Кафедра «Строительство инженерных сооружений и механика»
Кафедра «Строительство инженерных сооружений и механика»
Механика грунта
Методические указания для выполнения практических работ
для студентов направления
Строительство
Рязань 2015г.
Рассмотрена на заседании кафедры «Строительство инженерных сооружений и механика»
Протокол № ___________
«___»___________________2015 г
Заведующий кафедрой ,
д.т.н., профессор Борычев С.Н.
Рецензент :
к.т.н., доцент Тришкин И.Б.
Утверждено методической комиссией
автодорожного факультета
Протокол № ___________
«___»___________________2015 г
Председатель учебно-методической комиссии
автодорожного факультета Успенский И.А.
Рязань: ФГБОУ ВПО РГАТУ им. П.А.Костычева , 2013.-56с.
В методических указаниях представлены теоретические вопросы по проведению практических работ по основным разделам курса механики грунтов, с рекомендуемыми заданиями для самостоятельной работы.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ----------------------------------------------------------- -
1.Практическая работа №1. - ---------------------------------------
2. Практическая работа №2. - ---------------------------------------
3. Практическая работа №3. - ---------------------------------------
4. Практическая работа №4. - ---------------------------------------
5. Практическая работа №5. - ---------------------------------------
6. Практическая работа №6. - ---------------------------------------
7. Практическая работа №7. - ---------------------------------------
8. Приложения ----------------------------------------------------------
9.Литература -------------------------------------------------------------
Введение
Механика грунта есть теория естественных грунтовых оснований. Роль механики грунтов как инженерной науки огромна, и ее можно сравнить лишь с ролью дисциплины «Сопротивление материалов». Без знания основ механики грунтов не представляется возможным правильно запроектировать современные промышленные сооружения, жилые здания( особенно повышенной этажности), мелиоративные и дорожные, земляные и гидротехнические сооружения.
Применение механики грунтов позволяет особенно полно использовать несущую способность грунтов, достаточно точно учесть деформации грунтовых оснований под действием нагрузки от сооружений, что обуславливает принятие не только наиболее безопасных, но и наиболее экономичных решений.
Целью дисциплины является обеспечение базы инженерной подготовки: по обоснованию и принятию оптимальных решений по устройству оснований и фундаментов строительных транспортных сооружений в различных инженерно-геологических условиях, а также умения оценить их работоспособность, необходимых для изучения последующих дисциплин.
Задачами изучения дисциплины является умение и выработка знаний о современных подходах к расчету напряженного состояния и деформаций оснований, оценки устойчивости грунтовых массивов и давления грунта на транспортные сооружения сложных систем, освоение современных методов расчета, включая компьютерные технологии.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате, изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- физические и механические свойства грунтов
-основы теории напряженного и деформированного состояния основания
- расчет оснований по деформациям, несущей способности и устойчивости
Уметь:
- определять физико-механические свойства грунтов
- производить расчеты оснований по деформациям, несущей способности и устойчивости
- оценивать устойчивость склонов, откосов и подпорных массивных стенок
В данных методических указаниях рассмотрены теоретические вопросы по основным разделам курса :распределение напряжений в грунтовом массиве; расчет оснований по деформациям; расчет оснований по несущей способности; расчет оснований по устойчивости по которым составлены задания для самостоятельной работы студентов.
Данный материал может быть использован студентами направления «Строительство» для изучения последующих специальных дисциплин, а также для курсового и дипломного проектирования.
Практическая работа №1.
Задание №1.
На поверхности грунтового массива приложена сосредоточенная сила Р. Определить вертикальное напряжение в точке М, возникающее только от действия силы Р без учета собственной силы тяжести грунта. Точка М расположена на глубине z от поверхности и на расстоянии r в стороне от вертикальной линии действия силы.
Таблица 1.2- Исходные данные.
| № п/п | Р, МН | Z, м | r, м | № п/п | Р, МН | Z, м | r, м |
| 0,1 | 0,1 | 1,5 | 1,1 | 0,8 | |||
| 0,2 | 1,2 | 0,2 | 1,6 | 1,3 | 0,9 | ||
| 0,3 | 1,4 | 0,3 | 1,7 | 1,5 | |||
| 0,4 | 1,6 | 0,4 | 1,8 | 1,7 | 1,1 | ||
| 0,5 | 1,8 | 0,5 | 1,9 | 1,9 | 1,2 | ||
| 0,6 | 0,6 | 2,1 | 1,3 | ||||
| 0,7 | 2,2 | 0,7 | 0,1 | 2,3 | 1,4 | ||
| 0,8 | 2,4 | 0,8 | 0,2 | 2,5 | 0,1 | ||
| 0,9 | 2,6 | 0,9 | 0,3 | 2,7 | 0,2 | ||
| 2,8 | 0,4 | 2,9 | 0,3 | ||||
| 1,1 | 1,1 | 0,5 | 3,1 | 0,4 | |||
| 1,2 | 3,2 | 1,2 | 0,6 | 3,3 | 0,5 | ||
| 1,3 | 3,4 | 1,3 | 0,7 | 3,5 | 0,6 | ||
| 1,4 | 3,6 | 1,4 | 0,8 | 3,7 | 0,7 |
Задание №2. Определить величину максимального сжимающего , вертикального и горизонтальных напряжений в точке М для условий объемной задачи под углом площадки размером a×b на глубине z от поверхности при удельной нагрузке Р0=0,5 МПа. (схема а рис 1.3), Р0=0,8 МПа (схема б,рис 1.3).
Таблица 1.3- Исходные данные.
| № п/п | а, м | b, м | z, м | № п/п | а, м | b, м | z, м |
| 17,5 | |||||||
| 21,5 | |||||||
| 16,5 | |||||||
| 22,5 | |||||||
| 15,5 | |||||||
| 23,5 | |||||||
| 14,5 | |||||||
| 24,5 | |||||||
| 13,5 | |||||||
| 19,5 | 12,5 | ||||||
| 18,5 | 11,5 | ||||||
схема а схема б
Рисунок 1.3. Схема разбивки прямоугольной площадки загрузки.
Практическая работа №2.
Задание №1.
Определить сжимающие напряжения σz для точки А при действии неравномерной нагрузки в случае плоской задачи.
Рисунок 2.4.- Схема действия нагрузки.
Таблица 4.- Исходные данные.
| № п/п | b, м | z ,м | y, м | № п/п | b, м | z, м | y, м |
Задание №2.
Определить сжимающие напряжения σz под насыпью по номограмме Остерберга для точек М1 ,М2 ,М3 , находящихся на глубине z при нагрузке p =1,2 МПа.
|
. Рисунок 2.5.-Схема нагрузки под насыпью. Таблица 5.- Исходные данные.
| № п/п | b, м | z ,м | с, м | № п/п | b, м | z ,м | с, м |
| 1,5 | |||||||
| 1,5 | 1,7 | ||||||
| 1,9 | |||||||
| 2,5 | |||||||
| 2,2 | |||||||
| 3,5 | 2,4 | ||||||
| 2,6 | |||||||
| 4,5 | 2,8 | ||||||
| 5,5 | 3,2 | ||||||
| 3,4 | |||||||
| 6,5 | 3,6 | ||||||
| 3,8 | |||||||
| 7,5 |
Практическая работа № 3.
Практическая работа №4.
Практическая работа №5.
Практическая работа №6.
Практическая работа №7.
Задание №1.
Определить осадку существующего фундамента с размерами площади подошвы a×b при возведении рядом нового фундамента с площадью с×b и нагрузкой на грунт p, если грунт характеризуется коэффициентами mv,μ0. Исходные данные взять из таблицы 7.2. Расчетная схема представлена на рисунке 7.2.
Рисунок 7.2. Расчетная схема фундаментов.
Таблица 7.2. Исходные данные.
| №п/п | a×b м | с×b м | mv м2/Н 10-7 | μ0 | P МПа | №п/п | a×b м | с×b м | mv м2/Н 10-7 | μ0 | P МПа |
| 2×3 | 4×3 | 0,3 | 0,1 | 2×3 | 4×3 | 0,35 | 0,35 | ||||
| 2,5×3 | 4,2×3 | 0,5 | 0,25 | 0,2 | 6×8 | 6,2×8 | 1,2 | 0,4 | 0,25 | ||
| 2,5×3 | 4,5×3 | 0,6 | 0,2 | 0,3 | 6,5×10 | 4,5×10 | 1,4 | 0,35 | 0,75 | ||
| 2,4×3 | 4,8×3 | 0,8 | 0,4 | 0,4 | 5×10 | 5×5 | 1,6 | 0,1 | 0,75 | ||
| 2×3,5 | 4×3,5 | 0,35 | 0,5 | 8×12 | 4×12 | 1,8 | 0,2 | 0,85 | |||
| 2,5×4 | 4,5×4 | 1,2 | 0,1 | 0,6 | 2×4 | 4×4 | 0,4 | 0,95 | |||
| 2,5×4 | 5×4 | 1,4 | 0,35 | 0,7 | 2,5×4 | 5,5×4 | 0,5 | 0,3 | 0,1 | ||
| 4,5×5 | 6×5 | 1,6 | 0,4 | 0,8 | 4,5×5 | 6,5×5 | 0,6 | 0,25 | 0,2 | ||
| 2,5×5 | 4,5×5 | 1,8 | 0,35 | 0,9 | 2,5×6 | 4,5×6 | 0,8 | 0,2 | 0,3 | ||
| 3×6 | 6×6 | 0,1 | 0,55 | 10×6 | 5×6 | 0,35 | 0,4 | 0,4 | |||
| 3,5×6 | 7×6 | 0,6 | 0,2 | 0,45 | 6×6 | 8×6 | 0,1 | 0,35 | 0,5 | ||
| 5,5×9 | 4,5×9 | 0,8 | 0,4 | 0,65 | 5,5×9,5 | 4,5×9,5 | 0,2 | 0,3 | 0,15 |
Задание №2.
Построить кривую изменения осадок основания массивного фундамента во времени, если дано: площадь подошвы фундамента a×b, грунт характеризуется коэффициентами mv,μ0,kф.Давление на грунт p.Принять γW=9,81 Н/м3. Исходные данные взять из таблицы 7.3.
.
Таблица 7.2. Исходные данные.
| №п/п | a×b м | kф. см/год | mv м2/Н | μ0 | P МПа | №п/п | a×b м | kф. см/год | mv м2/Н | μ0 | P МПа |
| 2×3 | 0,15 | 0,35 | 0,3 | 2×3 | 0,2 | 0,3 | 0,1 | ||||
| 2,5×3 | 0,17 | 1,2 | 0,4 | 0,4 | 6×8 | 0,22 | 0,5 | 0,25 | 0,2 | ||
| 2,5×3 | 0,19 | 1,4 | 0,35 | 0,5 | 6,5×10 | 0,24 | 0,6 | 0,2 | 0,3 | ||
| 2,4×3 | 0,2 | 1,6 | 0,1 | 0,6 | 5×10 | 0,26 | 0,8 | 0,4 | 0,4 | ||
| 2×3,5 | 0,22 | 1,8 | 0,2 | 0,7 | 8×12 | 0,28 | 0,35 | 0,5 | |||
| 2,5×4 | 0,24 | 0,4 | 0,8 | 2×4 | 0,26 | 1,2 | 0,1 | 0,95 | |||
| 2,5×4 | 0,26 | 0,5 | 0,3 | 0,9 | 2,5×4 | 0,15 | 1,4 | 0,35 | 0,1 | ||
| 4,5×5 | 0,14 | 0,6 | 0,25 | 0,55 | 4,5×5 | 0,17 | 1,6 | 0,4 | 0,2 | ||
| 2,5×5 | 0,13 | 0,8 | 0,2 | 0,45 | 2,5×6 | 0,19 | 1,8 | 0,35 | 0,3 | ||
| 3×6 | 0,12 | 0,35 | 0,4 | 0,7 | 10×6 | 0,2 | 0,1 | 0,4 | |||
| 3,5×6 | 0,25 | 0,1 | 0,35 | 0,8 | 6×6 | 0,22 | 0,6 | 0,2 | 0,5 | ||
| 5,5×9 | 0,21 | 0,2 | 0,3 | 0,9 | 5,5×9,5 | 0,24 | 0,8 | 0,4 | 0,55 |
Приложение 1
 |
Рисунок П. 1.- График для определения вертикального нормального напряжения 
. Равномерно распределенная нагрузка Р0. Пространственная задача.
Приложение 2
 |
Рисунок П. 2.- График для определения горизонтального нормального напряжения 
. Равномерно распределенная нагрузка Р0. Пространственная задача.
Коэффициент Пуассона ν =0,25.
Приложение 3
 |
Рисунок П.3.- График для определения горизонтального нормального напряжения 
. Равномерно распределенная нагрузка Р0. Пространственная задача.
Коэффициент Пуассона ν =0,25.
Приложение 4
 |
Рисунок П.4. График Остерберга для определения вертикальных напряжений σz в основании насыпи.
Приложение 5
 |
Рисунок П.5.- График Янбу для определения координат центра О наиболее опасной круглоцилиндрической поверхности скольжения.
Литература.
1. Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В. и др.Механика грунта. Основание и фундаменты.М.,2010.
2.Добров Э.М. Механика грунтов: учебник для студ. высш.учеб.заведений/ Э.М. Добров.-М.: Издательский центр «Академия»,2008
3. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Механика грунтов.М.,2009.
4. Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс).М.,2010.
5. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов.М.,1982.
6.Далматов Б.И. .Механика грунта, основание и фундаменты. Л.,2011.
7. Зарецкий Ю.К. Лекции по современной механики грунтов.- Изд.Ростовского университета,2009.
8. ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация.
9. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.
10. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.
Кафедра «Строительство инженерных сооружений и механика»
Механика грунта