: график носит название компрессионной кривой (илл. 2).

Исследования показали, что компрессионные кривые применимы для оценки сжимаемости любых связных материалов, но для материалов водопроницаемых (например, песков) не могут быть построены по изменению влажности, так как при прекращении нагрузки первоначальная влажность восстанавливается почти мгновенно.

Илл. 2. Компрессионная кривая

Более общий метод построения компрессионных кривых – метод определения коэффициента пористости по осадкам образцов грунта при уплотнении их в компрессионном приборе.

В общем случае коэффициент пористости е есть отношение объема пор к объему твердых частиц. Таким образом, коэффициент пористости грунта при любой ступени нагрузки:

где е 0 – начальный коэффициент пористости грунта, Δni – изменение объема пор от начала загружения. Изменение объема пор равно произведению осадки S на площадь образца F: Δni = S · F (илл.3);

Илл. 3. Изменение объема пор в образце

n – объём пор в единице объема;
m – объём твердых частиц в единице объема;

Далее: объем твердых частиц во всем объеме образца:

где h – начальная высота образца (илл.3).

Указанной формулой пользуются для вычисления коэффициентов пористости, соответствующих данным ступеням нагрузки, а по ним строят и всю компрессионную кривую (илл. 4).

Если ограничиться небольшим изменением давлений (1-3 кг/см 2 , что обычно и имеет место в основаниях сооружений), то с достаточной для практических целей точностью можно принять соответствующий отрезок компрессионной кривой (kl) за прямую. Отсюда:

Тангенс угла наклона отрезка компрессионной кривой к оси давлений характеризует сжимаемость грунта в рассматриваемом диапазоне давлений, так как чем больше угол наклона α, тем больше будет сжимаемость грунта. Эта величина называется коэффициентом сжимаемости грунта:

Коэффициент сжимаемости может быть выражен через значения давления и коэффициента пористости для заданного интервала давлений:

то есть коэффициент сжимаемости равен отношению изменения коэффициента пористости к величине действующего давления. Для отрезка k’l’ кривой разгрузки (набухания) тем же путем:

где aн = tg α’ — коэффициент набухания.

Сформулируем закон уплотнения. Уравнение (1) описывает изменение коэффициента пористости только для спрямленного участка компрессионной кривой и поэтому является приближенным. Но если изменения давлений будут бесконечно малыми, то изменения коэффициента пористости будут точно пропорциональны изменению давления:

Читайте так же:
Можно ли развести грунтовку бензином

Полученное соотношение называется законом уплотнения грунтов: бесконечно малое изменение относительного объема пор грунта прямо пропорционально бесконечно малому изменению давления.

II. ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ГРУНТОВ, ЗАКОН ЛАМИНАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

Водопроницаемость – способность фильтровать воду. Скорость напорного движения грунтовых вод зависит от размеров пор грунта, сопротивлений по пути фильтрации и величины действующих напоров (илл.5).

Илл. 5. Напорные грунтовые воды

Здесь Н1 и Н2 – напоры; L – длина пути фильтрации; Н = Н2 — Н1 – потеря напора или «действующий напор». Если линии токов воды (движения частиц в потоке) нигде не пересекаются друг и другом, то такое движение называется ламинарным, при наличии пересечений и завихрений движение называется турбулентным. В грунтах в большинстве случаев движение воды будет ламинарным (опыты Пуазейля, Дарси и другие).

Ламинарное движение воды происходит с тем большей скоростью, чем больше уклон поверхности уровня грунтовых вод (так называемый «гидравлический градиент»).

Гидравлический градиент равен отношению потери напора Н= Н2— Н1 к длине пути фильтрации L:

Закон ламинарной фильтрации: расход воды в единицу времени через единицу площади поперечного сечения грунта (скорость фильтрации) прямо пропорционален гидравлическому градиенту i:

где kф — коэффициент фильтрации, равный скорости фильтрации при градиенте i = 1 [см/сек, см/год]. Коэффициент фильтрации зависит от типа грунта и определяется экспериментально.

