Контрольная работа по механике грунтов

Министерство  образования и науки Российской Федерации

 

Санкт-Петербургский  государственный архитектурно-строительный университет

 

 

 

 

Кафедра геотехники

 

 

 

 

Контрольная работа

  по дисциплине: механика грунтов

 

Расчёт грунтовых оснований по предельным состояниям

 

Шифр: 68

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Санкт-Петербург

2012 г.

 

 

Содержание:

 

Исходные данные 3

введение 5

1.Оценка инженерно-геологических  условий и свойств грунтов.. 6

2. Определение осадки  фундамента методом послойного  суммирования 16

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ несущей способности основания фундамента 20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23

Список литературы 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные

 

 

 

Расчётные характеристики физико-механических свойств грунтов

 

Табл. 1

Номер грунта	Наименование грунта	Для расчета по несущей способности			Для расчета по деформациям			Удельный вес твердых частиц грунта gS , кН/м3	Влажность W	Предел текучести WL	Предел раскатывания WР	Коэффициент фильтрации kФ, см/с	Модуль деформации E , кПа
		Удельный вес грунта gI , кН/м3	Угол внутреннего трения jI , град	Сцепление сI , кПа	Удельный вес грунта gII , кН/м3	Угол внутреннего трения jII , град	Сцепление сII , кПа
16	Песок пылеватый	16,3	24	-	19,0	28	-	26,8	0,29	-	-	2,2´10-4	11000
3	Глина	15,5	12	10	18,1	14	14	26,9	0,39	0,46	0,27	2,2´10-8	4000
5	Суглинок	16,1	15	21	19,0	18	28	26,6	0,31	0,41	0,27	4,3´10-8	12000

 

 

Ширина подошвы фундамента b = 6 м

Длина фундамента l = 8 м

 

Введение

 

В данной работе требуется определить недостающие характеристики физико-механических свойств грунтов: плотность твердых частиц грунта (ρ_d), коэффициент пористости (е), пористость (п), полная влагоемкость ( w_sat), степень влажности (s_r), удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды (γ_sb) , числа пластичности

( I_L), показатель текучести ( I_p), коэффициент относительной сжимаемости (m_ν). На основании характеристик свойств грунтов нужно дать оценку физического состояния грунтов.

 

Так же следует определить расчетное  сопротивление для каждого слоя грунта. При этом первый слой грунта принимается за несущий.

 

Далее приводится вывод по оценке инженерно-геологических условий, в  котором кратко характеризуется  напластование грунтов с указанием  их физического состояния, сжимаемости  и расчетного сопротивления.

 

Во второй части контрольной  работы требуется определить осадки фундамента, которая выполняется методом послойного суммирования. При этом среднее давление на основание принимается равным расчетному сопротивлению грунта несущего слоя. Так же следует построить эпюры вертикальных напряжений.

 

В третьей части контрольной необходимо определить несущую способность основания, которая является вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания.

 

1. Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов

 

1. Определение недостающих характеристик физико-механических свойств каждого слоя:

 

I слой:  Песок пылеватый

1. Удельный вес сухого грунта

.

2. Коэффициент пористости

.

По коэффициенту пористости песок пылеватый находится  в рыхлом состоянии ([2], стр.4: ).

3. Пористость

.

4. Удельный вес грунта, с учетом взвешивающего действия воды

где - -удельный вес воды.

5. Влажность грунта, соответствующая полному его водонасыщению:

6. Степень влажности грунта

По степени влажности песчаный грунт насыщен водой ([2], стр.5: ).

7. Вычисление коэффициента относительной сжимаемости: ,

где -

Величина коэффициента Пуассона n принята ориентировочно для песка – 0,27.

 

По коэффициенту относительной сжимаемости –  среднесжимаемый грунт 

([2], стр.6: ; )

 

II слой:  Глина

1. Удельный вес сухого грунта

.

2. Коэффициент пористости

.

3. Пористость

.

 

4. Удельный вес грунта, с учетом взвешивающего действия воды

5. Влажность грунта, соответствующая полному его водонасыщению 

6. Степень влажности грунта

7. Число пластичности

По числу пластичности грунт  является глиной ([2], стр.5: ).

