«механика горных пород и грунтов»
Скачать 370.76 Kb.
|
Федеральное агентство по образованию РФ Белгородский государственный университет Геолого-географический университет МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ по курсовому проектированию по дисциплине «МЕХАНИКА ГОРНЫХ ПОРОД И ГРУНТОВ» для студентов специальность 130302 «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания» Белгород 2008 Автор Сергеев С.В., докт. техн. наук, проф. СОДЕРЖАНИЕ Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. Расчет осадок грунтовых массивов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
конечной толщины.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. Расчет просадок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3. Определение расчетного сопротивления грунта основания. . . . 13 4. Расчет устойчивости грунтов на склонах и откосах. . . . . . . . . . . 16 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 В В Е Д Е Н И Е Курсовая работа направлена на приобретение практических навыков при определении деформации массивов горных пород в целях проектирования зданий и сооружений. Исходными данными к работе являются реальные отчеты инженерно-геологических изысканий. 1. Расчет осадок грунтовых массивов 1.1. Расчет осадок методом послойного суммирования Исходными данными к расчету являются: 1) физико-механические характеристики каждого из слоев: - удельный вес (γ); - модуль общей деформации (Е). 2) мощности слоев, залегающих ниже плоскости приложения нагрузки (h); 3) величины нагрузок на основания. Последовательность расчета: 1. Вычерчивают расчетную схему (рис. 1). 2. Вычисляют вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта  (1)и строят эпюру  слева от оси z и эпюру 0,2 справа. Ниже уровня грунтовых вод необходимо учитывать взвешивающее действие воды на скелет песчаного грунта и супеси. 3. Определяют величину дополнительного (осадочного) давления на грунт под подошвой фундамента  (2)где  F – вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента, кН; G1 – вес фундамента, кН; G2 – вес грунта на обрезах фундамента, кН; А – площадь подошвы, м2.  Рис. 1. Схема для расчета осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования. Линейные замеры приведены в сантиметрах Т  аблица 1 Таблица расчета осадки фундамента Ф3 методом послойного суммирования (пример)
4. Разбивают толщину основания на элементарные слои толщиной hi (не обязательно равные) исходя из условия hi ≤ 0,2b. Границы элементарных слоев должны совпадать с границами естественных напластований. Определяют координату подошвы элементарных слоёв, причем z = 0 соответствует подошве фундамента и начинают заполнение табл.5. 5. Вычисляют вертикальные нормальные напряжения на границах слоев грунта:  (3)где  – коэффициент, учитывающий уменьшение по глубине дополнительного давления, принимается по прил.2, табл.1 СНиП 2.02.01–95.Строят эпюру  . Точка пересечения эпюр и 0,2 соответствует нижней границе сжимаемой толщи.6. Определяют величины средних дополнительных давлений в каждом из элементарных слоев:  (4)7. Находят величины осадок каждого элементарного слоя:  (5)где  – коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения при деформировании грунтов в условиях компрессии (табл.6).Таблица 2 Значения коэффициента
8. Суммарная осадка всех элементарных слоев составляет расчетную величину осадки основания S. Расчёт осадок свайного фундамента Расчёт выполняют в следующей последовательности: Определяют размеры условного фундамента (рис.2). Границы условного фундамента определяют следующим образом: снизу – плоскостью КБ, проходящей через нижние концы свай; с боков – вертикальными плоскостями КГ и БД, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстояния  , где  – осредненное (средневзвешенное) расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле (6)где  – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных, пройденных сваями слоев грунта толщиной соответственно h1, h2 ….hn; h – глубина погружения сваи в грунт, считая от подошвы ростверка. Pиc. 2. Схема определения границ условного фундамента Дальнейший расчет ведут в такой же последовательности, как и фундамента мелкого заложения с размерами подошвы В х L и глубиной заложения фундамента d . При этом на рис.10 не чертят ростверк и сваи, а наносят только границы условного фундамента (КГДБ на рис. 2), а величину среднего фактического давления под подошвой условного фундамента вычисляют по формуле  (7)где  – вес, соответственно, ростверка, свай и грунта в пределах границ условного фундамента. Определение осадок ленточных и одиночных свайных фундаментов производят согласно СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты (Приложение 3 и 4). Осадка S см., ленточных свайных фундаментов с одно- и двухрядным расположением свай (при расстоянии между сваями 3-4 d) определяется по формуле: S=  (8)где n – погонная нагрузка на свайный фундамент, кН/м; Е, - значение модуля деформации (кПа) и коэффициент бокового расширения (Пуассона) в пределах сжимаемой толщи;  - коэффициент принимаемый по Номограмме (см. СНиП).Расчёт осадок одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига. G (Мпа) и коэффециентом производят по формуле: S=N/Gl (9) где N- вертикальная нагрузка передаваемая на сваю, кН, l - длина сваи, м. - коэффициент определяемый по формуле СНиП; Характеристики G и принимаются осреднёнными для всех слоёв в пределах глубины нагружения сваи. 1.2. Расчет осадок методом линейно-деформируемого слоя конечной толщины Этот метод применяется, если: а) в пределах сжимаемой толщи основания расположен слой грунта с модулем деформации Е ≥100000 кПа; б) подошва фундамента имеет большие размеры (ширина или диаметр более 10 м). Принимают, что осадка фундамента вызвана полным средним давлением, действующим по подошве фундамента (без вычета давления от собственного веса грунта на уровне подошвы), т.е. Ро=Р. Расчетную толщину линейно-деформируемого слоя H принимают или до кровли грунта с модулем деформации Е ≥ 100000 кПа, или при ширине фундамента b≥10 м и вычисляют по формуле  (10)где Н0 и  – принимают соответственно равными для оснований, сложенных пылевато-глинистыми грунтами 9 м и 0,15; песчаными грунтами 6 м и 0,1; Кр – коэффициент, принимаемый равным 0,8 при среднем давлении под подошвой фундамента p =100 кПа; 1,2 при P =500 кПа, а при промежуточных значениях P – по интерполяции.Если основание сложено пылевато-глинистыми и песчаными грунтами, значение H вычисляют по СНиП 2.02.0I–83 прил.2, формуле (9). Средняя осадка основания  (11)где n – количество слоев грунта,  – коэффициенты, определяемые соответственно по СНиП 2.02.01–83, прил.2, табл.2,3 и 4, в зависимости от глубины границ слоев, считая от подошвы фундамента.Расчет считается законченным, если фактическая осадка меньше допускаемой: S ≤ Su (12) Допускаемая величина осадки определяется по СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» приложение Е «Предельные деформации оснований». 2. Расчет просадок Просадка – вертикальные деформации грунтов основания при их увлажнении. Свойством просадочности обладают лессы и лессовидные суглинки. Просадку грунтов основания Ssl, см, при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей, а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяют по формуле:  (13)где Ssl,i — относительная просадочность i-го слоя грунта; hi — толщина i-го слоя, см; кsl,i — поправочный коэффициент; п — число слоев, на которое разбита зона просадки hsl. Относительную просадочность грунта εsl определяют на основе испытаний грунта в лабораторных условиях по формуле:  (14)где hn,p и hsat,p — высота образца, см, соответственно природной влажности и после его полного водонасышения (w=wsat) при давлении р, кПа, равном вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта р = σгр + σzg при определении просадки грунта в верхней зоне просадки; при определении просадки грунта в нижней зоне просадки также учитывают дополнительную нагрузку от сил негативного трения; hn,g — высота, см, того же образца природной влажности при р = σzg. Значение εsl может быть определено также в полевых условиях по испытаниям грунта штампом с замачиванием. Коэффициент к5П, входящий в формулу, при b > 12 м принимают равным единице для всех слоев грунта в пределах зоны просадки; при b < 3м вычисляют по формуле: ksl,i=0,5+1,5(p-psl,i)/p0 (15) где р — среднее давление под подошвой фундамента, кПа; psl,i — начальное просадочное давление грунта i-го слоя, кПа; р0 — давление, равное 100 кПа. При 3 м sl,i определяют интерполяцией. При определении просадки грунта от собственного веса следует принимать ksl = 1 при Нsl ≤15 м и ksl = 1,25 при Нsl ≥ 20 м, при промежуточных значениях Нsl коэффициент ksl определяют интерполяцией. За начальное просадочное давление psl принимают давление, соответствующее: - при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионных приборах —давлению, при котором относительная просадочность εsl равна 0,01; - при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов — давлению, равному пределу пропорциональности на графике «нагрузка—осадка»; - при замачивании грунтов в опытных котлованах — вертикальному напряжению от собственного веса грунта на глубине, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса. Толщину зоны просадки грунта hsl принимают равной (рис.3): толщине верхней зоны просадочной толщи hsl,p при определении просадки грунта от внешней нагрузки ssl,p , при этом нижняя граница указанной зоны соответствует глубине, где σz = σzp + σzg = рsl (рис. 3а, б) или глубине, где значение σz минимально, если σz,min >> рsl, (рис. 3в); толщине нижней зоны просадочной толщи hsl,g при определении просадки грунта от собственного веса ssl,g., т.е. начиная с глубины zg где σz = рsl, или значение σz минимально, если σz,min > рsl, и до нижней границы просадочной толщи. При отсутствии опытных определений начального просадочного давления суммирование по формуле производят до глубины, на которой относительная просадочность εsl от давления рi равна 0,01.  Рисунок 3. Схемы к расчету просадок основания а — просадка от собственного веса ssl,g отсутствует (не превышает 5 см), возможна только просадка от внешней нагрузки ssl,p в верхней зоне просадки hsl,p (I тип грунтовых условий); б, в, г — возможна просадка от собственного веса ssl,g в нижней зоне просадки hsl,g, начиная с глубины zg (П тип грунтовых условий); 6 — верхняя и нижняя зоны просадки не сливаются, имеется нейтральная зона hn; в — верхняя и нижняя зоны просадки сливаются; г) — просадка от внешней нагрузки отсутствует; 1 — вертикальные напряжения от собственного веса грунта σzg; 2 —суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта σz = σzp + σzg; 3 — изменение с глубиной начального просадочного давления рs1; Hsl — толщина слоя просадочных грунтов (просадочная толща); d — глубина заложения фундамента Для расчета просадки грунта от нагрузки фундамента просадочную толщу разбивают на отдельные слои hi в соответствии с литологическим разрезом и горизонтами определения εsl,i. При этом толщина слоев должна быть не более 2 м, а изменение суммарного напряжения в пределах каждого слоя не должно превышать 200 кПа. При расчете просадок по формуле (13) учитывают только слои грунта, относительная просадочность которых при фактическом напряжении εsl ≥ 0,01. Слои, в которых εsl < 0,01, исключают из рассмотрения. Указанные требования относятся и к расчету максимальной просадки грунта от собственного веса по формуле (13). Расчет считается законченным, если сумма фактической осадки и просадки меньше допускаемой: (S+Sεl) ≤ Su (16) |
м
Похожие:
 | 1. Нескальные грунты. Определения. Характеристика грунтов Классификация горных пород по происхождению. Характерные формы залегания горных пород. Привести примеры | | Программа учебной дисциплины «Механика горных пород и грунтов» Специализация: №2 Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания |
| 2 физико-механические свойства горных пород Знание свойств горных пород необходимо при интерпретации диаграмм геофизических исследований скважин. Без знания свойств горных пород... | | Программа вступительного экзамена в аспирантуру инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение по специальности 25. 00. 08 «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение» «Общая инженерная геология», «Грунтоведение», «Инженерное мерзлотоведение», «Механика горных пород и грунтов», «Инженерные изыскания»,... |
| М. И. Дубровский комплексная классификация магматических горных пород Графическое выражение зависимости различных параметров позволяет наглядно производить сопоставления большого количества данных на... | | М. И. Дубровский комплексная классификация магматических горных пород Графическое выражение зависимости различных параметров позволяет наглядно производить сопоставления большого количества данных на... |
| Критерии прочности полимеров и горных пород при высоких гидростатических давлениях Работа выполнена на кафедре «Прикладная механика» гоу впо «Альметьевский государственный нефтяной институт» | | Рабочая программа учебной дисциплины основы петрофизики и разрушения горных пород Одновременно с приобретением новых знаний студент в процессе изучения курса должен освоить навыки самостоятельного исследования теоретических... |
| Литература по дисциплине «Механика грунтов» Бабков, В. Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В. Ф. Бабков В. Ф., В. М. Безрук. – М. Высш шк., 1986. 239 с | | Программа спецкурса “структурогенез метаморфических горных пород” для студентов IV курса специальности «петрология» Составил Цели преподавания курса: дать студентам-петрологам главнейшие сведения о структурах и текстурах метаморфических горных пород, механизмах... |