Теория прочности грунтов и её практическое использование
Лекции 12 и 13. Прочностные свойства грунтов
От чего зависит прочность грунта
По наблюдениям нарушение прочности оснований происходит в результате смещения фундаментов по плоской по подошве фундамента или сложной по виду криволинейной поверхности глубинный сдвиг , как, например, на рис. Изображенная схема упрощена, так как в действительности скольжение наблюдается по нескольким направлениям в пределах зон некоторой толщины, принимаемой за поверхности условно. Сходным образом возникает движение грунтов при потере устойчивости откосов выемок или насыпей. Под прочностью грунтов, таким образом, нужно понимать суммарное сопротивление сдвигу по всей поверхности сдвига. В инженерных расчетах обычно находят его составляющую, являющуюся проекцией на ту или иную ось, или момент относительно некоторой оси вращения. Сложность проблемы в том, что форма и положение поверхностей сдвига не могут быть указаны, их нужно отыскивать. Для этого разработаны различные приемы, основу которых составляют параметры сопротивления грунтов сдвигу и результаты анализа предельного напряженного состояния грунтов в точках. При самостоятельном изучении раздела рационально придерживаться следующей логической последовательности:. Закономерности и параметры сопротивления грунтов сдвигу изучается по данным лабораторных и полевых испытаний. В лабораторных опытах обычно используется установка рис. Основной частью конструкции установки является кольцо, разделенное на верхнюю и нижнюю части, одна из которых неподвижна. Образец грунта в кольце помощью загрузочного устройства нагружается вертикальной силой N, которая равномерно распределяется через жесткий штамп. Величина передаваемого на грунт давления равна. Подвижное кольцо на рисунке верхнее нагружается постепенно увеличивающейся горизонтальной нагрузкой Т и начинает смещаться. Такие испытания при разных, минимум трех, вертикальных давлениях р j проводят для нескольких образцов одного грунта. Для анализа результатов опытов строится график, на котором указываются экспериментальные точки рис. Отрезки, соединяющие точки, в общем случае образуют ломаную линию. Исследованиями установлено, что ломаная линия без особой погрешности может быть заменена прямой, уравнение которой в принятых на рисунке обозначениях имеет вид:. Поскольку они характеризуют прочность грунтов, то считаются прочностными показателями. У сыпучих грунтов сцепление близко к нулю и по формуле 5. У сыпучих грунтов сцепление близко к нулю и его обычно не вычисляют. При сцеплении равном нулю формула 5. Водонасыщенные глинистые грунты при загружении вертикальным давлением медленно уплотняются вследствие малой скорости движения выдавливаемой из мелких пор воды. Соотношение между ними может быть самым различным и со временем меняется. На практике обычно рассматривают два состояния, когда считают, что всё давление передается или только на воду или только на твердые частицы. Из образцов, испытываемых по такой схеме, называемой неконсолидированным недренированным сдвигом НН , при приложении вертикальной нагрузки из образца не допускается отжатие воды. Во втором случае, называемым консолидированным дренированным сдвигом КД , при загружении образца давлением р происходит свободное отжатие воды из грунта и зависимость между касательным и нормальным давлениями описывается уравнением 5. На сдвиг, следовательно, должно быть испытано не менее 18 образцов. Параметром Х в формулах являются вычисленные из выражений 5. В действительности возможностей указать положение поверхности сдвига в грунтовом массиве и найти напряжения по ним не существует. Преодолеть данную сложность позволяет метод Мора, дополненный решениями Кулона. Теория Мора дает возможность по известным величинам главных напряжений изучать напряженное состояние в точке. Из теории известно, что напряжения по любой площадке являются координатами соответствующей на круге Мора точки. Из этого вытекает, что прямая Кулона является касательной к кругу Мора в точке b. Они сложнее уравнения Кулона, но удобнее при разработке инженерных методов расчетов. При выводе выражения для нахождения расчетного сопротивления грунта R в условие 5. При разработке теории давления грунтов на подпорные сооружения известно выражение для одного из главных напряжений. Другое главное напряжение приходится находить из условий 5. Главные напряжения не удается определять при анализе устойчивости откосов