Устойчивость откосов и давление грунта на подпорные стены

Устойчивость откосов; ее сущность и значение. Простейшие задачи: угол естественного откоса сыпучего грунта, случай вертикального откоса в связных грунтах. Понятие о равноустойчивой форме откоса. Допустимая крутизна откосов котлованов.

Давление грунта на подпорные стены и подземные трубопроводы. Подпорная стена и ее значение. Активное и пассивное давление грунта. Определение давления грунтов на подпорные стены. Проверка общей устойчивости стены и грунтового основания по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения. Определение давления на стены при наклонной поверхности засыпки, нагрузки на поверхности засыпки и неоднородности грунтов. Влияние геологических свойств грунтов на устойчивость и перемещения подпорных стен.

3. Рекомендуемая литература

3.1. Основная литература для изучения дисциплины

1. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1979, 1983. 288 с.

2. Ухов С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты / С.Б. Ухов,; М.: 2002. 500 с.

3. Механика грунтов. Ч.1. Основы геотехники в строительстве / Б.И. Далматов, В.Н. Бронин, В.Д. Карлов и др. М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2000. 204 с.

4. Основания и фундаменты транспортных сооружений / Н.М. Глотов, А.В. Леонтьев, Ж.Е. Рогаткина, Г.П. Соловьев; Под ред. Г.П. Соловьева. М.: 1996.

5. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1985

6. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. М.: 1996.

7. Малышев М.В. Механика грунтов. Основания и фундаменты. В вопросах и ответах: Уч. пос. / М.В. Малышев, Г.Г. Болдырев. М.: Изд-во АСВ, 2000.

8. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. М.: ВШ, 1982.

9. Гольдштейн М.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты / М.Н. Гольдштейн, А.А. Царьков, И.И. Черкасов. М.: Транспорт, 1981.

10. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Высшая школа, 1997.

4. Перечень вопросов к зачету по дисциплине

1. Влияние твердых минеральных частиц, воды и газов на физико-механические свойства грунтов. В чем основное отличие песчаных и глинистых грунтов?

2. Основные физические характеристики грунтов (плотность, плотность твердых частиц и влажность), методы их определения.

3. Коэффициент пористости – е и коэффициент водонасыщения – Sr грунтов. Что они характеризуют?

4. Классификационные показатели глинистых грунтов.

5. Классификационные показатели песчаных грунтов.

6. Как определяется расчетное сопротивление R0 для песчаных грунтов? Где применяется R0?

7. Как определяется расчетное сопротивление R0 для глинистых грунтов? Где применяется R0?

8. Чем обуславливается сжимаемость грунтов? Сжатие полностью водонасыщенных грунтов. Испытание грунта в одометре.

9. Как определяются коэффициент относительной сжимаемости и модуль деформации? На основании каких испытаний грунтов? Изобразите компрессионную кривую?

10. Что такое прочность грунтов? Какие существуют методы определения прочностных характеристик в лабораторных и полевых условиях?

11. Какой вид имеет закон Кулона для несвязного грунта? Что называется углом внутреннего трения песка?

12. Какой вид имеет закон Кулона для связного грунта? Что называется углом внутреннего трения и удельным сцеплением для глинистого грунта?

13. Испытания грунтов в приборе прямого среза и в стабилометре?

14. В каких практических расчетах применяют показатели деформируемости и прочности грунтов?

15. Как изменяются модуль деформации и прочностные характеристики по мере увеличения плотности и влажности грунтов?

16. Чем отличается водопроницаемость в песчаных и глинистых грунтах?

17. Какова зависимость между деформациями и нормальными напряжениями у грунтов при нагружении и разгрузке? В чем отличие грунтов от упругих тел?

18. Как вычисляют нормативные и расчетные значения характеристик грунтов?

19. Чем теория линейно-деформируемых тел отличается от теории упругости?

20. Как вычислить вертикальные нормальные напряжения в массиве грунта от его собственного веса? Эпюры напряжений.

21. Как определить величину напряжений в грунтовом основании от действия на его поверхности местной равномерно распределенной нагрузки?

22. Метод угловых точек для определения напряжений в произвольной точке основания.

23. Основные положения метода послойного суммирования для расчета осадок оснований.

24. Предпосылки теории фильтрационной консолидации.

25. Где применяются уравнения предельного равновесия для сыпучих и связных грунтов?

26. Что такое критические нагрузки на грунт основания?

27. От каких факторов зависит устойчивость естественных склонов и откосов? Какой характер может носить разрушение откоса?

28. Как можно оценить устойчивость грунтов в откосах методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения?

29. Как определить давление грунтов на подпорные стенки?

30. Что называется активным и пассивным давлением грунта на подпорную стену?

31. Что происходит в грунтах при динамических воздействиях на них?

32. В чем заключается свойство разжижения песчаных грунтов? Что представляет собой виброуплотнение грунта?

33. Что такое просадочность грунтов? Как эти свойства влияют на устройство фундаментов?

34. Что такое набухание грунтов? Как эти свойства влияют на устройство фундаментов?

35. Каковы особенности физико-механических свойств вечномерзлых грунтов?

Задания к контрольной работе

по дисциплине «Механика грунтов»

для студентов заочной формы обучения

Вариант задания выбирается по сумме 3-х последних цифр номера зачетной книжки студента.

 

Задача №1

 

Определить физические и механические характеристики песчаного и глинистого грунтов. Дать их строительную классификацию. Определить условное расчетное сопротивление. Данные для выполнения задачи №1 выбираются по таблице 1.

Табл.1.

№ варианта	Песчаный грунт	Пылевато-глинистый грунт
ρ, т/м^3	ρs, т/м^3	W, %	Гранулометрический состав, %	ρ, т/м^3	ρs, т/м^3	W, %	WL, %	WP, %
Размер частиц в мм
>10	10 - 2	2 - 0,5	0,5 - 0,25	0,25 - 0,1	<0,1
	2,01	2,65	24,2							2,10	2,70	13,6	17,4	11,2
	1,98	2,66	23,0	-						2,15	2,68	17,2	25,6	14,1
	1,90	2,70	20,0							1,47	2,69	20,1	40,9	25,1
	2,03	2,60	21,5	-						1,72	2,74	25,7	47,9	26,3
	1,95	2,61	20,0							1,80	2,72	28,7	50,8	29,6
	2,00	2,62	22,0							1,53	2,71	24,4	44,3	28,2
	1,96	2,65	26,0							2,04	2,72	10,2	18,6	12,2
	2,02	2,61	22,5							1,54	2,68	14,9	37,3	20,5
	1,98	2,66	23,0	-						2,02	2,72	16,2	18,6	12,2
	1,86	2,68	28,0							2,09	2,69	20,4	30,5	18,1
	2,13	2,64	17,0	-						2,10	2,70	13,6	17,4	11,2
	2,03	2,61	21,5							1,85	2,80	32,1	30,7	18,0
	2,00	2,60	24,0							2,09	2,69	20,4	30,5	18,1
	1,93	2,63	28,5	-	-					1,89	2,77	29,3	46,3	18,0
	2,01	2,65	24,2	-						1,94	2,70	26,4	34,5	28,3
	1,69	2,68	20,0	-						1,91	2,76	22,0	31,8	22,2
	2,00	2,65	24,0	-	-					2,12	2,67	17,8	31,6	14,1
	1,93	2,63	28,5	-	-					2,04	2,69	22,8	38,5	20,5
	2,02	2,66	22,5	-	-					1,85	2,80	32,1	24,3	18,0
	2,08	2,65	18,9	-						2,15	2,68	17,2	25,6	14,1
	2,02	2,66	22,5							1,84	2,78	25,9	36,2	26,1
	1,93	2,63	28,5	-	-					2,01	2,68	24,6	35,2	22,0
	2,03	2,61	21,5	-	-					2,09	2,69	20,4	30,5	18,1
	2,03	2,65	21,0							1,89	2,77	29,3	46,3	18,0
	1,94	2,60	28,0	-						2,00	2,70	30,0	38,0	25,0
	1,90	2,66	25,0	-						1,90	2,72	25,4	36,0	20,0
	2,00	2,70	30,0							1,96	2,74	19,6	34,0	28,0

Задача №2

Определить напряжения от собственного веса грунта до глубины H. Построить эпюру напряжений (масштаб 1см-1м; 1см-20кПа). Задание принимается по таблице 2.

Табл.2

№ варианта	Грунт №1		Грунт №2
Тип грунта	Толщина слоя	g1, кН/м^3	g1sb, кН/м^3	Глубина уровня грунтовых вод WL	Тип грунта (водоупор)	Расчетная глубина определения σzg	g2, кН/м^3
	Песок мелкий			9,6	2,5	Глина		19,8
	Супесь		17,6	9,4		Суглинок
	Песок крупный		18,3	9,9		Глина		20,4
	Суглинок легкий	4,5		10,1	1,8	Суглинок		18,9
	Песок пылеватый		18,9	9,8		Глина		19,4
	Песок ср. круп.		19,1	10,3	2,5	Суглинок		20,8
	Супесь		18,6	10,1	2,2	Глина		21,1
	Песок мелкий		18,5	9,8	1,5	Суглинок		19,8
	Супесь		19,3	10,5		Глина		19,4
	Песок пылеватый	4,5	18,7	9,6		Суглинок		18,9
	Песок крупный	2,5	18,2	9,4	1,2	Глина		19,3
	Песок ср. круп.		19,3	10,1		Суглинок		19,9
	Суглинок	3,5	19,2	10,5	1,3	Глина		20,3
	Супесь	3,4	18,7	9,3		Суглинок	7,5	20,4
	Песок крупный	4,1	18,4	9,1	1,5	Глина	9,5	20,5
	Песок мелкий	4,5	17,9	8,9		Суглинок	10,5	19,6
	Песок пылеватый		18,4	9,6		Глина		19,1
	Песок ср. круп.	2,8	19,4	10,7	1,4	Суглинок		18,9
	Супесь	3,3	19,8	1.1,0	1,3	Глина		18,4
	Супесь	3,8	19,7	10,8	1,8	Суглинок		21,1
	Песок ср. круп.	4,2	18,9	9,7	2,1	Глина		20,8
	Песок пылеватый	5,2	19,8	10,1		Суглинок		20,4
	Песок крупный	5,3	19,1			Глина		20,3
	Песок пылеватый	3,9	17,5	8,1	1,5	Суглинок		19,4
	Супесь	4,8	21,1	11,5	1,4	Глина		19,8
	Песок ср. круп.	4,1	19,4	11,1	2,4	Суглинок		19,3
	Супесь	3,8	18,7	9,8	2,8	Глина		19,2

 

 

Задача №3

Определить вертикальные сжимающие напряжения от действия сосредоточенных сил P₁ и P₂, приложенных к поверхности массива грунта в точках, расположенных на оси Z по линии действия силы P₁ (т. 1-6) и на горизонтальной площадке, на глубине Н (т. 7-12).

Построить эпюры напряжений от действия каждой силы и суммарные на одной схеме. Принять масштаб для построения эпюр 1см - 0,5м; 1см - (40-50 кПа). Задание принять по рис.1 и табл.3.

 

Рис. 1.

Табл.3

№ задания	Р1, кН	Р2, кН	Н, м	l, м	№ задания	Р1, кН	Р2, кН	Н, м	l, м

Задача №4

 

Определить сжимающие напряжения под центром (точка О) и под серединой длинной стороны прямоугольника (точка C) на глубине Z=0; 0,5b; 1,0b и 2,0b от поверхности, при внешней нагрузке интенсивностью Р, МПа, равномерно распределенной по прямоугольнику. Задание принять по таблице 4.

Рис.2.

 

Табл. 4

№ варианта	размеры	Нагрузка р, МПа	№ варианта	размеры	Нагрузка р, МПа
b, м	l, м	b, м	l, м
			0,2		1,8	4,6	0,18
			0,3		2,2	8,4	0,28
	2,6		0,4		1,8	2,4	0,38
			0,22		2,4	4,2	0,4
			0,32		1,6	3,6	0,32
			0,42		2,8	3,8	0,22
			0,18		2,4	2,8	0,2
	1,2	3,2	0,26		3,8	4,8	0,16
	2,4	4,6	0,24		1,2	2,4	0,24
	3,2	8,2	0,16		2,4		0,32
	4,4	6,4	0,38		3,2	5,4	0,36
			0,4		2,4	2,8	0,3
			0,32		2,8	4,2	0,26
			0,3		1,8	3,4	0,4
	2,8	4,8	0,22		1,6	2,4	0,38

 

 

Задача №5

 

Определить устойчивость откоса методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Положение центра и радиус наиболее опасной цилиндрической поверхности определяется с помощью диаграммы Ямбу (Масштаб 1:100).

Задание принимается по таблице 5.

Рис.3

 

 

Табл.5.

№ варианта	Высота откоса Н,м	Угол наклона откоса к горизонту b, град.	Наименование грунтов	Характеристики грунтов
g, кН/м^3	j, град	с, кПа
			глина
			суглинок	19,7
			суглинок	16,6	24,5
			суглинок			79,5
			глина	19,3
			глина			12,5
			суглинок		32,5
			суглинок	17,3	22,5
			суглинок	17,4
			суглинок			79,5
			суглинок
			суглинок
			суглинок	16,6	24,5
			суглинок
			суглинок
			суглинок
			суглинок	16,6	24,5
			суглинок			79,5
			суглинок	19,3
			глина			12,5
			суглинок		32,5
			суглинок	17,3	22,5
			суглинок	17,4
			суглинок			79,5
			суглинок
			суглинок
			суглинок	16,6	24,5
			суглинок

 

Приложение А

Классификация грунтов

По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты и пески подраз­деляют согласно таблице 6.

Таблица 6

Разновидность грунтов	Размер зерен, частиц d, мм	Содержание зерен, частиц, % по массе
Крупнообломочные:
— валунный (при преобладании неокатанных частиц — глыбовый)	>200	>50
— галечниковый (при неокатанных гранях — щебенистый)	>10	>50
— гравийный (при неокатанных гра­нях — дресвяный)	>2	>50
Пески:
— гравелистый	>2	>25
— крупный	>0,50	>50
— средней крупности	>0,25	>50
— мелкий	>0,10	³75
— пылеватый	>0,10	<75

 

По коэффициенту водонасыщения S_r крупнообломочные грунты и пески под­разделяют согласно таблице 7.

Таблица 7

Разновидность грунтов	Коэффициент водонасыщения Sr, д. е.
Малой степени водонасыщения	0—0,50
Средней степени водонасыщения	0,50—0,80
Насыщенные водой	0,80—1,00

 

По коэффициенту пористости е пески подразделяют согласно таблице 8.

Таблица 8

Разновидность песков	Коэффициент пористости е
Пески гравелистые, крупные и средней крупности	Пески мелкие	Пески пылеватые
Плотный	<0,55	<0,60	<0,60
Средней плотности	0,55—0,70	0,60¾0,75	0,60¾0,80
Рыхлый	>0,70	>0,75	>0,80

 

По числу пластичности I_p глинистые грунты подразделяют согласно таблице 9.

Таблица 9

Разновидность глинистых грунтов	Чисто пластичности, %
Супесь	1—7
Суглинок	7—17
Глина	>17

 

По показателю текучести I_L глинистые грунты подразделяют согласно таблице 10.

Таблица 10

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести IL
Супесь:
— твердая	< 0
— пластичная	0–1
—текучая	> 1
Суглинки и глины: — твердые	<0
— полутвердые	0–0,25
— тугопластичные	0,25–0,50
— мягкопластичные	0,50–0,75
— текучепластичиые	0,75–1,00
— текучие	> 1,00

 

 

Приложение Б