Зависимость скорости фильтрации от гидравлического градиента i. Для водопроницаемых грунтов (пески, галечники) зависимость прямая (илл. 6).

Илл. 6. Зависимость скорости фильтрации от гидравлического градиента

Фильтрация воды в глинистых грунтах начинается при достижении некоторой начальной величины градиента i, преодолевающей внутреннее сопротивление движению, оказываемое водно-коллоидными пленками. На рисунке (илл.6) изображены экспериментально найденные зависимости скорости фильтрации vф от гидравлического градиента i. Здесь i — начальный гидравлический градиент

В результате закон ламинарной фильтрации для связных грунтов будет иметь вид: vф = kф · (i – i).

Механика грунтов откос это как

Дисперсный грунт – это:
грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом

Явления просадки в основном характерны для:
лёссовых грунтов

Скальный грунт – это:
грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа

Поперечный размер глинистых твердых частиц составляет:
17

Показатель текучести определяется по формуле:
IL = (W – Wp) / Ip

Влажность грунта определяют высушиванием при температуре и времени:
(105±2)оС, 8 часов для глинистых, 4 часа для песчаных

По какой из формул определяется консистенция грунта?
Wn = Wt – Wp

Крупнообломочные и песчаные грунты являются насыщенными водой при степени влажности Sr
Sr > 0,8

Метод квартования используют для:
подготовки проб грунта к исследованию

Что называется объемным весом грунта?
вес единицы объема грунта естественной влажности

Удельный вес грунта – это:
отношение веса твердых частиц грунта к их объему

По числу пластичности устанавливают:
вид глинистого грунта

Песчаные грунты находятся в рыхлом состоянии при плотности сложения D:
0 ≤ D ≤ 1/3

Монолит грунта – это:
уплотненный грунт с созданием монолитной структуры

Читайте так же:
Немецкая грунтовка для наружных работ

Физические характеристики грунта делятся на:
основные, производные и классификационные

По показателю текучести устанавливают:
состояние глинистого грунта

Коэффициент пористости определяется по формуле:
= (ρs – ρd) / ρd = ρs / ρd – 1

Оптимальная влажность при уплотнении – это:
влажность, при которой достигается наибольшая плотность скелета грунта

Число пластичности определяется по формуле:
Ip = WL – Wp

МОДУЛЬ 3
Модуль деформации грунта можно определить
в лабораторных условиях по компрессионной кривой
в полевых условиях с помощью штампов
по таблицам СНиП 2.02.01–83*

При изучении водонепроницаемости фильтрацией называют:
движение свободной воды в порах грунта

Что выражает компрессионная кривая?
относительное изменение коэффициента пористости от приложенного давления

Для оценки фильтрационных свойств грунтов используются:
Кф – коэффициент фильтрации, i – гидравлический градиент

Грунт относится к среднесжимаемым при коэффициенте сжимаемости m0
m0 = 0,005 — 0,05

Для учета бокового расширения грунта используется коэффициент:
Пуассона

Лучшими строительными свойствами обладает грунт с характеристиками:
φ = 28° e = 0,45 E = 25 МПа

Закон уплотнения грунта описывается зависимостью:
de = – m0 ∙dp

Деформации грунта вызываются
действующими в грунте напряжениями

Грунтовые воды называются агрессивными, если они:
способны разрушать цементные растворы и бетоны

Грунтовые воды – это:
воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта, залегающие на выдержанном водоупорном горизонте

Для оценки прочностных свойств грунтов используются:
φ – угол внутреннего трения, с – коэффициент сцепления

Основными закономерностями, рассматриваемыми в механических свойствах грунтов, являются:
закон уплотнения, закон сопротивления сдвигу, закон фильтрации

Как определяется сцепление глинистого грунта?
по графику зависимости сдвиговых напряжений от уплотняющей нагрузки

Сдвиг грунта – это:
процесс изменения расположения частиц грунта под действием внешних сил

Для оценки деформативных свойств грунта используются:
m0 – коэффициент сжимаемости; E0 – модуль деформации

МОДУЛЬ 4
Распределение напряжений в грунтовом массиве рассматривается в фазе:
Уплотнения

Фаза сдвигов характеризуется:
уровнем напряжений, не намного превышающих структурную прочность грунта

Дополнительное уплотнение для недоуплотненных и разуплотнение для переуплотненных грунтов называется:
Дилатансией

Напряжения при действии любой распределенной нагрузки определяются по методу:
элементарного суммирования

Грунт находящийся ниже уровня грунтовых вод испытывает:
Все ответы верны

Удельный вес грунта, залегающего ниже уровня грунтовых вод, определяется по формуле:
γsb=(γs – γw)/(1+e)

Расчетная модель линейно-деформируемой среды характеризуется:
модулем деформации при нагрузке и модулем упругости при разгрузке

Фаза упругих деформаций характеризуется:
уровнем напряжений, не превышающих структурной прочности грунта

При использовании решений теории упругости применительно к грунту принимают следующее:
грунт является сплошным линейно-деформированным телом, испытывающим одноразовое загружение

При определенных допущениях решения теории упругости применимы в фазе:
упругих деформаций и выпора

Модуль деформации грунта учитывает:
упругие и остаточные деформации грунта

Бытовыми давлениями называются:
вертикальные напряжения от собственного веса грунта

Решение задачи Буссинеска основано на следующей гипотезе:
нормальные напряжения, лежащие в вертикальной плоскости, на площадках, нормальных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, равны нулю
нормальные напряжения на площадках, касательных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, прямо пропорциональны косинусу угла видимости и обратно пропорциональны квадрату радиуса сферы
нормальные напряжения на площадках, касательных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, являются главными напряжениями

Читайте так же:
Маршал экспорт бейс грунтовка

Расчетная модель упругопластической среды характеризуется:
функциональной зависимостью деформаций от напряжений

Напряжения при действии равномерно распределенного давления в произвольной точке массива грунта определяются по методу:
угловых точек

Остаточные деформации грунта можно не учитывать:
при одноразовом загружении

МОДУЛЬ 5
Неравномерные осадки в период эксплуатации могут вызываться:
изменением положения уровня грунтовых вод, динамическими воздействиями

Особенности деформирования различных типов грунтов существенно зависят от:
состояния грунта и интенсивности действующих нагрузок

Деформации набухания вызываются:
проявлением расклинивающего эффекта в результате действия электромолекулярных сил

В зависимости от ширины подошвы фундамента в наибольшие деформации возникают при:
в

— правильный ответ — теория линейного деформирования грунта.

— правильный ответ — свободным газом в порах и газом, растворенным в воде

Добавлено через 26 минут
модуль 2 —

— правильный ответ IL=(W-wp)/Wt-Wp)

— парвильный ответ — образец грунта с нарушенным или ненарушенным сложением

Добавлено через 17 часов 37 минут
модуль 4 —

— правильный ответ — элементарных квадратов

— правильный ответ — упругих деформаций и уплотнения

Классификация и строительные свойства грунтов

Строительная классификация грунтов

  • скальный грунт (сцементированный или кристаллизационный);
  • нескальный грунт (несцементированный).

К первой группе относятся магматические, метаморфические, осадочные, искусственныегрунты. Для них характерны водоустойчивость, прочность при сжатии. Породы нескальных грунтов отличаются раздробленностью и дисперсностью. Соответственно, скальные грунты — трудноподдающиеся дроблению, а нескальные с легкостью можно обрабатывать. В зависимости от содержания частиц песка, пыли, глины и др. несцементированный грунт может называться следующим образом: песок, супесь (супесок), суглинок, глина (см. табл. 1).

Примечание. Прочерк означает, что параметр не нормируется.

Строительные свойства грунтов

Особенности грунтов обусловлены составом, взаимоотношением и взаимодействием составляющих породы. Характеризовать грунты можно по физико-механическим признакам, магнитным, электрическим, водным и др. Нас интересуют строительные свойства грунтов, а это в большей степени физико-механические особенности: полагаясь на них, специалисты производят все расчеты при строительно-монтажных работах, выбирают технологию разработки почвы. Эти характеристики грунта определяют физическое состояние почвы и состояния, которые возникают в результате каких-либо воздействий на грунт. Итак, строительные свойства грунтов:

  • плотность;
  • влажность;
  • сцепление;
  • разрыхляемость;
  • угол естественного откоса;
  • удельное сопротивление резанию;
  • водоудерживающая способность.