выемок и оценке прочности оснований фундаментов, нагруженных различными видами нагрузок вертикальными и горизонтальными силами, моментами. В методах оценки устойчивости откосов отыскивается положение поверхности сдвига, и затем проверяются условия равновесия. Основу расчетов прочности оснований составляют задаваемые вероятные очертаний поверхностей сдвига и установленные по ним напряжения. Из критических нагрузок наиболее важным является понятие о давлении на границе области линейного сжатия первое критическое давление , в пределах которой деформации грунтов оснований изменяются пропорционально увеличению нагрузки рис. По принятой терминологии его называют расчетным сопротивлением грунта R. При давлениях, не превышающих R , можно рассчитывать осадки оснований. Расчетное сопротивление может устанавливаться различными способами. На практике при проектировании фундаментов оно вычисляется по формуле. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента g с2 принимается равным 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся здания, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований. М g , M q , М с — коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего. При самостоятельном изучении курса вычислить расчетное сопротивление грунта по данным, приведенным в табл. Схема залегания грунтовых слоев принимается по рис. Расчетное сопротивление определять для слоя, на который при заданной глубине заложения подошвы будет опираться фундамент. Глубину заложения фундамента от поверхности d 1 принять по табл. Глубину подвала и глубину заложения фундамента от его пола принять по табл. Для вариантов данные указаны в числителе, для вариантов данные приведены в знаменателе. Определить расчетное сопротивление грунта при следующих данных: Основанием является слой ИГЭ 4 со следующими характеристиками грунта: Под подошвой и выше подошвы фундамента находится один и тот же грунт: Иным способом установления расчетного сопротивления является назначение его величины по показателям физического состояния грунтов. Для этого составлены таблицы, имеющиеся в СНиП 2. Полезно знать, что в прошлом за допустимое давление на границе области линейного сжатия принимали давление р кр 1 рис. В проектах того времени фундаменты проектировались по ним. Данное обстоятельство имеет практическое значение при реконструкции старых зданий. В случае увеличения нагрузок на фундаменты давления на грунты можно повышать до расчетного сопротивления R по формуле 5. Другим критическим давлением является предельное давление р и рис. В этот момент в основании образуются поверхности сдвига, по которым грунт под действием касательных напряжений перемещается из-под фундамента как, например, на рис. Нарушения прочности можно ожидать в основном от горизонтальных нагрузок, вызывающих появление в основании относительно больших, в сравнении с вертикальными напряжениями, касательных напряжений. Положение и форму поверхности сдвига, действующие по ней нормальные и касательные напряжения отыскивать сложно. Методы расчета несущей способности прочности снований базируются на поиске вероятной поверхности скольжения, форма которой должна быть как статически, так и кинематически возможной при передаваемых на фундаменты воздействиях. Различают сдвиг по подошве фундамента плоский сдвиг и сдвиг по образующейся в основании криволинейной поверхности глубинный сдвиг. Схема сдвига выбирается по результатам проверки специального условия. Реактивные давления по подошве фундаментов при нарушении прочности основания в общем случае распределяются неравномерно. За несущую способность основания, поэтому, принимают равнодействующую предельного сопротивления основания или её составляющую. Условия, при которых нужна проверка прочности основания, указаны в нормах проектирования СНиП 2. К подпорным сооружениям относятся конструкции, удерживающие откосы выемок или насыпей от обрушения. Ими являются стены подвалов и подземных сооружений, подпорные стенки, применяющиеся в различных областях строительства. Конструктивные элементы подпорных стенок показаны на рис. Грунт, удерживаемый стенкой в заданном положении, называют засыпкой. При нарушении равновесия откоса в засыпке образуется в общем случае криволинейная поверхность сдвига, которую называют поверхность сдвига. Поверхность стенки, на которую передается давление засыпки, считают задней гранью. Различают два случая работы стенки. К первому относится случай, когда стенка удерживает откос от обрушения. От засыпки на заднюю грань передается давление, называемое активным давлением рис. Стенка смещается в сторону откоса рис. При этом возникает отпор грунта засыпки. С увеличением смещения внутри откоса образуется наклонная поверхность, по которой грунт подобно клину выдавливается вверх. Поверхность скольжения становится поверхностью выпора, а выдавливаемый грунт понимается как призма выпора. Отпор грунта в момент образования в засыпке поверхности выпора называют пассивным давлением или пассивным отпором. В обоих случаях принимается, что засыпка находится в состоянии предельного напряженного состояния. Следовательно, в любой точке засыпки будут справедливы условия 5. Одно из главных напряжений в этих выражениях возникает по горизонтальной площадке от собственного веса грунта. Другое главное напряжение находят при преобразовании условий 5. Выражения для их определения выводятся при проведении несложных преобразований. С глубиной активное давление и пассивный отпор увеличиваются. При расчете подпорной стенки они рассматриваются как распределенная внешняя нагрузка. При устройстве глубоких выемок вертикальные откосы связного грунта могут сползать вниз. Для безопасного проведения работ стенки котлованов нужно делать пологими. Такая же трудность возникает при устройстве насыпей. Цель состоит в определении угла наклона стенки выемки или насыпи, при которой откос делается устойчивым. В основу расчетного метода положены данные полевых наблюдений. Предполагается, что потеря устойчивости откоса заданной крутизны происходит в результате сдвига некоторой массы грунта по криволинейной поверхности, форма которой принимается круглоцилиндрической. По характеру движение представляет вращение смещающегося объёма грунта по дуге окружности радиусом r относительно некоторого центра О рис. Смещающийся массив считается твердым телом, разделенным для удобства вычислений на отсеки шириной b i. Вес каждого отсека Р i заменяется вертикальной силой, которая в точке пересечения с дугой скольжения раскладывается на нормальную N i и касательную T i составляющие. Касательная составляющая веса отсеков Т i с плечом r создает сдвигающий момент M sa относительно центра вращения О. Удерживающие силы в пределах каждого отсека обусловлены сопротивлением сдвигу, которые можно определить с использованием формулы 5. С плечом r относительно центра вращения О они создают удерживающий момент М sr. Устойчивость откоса характеризуется коэффициентом запаса устойчивости k st , равным отношению момента М sr к моменту M sa. Сложность в том, что для его нахождения положение центра вращения однозначно указать невозможно. Оно отыскивается внутри некоторой области методом последовательного приближения. Наиболее вероятно то положение центра О, при котором значение коэффициента запаса устойчивости k st станет минимальным. Откос считается устойчивым, если минимальное значение k st будет не менее нормируемой величины. Какие значения прочностных характеристик используют в расчетах оснований по деформациям и по прочности. Механика грунтов, основания и фундаменты. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты. Методылабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. Методыполевого определения характеристик прочности и деформируемости. Влажность грунта следует определятькак отношение массы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной массы, к массе высушенного грунта. Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15—50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой. Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф. Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания производят в течение 2 ч. После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждаютвэксикаторе с хлористым кальцием до температуры помещения и взвешивают. Высушивание производят до получения разности масс грунта со стаканчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г. Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу. Границу текучести следует определять как влажность пасты, приготовленной из исследуемого грунта, при которой балансирный конус погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм. Для определения границы текучести используют монолиты или образцы нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности. Для грунтов, содержащих органические вещества, границу текучести определяют сразу после вскрытия образца. Для грунтов, не содержащих органических веществ, допускается использование образцов грунтов в воздушно-сухом состоянии. Для удаления избытка влаги из образцов илов производят обжатие грунтовой пасты, помещенной в хлопчатобумажную ткань между листами фильтровальной бумаги, под давлением пресс, груз. Грунтовую пасту из илов не допускается выдерживать в закрытом стеклянном сосуде. Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемешивают шпателем и небольшими порциями плотно без воздушных полостей укладывают в цилиндрическую чашку. Поверхность пасты заглаживают шпателем вровень с краями чашки. Балансирный конус, смазанный тонким слоем вазелина, подводят к поверхности грунтовой пасты так, чтобы его острие касалось пасты. Затем плавно отпускают конус, позволяя ему погружаться в пасту под действием собственного веса. Погружение конуса в пасту в течение 5 с на глубину 10 мм показывает, что грунт имеет влажность, соответствующую границе текучести. При погружении конуса в течение 5 с на глубину менее 10 мм, грунтовую пасту извлекают из чашки, присоединяют к оставшейся. При погружении конуса за 5 с на глубину более 10 мм грунтовую пасту из чашки перекладывают в фарфоровую чашку, слегка подсушивают на воздухе, непрерывно перемешивая шпателем и повторяют операции, указанные в пп. По достижении границы текучести п. Границу раскатывания пластичности следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой паста, раскатываемая в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 3—10 мм. Подготовку грунта производят в соответствии с пп. Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемешивают, берут небольшой кусочек и раскатывают ладонью на стеклянной или пластмассовой пластинке до образования жгута диаметром 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет связность и пластичность, его собирают в комок и вновь раскатывают до образования жгута диаметром 3 мм. Раскатывать следует, слегка нажимая на жгут, длина жгута не должна превышать ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут не начинает распадаться по поперечным трещинам на кусочки длиной 3—10 мм. Кусочки распадающегося жгута собирают в стаканчики, накрываемые крышками. Когда масса грунта в стаканчиках достигнет 10—15 г, определяют влажность в соответствии с требованиями пп. Вычисление нормативных и расчетных значений характеристик грунтов, представленных одной величиной. Определение нормативных Х n и расчетных Х значений характеристик грунтов для ИГЭ и РГЭ в случае принятия для последнего постоянных значений Х n и Х следует проводить в соответствии с 5. Нормативное значение X n всех физических влажности, плотности, пластичности и т. X i - частные значения характеристики, получаемые по результатам отдельных i -х опытов. Для физических характеристик грунтов, вычисляемых по формулам коэффициент пористости, число пластичности и др. Выполняют статистическую проверку для исключения возможных ошибок, оставшихся после анализа опытных данных в соответствии с 4. Исключают то частичное максимальное или минимальное значение Х i , для которого выполняется условие. Если какое-либо значение характеристики исключено, следует для оставшихся опытных данных заново вычислить Х n по формуле 2 и S по формуле 4. Вычисляют коэффициент вариации V характеристики и показатель точности ее среднего значения r a по формулам:. Примечание - Знак перед величиной r a принимают таким, чтобы обеспечивалась большая надежность основания или сооружения. Примечание - В формулах 6 - 8 вместо a, а также в качестве индекса для Х могут быть указаны значения доверительной вероятности. Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога - - или читать все Группировка с использованием функций ЕСЛИ и СЧЁТЕСЛИ. V Использование арифметических операторов в формулах V1: Понятие бюджета и бюджетной системы Российской Федерации. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? При самостоятельном изучении раздела рационально придерживаться следующей логической последовательности:
Невероятные истории успеха
Торт с мастикой своими руками для начинающих
Днс царский чита каталог
Где найти инвестиции для бизнеса
Государственная программа утилизации авто
Как сделать конвертик для денег
Где в днепре находится милиция для девочек
Хонда аккорд технические характеристики
Fly step перевод
Найти на карте жэу 7 южно сахалинск
История возникновения дисциплины
Алфавит русский цветной
История кухни италии
Тонометр ua 777 схема
Lada priora super auto 1.8