Механика грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра автомобильных дорог

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА

по предмету: механика грунтов

Вариант № 4

Выполнил:

студент группы ПГС - 09у А.А. Зуева

Проверил:

преподаватель И.В. Глушков

Пермь 2012 г.



Задача № 1

ИГЭ-1 - Песок мелкий	ИГЭ-2 - Пылевато-глинистый грунт
m0	ms	mB	V0	VS	m0	ms	mB	V0	VS	WP	WL
115	71	22	60	27	124	73	17	65	27	0,17	0,25

Определить физические характеристики песчаного и пылевато-глинистого грунта:

- удельный вес грунта естественной (ненарушенной) структуры -г,

- удельный вес частиц грунта - гS,

- природная влажность - W,

- удельный вес сухого грунта - гd,

- коэффициент пористости- e,

- пористость -n,

- степень влажности - Sr,

- удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды - гsb,

- полную влагоемкость- Wsat;

дополнительно для пылевато-глинистого грунта:

- число пластичности - IP,

- показатель текучести (консистенции) - IL.

По вычисленным характеристикам классифицировать грунты. Исходные данные:

- масса образца грунта естественной (ненарушенной) структуры - m0 (г)

- масса частиц грунта -ms(г)

- масса воды - mB (г)

- объем грунта - V0 (см3)

- объем частиц грунта - VS (см3)

- влажность на границе раскатывания -WP (д.ед)

- влажность на границе текучести - WL (д.ед)

Решение:

ИГЭ - 1 - песок мелкий:

- удельный вес грунта естественной (ненарушенной) структуры -г:

- ускорение свободного падения

- удельный вес частиц грунта - гS:

- природная влажность - W:

- удельный вес сухого грунта - гd:



- коэффициент пористости- e:

- полную влагоемкость- Wsat:

- степень влажности - Sr:

- удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды - гsb

ИГЭ - 2 - пылевато-глинистый грунт:

- удельный вес грунта естественной (ненарушенной) структуры -г:



- ускорение свободного падения

- удельный вес частиц грунта - гS:

- природная влажность - W:

- удельный вес сухого грунта - гd:

- коэффициент пористости- e:

- полную влагоемкость- Wsat:

- степень влажности - Sr:



- удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды - гsb

- число пластичности - IP:

- показатель текучести (консистенции) - IL:

Классификация грунтов

Разновидность песка по коэффициенту пористости - e:

ИГЭ-1 - песок мелкий рыхлого сложения, т.к. - свыше .

Разновидность песка по коэффициенту водонасыщенности. ИГЭ-1 - песок мелкий средней степени водонасыщение, т.к. - показатель находится в пределах от 0,50 до 0,80.

Разновидность глинистых грунтов по числу пластичности :

ИГЭ-2 - пылевато-глинистый грунт - суглинок, т.к. - .

Разновидность глинистых грунтов по показателю текучести :

ИГЭ-2 - пылевато-глинистый грунт - суглинок текучепластичный

т.к. - показатель находится в пределах от 75% до 100%.



Задача № 2

По результатам компрессионных испытаний:

- построить компрессионную кривую,

- определить коэффициент сжимаемости - m0,

- коэффициент относительной сжимаемости - mv,

- компрессионный модуль деформации - Ек,

- модуль общей деформации Ео в диапазонах давлений

Др= 0,100 ч 0,200; 0,100 ч 0,300; 0,200 ч 0,300 МПа.

Исходные данные:

- наименование грунта - суглинок;

- коэффициент Пуассона v = 0,35;

- ступени давлений р1-5 = 0,050; 0,100; 0,150; 0,200; 0,250; 0,300 МПа.

Высота образца до испытания h=25мм.

e0	Дh1	Дh2	Дh3	Дh4	Дh5	Дh6
0,910	0,775	1,225	1,550	1,750	1,925	2,125

По значениям коэффициентов пористости -и для различных значений - строим кривую зависисмости (компрессионаая кривая):

- коэффициент сжимаемости - , МПа-1 , в каждом интервале давлений :

- коэффициент относительной сжимаемости - , МПа-1, в каждом интервале давлений :

- модуль общей деформации грунтаЕ0, МПа, в соответствующих интервалах давлений :

=0,3 -поправка принимаемая для суглинков

Задача № 3

Определить модуль общей деформации - Ео по результатам полевых испытаний грунтов штампом.

