МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кафедра мостов, оснований и фундаментов

Направление

Контрольная работа

по дисциплине «Инженерная геология. Механика грунтов»

Выполнил: студент

группы______ _____

____2_________ года обучения

шифр зач. кн.

Фамилия:

Имя:

Отчество:

Проверил:

___________________________

___________________________

Хабаровск 2012 г.

Задание 1: Состав, состояния, свойства и строительная классификация дисперсных грунтов.

Для выполнения этого задания необходимо по исходным данным, результатам лабораторных исследований песчаных, глинистых и крупнообломочных грунтов, вычислить их основные параметры: плотность сухого грунта, коэффициент пористости, пористость, коэффициент водонасыщения, число пластичности, показатель текучести. После этого классифицировать их по ГОСТ 25100-95 и на этой основе определить расчетные параметры механического состояния грунтов по СНиП 2.02.01-83. Все результаты вычислений, классификации и определений заносятся в соответствующие таблицы с целью использования их при выполнении последующих заданий.

Исходные данные – результаты лабораторного определения нормативных параметров физического состояния и гранулометрического (зернового) состава грунтов (табл. П.2):

Плотность сухого грунта (г/см³) ρ_d = ρ/(1+0,01·w) – параметр, который используется в практике проектирования грунтовых сооружений (насыпи, плотины и др.) и грунтов обратных засыпок при выборе максимальной плотности грунтов.

Классификационными параметрами песчаных грунтов являются: e = (ρ_s - ρ_d)/ρ_d – коэффициент пористости; S_r = (0,01·w· ρ_s)/(e· ρ_w) – коэффициент водонасыщения, ρ_w – плотность воды, равная 1,0 г/см³.

Для глинистых грунтов аналогичными параметрами являются: I_P = w_L – w_P – число пластичности, % I_L = (w – w_P)/(w_L – w_P) – показатель текучести.

Кроме этого, в практике проектирования оснований инженерных сооружений часто используется значение пористости грунта (%): n = ((ρ_s - ρ_d)/ρ_s)·100%.

Определение напряжений в грунтовых массивах от действия объемных сил (гравитация) производится с использованием значения удельного веса грунта (кН/м³) γ = ρ·g, где g – ускорение свободного падения равное 10,0 м/с² (в строительстве).

Для водонасыщенных песчаных и крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем (S_r > 0,80), при вычислении значения удельного веса грунта учитывается взвешивающее действие воды γ_SW = (γ_S - γ_W)/(1+e), где γ_S = ρ_S·g и γ_W = ρ_W·g (удельные веса частиц грунта и воды соответственно). Все результаты вычислений заносятся в табл. 1.

Таблица 1

Классификационные и другие параметры дисперсных грунтов

Наименование грунта	ρd г/см3	e	n, %	Sr	IP, %	IL	γ, кН/м3	γSW, кН/м3
Песчаный	1.76	0.50	33.3	0.74	-	-	20.1	-
Глинистый	1.69	0.57	36.6	0.84	14.7	0.17	20.0	-
Крупнообл.

Классификация дисперсных грунтов выполняется по ГОСТ 25100-95, при этом разновидности грунтов определяются по приложению Б этого документа.

Для песчаных грунтов определяются следующие их разновидности: по гранулометрическому составу с использованием результатов его определения (п. 2.1, табл. Б.10); коэффициенту водонасыщения (п. 2.9, табл. Б. 17); коэффициенту пористости (п. 2.10, табл. Б. 18); относительной деформации морозного пучения (п. 2.19, табл. Б. 27).

Для глинистых грунтов определяются следующие их разновидности: по числу пластичности (п. 2.3, табл. Б. 11); гранулометрическому составу и числу пластичности (п. 2.4, табл. Б. 12); наличию включений размером более 2 мм (п. 2.5, табл. Б. 13); показателю текучести (п. 2.6, табл. Б 14); относительной деформации морозного пучения (п. 2.19, табл. Б. 27).

Для крупнообломочных грунтов определяются следующие их разновидности: по гранулометрическому составу с использованием результатов его определения (п. 2.1, табл. Б.10, см. примечание); коэффициенту водонасыщения (п. 2.9, табл. Б.17); относительной деформации морозного пучения (п. 2.9, табл. Б. 27). Для крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем определяются его разновидности по числу пластичности (п. 2.3, табл. Б. 11) и показателю текучести (п. 2.6, табл. Б. 14).

Результаты выполненной классификации дисперсных грунтов заносятся в табл. 2 (см. пески).

Таблица 2

Результаты классификации дисперсных грунтов

Класс	Группа	Подгруппа	Тип	Вид	Разновидности
дисперсные	несвязные	осадочные	полиминеральные	пески	Крупные, нас. Водой, плотные, практически непучинистые
				Глинистые
				Крупнообл.

Для предварительных расчетов оснований, а также для окончательных расчетов оснований фундаментов зданий и сооружений II и III классов допускается определять нормативные (X_n) и расчетные параметры (X_I и X_II) механического состояния (прочностные и деформационные) по их физическим характеристикам с использованием таблиц приложения 1 СНиП 2.02.01-83 (см. примечания к таблицам).

При определении нормативных характеристик по таблицам необходимо использовать линейную интерполяцию.

Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик песчаных грунтов допускается определять по табл. 1 прил. 1.

Коэффициент относительного поперечного расширения (Пуассона) грунтов (ν) допускается принимать по п. 10 прил. 2 СНиП 2.02.01-83.

Все расчеты оснований по предельным состояниям должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов X (X_I по I предельному состоянию: по прочности, несущей способности и устойчивости; X_II по II предельному состоянию: по деформациям), определяемых по формуле (п. 2.13 СНиП 2.02.01-83)

X = X_n/γ_g (1)

Где X_n – нормативное значение характеристики (удельного веса, удельного сцепления, угла внутреннего трения); γ_g – коэффициент надежности по грунту, определяемый по п. 2.16 СНиП 2.02.01-83 (зависит от изменчивости характеристики, числа ее определения и значения доверительной вероятности).

Для определения расчетного значения удельного веса, значения коэффициента надежности можно принять равным 1,2 и 1,0 для расчета по I и II предельным состояниям соответственно. Все результаты определений заносятся в табл. 3.

Таблица 3

Расчетные значения параметров физико-механического состояния дисперсных грунтов

Наименование грунтов	ν	I пред. состояние			II пред. состояние
		γI, кН/м3	cI, кПа	φI,0	γII, кН/м3	cII, кПа	φII,0
Песок крупный
Суглинок тугопластичный
Галечник, малой степени водонас.

Задание 2: Критические нагрузки на грунты оснований.

Необходимо оценить возможность увеличения нагрузки на основание фундамента реконструируемого здания по условию

p≤R (2)

где p = (F_II + F_fg)/(b·l) – среднее давление на грунт основания по подошве фундамента; R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое на основе формулы Н.П. Пузыревского (1928) по указаниям п. 2.41 и формулы (7) СНиП 2.02.01-83 (при условии отсутствия подвала и отношении длины здания к его высоте L/H = 4).

Основание сложено глинистым грунтом - … (γ_II = … кН/м³, с_II = кПа, φ_II = … ⁰).

Фундамент имеет глубину заложения d = … м (расстояние от уровня планировки до уровня подошвы фундамента) и размеры подошвы фундамента b = …м, l = …м (меньшая и большая стороны подошвы). В уровне обреза фундамента реконструируемого здания действует расчетное вертикальное усилие, значение которого равно F_II = …кН (все данные по геометрическим размерам фундамента и усилиям принимается по табл. П.1).

Собственный вес фундамента и грунта на его обрезах равен F_fg = V·γ_fg, где V = b·l·d (объем фундамента-грунта) и γ_fg – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта (в расчетах оснований принимается 20 кН/м³). Теория определения расчетного сопротивления грунта основания приведена в литературе [3, 4, 5, 6], а примеры расчета в [7, 8, 9, 10, 11].

Номер варианта	d, м	bxl, м	FII, кН	Н, м	α, 0	h1/ h2/, м
16	3,6	2,4х2,4	1200	25	43	4,5/2,1/

Задание 3: Определение напряжений в грунтовых массивах и расчет вертикальной осадки оснований фундаментов.

Номер варианта	d, м	bxl, м	FII, кН	Н, м	α, 0	h1/ h2/, м
16	3,6	2,4х2,4	1200	25	43	4,5/2,1/

Задание 4: Устойчивость склонов и откосов.

Номер варианта	d, м	bxl, м	FII, кН	Н, м	α, 0	h1/ h2/, м
16	3,6	2,4х2,4	1200	25	43	4,5/2,1/

Задание 5: Давление грунта на ограждения.

Номер варианта	d, м	bxl, м	FII, кН	Н, м	α, 0	h1/ h2/, м
16	3,6	2,4х2,4	1200	25	43	4,5/2,1/