Механика грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНЕВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Ф. ГОРБАЧЕВА»

Контрольная работа

Учебная дисциплина «Механика грунтов»

Выполнил студент группы:

КХбт-151

Савиновская М.Д.

Проверил руководитель:

Крупина Н.В.

Кемерово 2017 г.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 - Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

№	Показатели	Обозначения	Номер геологического слоя
			2	10	1
1	Удельный вес твердых частиц грунта	гs,кН/м3	27,1	16,6	26,9
2	Удельный вес грунта	г,кН/м3	15,5	17,5	15,5
3	Влажность грунта	W, доли ед.	0,40	0,18	0,39
4	Удельный вес скелета грунта	гd,кН/м3
5	Коэффициент пористости	е, доли ед.
6	Степень влажности	Sr, доли
7	Граница раскатывания	Wp, доли ед.	0,28	0,15	0,27
8	Граница текучести	WL, доли ед.	0,46	0,21	0,46
9	Число пластичности	Ip, доли ед.
10	Показатель текучести	IL, доли ед.
11	Модуль деформации	Е, кПа	5000	18000	7500
12	Угол внутреннего трения	ц, град	18	24	17
13	Удельное сцепление	с, кПа	13	7	22
14	Удельный вес воды	гw,кН/м3
15	Мощность слоя	h, м	2	3	3
16	Коэффициент фильтрации	Кф, см/с	2,0*10-8	2,7*10-5	3,1*10-8

грунт сопротивление глина супесь



2. РАСЧЕТ

2.1 Физико-химические свойства грунтов

1 - слой глина

Определим удельный вес скелета грунта

_d = /(1+W)= 15,5/(1+0,40)= 11,07 кН/м³,

где - удельный вес грунта, кН/м³;

W - влажность грунта, доли ед.

Определим число пластичности

I_P=W_L-W_P=0,46-0,28=0,18.

где W_L - влажность на границе текучести, доли ед.;;

W_P - влажность на границе пластичности, доли ед.

В соответствии с табл. 4[1], грунт глина, т.к. I_P> 0,17

Определяем показатель текучести

I_L = (W- W_P)/ I_P = (0,40-0,28)/0,18 = 0,67.

В соответствии с прил. 1, табл. 5 [1], тип грунта - глина, разновидность которого по показателю текучести - мягкопластичный, т.к. 0,5< I_L <0,75

Определяем коэффициент пористости грунта

е = ,

е = (27,1-11,07)/11,07=1,45.



Определяем водонасыщенность грунта по степени влажности S_r.

S_r = = (27,1*0,40)/(1,45*10)=0,75

где W - влажность грунта;

_s - удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³.

Грунт средней степени насыщения (влажный), т.к. 0,5< S_r<0,8 по прил. 1, табл. 3 [4].

Вывод: грунт - глина, влажная, мягкопластичная.

2 слой - супесь

Определим удельный вес скелета грунта

_d = /(1+W)= 17,5/(1+0,18)= 14,83 кН/м³,

где - удельный вес грунта, кН/м³;

W - влажность грунта, доли ед.

Определим число пластичности

I_P=W_L-W_P=0,21-0,15=0,06.

где W_L - влажность на границе текучести, доли ед.;

W_P - влажность на границе пластичности, доли ед.

В соответствии с табл. 4[1], грунт супесь, т.к. 0,01 > I_P? 0,07.

Определяем показатель текучести

I_L = (W- W_P)/ I_P = (0,18-0,15)/0,14 = 0,21.

В соответствии с прил. 1, табл. 5 [1], тип грунта -супесь, разновидность которого по показателю текучести - пластичная, т.к. 0 < I_L < 1

Определяем коэффициент пористости грунта

е = ,

е = (16,6-11,98)/11,98=0,38.

Определяем водонасыщенность грунта по степени влажности S_r.

S_r = = (16,6*0,18)/(0,38*10)=11,32.

где W - влажность грунта;

_s - удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³.

Грунт насыщенный водой , т.к. 0,8< S_r<1,0 по прил. 1, табл. 3.

Вывод: грунт - супесь, насыщенная водой, пластичная.

3 слой - глина

Определим удельный вес скелета грунта

_d = /(1+W)= 15,5/(1+0,39)= 11,15 кН/м³,

где - удельный вес грунта, кН/м³;

W - влажность грунта, доли ед.

