Механика грунтов Строительная площадка №16 ПланМ 1:1000 Таблица результатов определения физических характеристик грунта Образец грунта Глубина взятия образца Гранулометрический состав Граница пластичности Уд. вес γs част. кН/м3 Уд. вес γ. кН/м3 Влажность, W, % Коэф. фильтрации К, см/сек Угол внут. трения γ, град Коэф. сжим. m, кПа Уд. сила сцеп. С, кПа >2,0 2,0 0,5 0,5 0,25 0,25 0,10 <0,1 WL Wр 1 2,0 0 0 10,0 40,0 44,0 32 25 26,4 18,5 30,8 1,1· 10-5 14 5,1· 10-4 5,0 2 5,0 4,0 5,0 8,0 18,0 35,0 22 14 27,0 22,0 14,1 1,1· 10-5 21 0,8· 10-4 7,0 3 10,0 2,0 22,0 32,0 24,0 20,0 - - 26,4 20,1 16,3 2,0· 10-5 36 0,6· 10-4 1,0 4 12,5 Скальный грунт Rсж = 25 МПа Геологические разрезы по данным полевых визуальных наблюдений Скважина №1 (104,50) Скважина №2 (103,50) 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 104,0 0,6 0,5 Почв. слой 103,0 0,5 0,6 Почв. слой 102,0 100,6 2,5 4,0 3,5 У.Г.В. Супесь пластич. 100,6 99,0 2,9 4,5 4,0 У.Г.В. Супесь пластич. 95,0 8,6 4,6 Сугл. тугопл. 94,2 9,3 4,8 Сугл. тугопл. 92,4 12,1 3,5 Песок сред. крупн. 91,4 12,1 2,8 Песок сред. крупн. 86,4 18,1 6,0 Скальн. грунт 86,4 17,1 5,0 Скальн. грунт 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, ρs , ρd всех слоев грунта ρ=γ/10; т/м3 ρs =γs /10; т/м3 ρd =γd /10=ρ/(1+0,01∙W); т/м3 , где γ – удельный вес грунта; кН/м3 γs – удельный вес частиц грунта; кН/м3 ρs – плотность частиц грунта; т/м3 ρd – плотность сухого грунта; т/м3 W – влажность грунта в %. 1 слой ρ=γ/10=18,5/10=1,85 т/м3 – (супесь) ρs =γs /10=26,4/10=2,64 т/м3 ρd =γd /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) ρs =γs /10=27,0/10=2,7 т/м3 ρd =γd /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) ρs =γs /10=26,4/10=2,64 т/м3 ρd =γd /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, % Размер частиц d,мм >2 2÷0,5 0,5÷0,25 0,25÷0,1 >0,1 Частные остатки 2,0 22,0 32,0 24,0 20,0 Полные остатки 2,0 24,0 56,0 80,0 100,0 Услов. >25 >50 >50 ≥75 <75 Виды песч-ых грунтов гравистые крупные срнезернистые мелкие пылеватые 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 = [ρs ∙ (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 Iw = ρs ∙0.01∙W/ e ∙ ρw , где ρw – плотность воды 1 т/м3 ; Iw = ρs ∙0.01∙W/ e ∙ ρw = 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 = [ρs ∙ (1 + 0,01 ∙ W) / ρ] - 1; 1 слой e1 = [ρs ∙ (1 + 0,01 ∙ W) / ρ] – 1=[2,64∙(1+0,01∙30,8)/1,85]-1=0,87 2 слой e2 = [ρs ∙ (1 + 0,01 ∙ W) / ρ] – 1=[2,70∙(1+0,01∙14,0)/2,20]-1=0,40 10. Опред. число пластичности (ID ) и по нём опред. вид глинистого грунта Ip = (WL – Wp )∙0,01; Ip 1 = (WL – Wp )∙0,01= (32-25)0,01=0,07 – супесь (Прил.табл.4) Ip 2 = (WL – Wp )∙0,01= (22-14)0,01=0,08 – суглинок (Прил.табл.4). 11. Определить показатель консистенции (индекс текучести) IL и по его значению опред. вид грунта по консистенции IL = (W-Wр )/(WL -Wp ); 1 слой IL 1 = (W-Wр )/(WL -Wp )= (30,8-25)/(32-25)=5,8/7=0,83 – супесь пластичная; 2 слой IL 2 = (W-Wр )/(WL -Wp )=(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. (ei ) для каждого слоя, при условии, что образец грунта высотой h=40мм при увеличении давления в одометре от 100кПа до 300кПа деформация составила Δh=1мм. еi = где e0 - коэффициент пористости (п.4 и п.9) 1 слой: е1 = ; 2 слой: е2 = ; 3 слой: е3 = 15. Определить коэф. относительной сжимаемости (mv ) каждого слоя, используя данные задания. (а – коэф. сжимаемости, Р1 =100кПа, Р2 =300кПа) mv = где = mv1 = mv2 = mv3 = 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 σz = 100кПа, 200 кПа и 300 кПа. где γi – угол внутреннего трения и ci - 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 σz 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: γI I = γI 1 , γn 1 =1.1, γn 2 =1.2, d=1,5м, b=1,8м. R= , где kz – коэффициент, учитывающий ширину подушки фундамента при b <10м kz =1 γn 1 - удельный вес грунта, лежащего ниже подошвы фундамента, кН/м3 ; γn 2 - удельный вес грунта, лежащего выше подошвы фундамента, кН/м3 ; d1 = d= 1,5 м Табл.4(СНиП 2.02.01-83*) Коэф. 1 слой 2 слой 3 слой Mg 0,29 0,56 1,81 Мq 2,17 3,24 8,24 Mc 4,69 5,84 9,97 R1 = R2 = R3 = 23. По скв. №1 построить эпюру природного давления грунтов где - удельный вес i-того слоя; hi - 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+ hв )=18.5·(3.5-2)=27.75 кПа σ3 = σ2 + ·(h1 -hв )=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, σz 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.