Исходные данные: имеем штамп круглой формы, площадь подошвы штампа A = 5000 см2. После проведения испытания получена зависимость осадки штампа S от давления по подошве р.

p = N/A

Формула для определения Ео = (1 - v2) Ч k Ч d Ч Дp/ДS

v - коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,3;

k - коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа;

d - диаметр штампа;

Дp - приращение давления на штамп, равное Дp = p2 - p1;

ДS - приращение осадки штампа, равное S = S2 - S1.

р1, МПа	р2, МПа	S1, см	S2, см
0,13	0,35	0,22	1,65

- модуль общей деформации определяется по формуле:



- диаметр круглого штампа:

Задача № 4

Определить вертикальные сжимающие напряжения - уz в точке М от действия сосредоточенных сил Р1, Р2, Р3.

r1, м	r2, м	r3, м	Z, м	P1, кН	Р2, кН	Р3, кН
1,32	2,64	3,19	2,0	192	279	368

- коэффициент зависящий от соотношенпия и принимается по таблице:

Задача № 5

Ленточный фундамент шириной 2а находится на поверхности грунта. Определить вертикальные сжимающие напряжения - уz в точках М1-М10 и построить эпюру распределения уz.

а, м	Х, м	q, кПа
1,5	1,0	125

b= 2а = 2 • 1,5=3 м

- коэффициент, зависящий от отношенияи принимаем по таблице

Для точки М1:

z/b=0/3=0 >y/b=1/3=0,33 >

Для точки М2:

z/b=1/3=0,33 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М3:

z/b=2/3=0,67 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М4:

z/b=3/3=1,0 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М5:

z/b=4/3=1,33 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М6:

z/b=5/3=1,67 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М7:



z/b=6/3=2,0 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М8:

z/b=7/3=2,33 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М9:

z/b=8/3=2,67 > y/b=1/3=0,33 >

Для точки М10:

z/b=9/3=3,0 > y/b=1/3=0,33 >

Строим эпюру при



Задача № 6

Прямоугольный фундамент имеет длину l и ширину b. Интенсивность равномерно распределенной нагрузки от фундамента на основание q. Методом угловых точек определить вертикальные сжимающие напряжения уz в точке М с координатами X, Y, Z.

?, м	b, м	q, кПа	Координаты точки М, м
			X	Y	Z
8,0	5,0	135	3,0	4.5	3,0

В данном случае точка М находится внутри прямоугольника давлений, поэтому величина определяется как сумма угловых напряжений от четырех прямоугольных площадей загрузки.

- угловые координаты определяемые по формуле:

по данным таблицы приложения, в зависимости от относительной глубины:

Для прямоугольника 1:

Z=3,0; 2z/b=6/3=2; L/b=3,5/3=1,17;

Для прямоугольника 2:

Z=3,0м; 2z/b=6/2=3; L/b=3,5/2=1,75;

Для прямоугольника 3:

Z=3,0м; 2 z/b=6/3=2; L/b=4,5/3=1,5;

Для прямоугольника 4:

Z=3,0м; 2 z/b=6/2=3; L/b=4,5/2=2,25;

уZ = (0,09225+0,06805+0,106575+0,077625) • 135 = 46,5 кПа

Задача № 7

Насыпь создает трапецеидальную нагрузку с интенсивностью q = 100 кПа на основание. Определить вертикальные сжимающие напряжения уz в точке М с координатами Х, Z.

а1, м	b, м	a2, м	Х, м	Z, м
4,5	5,6	4,0	7,0	7,0

- функция относительных величин, определяется по номограмме -глубина,

- определяется как алгебраическая сумма коэффициентов, соответствующих нагрузке слева и справа от вертикали, проходящей через рассматриваемую точку М.

Задача № 8

Построить эпюры распределения напряжений от собственного веса грунта для трех расчетных схем.

№ ИГЭ	Наименование грунта	Удельный вес грунта г, кН/м3	Удельный вес частиц грунта гS, кН/м3	Коэффициент пористости, е
1.	Супесь аллювиальная	20,3	26,6	0,51
2.	Песок мелкий	18,6	26,7	0,72
3.	Глина аллювиальная твердая (водоупор)	19,1	27,0	0,74



h1, м	h2, м	h3, м	hw, м
3,6	4,4	4,6	3,6

На глубине вертикальное напряжение равно:

- объемный вес грунта - ого слоя

- толщина - ого слоя

n- число разнородных слоев по объемному весу в пределах рассматриваемой глубины .



Объемный вес водонепроницаемых грунтов, залегающих ниже УГВ, принимают с учетом взвешивающего действия воды:

=10 - удельный вес твердых частиц грунта

- коэффициент пористости

- для ИГЭ-2 - песок мелкий:

- для ИГЭ-1 - супесь аллювиальная:



- с учетом взвешенного состояния воды:

Т.к. глина твердая и является водоупорной, то на слой действует гидростатическое напряжение от столба воды:



Задача № 9

песчаный глинистый грунт пористость

Определить первую и вторую критическую нагрузку на основание от заглубленного ленточного фундамента шириной b, глубиной заложения h.

b, м	h, м	г, кН/м3	с, кПа	ц, град.
3,6	2,6	18,2	9	10

Начальную критическую нагрузку определяем по формуле:

При

Предельная нагрузка определяется по формуле:

пред

для краевых точек при по формулам:

пред

пред

По таблице приложения определяем:

пред

пред

пред

Задача №10

Определить максимальную высоту вертикального откоса h для глинистого грунта.

г, кН/м3	с, кПа	ц, град.
21,0	23	10

Если полагать, что :



Задача № 11

Определить величину активного ЕА и пассивного ЕП давления грунта на подпорную стену.

H, м	h, м	г, кН/м3	с, кПа	ц, град.	q, кПа
8,3	2,8	18,9	21	18	0

При , активное давление определяется по формуле:



Задача № 12

Определить осадку ленточного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования.

N, кН	b, м	h, м	г, кН/м3	E, МПа
630	2,2	2,6	18,2	6,0

Осадка фундамента определяется по формуле:

- число слоев, на которые разбита сжимаемая толщина

- модуль деформации -ого слоя

=0,8 - « безразмерный» коэффициент

- полусумма вертикальных нормальных напряжений, возникающих на верхних и нижних границах -ого слоя грунта от давления, передаваемого фундаментом.

Сжатие слоев глубже 6 м не учитываем

При определении мощности сжимаемой толщи основания руководствуемся условием:

- вертикальное напряжение на глубине z, возникающее от напряжения рассматриваемого фундамента

- природное давление

Расчет ведем в табличной форме:

0	0	1,0	239,08	47,32	6000
0,909	1	0,7384	176,54	65,52	6000
1,818	2	0,4302	102,85	83,72	6000
2,727	3	0,2512	60,06	101,92	6000
3,636	4	0,152	36,34	120,12	6000
4,545	5	0,1	23,91	138,32	6000

Дополнительное давление, передаваемое на грунт в плоскости подошвы фундамента, определяется по формуле:

Условие выполняется на глубине 5 м

Сжатие слоев глубже 6 м не учитываем.

Определяем осадку ленточного фундамента:



Задача № 13



Определить осадку ленточного фундамента на поверхности основания методом эквивалентного слоя для слоистого основания.

№ ИГЭ	Наименование грунта	Коэффициент Пуассона	Модуль деформации Е, МПа
1.	Супесь аллювиальная	0,30	15
2.	Песок мелкий	0,25	28
3.	Глина полутвердая	0,40	20

h1, м	h2, м	h3, м	p0, кПА	b,м
3,6	2,4	20,0	230	1,1

Принимаем средний коэффициент бокового расширения грунта , тогда

Мощность эквивалентного слоя:

- высота треугольной эпюры уплотняющих давлений

Вычисляем значение среднего коэффициента относительной сжимаемости:

=толщина - го слоя грунта в пределах активной зоны

- коэффициент относительной сжимаемости - го слоя

расстояние от соответсвующей точки

Коэффициент относительной сжимаемости для каждого слоя:



Определяем осадку фундамента:

Осадка фундамента - 3 см.

Размещено на Allbest.ru