Определим число пластичности

I_P=W_L-W_P=0,50-0,30=0,20.

где W_L - влажность на границе текучести, доли ед.;;

W_P - влажность на границе пластичности, доли ед.

В соответствии с табл. 4[1], грунт глина, т.к. I_P? 0,17.

Определяем показатель текучести



I_L = (W- W_P)/ I_P = (0,39-0,30)/0,20 = 0,45.

В соответствии с прил. 1, табл. 5 [1], тип грунта -глина, разновидность которого по показателю текучести - тугопластичный, т.к. 0,25 - 0,75.

Определяем коэффициент пористости грунта

е = ,

е = (26,9-11,15)/11,15=1,41.

Определяем водонасыщенность грунта по степени влажности S_r.

S_r = = (26,9*0,39)/(1,41*10)=0,74.

где W - влажность грунта;

_s - удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³.

Грунт средней степени насыщения (влажный), т.к. 0,5< S_r<0,8 по прил. 1, табл. 3 [1].

Вывод: грунт - глина, влажная, тугопластичная.

Результаты вычислений сводим в сводную табл. 2.1.

Таблица 2.1. - Сводная таблица физико-механических свойств

№	Показатели	Обозначения	Номер геологического слоя
			2	10	1
1	Удельный вес твердых частиц грунта	гs,кН/м3	27,1	16,6	26,9
2	Удельный вес грунта	г,кН/м3	15,5	17,5	15,5
3	Влажность грунта	W, доли ед.	0,40	0,18	0,39
4	Удельный вес скелета грунта	гd,кН/м3	11,07	14,83	11,15
5	Коэффициент пористости	е, доли ед.	1,45	0,38	1,41
6	Степень влажности	Sr, доли	0,75	11,32	0,74
7	Граница раскатывания	Wp, доли ед.	0,28	0,15	0,27
8	Граница текучести	WL, доли ед.	0,46	0,21	0,46
9	Число пластичности	Ip, доли ед.	0,18	0,06	0,2
10	Показатель текучести	IL, доли ед.	0,67	0,21	0,45
11	Модуль деформации	Е, кПа	5000	18000	7500
12	Угол внутреннего трения	ц, град	18	24	17
13	Удельное сцепление	с, кПа	13	7	22
14	Удельный вес воды	гw,кН/м3	10	10	10
15	Мощность слоя грунта	h,м	2	3	3
16	Коэффициент фильтрации	Кф, см/с	2,0*10-8	2,7*10-5	3,1*10-8

Вывод: наименование грунтов и их сосоятие:

· Грунт 2,по I_P,I_L,S_r - глина, влажная, мягкопластичная.

· Грунт 10,по I_P,I_L,S_r - супесь, насыщенная водой, пластичная.

· Грунт 1,по I_P,I_L,S_r - глина, влажная, тугопластичная.

2.2 Усредненные значения удельного веса грунта

Расчет недостающих данных проводился по формулам. Усредненные значения каждого грунта находим по формуле:

_cpi = ,

где _i - значение удельного веса i-го слоя грунта, кН/м³,

h_i - мощность i-го слоя грунта, м.

Усредненные значения грунта, залегающего выше подошвы фундамента

_ср.1 = (15,5*0,5)/0,5=15,5 кН/м³,

_ср.2 = (15,5*0,5+15,5*1)/(0,5+1)=15,5 кН/м³,

_ср.3 = (15,5*2+17,5*1)/(2+1)=16,16 кН/м³,

_ср.4 = (15,5*2+17,5*2)/(2+2)=16,5 кН/м³,

_ср.5 = (15,5*2+17,5*3+15,5*1)/(2+3+1)=16,5 кН/м³,

_ср.6 = (15,5*2+17,5*3+15,5*2)/(2+3+2)=16,35 кН/м³.

Усредненные значения грунта, залегающего ниже подошвы фундамента

'_ср.1 = (15,5*1,5+17,5*3+15,5*3)/(1,5+3+3)= 16,3 кН/м³,

'_ср.2 = (15,5*0,5+17,5*3+15,5*3)/(0,5+3+3)= 16,42 кН/м³,

'_ср3 = (17,5*2+15,5*3)/(2+3)= 16,3 кН/м³,

'_ср4 = (17,5*1+15,5*3)/(1+3)= 16,0 кН/м³,

'_ср5 = (15,5*2)/2= 15,5 кН/м³,

'_ср6 = (15,5*1)/1= 15,5 кН/м³.

Рисунок 1 - Деление слоев грунта на элементарные слои

2.3 Расчет сопротивление грунта

Расчет сопротивление грунта определяется для каждой из шести точек (рис. 2) по [1, с. 4].

Ширина подошвы фундамента принимается равной 1 м, а глубина заложения фундамента d равна глубине заложения точки, для которой определяется расчетное сопротивление.

Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле

R = *

где коэффициенты

табл.2 [1]:

_с1= 1,4; _с2= 1,4;

Согласно [1]:

k = 1,1

Согласно [1]:

k_z = 1

Согласно табл. 3 [1, с. 6]:

Для слоя №1 (точки 1,2)

М = 0,43.

М_q = 2,73.

Мс = 5,31.

Для слоя №2 (точки 3,4)

М = 0,72.

М_q = 3,87.

Мс = 6,45.

Для слоя №3 (точки 5,6)

М = 0,39.

М_q = 2,57.

Мс = 5,15.

Точка 1

R₁ = 1,4*1,4/1,1* (0,43*1*1*16,3+2,73*0,5*15,5+(2,73-1)*0,5*15,5

+5,31*13) = 196,84 кПа.

Точка 2

R₂ = 1,4*1,4/1,1 *(0,43*1*1*16,42+2,73*1,5*15,5+(2,73-1)*1,5*15,5

+5,31*13) = 320,0 кПа.

Точка 3

R₃ = 1,4*1,4/1,1* (0,72*1*1*16,3+3,87*4*16,16+(3,87-1)*4*16,16

+6,45*7) = 876,72 кПа.

Точка 4

R₄ = 1,4*1,4/1,1* (0,72*1*1*16,0+3,87*5*16,5+(3,87-1)*5*16,5

+6,45*7) = 1090,62 кПа.

Точка 5

R₅ = 1,4*1,4/1,1* (0,39*1*1*15,5+2,57*6*16,5+(2,57-1)*6*16,5

+5,15*22) = 941,98 кПа.

Точка 6

R₆ = 1,4*1,4/1,1* (0,39*1*1*15,5+2,57*7*16,35+(2,57-1)*7*16,35

+5,15*22) = 1 055,81 кПа.



После определения расчетных сопротивлений во всех точках строим эпюру сопротивлений грунта по этим данным.

Рисунок 2 - Эпюра расчетных сопротивлений грунта



Выводы

По расчетам контрольной работы делаем следующие выводы:

Грунт 2,по I_P,I_L,S_r - глина, влажная, мягкопластичная.

Грунт 10,по I_P,I_L,S_r - супесь, насыщенная водой, пластичная.

Грунт 1,по I_P,I_L,S_r - глина, влажная, тугопластичная.

В точке R1 < 200 кПа.

Грунты основания обычно в сотни раз меньшей прочностью и в тысячи раз больше подвержены деформации, нежели материалы, из которых возводятся сооружения. Именно поэтому надежное существование материалов значительной степени зависит от величины неравномерности деформаций грунтов основания. Вследствие неправильной оценки строительных качеств грунтов конструкции сооружений подвергаются значительным деформациям, а в некоторых случаях разрушению.

Во время строительства необходимо стремиться сохранить структуру грунтов основания, т.к. деформация несущего слоя основания зависит от характера нарушения их природного состояния.

В результате выполнения работы можно сделать вывод, что не все слои пригодны к эксплуатации в качестве основания для фундамента, начиная с глубины 1 м, т.к. расчетное сопротивление грунта не во всех точках соответствует R? 200 кПа.



Список литературы

1. Механика грунтов. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов специальности 290300 (270102) «Промышленное и гражданское строительство» заочной формы обучения/ сост. А.А. Шаламанов, Н.В. Крупина; ГУ КузГТУ. - Кемерово, 2013.

2. СНиП 2.02.01.83. Основания зданий и сооружений/ Госстрой СССР. - М.: Сройиздат, 1985. - 40 с.

3. ГОСТ 21.302-96. СПДС. Система проектной документации для строительства. Условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям. - М. Госстрой России, 1996. - 25 с.

4. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: Стройиздат, 1988. - 368 с.

5. Швецов, Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты: Учебю для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк., 1997. - 319 с.

Размещено на Allbest.ru