Контрольная работа по «Механика грунтов»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение  
высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет»

Кафедра

Специальность 270102.62  «Промышленное и гражданское строительство»

270800.62 - Строительство

Контрольная работа

по дисциплине  
«Механика грунтов»

Выполнил: студент  ЗФ  
группы_____________________

_____________ года обучения

шифр зач. кн.   029087

Фамилия  Балабас________

Имя___Виталий_______________

Отчество____Викторович__

Проверил:

___________________________

___________________________

Владивосток

2014 г.

 

Содержание

 

№ п/п		№ стр.
1	Исходные данные для расчетов	3
2	Задание на контрольную работу	4
3	Определение наименований грунтов	5
4	Определение физико-механических характеристик грунта	7
5	Определение напряжений от собственного веса грунта σzg	8
6	Определение напряжений от фундамента σzр	9
7	Расчет осадки фундамента	11
8	Список литературы	12
9	Приложение № 1	13
10	Приложение № 2	14

 

 

1. Исходные данные  для расчетов

 

Отметка природного рельефа – 60,9

Отметка планировки – 63,8 м

Отметка уровня грунтовых вод – 55,3 м

Глубина заложения фундамента – 1,5 м

Ширина подошвы фундамента – 2 м

Тип фундамента – отдельный стаканного типа

Давление по подошве фундамента – 222 кПа

 

Инженерно-геологические условия строительной площадки

№ слоя	Мощность слоя, м	Тип грунта
1	2,9	Насыпь
2	4,8	Песчанный
3	7,8	Глинистый

 

Физические характеристики грунтов

№ слоя	Плотность   частиц грунта   рs, г/см3	Плотность грунта   р, г/см3	Природная влажность  w, д.е.	Влажность   на границе   текучести  wL, д.е.	Влажность   на границе пластичности  wр, д.е.
1	2,69	2,05	0,190	0,220	0,130
2	2,64	1,99	0,258	0	0
3	2,74	1,99	0,260	0,420	0,230

 

Гранулометрический состав грунта

№ слоя	Содержание, % частиц размером, мм
	10-2	2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	<0,005
2	0	6,0	32,0	34,0	13,0	8,0	1,0	5,0

 

 

2. Задание на  контрольную работу

 

Для выбранной строительной площадки необходимо:

1. Построить геологический  разрез по скважине с мощностями  слоев и отметками.

2. Сделать классификацию  грунтов по ГОСТ 25100-95.

3. Определить по СНиП 2.02.01-83* механические характеристики грунтов. Составить таблицу характеристик.

4. Нарисовать схему фундамента  на геологическом разрезе.

5. Рассчитать и построить  эпюру напряжений от собственного  веса грунта σzg.

6. Построить эпюру напряжений  от фундамента σzр.

7. Сделать расчет осадки  фундамента.

 

3. Определение  наименований грунтов

 

По исходным данным определяются наименования каждого слоя грунта.

Первый слой грунта – насыпь.

Вычисляем число пластичности.

Ip = wL – wp = 0,22 – 0,13 = 0,09 или 9%

Ip = 9%, следовательно, грунт насыпи состоит из суглинка, т.е. входит в пределы 7 < 9 < 17.

Вычисляем число текучести.

IL = = = 0,67

IL = 0,67,  следовательно, суглинок мягкопластичный, т.к. 0,5 < 0,67 < 0,75.

Вычисляем коэффициент пористости.

е = = = 0,56                                                       (3)

Наименование грунта насыпи: суглинок мягкопластичный.

 

Второй слой относится к песчаным грунтам.

Определяем наименование грунта по крупности частиц (показатель гранулометрического состава): песок пылеватый, т.к. содержание частиц размером > 0,1 мм составляет < 75%.

Плотность сложения, которую характеризует коэффициент пористости, находим по формуле:

е = = 0,67

Так как е = 0,67, что находится в пределах 0,60 ≤ е ≤ 0,80, следовательно, песок средней плотности.

По степени влажности:

Sr = = = 1,0

Так как Sr = 1,0, что в пределах 0,8 ≤ Sr ≤ 1, то песок насыщен водой.

Наименование грунта: песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой.

Третий слой относится к глинистым грунтам. Разновидность глинистого грунта определяется по числу пластичности Ip  и по показателю текучести IL (консистенции грунта). Вычисляем число пластичности Ip и показатель текучести.

Ip = wL – wp = 0,42 – 0,23 = 0,19

Ip = 19%, следовательно, грунт глина, т.к  Ip > 17   

IL = =   = 0,16

IL = 0,16, следовательно, глина мягкопластичная, т.к 0 <  IL  < 0,25

Высчитываем коэффициент пористости для глины мягкопластичной.

е = = 0,73

 

4. Определение  физико-механических характеристик  грунтов

 

Нормативные значения механических характеристик: угла внутреннего трения φn, удельного сцепления сn, модуля деформации Е определяются по таблицам приложения 1 СНиП 2.02.01.83* [4].

1 слой – насыпь – суглинок мягкопластичный.

е = 0,56

φ = 18,8о, сn = 24 кПа, Е = 16 МПа

2 слой – песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой.

е = 0,67

φ = 29,2о, сn = 3,6 кПа, Е = 16,6 МПа

3 слой – глина мягкопластичная

 е = 0,73

φ = 18о, сn = 56,8 кПа, Е = 21,6 МПа

Физические и механические характеристики грунтов сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

Физико-механические характеристики грунтов

Название грунта по ГОСТ 25100-95	Физические характеристики									Механические   характеристики
	рs  г/см3	р  г/см3	w	e	Sr	wL	wp	Ip  %	IL	φno	cn  кПа	Е  МПа
Суглинок мягкопластичный	2,69	2,05	1,9	0,56	-	0,22	0,13	9	0,67	18,8	24	16
Песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой	2,64	1,99	0,258	0,67	1,0	-	-	-	-	29,2	3,6	16,6
Глина мягкопластичная	2,74	1,99	0,26	0,73	-	0,42	0,23	19	0,16	18	56,8	21,6

 

 

5. Определение  напряжений от собственного веса  грунта σzg

 

Определить удельный вес грунтов, залегающих в основании фундамента, можно по формуле:

γ = р*g,

где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения, в расчетах можно принимать g = 10 м/с2.

γ1 = 2,05*10 = 20,5 кН/м3

γ2 = 1,99*10 = 19,9 кН/м3

γ3 = 1,99*10 = 19,9 кН/м3

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, определяется с учетом взвешивающегося действия воды по формуле:

γsb = = = 10,06 кН/м3

Учитываем, что последний слой глины мягкопластичной является водоупором, т.к. IL = 0,16 < 0,3.

Ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта определяются по формуле:

σzg = γi*hi,

где γi – удельный вес грунта i-того слоя;

hi – толщина i-того слоя.

σzg1 = 0 кПа

σzg2 = σzg1 + γ1*h1 = 0+20,5*2,9 = 59,45 кПа

σzg3 = σzg2 + γ2*h2 = 59,45 + 19,9*4,8 = 154,97 кПа

σzg4 = σzg3 + γ3*h3 = 154,97 + 19,9*0,8 = 170,89 кПа

σzg5 = σzg4 + γsb3*h3 = 170,89 + 10,06*7,0 = 241,31 кПа

σzg6 = σzg5 + γ4*h4 = 241,31+ 19,9*7 =380,6 кПа

По полученным данным в масштабе строится эпюра природных напряжений № 1 (Приложение № 2).

 

6. Определение  напряжений от фундамента σzр

 

Эпюра вертикальных напряжений, создаваемых фундаментом:

σzр = α*ро,

где α – коэффициент, принимаемый по табл.1 прил. 2 [4];

ро = р - σzgо – дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента, кПа.

Для построения эпюры грунтовую толщу ниже подошвы фундамента разбиваем на элементарные слои толщиной hi = 0,4b = 0,4*2,0 = 0,80 м.

σzgо = γ1*h1  = 20,05 *1,5 =30,08 кПа

ро = 222 – 30,08 = 191,92 кПа

φ = - относительная глубина, требуемая для нахождения коэффициента α.

Все напряжения вычислены в таблице 2.

Таблица 2

Расчетные значения напряжений от фундамента σzрi

№ слоя	hi, м	zi, м	φ	ἀ	σzрi
1	0,8	0,00	0,0	1	191,92
2	0,8	0,8	0,8	0,824	158,14
3	0,8	1,6	1,6	0,491	94,23
4	0,8	2,4	2,4	0,291	55,85
5	0,8	3,2	3,2	0,185	35,51
6	0,8	4,0	4,0	0,127	24,37
7	0,8	4,8	4,8	0,091	17,46
8	0,8	5,6	5,6	0,069	13,24
9	0,8	6,4	6,4	0,054	10,36
10	0,8	7,2	7,2	0,043	8,25
11	0,8	8,0	8,0	0,035	6,72
12	0,8	8,8	8,8	0,029	5,57
13	0,8	9,6	9,6	0,024	4,61
14	0,8	10,4	10,4	0,021	4,03
15	0,8	11,2	11,2	0,018	3,45
16	0,8	12,0	12,0	0,016	3,07