Плотность — масса единицы объема грунта, выражается в кг/м 3 или т/м 3 . Плотность несцементированных пород может достигать 2,1 т/м 3 , скальных — 3,1 т/м 3 .

Влажность характеризуется отношением массы воды в почве к массе сухой почвы. Если процент влажности не превышает 5%, такой грунт называют сухим, от 5 до 15% — маловлажным, от 15 до 30% -влажным, выше 30% — мокрым. Чем выше влажность грунта, тем труднее его разрабатывать. Исключение — глина, т.к. ее обрабатывать в сухом виде наоборот сложнее, но при большой влажности этот процесс затрудняется из-за липкости.

Читайте так же:
Можно ли разводить сухую смесь грунтовкой

Еще одно важное свойство грунтов — сцепление. Оно характеризует структурные связи и то, как грунт сопротивляется сдвигу. Сила сцепления песчаных пород составляет 0,03-0,05 МПа, глинистых — 0,05-0,3 МПа. Для мерзлых почв характерно значительно большее сцепление.

Когда разрабатывают породу, она увеличивается в объеме, это строительное свойство грунта называется разрыхляемостью. Различают первоначальную разрыхляемость К p и остаточную К ор (показывает, насколько грунт уменьшается в объеме после уплотнения). Показатели разрыхления приведены в таблице 2. Следует помнить, что естественное уплотнение протекает неравномерно, из-за чего могут появиться просадки. Чтобы избежать таких изъянов, грунт нужно утрамбовывать спецмашинами.

Согласно требованиям техники безопасности рыть котлованы и траншеи в большинстве случаев нужно с откосами и креплениями. Угол внутреннего трения, сила сцепления и давление почв, которые лежат сверху, влияют на величину углаестественного откоса. Если сила сцепления отсутствует, предельный угол совпадает с углом трения. Крутизна откоса обусловлена углом естественного откоса а (при условии, что грунт находится в предельном равновесии) (рис.1).

H/A=l/т, где т — коэффициент заложения.

Рис.1. Крутизна откоса

В табл. 3 можно ознакомиться с величинами крутизны откосов для временных земляных сооружений. Когда глубина выемки достигает 5 и более метров, крутизну откосов устанавливают проектом.

Классификация грунтов по удельному сопротивлению резаниюпредставлена в ЕНиР 2-1-1. Она основывается на свойствах грунтов и особенностях землеройной и землеройно-транспортной техники, которая участвует в разработке почвы. Выделяют 6 групп для экскаваторов с одним ковшом, 2 группы — для многоковшовых экскаваторов и скреперов, 3 группы — для грейдеров и бульдозеров, 7 групп — для разработки почвы без применения техники. Грунты первых четырех групп с легкостью обрабатываются как вручную, так и благодаря машинам, а грунты из последующих групп необходимо предварительно рыхлить иногда даже с применением взрывного способа.

Немаловажное свойство грунта, которое влияет на процесс обработки почвы, — этоводоудерживающая способность (способность грунта удерживать в своем составе воду). Для глины характерна высокая сопротивляемость прониканию воды (недренирующий грунт), для песка — низкая (дренирующий грунт). Водоудерживающаяспособность характеризуется коэффициентом фильтрации К, это значение может колебаться от 1 до 150 м/сут .

Наши группы в Telegram, Viber. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!

Предельный угол откоса сыпучих и предельная высота откоса связных грунтов.

Откос сыпучего грунта на котором лежит тверд, частица М.Разложим вес частицы Р на две составляющие: Нормальную N к линии откоса αb и касательную T.Сила T стремиться сдвинуть частицу к подножию откоса, но ей будет противодействовать сила трения T’, пропор-ая нормальному давлению,т.е. T’=fN, где f-коэф. трен. Проектируя все силы на наклонную грань откоса Р sinα- fРcosα=0,откуда tqα=f,а т.к. коэф. трения f= tqφ,то окончательно получим :α=φ,Предельный угол откоса сыпучих грунтов равен углу внутреннего трения грунта. Это — угол естественного откоса. Естественный откос относиться только к сухим грунтам, для связных глинистых оно теряет всякий смысл, т.к. у последних в зависимости от их влажности угол откоса может меняться от0 до90º и зависит так же от высоты откоса. Условие равновесия идеально связ. грунта.(φ=0;с≠0). Нарушение равновесия при некоторой предельной высоте h произойдет по плоской поверхности скольжения αc,наклонной под углом α к горизонту. Составим уравнение равновесия всех сил, действ-их на оползающую призму αbc.Дейсвующей силой будет вес Р призмы αbc.Стороны призмы bc=hctqα. Р=(yh 2 /2)* ctqα.Силу Р разложим на нормальную и касательную к поверхности скольжении αc. Силами, сопротивляющимися скольжению, будут лишь силы сцепления c, распределенный по плоскости скольжения αc=h/sinα. Т.к.в верхней точки с призмы αbc давление будет =0, а в нижнем α-максим., то в среднем учитывать половину силы сцепления. Составим ур-е равновесия, взяв сумму проекций всех сил на направлений αc и прирав к 0. (yh 2 /2) ctqα sinα-(с/2)*(h/ sinα)=0,откуда с=(yh/2) sin2α.

Читайте так же:
Можно фанеру покрыть грунтовкой

Определим значение высоты h=h90,соответствующей максим-му использованию сил сцепления. При этом sin2α=1 и α=45 о .отсюда следует h90=2с/y. Таким образом массив связного грунта может иметь верт-й откос h90 определяемой высоты. При высоте больше h90 произойдет сползание призмы αbc.

В сыпучих грунтах предельный угол откоса равен углу внутреннего трения сыпучего грунта.

Про связные грунты не нашла….может быть в лекции, но я не успевала за ним записывать( у меня только про несвязные написано.

№25. Предельная нагрузка на подпорную стену для сыпучих грунтов.

Если свободный откос массива грунта имеет крутизну больше предельной, возникает необходимость поддержать его подпорной стеной. Подпорные стены сооружения служат для поддержания массива грунта в равновесии. При некотором давлении Еактивное подпорная стенка может повернуться по направлению от грунта, что приведет к потере устойчивости и поддерживающего массива грунта.

Задача закл-ся в определении макс. давления грунта на подпорную стену. Принимаем след-ие допущения:

1. поверхность скольжения плоская.2. призма обрушения соответствует Рмакс.

; ; ; . Равнодействующая активного давления =площади эпюры и приложена на высоте 1/3 от основания. ;

Пусть на поверхн-и грунта приложена некоторая равномерно распред-ая нагрузка Q=q=ɤ*h.

Заменим данную нагрузку q эквивалентным слоем грунта h.

; ; ; ;

.

№26. Предельная нагрузка на подпорную стену для связных грунтов

Если свободный откос массива грунта имеет крутизну больше предельной, возникает необходимость поддержать его подпорной стеной. Подпорные стены сооружения служат для поддержания массива грунта в равновесии. При некотором давлении Еактивное подпорная стенка может повернуться по направлению от грунта, что приведет к потере устойчивости и поддерживающего массива грунта. Задача закл-ся в определении макс. давления грунта на подпорную стену. Принимаем след-ие допущения: 1.поверхность скольжения плоская.2. призма обрушения соответствует Рмакс.

В связных грунтах действует сцепление с, кот-е можно заменить всесторонним давлением связности, прилож-ым к свободным граням грунта и заменить это давление на эквивалентный слой грунта высотой h. . Т. обр. сцепление уменьшает боковое давление грунта на подпорную стену на постоянную по всей величине высоту и на некот. высоте hс суммарное давление =0. ; –активное давление связного грунта на подпорную стену.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector