Механика грунтов основания и фундаменты задача
Будь умным!
Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-10
“>3.5 Перечень вопросов к экзамену
“>3.5.1 Основные понятия и терминология, цель и задачи курса.
“>3.5.2 Исторический обзор становления и развития дисциплины «Механика грунтов, основания и фундаменты».
“>3.5.3 Составные элементы грунтов и их свойства.
“>3.5.4 Влияние состава грунта на его физико-механические свойства.
“>3.5.5 Структура и строение грунтов.
“>3.5.6 Виды структурных связей в грунтах.
“>3.5.7 Основные физические характеристики грунтов.
“>3.5.8 Производные характеристики грунтов.
“>3.5.9 Строительная классификация грунтов.
“>3.5.10 Гранулометрический состав.
“>3.5.11 Пластичность глинистых грунтов.
“>3.5.12 Оптимальная плотность сухого (скелета) грунта и оптимальная влажность грунта.
“>3.5.13 Применение модели сплошной среды для описания поведения грунтов под нагрузкой.
“>3.5.14 Методы решения задач механики грунтов.
“>3.5.15 Особенности деформирования грунтов (линейные и нелинейные, упругие и пластические деформации, ползучесть, фильтрационная консолидация грунта).
“> 3.5.16 Основные расчетные модели грунта (теории линейного деформирования, теории предельного равновесия, понятие о нелинейных моделях).
“>3.5.17 Сжимаемость грунтов. Физическая сущность.
“>3.5.18 Общий случай компрессионной зависимости и определение характеристик деформационных свойств.
“>3.5.19 Водопроницаемость грунтов. Закон ламинарной фильтрации.
“>3.5.20 Эффективное и нейтральное давления в полностью водонасыщенных грунтах.
“>3.5.21 Трение в грунтах. Физическая сущность.
“>3.5.22 Предельное сопротивление грунтов сдвигу при прямом срезе. Условия прочности грунтов.
“>3.5.23 Условие предельного равновесия сыпучих грунтов.
“>3.5.24 Условие предельного равновесия связных грунтов.
“>3.5.25 Структурно фазовая деформируемость грунтов.
“>3.5.26 Фазы напряженного состояния грунтов при непрерывном возрастании нагрузки.
“>3.5.27 Общая зависимость между деформациями и напряжениями. Принцип линейной деформируемости.
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>3.5.28 Определение характеристик механических свойств грунтов в лабораторных условиях:
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>- компрессионные испытания;
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>- метод прямого среза образца;
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>- простое одноосное сжатие;
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>- испытания грунтов в стабилометре;
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>- испытания грунтов в приборе с независимо регулируемыми главными напряжениями.
“> 3.5.29 Полевые методы исследования свойств грунтов:
“>- испытания грунтов пробной статической нагрузкой;
“>- испытания грунтов в скважине прессиометром;
“>- метод вращательного среза;
“>- испытания грунтов шаровым штампом;
“>- статическое зондирование грунтов;
“>- динамическое зондирование грунтов.
“>3.5.30 Определение коэффициента фильтрации с помощью трубки СПЕЦГЕО.
“>3.5.31 Определение коэффициента фильтрации методом Нестерова.
“>3.5.32 Распределение напряжений в случае пространственной задачи от действия одной силы.
“>3.5.33 Распределение напряжений в случае пространственной задачи от действия нескольких сосредоточенных сил.
“>3.5.34 Определение сжимающих напряжений способом элементарного суммирования.
“>3.5.35 Определение сжимающих напряжений по методу угловых точек.
“>3.5.36 Определение напряжений в случае плоской задачи.
“>3.5.37 Распределение контактных давлений под подошвой фундамента (контактная задача): действительные, теоретические, расчетные.
“>3.5.38 Определение ;color:#ff0000″> “>напряжений от собственного веса грунта:
“>- однородная грунтовая толща;
“>- слоистая грунтовая толща;
“>- наличие грунтовых вод и водоупора.
“>3.5.39 Фазы напряженного состояния грунтов при возрастании нагрузки.
“>3.5.40 Определение начальной критической нагрузки.
“>3.5.41 Понятие расчетного сопротивления грунта.
“>3.5.42 Предельное давление на грунты основания.
“>3.5.43 Устойчивость откосов, насыпей, выемок и склонов.
“>3.5.44 Причины нарушения устойчивости.
“>3.5.45 Устойчивость откоса идеально сыпучего грунта.
“>3.5.46 Устойчивость откоса идеально связного грунта.
“>3.5.47 Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения.
“>3.5.48 Давление грунтов на ограждения. Понятие об активном, пассивном давлении и давлении покоя.
“>3.5.49 Определение давления сыпучего грунта на вертикальную подпорную стенку.
“>3.5.50 Определение давления сыпучего грунта на вертикальную подпорную стенку с учетом равномерно распределенной нагрузки приложенной к поверхности.
“>3.5.51 Определение давления связного грунта на вертикальную подпорную стенку.
“>3.5.52 Графоаналитический метод определения давления грунтов на подпорную стенку.
“>3.5.53 Виды деформаций грунтов и причины, их обусловливающие.
“>3.5.54 Упругие деформации грунтов и методы их определения.
“>3.5.55 Определение конечных осадок слоя грунта при сплошной нагрузке (основная задача).
“>3.5.56 Определение осадки по методу послойного суммирования.
“>3.5.57 Определение осадки фундаментов по методу эквивалентного слоя.
“>3.5.58 Определение осадки методом линейно-деформированного слоя.
“>3.5.59 Затухание осадок во времени. Предпосылки теории фильтрационнойконсолидации.
“>3.5.60 Одномерная задача консолидации грунтов (основной случай).
“>3.5.61 Другие (различные) случаи одномерной задачи консолидации.
“>3.5.62 Вторичная консолидация грунтов.
“>3.5.63 Физические причины, обусловливающие протекание основных реологических процессов в грунтах.
“>3.5.64 Релаксация напряжений и длительная прочность связных грунтов.
“>3.5.65 Деформации ползучести грунтов и методы их описания. Учет ползучести грунтов при прогнозе осадок зданий и сооружений.
“>3.5.66 Общие сведения о динамических воздействиях на грунт.
“>3.5.67 Изменение свойств грунтов при динамических воздействиях.
“>3.5.68 Учет динамических свойств грунтов при расчете фундаментов на колебания.
“>3.5.69 Общие принципы проектирования оснований и фундаментов. Расчеты оснований и фундаментов по предельным состояниям.
“>3.5.70 Исходные данные необходимые для проектирования оснований и фундаментов.
“>3.5.71 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки, характеризующейся песчаными грунтами.
“>3.5.72 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки, характеризующейся глинистыми грунтами.
“>3.5.73 Анализ инженерно-геологических условий, их влияние на варианты фундаментов.
“>3.5.74 Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов.
“>3.5.75 Виды деформаций зданий и сооружений при развитии осадки основания.
“>3.5.76 Причины развития неравномерных осадок зданий и сооружений.
“>3.5.77 Конструктивные меры борьбы по уменьшению влияния неравномерных осадок сооружений.
“>3.5.78 Основные виды конструкций фундаментов в открытых котлованах.
“>3.5.79 Выбор типа и материала фундаментов.
“>3.5.80 Конструкции сборных фундаментов в открытых котлованах.
“>3.5.81 Конструкции монолитных фундаментов в открытых котлованах.
“>3.5.82 Защита фундаментов от агрессивных грунтовых вод. Защита подвальных помещений от грунтовых вод.
“>3.5.83 Определение глубины заложения фундаментов.
“>3.5.84 Влияние инженерно-геологических и гидрогеологических условий на глубину заложения фундаментов.
“>3.5.85 Влияние климатических условий на глубину заложения фундаментов.
“>3.5.86 Влияние конструктивных особенностей здания на глубину заложения фундаментов.
“>3.5.87 Определение расчетного сопротивления грунта основания.
“>3.5.88 Определение размеров жестких центрально загруженных фундаментов.
“>3.5.89 Определение размеров жестких внецентренно загруженных фундаментов.
“>3.5.90 Новые типы фундаментов: фундаменты в вытрамбованных котлованах, щелевые фундаменты, фундаменты с наклонной подошвой и др.
“>3.5.91 Основные предпосылки расчета и предварительный подбор сечения фундаментов.
“>3.5.92 Теория местных упругих деформаций, пределы применимости.
“>3.5.93 Теория общих упругих деформаций, пределы применимости.
“>3.5.94 Предварительных подбор сечения фундаментных балок.
“>3.5.95 Расчет фундаментных балок на местном упругом основании.
“>3.5.96 Расчет фундаментных балок и плит на линейно деформируемом полупространстве:
“> – бесконечно жесткие полосы;
“> – гибкие полосы конечной жесткости (метод М.И. Горбунова-Посадова, метод И.А. Симвулиди, метод Б.Н. Жемочкина).
“>3.5.97 Область применения свайных фундаментов.
“>3.5.98 Классификация свай.
“>3.5.99 Виды свайных фундаментов.
“>3.5.100 Виды свайных ростверков.
“>3.5.101 Работа свай-стоек и свай, защемленных в грунте.
“>3.5.102 Конструкции свай, погружаемых в грунт.
“>3.5.103 Виды свай изготавливаемых на строительной площадке.
“>3.5.104 Определение несущей способности свай-стоек.
“>3.5.105 Аналитический метод определения несущей способности сваи защемленной в грунте.
“>3.5.106 Метод определения несущей способности сваи защемленной в грунте по результатам динамических испытаний.
“>3.5.107 Определение несущей способности свай по результатам испытания статическими нагрузками.
“>3.5.108 Определение несущей способности свай по результатам статического зондирования грунтов.
“>3.5.109 Определение несущей способности свай по результатам испытания эталонной сваи.
“>3.5.110 Особенности работы одиночной сваи и группы свай.
“>3.5.111 Последовательность проектирования свайных фундаментов с низким ростверком.
“>3.5.112 Определение глубины заложения и назначение размеров ростверка.
“>3.5.113 Выбор типа и размеров свай.
“>3.5.114 Определение расчетной нагрузки на сваю по прочности материалов.
“>3.5.115 Расчет свайных фундаментов по деформациям.
“>3.5.116 Расчет ленточных ростверков под стены.
“>3.5.117 Расчет ростверков под отдельно стоящие колонны.
“>3.5.118 Выбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи.
“>3.5.119 Сопротивление свай горизонтальной нагрузке.
“>3.5.120 Классификация методов искусственного улучшения оснований.
“>3.5.121 Песчаные и грунтовые подушки.
“>3.5.122 Шпунтовые ограждения, боковые пригрузки и армирование грунтов.
“>3.5.123 Поверхностное уплотнение грунтов.
“>3.5.124 Глубинное уплотнение грунтов.
“>3.5.125 Устройство песчаных и грунтовых свай.
“>3.5.126 Уплотнение грунтов статической нагрузкой с применением свай дрен.
“>3.5.127 Уплотнение грунтов понижением уровня грунтовых вод.
“>3.5.128 Цементация грунтов.
“>3.5.129 Двух- и однорастворная силикатизация грунтов.
“>3.5.130 Глинизация, битумизация и смолизация грунтов.
“>3.5.131 Термический метод закрепления грунтов.
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>3.5.132 Особенности работы оснований фундаментов глубокого заложения.
“>3.5.133 Классификация фундаментов глубокого заложения.
“>3.5.134 Тонкостенные и массивные опускные колодцы.
“>3.5.135 Оболочки. Глубокие опоры.
“>3.5.136 Кессонные фундаменты.
“>3.5.137 Фундаменты сооружаемые по методу «стена в грунте».
“>3.5.138 Основные положения расчетов фундаментов глубокого заложения по предельным состояниям.
“>3.5.139 Свойства илов, заторфованных грунтов и торфов, как оснований сооружений.
“>3.5.140 Строительство на заторфованных грунтах, торфах и илах.
“>3.5.141 Свойства лессовых просадочных грунтов.
“>3.5.142 Особенности проектирования и строительства на просадочных грунтах.
“>3.5.143 Свойства набухающих грунтов.
“>3.5.144 Особенности проектирования и строительства на набухающих грунтах.
“>3.5.145 Свойства ленточных озерно-ледниковых грунтов и особенности строительства на них.
“>3.5.146 Формирование вечномерзлых грунтов и их свойства как оснований сооружений.
“>3.5.147 Принципы проектирования и строительства на вечномерзлых грунтах.
“>3.5.148 Классификация насыпных грунтов. Проектирование и строительство на насыпных грунтах.
“>3.5.149 Проектирование и строительство на намывных грунтах.
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>3.5.150 Особенности строительства на скальных и элювиальных грунтах.
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>3.5.151 Особенности строительства на закарстованных территориях. Противокарстовая защита.
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>3.5.152 Особенности строительства на подрабатываемых территориях.
“>3.5.153 Фундаменты под машины.
“>3.5.154 Фундаменты в сейсмических районах.
“>3.5.155 Причины необходимости и приемы реконструкции фундаментов и усиления оснований существующих зданий и сооружений.
“>3.5.156 Обследование оснований и фундаментов при реконструкции и надстройке зданий и сооружений.
“>3.5.157 Обеспечение устойчивости откосов котлованов.
“>3.5.158 Предохранение котлованов от подтопления грунтовыми водами.
“>3.5.159 Подготовка оснований к заложению фундаментов.
” xml_lang=”ru-RU” lang=”ru-RU”>3.5.1160 Требования техники безопасности и охраны труда при устройстве оснований и возведении фундамент
Механика грунтов в вопросах и ответах. Часть 1
Часть I
МЕХАНИКА ГРУНТОВ
Главы М.1 – М.16
М.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
М.1.1. Какие вопросы рассматриваются в механике грунтов?
Механика грунтов научная дисциплина, в которой изучаются напряженно-деформированное состояние грунтов и грунтовых массивов, условия прочности грунтов, давление на ограждения, устойчивость грунтовых массивов против сползания и разрушения, взаимодействие грунтовых массивов с сооружениями и ряд других вопросов. Механика грунтов является составной частью геомеханики.
М.1.2. На результаты исследований каких дисциплин опирается механика грунтов?
Механика грунтов опирается на результаты научных исследований в области механики сплошных сред (сопротивления материалов, теории упругости, теории пластичности), инженерной геологии, инженерной гидрогеологии, гидравлики и гидромеханики, а также на результаты других инженерных дисциплин.
М.1.3. Какие задачи ставятся в механике грунтов?
Задачи прогноза механического поведения грунтов и грунтовых массивов. Для этого производятся:
– установление физических и механических свойств грунтов и возможности их использования в нужных целях, а в случае необходимости, и улучшение строительных свойств грунтов;
– определение напряженнодеформированного состояния грунтовых массивов, возможного его изменения в последующем;
– определение общей устойчивости этих массивов, взаимодействующих с инженерными сооружениями, или непосредственно устойчивости их самих, если они являются сооружениями.
Таким образом, основная задача – это оценка состояния в настоящий момент и прогноз дальнейшего поведения грунтов и массивов из них, прогноз происходящих в них процессов.
М.1.4. Какие основные задачи стоят перед фундаментостроением?
Фундаменты зданий и сооружений должны быть:
– технически выполнимыми в данных конкретных условиях;
– наиболее подходящими для данного объекта;
– удовлетворяющими эксплуатационным требованиям;
– удовлетворяющими требованиям безопасности;
– удовлетворяющими экологическим требованиям.
Должны учитываться естественные и технологические процессы, связанные со строительством и существованием фундаментов в пределах сроков, установленных для нормальной эксплуатации зданий или сооружений.
М.1.5. Что называется основанием?
Основанием называется массив грунта, находящийся непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от усилий, передаваемых ему с помощью фундаментов. Если строительные свойства грунтов основания мы специально не улучшаем и не изменяем, то такое основание называется естественным в отличие от искусственного основания, в котором строительные свойства грунтов преднамеренно нами улучшены для того, чтобы уменьшить сжимаемость грунтов, увеличить их прочность, изменить водопроницаемость и др.
Основания, созданные искусственно уложенными грунтами в результате отсыпки с уплотнением или намыва, также называются искусственными.
М.1.6. Что называется фундаментом?
Фундаментом называется подземная или подводная часть здания или сооружения, служащая для передачи усилий от него на грунты основания и, по возможности, более равномерного их распределения, а также уменьшения величины давлений до требуемых значений.
М.1.7. В каких областях строительства используются результаты механики грунтов?
В основном результаты механики грунтов используются в строительстве:
– в промышленном и гражданском;
– транспортном (автодорог и железных дорог);
– военных объектов и объектов специального назначения;
– линейных объектов (линий электропередач, трубопроводов);
– объектов энергетического хозяйства.
М.1.8. С какими дисциплинами строительного профиля в основном связано фундаментостроение?
Фундаментостроение в основном связано со следующими дисциплинами: строительная механика; сопротивление материалов; технология строительного производства; экономика строительства; механизация; экология строительства; строительные материалы; инженерная геология; инженерная гидрогеология; механика грунтов; математическая статистика; теория надежности; техника безопасности строительства и др.
М.1.9. Когда и где в нашей стране вышел первый курс “Основания и фундаменты”?
Первый курс “Основания и фундаменты” был издан в России в Петербурге в 1869 г . Автором был профессор, военный инженер Николаевской инженерной академии В.М.Карлович (18341892). Им также был издан в 1891 г . “Курс строительной механики”. Широко был известен “Краткий курс оснований и фундаментов” профессора В.И.Курдюмова (18531904), выдержавший три издания в 1891, 1902 и 1916 годах
М.1.10. Когда вышла в России первая книга по механике грунтов и кто ее автор?
Первой фундаментальной книгой по механике грунтов следует считать монографию профессора К.Терцаги (18831963), вышедшую в 1925 г . и переведенную под названием “Строительная механика грунтов”. Она издана в 1933 году под редакцией и с примечаниями Н.М.Герсеванова.
М.1.11. Когда в нашей стране впервые вышел учебник по курсу “Механика грунтов”?
Первый учебник “Основы механики грунтов” был издан в 1934 г . Его автор профессор Н.А.Цытович (19001984). Этот учебник автором далее неоднократно дополнялся и переиздавался в 1940, 1951 и 1963 годах. В последующем четыре раза издавался его краткий курс “Механика грунтов” в 1969, 1973, 1979 и 1983 годах.
М.1.12. В каких наших учебниках по дисциплине “Основания и фундаменты”, изданных в последнее время, имеются обстоятельные разделы, посвященные механике грунтов?
Разделы по механике грунтов с подробным изложением ее основ имеются в учебниках: Ухов С.Б. и др. “Механика грунтов, основания и фундаменты”, изд. АСВ, Москва, 1994 г ., а также Б.И.Далматов “Механика грунтов, основания и фундаменты”, Стройиздат, Ленинград, 1988 г .
М.2. ГРУНТЫ
М.2.1. Как подразделяются по своему происхождению горные породы?
По своему происхождению они подразделяются на:
– магматические, изверженные, образовавшиеся в результате застывания магмы; они имеют кристаллическую структуру и классифицируются как скальные грунты;
– осадочные; они образовались в результате разрушения и выветривания горных пород с помощью воды и воздуха и образуют скальные и нескальные грунты;
– метаморфические, которые образовались в результате действия на метаморфические и осадочные породы высоких температур и больших давлений; они классифицируются как скальные грунты.
М.2.2. В результате каких процессов образовались нескальные грунты?
Нескальные грунты образовались в результате длительного физического и химического выветриваний прочных осадочных скальных пород, вызвавших их разрушение.
М.2.3. Как по своему происхождению можно подразделить осадочные отложения?
Осадочные отложения подразделяются на континентальные и морские. К морским относятся отложения как современных, так и древних морей. Морские отложения – это глины, илы, ракушечники. Для них характерно засоление.
М.2.4. К каким геологическим системам относятся грунты?
Грунты чаще всего являются наиболее “молодыми” осадочными отложениями и относятся к четвертичной геологической системе.
М.2.5. Какие основные группы грунтовых образований вы можете назвать?
Грунты образуются из:
– первичных минералов (кварц, полевые шпаты, слюда и др.);
– вторичных глинистых минералов (монтмориллонит, каолинит), образовавшихся в процессе выветривания горных пород;
– солей (сульфатов, карбонатов);
М.2.6. Какие вы можете назвать генетические типы континентальных отложений?
В континентальных отложениях выделяют: аллювий (перенесен речными водными потоками); делювий( откладывается у склонов вблизи места возникновения); элювий (залегает в месте возникновения); эоловые отложения (перенос частиц осуществляется ветром); ледниковые и водноледниковые отложения.
М.2.7. Что следует называть грунтом?
Грунтами называют любые горные породы коры выветривания земли – сыпучие или связные, прочность связей у которых между частицами во много раз меньше, чем прочность самих минеральных частиц, или эти связи между частицами отсутствуют вовсе. Есть и другое определение грунтов: это горные породы, являющиеся объектом инженерностроительной деятельности человека. Скальные породы и почвы также именуются грунтами.
М.2.8. Из чего состоят грунты?
Грунты состоят из:
– воды в различных видах и состояниях (в том числе льда при нулевой или отрицательной температуре грунта);
– газов (в том числе и воздуха).
Вода и газы находятся в порах между твердыми частицами (минеральными и органическими). Вода может содержать растворенные в ней газы, а газы могут содержать пары воды.
М.2.9. Что понимается под структурой грунта?
Под структурой грунта понимается размер, форма и количественное (процентное) соотношение слагающих грунт частиц.
М.2.10. Что понимается под текстурой грунта?
Под текстурой грунта понимается пространственное расположение элементов грунта с разными составом и свойствами. Текстура характеризует неоднородность строения грунта в пласте залегания.
Текстура бывает массивной, слоистой и сетчатой.
М.2.11. Как можно подразделить структурные междучастичные связи в грунтах?
Их можно подразделить на жесткие (кристаллизационные) связи и пластичные, вязкие связи (водноколлоидные). Жесткие связи более характерны для скальных грунтов, пластичные связи – главным образом для глинистых грунтов.
Жесткие связи могут быть растворимыми в воде или нерастворимыми. При растворении жестких кристаллизационных связей на их месте могут возникать водноколлоидные связи.
М.2.12. В каком виде в грунтах встречается вода?
Вода в грунтах встречается в свободном и связанном состоянии. Свободная вода – это гравитационная вода, перемещающаяся за счет собственного веса и возникающего перепада давлений, а также капиллярная вода.
Связанная вода подразделяется на прочносвязанную воду (слой из 13 молекул, окружающих глинистую частицу и притягивающихся к ней с большой силой), и рыхлосвязанную воду, тонким слоем примыкающую к прочносвязанной воде. Рыхлосвязанная вода почти в тысячу раз слабее притягивается к частице, чем прочносвязанная. Прочносвязанную воду можно отделить от частиц только выпариванием. Рыхлосвязанную воду можно отделить с помощью выдавливания, создавая давление до нескольких мегапаскалей, или с помощью центрифуги. Капиллярная вода перемещается благодаря поверхностному натяжению менисков.
М.2.13. В каком виде встречаются газы в грунтах?
Газы могут находиться:
– в свободном состоянии, сообщаясь с атмосферой;
– в замкнутом пространстве в виде пузырьков;
– в растворенном в жидкости (воде) состоянии.
Вследствие изменения давления в жидкости в порах (в воде) и температуры вода может выделяться из газа (конденсироваться) и, наоборот, газ может растворяться в жидкости (в воде).
Пузырьки газов, растворенных в поровой воде, ускоряют сжатие скелета. Газы, имеющие сообщение с атмосферой, на скорость сжатия грунта практически не влияют.
М.2.14. Чем могут служить грунты?
Грунты могут служить:
– основанием зданий и сооружений;
– средой для размещения в них сооружений (труб, подземных сооружений, тоннелей, станций метрополитена и др.);
– материалом для сооружений (насыпи, земляные плотины, сырье для изготовления стройматериалов) (рис. М.2.14).
М.2.15. Какова крупность крупнообломочных, песчаных, пылеватых и глинистых частиц?
Крупнообломочные частицы имеют размер крупнее 2 мм , песчаные – от 2 мм до 0,05 мм , пылеватые от 0,05 мм до 0,005 мм и глинистые менее 0,005 мм ; частицы мельче 0,0001 мм называются коллоидными.
М.2.16. Какую площадь поверхности имеют песчаные и глинистые частицы (на 1 г массы)?
Песчаные частицы имеют удельную поверхность до 0,05 м 2 /г. Глинистые частицы имеют удельную поверхность у каолина до 10 м 2 /г и у монтмориллонита до 800 м 2 /г.
М.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НЕСКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ
М.3.1. Какие физические характеристики грунта являются основными?
Основными физическими характеристиками грунта являются:
– удельный вес грунта g ;
– удельный вес частиц грунта g s;
– природная влажность w.
Остальные физические характеристики могут быть вычислены с их использованием.
М.3.2. Что называется удельным весом грунта g (ранее назывался объемным весом грунта)? Что называется удельным весом сухого грунта (ранее назывался объемным весом скелета грунта)?
Удельным (ранее объемным) весом грунта g называется отношение полного веса образца грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор. Размерность [кН/м3]. Удельным весом сухого грунта g d называется отношение веса высушенного грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор.
М.3.3. Что называется удельным весом частиц грунта g s (ранее назывался удельным весом грунта)?
Удельным весом частиц грунта g s (ранее назывался удельным весом грунта) называется отношение веса частиц грунта к объему, который они занимают. Размерность [кН/м 3 ].
М.3.4. Каким способом можно измерить объем глинистого грунта с целью определения его удельного веса?
1) по объему вытесненной воды при погружении в нее грунта, который предварительно парафинируется для предотвращения размокания и попадания воды внутрь образца;
2) с помощью режущего кольца, объем внутренней полости которого определяется замером и которое полностью заполняется грунтом.
М.3.5. Что больше – удельный вес грунта g или удельный вес частиц грунта g s и почему?
Вес высушенного образца грунта меньше, чем вес грунта, содержащего влагу, но полный объем грунта, содержащего поры, намного больше, чем объем, занимаемый частицами (то есть без учета пор), поэтому удельный вес частиц грунта больше, чем удельный вес грунта, то есть g s> g .
Механика грунтов, основания и фундаменты;
Северодвинск
Конспект лекций
Механика грунтов, основания и фундаменты
Конспект лекций предназначен для студентов, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство верфи» и родственным специальностям.
(по плану РИО Севмашвтуза 2010 г.)
ISBN 5-7723-0078-4 Севмашвтуз, 2010
Содержание
1. Физические свойства грунтов.. 7
1.1. Состав грунтов и свойства их составных частей. 7
1.1.1. Классификация по происхождению.. 7
1.1.2. Классификация по зерновому составу. 8
1.1.3. Виды воды в грунте и их свойства. 10
1.1.4. Влияние газа, содержащегося в порах грунта, на его свойства. 12
1.1.5. Структура и текстура грунтов. 12
1.2. Характеристики физического состояния грунтов. 13
1.2.1. Определяемые характеристики грунта. 13
1.2.2. Вычисляемые характеристики грунта. 14
1.3. Состояния пылевато-глинистых грунтов. 15
1.4. Состояния сыпучих грунтов по плотности сложения. 17
1.5. Классификация грунтов по ГОСТ 25100-95. 18
2. Механические свойства грунтов.. 22
2.1. Основные закономерности механики грунтов. 22
2.2. Закон уплотнения. 22
2.2.1. Компрессионная зависимость. 22
2.2.2. Коэффициент относительной сжимаемости. 24
2.2.3. Закон уплотнения и линейная деформируемость грунтов. 26
2.2.4. Структурная прочность грунтов. 26
2.2.5. Напряженное состояние грунта при компрессионных испытаниях. 27
2.2.6. Определение модуля деформации грунта. 29
2.3. Водопроницаемость грунтов. 30
2.3.1. Закон ламинарной фильтрации. 30
2.3.2. О начальном градиенте в глинистых грунтах. 31
2.3.3. Давление в водонасыщенных грунтах. 32
2.4. Сопротивление грунтов сдвигу. 33
2.4.1. Сопротивление сдвигу сыпучих грунтов. 33
2.4.2. Сопротивление сдвигу связных грунтов. 34
2.4.3. Сопротивление грунтов сдвигу при трехосном сжатии. 35
3. Определение напряжений в массиве грунта.. 37
3.1. Применимость решений теории упругости к грунтам.. 37
3.1.1. Фазы напряженного состояния грунта. 37
3.1.2. Основные допущения. 38
3.2. Определение напряжений в массиве грунта от действия внешних нагрузок. 39
3.2.1. Действие сосредоточенной силы на упругое полупространство (задача Буссинеска) 39
3.2.2. Действие нескольких сил. 40
3.2.3. Действие равномерно распределенного давления. 40
3.3. Действие равномерно распределенной полосовой нагрузки (плоская задача) 41
3.4. Напряжения от действия собственного веса грунта. 43
3.4.1. Распределение напряжений по подошве жестких фундаментов (контактная задача) 44
3.5. Определение перемещений. 45
4. Теория предельного напряженного состояния грунтов.. 48
4.1. Общие положения. 48
4.2. Устойчивость грунтов в основании сооружений. 49
4.2.1. Развитие предельного напряженного состояния в основании жестких штампов. 49
4.2.2. Критические нагрузки на грунт основания при полосообразной нагрузке. 50
5. Расчет осадок фундаментов.. 53
5.1. Осадка слоя грунта при сплошной нагрузке. 53
5.2. Метод послойного суммирования. 55
5.3. Метод эквивалентного слоя. 57
5.3.1. Вывод основной зависимости. 57
5.3.2. Определение осадки при слоистом основании. 59
5.4. Метод линейно деформируемого слоя. 61
5.4.1. Определение осадки. 62
5.4.2. Определение толщины линейно деформируемого слоя. 63
6. Изменение осадок во времени.. 65
6.1. Теория фильтрационной консолидации. 65
6.1.1. Осадка слоя грунта при сплошной нагрузке. 65
6.1.2. Степень консолидации осадки и эпюры уплотняющих давлений. 68
6.1.3. Однородный грунт при двусторонней фильтрации. 70
6.2. Реологические процессы в грунтах. 71
6.2.1. Длительная прочность и релаксация напряжений. 72
6.2.2. Деформации ползучести грунтов и методы их описания. 73
6.2.3. Учет ползучести грунтов при прогнозе осадок сооружений. 76
7. Проектирование оснований и фундаментов по предельным состояниям 77
7.1. Метод расчета конструкций по предельным состояниям.. 77
7.1.1. Сущность метода. 77
7.1.2. Две группы предельных состояний. 78
7.1.3. Классификация нагрузок. 78
7.1.4. Нормативные и расчетные характеристики материалов. 79
7.1.5. Степень ответственности зданий и сооружений. 80
7.1.6. Коэффициент условий работы конструкции. 80
7.2. Основные типы сооружений по жесткости и характер их деформаций. 80
7.3. Формы деформаций и смещений сооружений. 81
7.4. Предельные состояния оснований и фундаментов. 82
7.5. Причины возникновения неравномерных осадок. 84
7.6. Выбор типа и глубины заложения фундаментов. 86
7.6.1. Инженерно-геологические условия площадки строительства. 87
7.6.2. Климатические факторы.. 89
7.6.3. Особенности сооружений. 90
8. Фундаменты на естественных основаниях.. 92
8.1. Определение расчетного сопротивления грунта. 92
8.2. Центрально нагруженный фундамент. 93
8.3. Внецентренно нагруженный фундамент. 97
8.4. Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта. 98
8.5. Конструкции фундаментов. 100
8.5.1. Типы фундаментов. 100
8.5.2. Каменные и бетонные фундаменты.. 102
8.5.3. Железобетонные монолитные фундаменты.. 103
8.5.4. Сборные ленточные фундаменты.. 104
8.5.5. Защита помещений от подземных вод и сырости. 105
8.6. Расчет фундаментов на продавливание. 107
9. Свайные фундаменты. 109
9.1. Типы свай и виды свайных фундаментов. 109
9.2. Сваи, погружаемые в грунт в готовом виде. 112
9.3. Сваи, изготавливаемые в грунте. 114
9.4. Определение несущей способности свай. 115
9.4.1. Расчет на прочность свай по материалу. 116
9.4.2. Расчет на прочность свай по грунту. 116
9.5. Проектирование свайных фундаментов. 119
9.5.1. Работа свай в кусте. 119
9.5.2. Центрально нагруженные фундаменты.. 120
9.5.3. Внецентренно нагруженные фундаменты. 124
9.5.4. Свайные фундаменты, воспринимающие горизонтальную нагрузку. 126
9.5.5. Определение осадки свайных фундаментов. 127
9.5.6. Возникновение отрицательного трения. 129
Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch
Вы здесь
Механика грунтов, основания и фундаменты. Ухов С.Б. (ред.). 2007
В учебном пособии даны основные сведения о природе грунтов и показателях их физических свойств. Рассмотрены механические свойства, напряженно-деформированное состояние и закономерности поведения грунтов под нагрузками и при воздействиях. Приведены типы и конструкции фундаментов зданий и сооружений, применяемых в промышленном и гражданском строительстве, и методы их расчетов. Широко освещены вопросы реконструкции и усиления фундаментов, а также строительства в условиях стесненной городской застройки. Для студентов строительных специальностей вузов. Может быть полезно инженерно-техническим, научным работникам и аспирантам, специализирующимся в этой области.
Часть 1. Механика грунтов
Глава 1. Состав, строение и состояние грунтов
1.1. Грунтовые основание. Происхождение грунтов
1.2. Состав грунтов
1.3. Форма, размеры и взаимное расположение частиц в грунте
1.4. Структурные связи между частицами грунта
1.5. Трещины и их влияние на свойства грунтов
Глава 2. Физические характеристики, классификация грунтов, строение оснований
2.1. Основные физические характеристики грунтов
2.2. Классификация грунтов
2.3. О связи физических и механических характеристик грунтов
2.4. Геологическое строение оснований
2.5. Грунты с неустойчивыми структурными связями
Глава 3. Экспериментально-теоретические предпосылки механики грунтов
3.1. Постановка задач в механике грунтов
3.2. Особенности деформирования грунтов
3.3. Основные расчетные модели грунтов
Глава 4. Механические свойства грунтов
4.1. Общие положения
4.2. Деформируемость грунтов
4.3. Водопроницаемость грунтов
4.4. Прочность грунтов
4.5. Полевые методы определения характеристик деформируемости и прочности грунтов
4.6. Определение расчетных характеристик механических свойств грунтов
Глава 5. Определение напряжений в массивах грунтов
5.1. Основные положения
5.2. Определение напряжений по подошве фундаментов и сооружений
5.3. Определение напряжений в грунтовом массиве от действия местной нагрузки на его поверхности
5.4. Определенна напряжений в массиве грунтов от действия собственного веса
Глава 6. Прочность, устойчивость грунтовых массивов и давление грунтов на ограждения
6.1. Значение вопроса. Основные положения
6.2. Критические нагрузки на грунты основания
6.3. Практические способы расчета несущей способности и устойчивости оснований
6.4. Устойчивость откосов и склонов
6.5. Давление грунтов на ограждающие конструкции
6.6. Длительная устойчивость откосов, склонов и удерживающих конструкций
Глава 7. Деформации грунтов и расчет осадок оснований сооружений
7.1. Значение вопроса. Основные положения
7.2. Теоретические основы расчета осадок оснований фундаментов
7.3. Практические методы расчета конечных деформаций оснований фундаментов
7.4. Практические методы расчета осадок оснований фундаментов во времени
7.5. Особые случаи расчета, осадок оснований фундаментов
Глава 8. Приложение численных методов расчета к задачам механики грунтов
8.1. Общие положения
8.2. Основные положения МКР и МКЭ
8.3. Расчет осадок фундамента методами линейной и нелинейной механики грунтов
Часть 2. Основания и фундаменты
Глава 9. Общие принципы проектирования оснований и фундаментов
9.1. Основные положения
9.2. Общая оценка взаимодействия сооружений и оснований
9.3. Принципы расчетов оснований по предельным состояниям
9.4. Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и их влияния на сооружения
9.5. Технико-экономическое обоснование принимаемых решений
Глава 10. Фундаменты мелкого заложения
10.1. Основные сведения
10.2. Конструкции фундаментов мелкого заложения
10.3. Расчет фундаментов мелкого заложения
10.4. Основные положения проектирования гибких фундаментов
Глава 11. Свайные фундаменты
11.1. Классификация свай и свайных фундаментов
11.2. Взаимодействие свай с окружающим грунтом
11.3. Расчет несущей способности свай при действии вертикальных нагрузок
11.4. Расчет несущей способности свай при действии горизонтальных нагрузок
11.5. Расчет и проектирование свайных фундаментов
11.6. Особенности технологии производства работ при устройстве свайных фундаментов
Глава 12. Инженерные методы преобразования строительных свойств оснований
12.1. Общие положения
12.2. Конструктивные методы улучшения работы грунтов
12.3. Поверхностное и глубинное уплотнение грунтов и искусственных оснований
12.4. Закрепление грунтов
Глава 13. Фундаменты глубокого заложения. Заглубленные сооружения
13.1. Опускные колодцы
13.2. Кессоны
13.3. Тонкостенные оболочки и буровые опоры
13.4. «Стена в грунте»
13.5. Анкеры в грунте
Глава 14. Проектирование котлованов. Защита подвалов и фундаментов от подземных вод и сырости
14.1. Общие положения
14.2. Основные размеры котлованов. Обеспечение устойчивости стенок котлованов
14.3. Защита котлованов от подтопления
14.4. Защита помещений и фундаментов от подземных вод и сырости
Глава 15. Фундаменты на структурно-неустойчивых грунтах
15.1. Общие положения
15.2. Фундаменты в районах распространения вечномерзлых грунтов
15.3. Фундаменты на лессовых просадочных грунтах
13.4. Фундаменты на набухающих грунтах
15.5. Фундамент на слабых глинистых водонасыщенных и заторфованных грунтах
15.6. Фундаменты на засоленных грунтах
15.7. Фундаменты на насыпных грунтах
Глава 16. Фундаменты на скальных и элювиальных грунтах, закарстованных и подрабатываемых территориях
16.1. Проектирование фундаментов на скальных и элювиальных грунтах
16.2. Особенности строительства на закарстованных территориях
16.3. Проектирование фундаментов на подрабатываемых территориях
Глава 17. Фундаменты при динамических воздействиях
17.1. Особенности динамических воздействий на сооружения и грунты основания
17.2. Фундаменты под машины и оборудование с динамическими нагрузками
17.3. Фундаменты в условиях сейсмических воздействий
Глава 18. Реконструкция и ремонт фундаментов, укрепление их оснований, строительство в условиях стесненной застройки городов
18.1. Общие положения
18.2. Причины, вызывающие необходимость укрепления оснований и усиления фундаментов
18.3. Последовательность проектирования оснований и фундаментов реконструируемых зданий
18.4. Ремонт и усиление фундаментов, закрепление грунтов оснований
18.5. Возведение фундаментов вблизи существующих зданий
Предисловие
Любое здание или сооружение строится на грунтовом основании, возводится из грунта как строительного материала или располагается в толще грунта. Его прочность, устойчивость и нормальная эксплуатация определяются не только конструктивными особенностями сооружения, но и свойствами грунта, условиями взаимодействия сооружения и основания.
Стоимость фундаментов составляет в среднем 12% от стоимости сооружений, трудозатраты нередко достигают 15% и более от общих затрат труда, а продолжительность работ по возведению фундаментов доходит до 20% срока строительства сооружения. При возведении заглубленных частей здания, а также при строительстве в сложных грунтовых, условиях эти показатели значительно увеличиваются. Следовательно, совершенствование проектных и технологических решений в области фундаментостроения приводит к большой экономии материальных и трудовых ресурсов, сокращению сроков строительства зданий и сооружений.
В проектировании фундаментов непосредственно принимают участие 10. 15 тыс. специалистов, а с учетом многопрофильности труда проектировщиков — значительно больше. Десятки тысяч инженеров заняты в изысканиях для строительства, на работах, связанных с подготовкой оснований, строительством фундаментов, подземных и заглубленных сооружений. Наконец, каждый инженер- строитель независимо от профиля его деятельности должен отчетливо представлять себе взаимосвязь сооружений и оснований, умет оценивать их влияние друг на друга.
Сказанное позволяет сделать вывод о важности изучения проблем, связанных с фундаментостроением, при подготовке инженеров-строителей. Авторы стремились отразить в настоящем учебном пособии современные положения механики грунтов и методы фундаментостроения, обеспечивающие будущим специалистам необходимые знания для их практической деятельности.
В 1994 г. вышел в свет учебник «Механика грунтов, основания и фундаменты», созданный коллективом сотрудников Московского государственного строительного университета под общим руководством и редакцией акад. РИА, д-ра техн. наук, проф. С. Б. Ухова и допущенный Государственным комитетом Российской Федерации по высшему образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство». Выпуск учебника был осуществлен издательством АСВ.
В течение последующих лет авторы провели работу по пересмотру содержания учебника с целью усовершенствования методологии изложения, развития разделов, требующих освещения современных теоретических и экспериментальных основ механики грунтов, расчетно-конструктивной базы и элементов технологии в области фундаментостроения и подземного строительства, и готовили второе, издание учебника.
В соответствии с введенным в 1999 г. Министерством образования Российской Федерации Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования ранее существовавшая дисциплина «Механика грунтов, основания и фундаменты» распределена на два блока: «Механика грунтов» — блок общепрофессиональных дисциплин; «Основания и фундаменты» — блок дисциплин специальности. Указанное обстоятельство поставило формальный барьер для второго издания труда в качестве учебника с традиционным названием. Настоящая редакция труда выходит в свет в качестве учебного пособия.
Учебное пособие составлено в соответствии с Примерными программами курсов «Механика грунтов» и «Основания и фундаменты» для высших учебных заведений по специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство».
Пособие может быть использовано студентами других строительных специальностей, а также будет полезно инженерно-техническим, научным работникам и аспирантам, специализирующимся в этой области.
Учебное пособие подготовлено коллективом авторов под руководством д-ра тех. наук, проф. С.Б. Ухова. Им же написаны введение, главы 4, 9, 17. Главы 1 и 2 написаны д-ром геолог.- минералог. наук, проф. С.Н. Чернышевым и проф. С.Б. Уховым совместно; главы 6, 12, 15 — канд. техн. наук, проф. В.В. Семеновым; главы 8 и 16 — В.В. Семеновым и С.Б. Уховым совместно; главы 10, 11, 13, 14 — канд. техн. наук, проф. В.В. Знаменским; гл. 18 — В.В. Знаменским и С.Б. Уховым совместно; главы 3, 5, 7 и § 4.5 — д-ром техн. наук, проф. З.Г. Тер-Мартиросяном совместно с проф. С.Б. Уховым.
Авторы благодарны д-ру техн. наук, проф. М.Ю. Абелеву и д-ру техн. наук, проф. М. В. Малышеву за полезные советы при подготовке настоящего издания.
Авторы выражают искреннюю признательность рецензентам: сотрудникам кафедры строительных конструкций и сооружений Российского университета дружбы народов и особенно – заведующему кафедрой д-ру техн. наук, проф. Б.И. Дидуху за ценные замечания, которые были учтены при переработке книги.
Особую симпатию и благодарность коллектив авторов выражает редактору издательства «Высшая школа» Т. Ф. Мельниковой, бет творческого участия которой выход в свет этой работы был бы невозможен.
