ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Ярославский филиал ПГУПС

Курсовая работа
Дисциплина: «Механика грунтов»

Специальность: «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

Специализация: «Управление техническим состоянием железнодорожного пути »

Форма обучения – Заочная

Вариант -18


Выполнил: Редькин Н.Н.

Шифр: 07-910-18 СЖУя

Преподаватель: Доброхотов В.Б.

г. Ярославль

2022 г

Задание 1

Показатели сжимаемости грунтов. Коэффициент уплотнения и методы его определения.

Грунт под влиянием внешних сил и собственного веса может деформироваться, уменьшится в объеме. Происходит его уплотнение. Это свойство получило название «сжимаемость». Показатель учитывается при строительстве. Для определения пригодности участка к застройке проводят бурения пробных скважин, исследования отобранных пород в лабораторных условиях.

Характеристики почвы на деформацию определяются двумя методами:

1. 
   В жестких, не поддающихся растяжению, компрессионных устройствах. В них полностью исключается боковое расширение.
   
2. 
   В условиях возможного бокового расширения.
   

К показателям деформирования породы относят:

• 
  коэффициент сжимаемости;
  
• 
  относительной сжимаемости;
  
• 
  модуль деформации;
  
• 
  структурную прочность.
  

Коэффициент сжимаемости

Первый показатель, изменение рыхлости породы под давлением, крайне важен. Он определяет зависимость конечного деформирования почвенной смеси от давления и дает возможность установить формат осадка основания строения.

Коэффициент относительной сжимаемости

Это параметр деформации относительно единицы давления. При определении этого показателя учитывают: усадку образца под разным нажимом от 0 до p1, начальную высоту исследуемого материала в мм и уровень пористости. Коэффициент сжимаемости, m0, связан с модулем поперечной деформации E0 (упругости). Степень поперечного расширения для разных песков, супесей, суглинков, глин, отличается.

Выделяют три категории грунта:

1. 
   сильно сжимаемый – m₀ > 0,5 (МПа)^-1
   
2. 
   средне сжимаемый – 0,1>m₀ > 0,5 (МПа)^-1
   
3. 
   мало сжимаемый – m₀ < 0,5 (МПа)^-1
   

---

Модуль упругости

Эта величина переменная. Она меняется: от степени сдавливания, времени воздействия, плотности породы, площади штампа. Чтобы спрогнозировать поведение почвенного слоя в условиях сдавливания, необходимо знать эти показатели.

Структурная прочность

Степень уплотнения зависит от структуры почвы, рыхлости, наличия кристаллизационных связей. Структурная прочность – это параметр напряженности, при котором происходит разрушение связей. Небольшие нагрузки вызывают легкую деформацию, при этом коэффициент пористости практически остается неизменным. При усилении нагрузок и достижении структурной прочности происходит перекомпоновка частиц, уплотнение и уменьшение пористости.

Формула расчета коэффициента сжимаемости

По итогам тестов составляется график компрессионной кривой. Параметр сжимаемости рассчитывается по формуле:



 

Чтобы его вычислить, необходимо определить соответствующий интервал давлений.

• 
  Р₁ – напряжение от собственного веса грунта
  
• 
  Р – дополнительное давление от внешней нагрузки
  
• 
  Р₂ – полное напряжение (Р₂ = Р₁ + Р)
  
• 
  е_1, е₂ – коэффициенты пористости
  

Окончательно:



Приборы для определения сжимаемости

Исследования и определение вида грунта проводятся с помощью компрессионных приборов, одометров. Устройство состоит из: корпуса, компрессионного кольца, штампов и индикаторов. При каждой степени нагрузки считывают показатели. По результатам бокового давления, объему выделенной жидкости в водонасыщенных почвах определяют: коэффициент уплотнения, модуль деформации, структурную прочность.

Второй прибор, определяющий степень деформации, – стабилометр. Устройство представляет собой цилиндрическую камеру. Различают стабилометры с вертикальной или горизонтальной нагрузкой. Минус лабораторных исследований в том, что нарастание давления в приборах происходит быстрее, чем в естественной среде. Это дает несколько завышенные показатели.

---

Факторы, влияющие на показатель сжимаемости

На способность почвы изменяться в объеме влияют следующие факторы:

• 
  состав почвенных смесей, песчаная почва отличается малой сжимаемостью, глина с элементами натрия более сжимаема, чем с элементами кальция;
  
• 
  скорость нагрузки;
  
• 
  увеличение давления.
  

Последние два фактора способствуют большему уплотнению пород. Под коэффициентом уплотнения грунта имеют в виду безразмерный показатель, который, по сути, является исчислением из отношения плотность грунта/плотность грунта (max). Коэффициент уплотнения грунта рассчитывается с учетом геологических показателей. Любой из них, независимо от породы, пористый. Он пронизан микроскопическими пустотами, которые заполняются влагой или воздухом. При выработке почвы объем этих пустот увеличивается в разы, что приводит к повышению рыхлости породы.



Именно коэффициент уплотнения грунта определяет необходимость подготовки участка к строительству. Опираясь на эти показатели, подготавливают песчаные подушки под фундамент и его основание, дополнительно уплотняя грунт. Если эту деталь упустить, он может слеживаться и под весом конструкции начнет проседать.

Коэффициент уплотнения грунта является условным безразмерным показателем или величиной, который по своей сути ведёт отсчёт из реального соотношения данных плотности имеющегося вещества\ к плотности почвы max(условный показатель максимума грунта). Если мы посмотрим на землю, как на объективный тип материала, то заметим, что его структура имеет микроскопические видимые и невидимые поры, заполненные естественным воздухом или обработанный влагой.

Учитывая закон уплотнения сжимаемости грунта, в процессе выработки пор становится очень много, и рыхлость является основным показателем, где общая насыпная характеристика плотности будет значительно меньшим показателем, чем коэффициент уплотнения грунта в утрамбованном виде. Этот важнейший параметр необходимо учитывать при возведении земляных подушек под основание фундамента объекта, а также при проведении дорожных работ. Если не производить трамбовку почвы, то в будущем имеет место появления риска усадки здания, дефектов на готовом дорожном полотне.

---

Географическое расположение определяет качественный состав грунтов, каждый из которых обладает своими характеристиками: плотностью, влажностью, способностью к проседанию. Потому так важно разработать комплекс мер, направленный на качественное улучшение характеристик для каждого типа почвы. Вам уже известно понятие коэффициента уплотнения, предмет которого изучается строго в лабораторных условиях. Проводят такую работу соответственные службы. Показатель уплотнения почвы определяет методику воздействия на грунт, вследствие которой он получит новые прочностные характеристики. Проводя такие действия, важно учитывать процент усиления, прикладываемого для получения необходимого результата. Исходя из этого вычитывается коэффициент уплотнения грунтов.

Существует условная система подразделения методов уплотнения, группы которых формируются исходя из способа достижения цели — процесса выведения кислорода из слоев почвы на определенной глубине. Так, различают поверхностное и глубинное исследование. Исходя из типа исследования, специалисты подбирают систему оборудования и определяют способ его применения.

Методы исследования почвы бывают:

• 
  статическими;
  
• 
  вибрационными;
  
• 
  ударными;
  
• 
  комбинированными.
  

Каждый из типов оборудования отображает метод применения силы, например пневматический каток. Частично такие методы применяются в малом частном строительстве, другие исключительно при построении крупномасштабных объектов, возведение которых согласовано с местной властью, так как некоторые из таких строений могут оказывать влияние не только на заданный участок, но и на окружающие объекты.

Задание 2

Масса образца грунта ненарушенной структуры объемом 50 см³ при естественной влажности равна m₁ = 87,12 г, масса после высушивания на воздухе составила m₂ = 73,88 г , масса после полного высушивания составила m₃ = 72,70, абсолютный объем составил 26,28 см³.

1. 
   Плотность скелета грунта
   
   
2. 
   Плотность грунта
   
   
3. 
   Плотность сухого грунта
   

---

4. 
   Пористость грунта
   
   

5. 
   Коэффициент пористости
   
   

6. 
   Объемная влажность
   

7. 
   Полная влагоемкость
   

8. 
   Естественная влажность
   

9. 
   Гигроскопическая влажность
   

10. 
    Степень влажности
    

Задание №3

Наиболее часто применяемые методы расчета устойчивости склонов основаны на схеме вертикальных элементов – отсеков.

Часть склона, ограниченная дневной поверхностью



и возможной или действительной поверхностью скольжения



аппроксимируют системой отсеков 1,2,3,…,i,….n-1,n.

Параметры каждого отсека (i=1,2,3,…n) задаются геометрическими параметрами ( - ординаты верхней и нижней точек, – ширина отсека) и геотехническими параметрами ( - объемная масса грунта, – коэффициент сцепления, - угол внутреннего трения грунта).

Например, расчетная схема

---

Смотрите также файлы

• Реклама, как инструмент стимулирования продаж в розничной торговле.docx

• Теоретические аспекты управления персоналом организации. 1 Сущность управления персоналом.rtf

• Отчет Содержание.docx

• План урока 97. Предмет Русский язык Урок 97 Школа.docx

• Отчет по лабораторной работе. Выделить систему определяющих признаков для построения онтологии методов и средств для исследования систем или процессов по теме магистерской диссертации.docx