Механика грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Состав проектной документации

Том 1. Пояснительная записка.

Том 2. Схема планировочной организации земельного участка

Том 3. Конструктивные и объемно-планировочные решения.

Том 4. Проект организации строительства.

Том 5. Перечень мероприятий по охране окружающей среды.

Том 6. Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности.

Том 7. Смета на строительство.

Том 8. Иная документация в случаях, предусматриваемых федеральными законами.

Часть 1. Инженерно-технические мероприятия гражданской обороны. Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций.

Часть 2. Анализ риска.

Часть 3. Организация и условия труда работников.

Часть 4. Проект рекультивации земель.

Приложение к Тому 1 Пояснительная записка.

Отчет об инженерных изысканиях.

Инженерно-экологические изыскания.

Исходные данные

Номер зачетки 96

Вариант 1

По цифре 6 выбраны данные по табл.1 [1]

Таблица 1 - Исходные данные тела насыпи

№п/п	Вид грунта Показатели	Обозначение	Суглинок
1	Плотность минеральных частиц	сs, гр/см3	2.74
2	Плотность грунта	с, гр/см3	1.9
3	Влажность	W, %	27
4	Влажность на границе текучести	WL, %	28
5	Влажность на границе раскатывания	Wp, %	17
6	Удельное сцепление	C, МПа	0.015
7	Угол внутреннего трения	ц, градус	27
8	Коэффициент сжимаемости	m0 МПа	0.12
9	Время полной консолидации образца	Тобр, ч	5
10	Конечная влажность образца грунта после испытания	Wк, %	18
11	Расстояние между скважинами	м	125
12	Абсолютная отметка верха насыпи	hабс, м	100.2
13	Вариант насыпи		2
14	Заложение откоса		-
15	Коэффициент запаса устойчивости	Кзаптреб	1,3
16	Ширина верхней части насыпи	bнас=2*b, м	6
17	Номер строительной площадки		6

По педпоследней цифре зачетной книжки - 9.

Таблица 2 Исходные данные грунтов основания

№Слоя	Вид грунта	Глубина подошвы Слоя от поверхности, м	Мощность слоя Н, м	Уровень подземных вод от поверхности, м	Плотность минеральных частиц сs, кН/м3	Плотность грунта с, гр/см3	Влажность W, %	Влажность на границе текучести W1, %	Влажность на границе раскатывания Wр, %	Удельное сцепление С, МПа	Угол внутреннего трения ц, градусы	Коэффициент сжимаемости m0, МПа
	Скважина №1	Скважина №2	Скважина №3
Разрез №9
1	Суглинок	Суглинок	Суглинок	3,5	3,5	4,0	2,55	1,81	32	44	27	0,020	20	0,22
2	Песок мелкий	Песок мелкий	Песок мелкий	5,5	2,0		2,48	1,87	28	-	-	-	21	0,31
3	Глина	Глина	Глина	8,0	3,5		2,75	1,89	31	38	20	0,019	13	0,5

Оценка и анализ инженерно-геологических условий строительной площадки

Описание мощности слоя основания и насыпи

Основание насыпи сложено из трех видов грунтов с заданной мощностью:

- суглинок - 3,5 м;

- песок мелкий - 2,0 м;

- глина - 3,5 м.

Поскольку абсолютная отметка насыпи hабс=100.2 м мощность слоя насыпи находится в пределах от 4,2 до 13,2м. Для дальнейших расчетов hнас = 13,2 м.

Описание физико-механических характеристик каждого слоя грунта основания насыпи

- плотность скелета грунта , г/см3(1)

где:

с - плотность грунта

W - влажность

для суглинка

для песка мелкого

для глины

коэффициент пористости

(2)

где: сs - плотность минеральных частиц

для суглинка

для песка мелкого

для глины

пористость

(3)

для суглинка

для песка мелкого

для глины

Степень влажности

(4)

где: сw - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

для суглинка

для песка мелкого

для глины



Число пластичности

Lp=WL - Wp, % (5)

где:

WL- влажность на границе текучести, %

Wp - влажность на границе раскатывания, %

для суглинка

Lp=WL - Wp = 44 - 27 = 17%

для песка мелкого - нет данных

для глины

Lp=WL - Wp = 38 - 20 = 18

Показатель текучести

для суглинка

для песка мелкого

Нет данных

для глины

Коэффициент сжимаемости грунта

, МПа-1(7)

для суглинка m0 = 0,22 МПа

для песка мелкого m0 = 0,31 МПа

для глины m0 = 0,50 МПа

Коэффициент относительной сжимаемости грунта

, МПа-1(8)

где: m0 - коэффициент пористости в естественных условиях

для суглинка

для песка мелкого

для глины



Модуль деформации грунта

(9)

где: Я - коэффициент отвечающий за невозможность бокового расширения грунта

для суглинка V = 0,36, ;

для песка мелкого V = 0,33,

для глины IL = 0,61 => V = 0,41,

для суглинка Е = 0,60/0,12 = 5;

для песка мелкого Е = 0,67/0,18 = 3,72;

для глины Е = 0,31/0,26 = 1,19;

Удельный вес грунта

г=с·g, кН/м3(10)

для суглинка г = 1,81 · 9,81 = 17,76 кН/м3

для песка мелкого г = 1,87 · 9,81 = 18,34 кН/м3

для глины г = 1,89 · 9,81 = 18,54 кН/м3

Удельный вес частиц грунта

гs=сs·g(11)

для суглинка гs = 2,55 · 9,81 = 25,02 кН/м3

для песка мелкого гs = 2,48 · 9,81 = 24,33 кН/м3

для глины гs = 2,75 · 9,81 = 26,98 кН/м3

Удельный вес скелета грунта

гd=сd·g(12)

для суглинка гd = 1,37 · 9,81 = 25,02 кН/м3

для песка мелкого гd = 1,46 · 9,81 = 24,33 кН/м3

для глины гd = 2,75 · 9,81 = 26,98 кН/м3

Удельный вес грунта залегающего ниже УГВ с учетом взвешивания твердых частиц

, кН/м3(13)

где гs - удельный вес воды равный 1·г/см3 = 10 кН/м3.

для песка мелкого гSH = (24,33 - 1·9,81)/(1 + 0,70) = 8,54 кН/м3

суглинок

По плотности скелета грунт рыхлый, по числу пластичности - суглинок, по гранулометрическому составу и числу пластичности Ip суглинок тяжелый песчанистый; по показателю текучести IL (консистенции) грунт - тугопластичный, по коэффициенту водонасыщения насыщенные водой, по коэффициенту сжимаемости - сильно сжимаемые грунты.

для песка мелкого

По плотности скелета грунт рыхлый, по коэффициенту водонасыщения насыщенные водой, по коэффициенту пористости - средней плотности, по коэффициенту сжимаемости - сильно сжимаемые грунты.

для глины

По плотности скелета грунт рыхлый, по числу пластичности разновидность глинистых грунтов - глина, по гранулометрическому составу и числу пластичности Ip, глина легкая песчанистая, по показателю текучести IL (консистенции) грунты - мягкопластичные, по коэффициенту водонасыщения - насыщенные водой, по коэффициенту сжимаемости - сильно сжимаемые грунты.

Определение временной полной консолидации подстилающего слоя насыпи

Определяем обобщенный коэффициент консолидации по данным лабораторных испытаний образца грунта:

, [1/ч](14)

где Тобр = 5ч, - время полной консолидации образца;

окобр = 1,13/5 = 0,226 [1/ч]

Коэффициент консолидации

строительный насыпь грунт

(15)

где: hобр = 3,0 см - расчетная высота образца;

Определяем обобщенный коэффициент консолидации ок для пласта первого слоя грунтового основания (суглинка) мощностью H = 3,5 м = 350 см при двустороннем оттоке из него отжимаемой воды

[1/ч]

ок = 0,000017·24·365 = 0,15 [1/год]

Время полной консолидации первого слоя грунтового основания (суглинка):

Тстаб = 1,13/ок = 1,13/0,15 = 7,53 [года](16)

Рассчитывают значения влажности на весь период - от начала загрузки до некоторого расчетного периода полной консолидации пласта первого слоя грунтового основания исходя из предположения, что нормальные нагрузки в пределах всей грунтовой толщи остаются постоянными.

находим значение числа^

(17)

По таблице 7.2.1. [1] определяем значение коэффициента времени Uвр при расчетном значении числа N = 2,78

Uвр = 0,95

Определим влажность грунта Wt [%] на период 0,02 года от момента приложения нагрузки

Wt = Wн - Uвр (Wн - Wк) (18)

где Wн - начальная влажность грунта принимая равной влажности грунта принимаемой по исходным данным Wн = W = 32%

Wк = 18% - конечная влажность.

Wt = 32 - 0,95·(32-18) = 32 - 13,30 = 18,70

Аналогично рассчитываю значения влажности на весь период консолидации

Таблица 3.

Время Т, год	0,00	0,25	0,50	1,00	1,70
	0	0,09	0,18	0,37	0,63
Uвр	0	0,21	0,30	0,44	0,56
Wt = Wн - Uвр (Wн - Wк)	32	29,06	27,80	25,84	24,16

Рис. 1 Изменение влажности суглинка во времени.

Определение напряжений в основании насыпи

Для построения эпюры распределения напряжений уz по горизонтали определяют значение нормальных напряжений уz для точек, лежащих на глубине z равной мощности первого слоя hслоя грунтового основания на подошвы насыпи.

Из исходных данных bнас = 2·b = 6 м, следовательно b = 3 м

х = z/b (19)

где z - глубина которая принимается равной мощности первого слоя hслоя= 3,5 м

х = 3,5/3 = 1,17

Р0 = г·hнас = р·g·hнас = 1,9·9,81·13,2 =246,03 кН/м2 = 2,51 кг/см2 - нагрузка на основание

Таблица 3.

µ	0,77	0,76	0,74	0,69	0,63	0,47	0,31	0,19	0,10
у= µ·с0	1,93	1,91	1,86	1,73	1,58	1,18	0,78	0,48	0,25

Для построения эпюры распределения нормальных напряжений по вертикали по оси насыпи определю значения уz для точек лежащих на прямой по оси насыпи и, следовательно, имеющих постоянную ординату х и d = x/b

d = x/b = 0/3=0(20)

Таблица 4.

µ	1,00	1,00	0,99	0,96	0,91	0,82	0,72	0,63	0,54
у= µ·с	2,51	2,51	2,48	2,41	2,28	2,06	1,81	1,58	1,36

Продолжение Таблицы 4

µ	0,49	0,44	0,40
у= µ·с	1,23	1,10	1,00

V = z/b = Const



d = x/b = 0 = Const

Рис. 2 График определения сжимающих напряжений по оси и ширине насыпи.

Определение осадки грунта основания. Определение осадки грунтового основания методом послойного суммирования

Осадка грунтов основания S, с использованием расчетной схемы Рис. 3 определяется методомм послойного суммирования по формуле:

, м (22)

где:

в - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

уzpi,ср - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы насыпи, кН/м2;

hi - толщина i- го элементарного слоя грунта, принимается ?0,4bнас, м;

bнас = 6м - полная ширина насыпи;

Еi - модуль деформации i-го слоя грунта, кПа;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от подошвы насыпи уzp по вертикали, проходящей через центр подошвы насыпи, определяется по формуле:

уzp = б·с0, кН/м2 (23)

где: б - коэффициент принимаемый по таблице 7.4.1 [1] в зависимости от формы подошвы насыпи, соотношения сторон прямоугольной насыпи и относительной глубины равной

о = 2z/b, (24)

где: b- ширина дорожной насыпи

с0 - дополнительное вертикальное давление на основание (для насыпи шириной b<10м принимается с0 = с), определяется по формуле:

с0 = р - уzg.0(25)

где: р- среднее давление под подошвой насыпи, определяется по формуле:

р = гd(26)

где: г - удельный вес грунта насыпи г = р·g = 1,9·9,81 = 18,64 кН/м2;

d - высота насыпи (поскольку абсолютна отметка hабс = 100,2 м, то максимальная высота насыпи по линии изысканий hнас = 13,2 м);

с0 = уzg0 = г· hнас = 18,64·13,2 = 246,05

уzg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы насыпи уzg0 = гd, где d = z.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта уzg на границе слоя расположенного на глубине z от подошвы насыпи, определяется по формуле:

(27)

где: гґ- удельный вес грунта, расположенного выше подошвы насыпи

dn - высота насыпи (hнас)

гi и hi - соответственно удельный веси толщина i-го слоя грунта.

Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, принимается с учетом взвешивающего действия воды, рассчитан на стр.10 данной курсовой работы

Смещение эпюры у водоупора происходит на величину равную гh·hW

Принимаю модуль деформации по СНиП 2.02.02-

Для суглинка Е = 11МПа = 11·1000 = 11000 КПа

Для глины Е = 10 МПа = 10·1000 = 10000 КПа

Для песка мелкого Е = 18 МПа = 18·1000 = 18000 КПа

Рассчитаем плотность скелета грунта, показатель текучести и коэффициент пористости грунта насыпи (суглинка)

Принимаю модуль деформации по СНиП 2.02.01-83 (2000)

Для суглинка Е = 8 МПа = 8·1000 = 8000 КПа

Таблица 5. Результаты расчетов

№ слоя	№ Элем-го слоя	г, кН/м3	Е, КПа	Zi, м	о=2z/b	б	уzp, МПа	уzg, МПа	0,2 уzg МПа	S, м
0	0	18,64	8000	0	0	1	246,05	246,05	49,21
1	1	17,76	11000	1,70	0,57	0,94	231,29	276,24	55,25	0,030
	2	17,76	11000	3,50	1,17	0,76	187,00	308,21	61,64	0,027
2	3	18,34	18000	4,00	1,33	0,72	177,16	317,38	63,48	0,004
	4	8,54	18000	5,50	1,83	0,59	145,17	330,19	66,04	0,011
3	5	8,89	10000	7,20	2,40	0,48	118,10	345,30	69,06	0,018
	6	8,89	10000	9,00	3,00	0,40	98,42	361,30	72,26	0,016

?S=0,105

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = Hc , где выполняется условие уzp ? 0,2 уzg, где

уzp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине по вертикали, проходящей через центр подошвы насыпи;

уzg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта.

если нижняя граница сжимаемой толщи находится слое грунта с модулем деформации

Е < 5 МПа (50кгс/см2) или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Hc, нижняя граница сжимаемой толщи определяется из условия уzp ? 0,2 уzg

Проектирование очертания устойчивого откоса насыпи методом Fp (Методом Маслова)

Имеется грунтовая насыпь из однородного слоя грунта одного вида и свойств (удельный вес г = 18,64 [кН/м3], угол внутреннего трения ц = 27 [градусы], сцепление С = 0,015 МПа = 0,015*1000 = 15кПа, высотой Н [м], равной высоте тела насыпи 13,2 м

Требуется по методу Fp спроектировать:

а) очертания устойчивого откоса при коэффициенте запаса Кзап = 1;

б) очертания откоса при требуемом коэффициенте запаса устойчивости откоса Кзап.

Решение

Откос проектируем графо-аналитическим методом.

Разобьем откос по вертикали на условные слои. Тело насыпи состоит из однородного гунта, поэтому грунтовый массив на 6 равных слоев и для основания слоя выделенного таким образом определим природную нагрузку и угол сдвига ?.

1. Рассчитывается природная нагрузка Рпр = Ziг [кН/м2]

2. Определяется тангенс угола сдвига и значение самого угла сдвига ?i

причем угол ? принимается с округлением до целых чисел, угол ?i = arctg(Fпр)

3. При Кзап = 1 угол заложения откоса б будет равен ?i. При Кзап = 1,25,

и так рассчитывается каждая последующая точка.

№ точки	Z, м	Рпр, кН/м2	ц	tgц	C, кПа	С/Рпр	tg?	?	б при Кзап=1	б при Кзап=1,2555
1	3,20	59,68	27	0,51	15	0,25	0,76	37	37	30
2	8,20	152,85	27	0,51	15	0,10	0,61	31	31	25
3	13,20	246,05	27	0,51	15	0,06	0,57	30	30	24

Список используемой литературы

1. Методические указания к курсовой работе по курсу механики грунтов (для студентов дневной и дистанционной форм обучения специальности АДиА) «Расчет насыпина естественном основнии» Дубина М.М. Тюмень 2003г.

2. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. - М.: Стройиздат, 1989

3. СНиП 2.02.01-83*(2000) Основания зданий и сооружений - М.: Госстрой, 2000.

Размещено на Allbest.ru