8. Показатель текучести

 

По значению I_L грунт – глина – находится в мягкопластичном состоянии ([2], стр.5: ).

9. Вычисление коэффициента относительной сжимаемости: ,

где

Величина  коэффициента Пуассона n принята ориентировочно для глины – 0,42.

 

 

По коэффициенту относительной сжимаемости –  среднесжимаемый грунт 

([2], стр.6: ; )

 

III слой:  Суглинок

1. Удельный вес сухого грунта

.

2. Коэффициент пористости

.

3. Пористость

.

4. Удельный вес грунта, с учетом взвешивающего действия воды

5. Влажность грунта, соответствующая полному его водонасыщению 

6. Степень влажности грунта

7. Число пластичности

По числу пластичности грунт  является суглинком ([2], стр.5: ).

8. Показатель текучести

 

По значению I_L грунт – суглинок – находится в тугопластичном состоянии [2].

9. Вычисление коэффициента относительной сжимаемости: ,

где

Величина  коэффициента Пуассона n принята ориентировочно для суглинка – 0,35.

 

 

По коэффициенту относительной сжимаемости –  среднесжимаемый грунт 

([2], стр.6: ; )

 

1.2 Вычисление расчетного сопротивления грунтов основания

 

 

Определение величин расчетных  сопротивлений R для всех пластов  основания при ширине подошвы фундамента b=1 м

 

 

где  g_c1 и gс₂-коэффициенты условий работы, табл. 5.4 [2]; g_с2 принимаем равным 1;

k-коэффициент, принимаемый равным 1;

М_g, M_q, M_c— коэффициенты, принимаемые в зависимости от значения ,табл.5.5 [2];

k_z-коэффициент, принимаемый равным 1 при b<10 м;

b-ширина  подошвы фундамента, м;

g_II-расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

g_II¢ -то же, залегающих выше подошвы (при наличии нескольких видов грунтов определяется как средневзвешенное );

c_II-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

 

 

Табл. 2

 

Данные по грунтам из СП 22.13330.2011:

Таблица 3

Грунт	γс1	γс2	k	Mγ	Mq	Mc	kz
Песок пылеватый	1,1	1,2	1	1,15	5,59	7,95	1
Глина	1,2	1,1	1	0,36	2,43	4,99	1
Суглинок	1,2	1,1	1	0,72	3,87	6,45	1

 

 

Определение нормативной  глубины промерзания d_fn по карте (1,5 м для г.Петрозаводска).

Глубина заложения фундамента

d_f=0,3+ d_fn,

d_f =0,3+1,3=1,6 м

 

Определение расчетного значения удельного  веса грунтов, залегающих ниже подошвы  фундамента:

 

 

 

 

 

Определение расчетного значения удельного  веса грунтов, залегающих выше подошвы  фундамента:

 

 

Определение величин расчетных  сопротивлений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

На рассматриваемой  площадке под строительство в  г. Петрозаводске произведены инженерно-геологические  изыскания. Уровень грунтовых вод  находится на глубине 1,5м. Слои залегают не равномерно с уклоном на ЮВ, поэтому  следует ожидать развития не равномерной  осадки здания. Верхний слой песок  пылеватый мощностью от 0 до 6м. По результатам расчета этот грунт  является водонасыщенным, среднесжимаемым  и находится в рыхлом состоянии, имеет расчетные характеристики , , , . Второй слой глина мощностью от 2,5 до 5м. среднесжимаемый, находится в мягкопластичном состоянии, со следующими характеристиками , , , , . Третий слой суглинок доходит до низа скважин, является среднесжимаемым, и также находится в тугопластичном состоянии, имеет характеристики , , , , .

По результатам  оценки инженерно-геологических условий  делаем вывод о возможности строительства  проектируемого сооружения на рассматриваемой  площадке и выборе несущего слоя основания. 

2. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

 

 

Для построения эпюр s_zg и s_zp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои.

Высота элементарного слоя h_i может принимается как h_i£0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

В моем случае высота элементарного слоя h_i=0,5 м.

 

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента определится по формуле:

 

 

 

 

Определение напряжения от собственного веса грунта s_zg на границах элементарных слоёв для построения эпюры s_zg определяется по формуле:

 

 

     Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле: