Файл: Грунтоведение_лекции.doc

Примечание. При промежуточных значениях отношения длины здания (сооружения) к его высоте коэффициент m₂ определяется интерполяцией.

Таблица 13.2

Коэффициенты A,B,D для определения расчетного давления на основание

(СНиП 2.02.01.-83, таблица 4)

Для определения b – начального размера фундамента предварительно определяетсяR₀- условное расчетное давление на грунт основания. по таблицам СНиПа, предварительно вычисляются следующие показатели свойств грунтов:

• Iп – число пластичности.Iп =Wт –Wp

• Объемный вес скелета грунта _ск =/ (1+W)

• Коэффициент начальной пористости

 - объемный вес грунта; s– удельный вес грунта;_ск- объемный вес скелета грунта;

• Показатель текучести

• G– степень влажности

Задача 19.

Определить условное расчетное сопротивление грунтов основания R_oи ориентировочные размеры фундамента грунта основания на основании следующих физических характеристик:

W= 0,28

W_T= 0,32

Wp= 0,20

γ= 19,3 кн/м³ (1,93 Т/м³)

γ_s= 26,6 кн/м³ (2,66 Т/м³)

R_o = ?

Решение: Для определения расчетного сопротивления (R₀) пылевато - глинистых грунтов используется таблица 3 СНиП 2.02.01.83.

Исходя из данных задачи:

1. Определяем наименование грунта по числу пластичности:

I_п=W_т -W_p;I_п= 0,32 - 0,20 = 0,12;

0,07 < I_п< 0,17 Грунт - суглинок.

2. Коэффициент пористости :

3. Показатель текучести :

По таблице находим значение R₀ для суглинка с Е=0,8 иI_L= 0,7.

Таблица 13.3

Условные расчетные давления R₀ на глинистые (непросадочные) грунты

(СНиП 2.02.01.83, приложение 3, таблица 3)

Примечание. Для глинистых грунтов с промежуточными значениями ε и I_Lдопускается определять величину R₀, пользуясь интерполяцией, вначале по ε для значенийI_L=0 иI_L=1, затем поI_L между полученными значениями R₀ дляI_L=0 иI_L=1.

Формула интерполяции имеет вид:

ε;I_L– характеристики грунта, для которого ищется значение

ε_1;ε₂- соседние значения коэффициента пористостиR₀;

R₀(1,0) – табличные значенияR₀ дляε₁приI_L= 0;

R₀(1,1) - табличные значенияR₀ дляε₁ приI_L= 1, соответственно;

R₀(2,0) - табличные значенияR₀ дляε₂– приI_L= 0;

R₀(2,1) - табличные значенияR₀ дляε₂– приI_L= 1;

4. На основании величины расчетного сопротивления определяем ориентировочные размеры фундамента по формуле

,b =

A- площадь фундамента, (м²)

γ_ср– удельный вес грунта и материала фундамента (20кН/м³)

d_n– глубина заложения фундамента

N= 680 кН = 68 Т

d_n= 1,2 м

,

Задача 20.

Определить расчетное нагрузку и несущую способность основания сооружения, сложенного супесчаными грунтами; фундамент ленточный ширина в = 2 м, глубина заложения h₀= 1 м. Показатели свойств супеси получены непосредственно при лабораторном испытании образцов.

γ_II = 2,1 г/см³(ниже фундамента)

γ^’ _II = 2,0 г/см³(выше фундамента)

C_II= 4 тс/м²

 = 16⁰

m₁= 1,2

m₂= 1,0

Кн = 1

h₀= 0

R– несущая способность основания грунта:

Определяем расчетную нагрузку на основание:

;

Следовательно,

F_расч < R

Несущая способность грунта не будет исчерпана.

13.2 Расчет устойчивости свободных откосов и склонов

Откосом называется наклонная, криволинейная или верти­кальная плоская поверхность, ограничивающая массив грунта. Откосы могут быть естественными (природными) и искусственными, образованными в результате инженерной дея­тельности человека. К естественным откосам относятся уступы речных и озерных террас, речные, озерные и морские берега, склоны логов, оврагов и 'т. п.; к искусственным —откосы дорожных насыпей и выемок, борта котлованов и карьеров, откосы земляных плотин и т. п.

Всякий грунт в массиве, ограниченном откосом, под влия­нием силы тяжести стремится сдвинуться вниз и в сторону откоса. Сдвигающие усилия увеличиваются при дополнитель­ной нагрузке на поверхности массива, а также при воздей­ствии сейсмических процессов и потока подземных вод, филь­трующихся в сторону откоса.

При проектировании выемок и насыпей необходимо рас­считывать очертания откосов, при которых обеспечивается устойчивость ограниченных ими грунтовых массивов и по возможности минимальный объем земляных работ. Эта зада­ча сводится к отысканию предельно допустимой крутизны от­коса. Иногда возникает необходимость проверки устойчивости грунтового массива, ограниченного откосом определенного очертания, но суть расчетов при этом не меняется.

Поскольку расчеты устойчивости откосов соответствуют первому предельному состоянию, они ведутся по расчетным характеристикам и расчетным нагрузкам.

Коэффициент запаса устойчивости определяет соотно­шение между сдвигающими (касательными) напряжениями на поверхностях скольжения и сопротивлением грунта сдвигу. Его величину рекомендуется принимать в зависимости от класса сооружений.

Рассмотрим две элементарные задачи

1. устойчивость откоса идеально сыпучего грунта,

2. устойчивость идеально связного массива грунта.

1.Несвязные горные породы в механическом отношении ха­рактеризуются только коэффициентом внутреннего трения, ве­личина которого изменяется в пределах 0,53—0,78(угол внут­реннего трения, соответственно. изменяется в пределах 28° - 38°).К этой группе пород, кроме песков и гравия, относятся породы отвалов: разрушенные скальные и полускальные, а также твердые глинистые породы.

Условие равновесия в откосах несвязных горных пород требует, чтобы угол откоса не превышал угла внутреннего трения.

Рис 13.2 Схема сил, действующих на частицу откоса идеально сыпучего грунта

Это условие вытекает из следующих соображений. Частица М несвязной породы удерживается на свободной по­верхности естественного откоса (рис. 13.2).

Разложим вес частицы Р на две составляющие –нормальнуюNк линии откосаab и касательнуюТ.СилаТ стремится сдвинуть частицу к подножию откоса, но ей будет противодействовать сила тренияТ',пропорциональная нормальному давлению, т. е.T'=fN (гдеf —коэффициент трения), и частица удерживается на поверхности откоса при условииТ'= Т

Т'= f P cos α ; Т = P sin α,

т.е. P sin α= f P cos α, тогдаtg α = f ,

а т.к. коэффициент трения f = tg  , то окончательно получим α = 

Таким образом,предельный угол откоса сыпучих грунтов равен углу внутреннего трения грунта.Этот угол носит названиеугла естественного откоса.

Откос будет устойчив, если угол, образованный его по­верхностью с горизонтом, не превышает угла внутреннего трения грунта. Устойчивость откоса не зависит от его высо­ты.

Понятие об угле естественного откоса относится только к сухим сыпучим грунтам, а для грунтов связных глинистых оно теряет вся­кий смысл, так как у связных грунтов, в зависимости от их увлажненности, угол откоса может меняться от 0до 90°и зависит также от высоты откоса.

2. Рассмотрит условия равновесия идеально связного грунта ( =0, С≠ 0)

Примем приближенно, что нарушение равновесия при некоторой предельной высоте hпроизойдет по плоской поверхности скольже­нияас,наклоненной под угломαк горизонту (рис. 13.3):

b c