Действие нагрузки на массив грунта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

Таблица 1

В соответствии с ГОСТ 25100-95 установить класс, группу, подгруппу, вид и разновидность грунта.

Решение:

Грунт II класса - грунты с несовершенным каркасом, содержащие обломочных частиц от 10 до 65 %.

Свойства крупнообломочных грунтов II класса определяются как свойствами содержащегося в них мелкозема, так и свойствами обломочных частиц. В таких грунтах влияние обломочных частиц тем больше, чем выше их содержание. При небольшом количестве обломков последние не соприкасаются и «плавают» в мелкоземе, а при увеличении их содержания обломочные частицы, соприкасаясь друг с другом, образуют структуры, приближающиеся к контактным.

Класс: Дисперсные природные грунты

Подкласс: несвязные

Тип: осадочные

Подтип: флювиальные, ледниковые, эоловые, склоновые и др.

Вид: минеральные

Подвид: крупнообломочные грунты, пески

1.По гранулометрическому составу (Содержание песчаных частиц размером от 2-0,5 мм. - 49%): пески крупные

2. По числу пластичности и гранулометрическому составу (глинистые грунты и илы) - Супесь пылеватая

4. По показателю текучести I_L = -1 Супесь твердая

5. По относительной деформации набухания без нагрузки _sw = 0,07 д.е. - глинистый грунт Слабонабухающий

6. По относительной деформации просадочности _sl = 0,01 д.е - глинистый грунт Просадочный (т.к. _sl ? 0,01 д.е.)

7. По коэффициенту водонасыщения (крупнообломочные грунты и пески) S_r =0.932 - Грунт насыщенный водой 0,80- 1,00

8. По коэффициенту пористости е = 0.575

Пески гравелистые, крупные и средней крупности 0,55 - 0,70

9.По коэффициенту плотности: Пески Средней плотности.

12. По относительному содержанию органического вещества I_r =0,04 д.е.

Пески С примесью органических веществ 0,10 - 0,03 д.е.

13. По степени засоленности Ср = 1,5% - Сильнозасоленный глинистый грунт > 1,00

14. По относительной деформации пучения _fn < 0,01 :

Глинистые при I_L 0

Пески гравелистые, крупные и средней крупности, пески мелкие и пылеватые при S_r 0,6, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельче 0,05 мм (независимо от значения S_r).

Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 %

--- Практически непучинистый грунт

15. По температуре грунта (Т ? 0): грунт немерзлый (талый).

1 Число пластичности I_p (%) - разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W_L и на границе раскатывания W_p.

Где:

.

Отсюда: По гранулометрическому составу и числу пластичности Ip глинистые группы подразделяют согласно ГОСТ 25100-95 таблице Б.12 :

Супесь пылеватая (Число пластичности Iр 1-7, Содержание песчаных частиц (2 - 0,5 мм), % по массе < 50 (49%) ).

2. Показатель текучести I_L - отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания W_p, к числу пластичности I_p.

Где:

.



Отсюда: По показателю текучести I_L глинистые грунты подразделяют согласно ГОСТ 25100-95 таблице Б.14:

Супесь твердая (Показатель текучести < 0 (I_L= -1)).

3. Степень влажности (коэффициент водонасыщения) S_r - степень заполнения объема пор водой.

, =2,68 г/см³, с_w=1 г/см³,

=0,932

Отсюда: По коэффициенту водонасыщения S_r крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно ГОСТ 25100-95 таблице Б.17:

Грунт насыщенный водой 0,80- 1,00 (S_r =0.932)

4. Коэффициент пористости e - отношение объема пор в единице объема грунта к объему твердых частиц:

с_d=1.701 г/см³, =2,68 г/см³.

.

=0.575

Отсюда: По коэффициенту пористости е пески подразделяют согласно ГОСТ 25100-95 таблице Б.18:

По разновидности : Пески Средней плотности.

По Коэффициенту пористости е: Пески гравелистые, крупные и средней крупности 0,55 - 0,70 (е = 0,575).

5. Плотность скелета грунта (плотность сухого грунта) с_d - отношение массы твердых частиц к объему грунта (г/см³):

, с₌2,05 г/см³,

.

=1.701

Задание 2.

Определение классификационных и расчетных параметров грунта по заданным показателям.

Основываясь на данных, содержащихся в задании к работе определить следующие показатели грунта:

· Пористость

· Удельный вес грунта

· Удельный вес твердых частиц грунта

· Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды

· Характеристики прочности (с и ц)

· Характеристики деформируемости (m₀, m_v, Е).

Решение:

Пористость грунта - объем пор в единице объема грунта

с_d=1.701 г/см³, =2,68 г/см³.

.



=0.575

Удельный вес грунта (г, кН/м³) в естественном состоянии определяется по плотности грунта (с) в г/см³

с =2,05 г/см³=2050кг/м³, g=9,8 м/с²

.

.

Удельный вес твердых частиц грунта определяется по плотности твердых частиц(с_s) в г/см³ :

с_s =2,68 г/см³=2680кг/м³, g=9,8 м/с²

.

Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды г_sb (кН/м³)

г_w =10 кН/м³, г_s =26264

,

,

Определение характеристик прочности грунта.

Методика определения прочностных характеристик грунта.

Для определения характеристик с и ц производят испытания в приборах одноплоскостного среза по методике ГОСТ 12248 - 96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

Согласно ГОСТ 12248 - 96 Грунты. пункту 5.1.4 Проведение консолидированно-дренированного испытания

Предварительное уплотнение образца, за исключением образцов просадочных грунтов, испытываемых в водонасыщенном состоянии, производят при нормальных давлениях р, при которых определяют сопротивление срезу t. Нормальные давления передают на образец грунта ступенями Dр.

Значения р и Dр приведены в таблице в таблице 5.2. В мегапаскалях.

По условию задания:

у ₁=0,10 Мпа ф₁ = 0,048 МПа

у ₂=0,20 Мпа ф₂ = 0,083 МПа

у ₃=0,30 Мпа ф₃ = 0,113 МПа

Рис. 1

⁰

⁰

Или

Рис. 2

Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/3 до 1/2 диаметра. Примем для расчета цилиндр d=70мм, h=23мм

Отсюда из таблицы 5.2 имеем:

Грунты: Пески средней крупности и средней плотности; пески мелкие плотные и средней плотности; супеси и суглинки с IL скорость среза Ј=0,5 мм/мин; глины с 0 < IL, скорость среза Ј=0,5 мм/мин

Нормальное давление при предварительном уплотнении: 0,1; 0,2; 0,3 Мпа

Ступени давления: 0,05

Примечание - Нормальное давление р при предварительном уплотнении образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии, должно составлять 0,3 МПа и возрастать ступенями Dр = 0,05 МПа.

По методике ГОСТ 12248 - 96 пункт 5.1.6.1 По измеренным в процессе испытания значениям касательной и нормальной нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения ф и у, МПа, по формулам *:

* Здесь и далее 1 кН/см² = 10 МПа.

(1)

(2)

где Q и F - соответственно касательная и нормальная силы к плоскости среза, кН; А - площадь среза, см².

Найдем А= 7х2,3=16,1 см²,

ф₁ = 0,048 МПа

Определение характеристик деформируемости грунта.

Коэффициент сжимаемости m₀ :

е₁ =0,001 д.е., е₂ =0,026 д.е., е₃ =0,030 д.е., е₄ =0,032 д.е.,

Р₁ = 0,05 МПа, Р₂ = 0,10 МПа, Р₃ = 0,20 МПа, Р₄ = 0,30 МПа



Коэффициент относительной сжимаемости m_v

,

,

,

,

.

Задание 3.

Таблица 2

вариант	P1, кН	P2, кН	P3, кН	r1, м	r2, м	z, м
07	1800	1800	1000	2,00	3,00	3,5

Дано: Р₁ =1800кН, Р₂ =1800кН, Р₃ =1000кН, r₁ =2,0 м, r₂ =3,0 м, Z=3,5м.



Рис. 3

Решение:

1. Определяем напряжение в точках расположенных по вертикали I-I.

Точка 1,

/1=2

Точка 2,

Точка 3,

Точка 4,

Точка 5,

2. Определяем напряжения в точках, расположенных по горизонтали II-II.

Точка 6,

Точка 7,

Точка 8,

Точка 9,

Задание 4.

Таблица 3

вариант	b, м	P1, МПа	P2, МПа	z, м	Расчетная вертикаль
4	4	0,14	0,23	3,50	М3

Дано:

b=4м; Р₁=0,12 МПа; Р₂=0,23 МПа; Z =3,50м; расчетная вертикаль М₃

Решение:

При расчете вертикальных напряжений равномерно распределенную нагрузку принимаем при этом наибольшая ордината треугольно нагрузки



Рис. 4

Вычисляем напряжения в расчетных точках:

Точка 1:

Z=1; Y=0.5b=2.5 b=5 Z/b=1/5=0.2 Y/b=2.5/5=0.5 k_z=0.5

Z`=1; Y`=0.75 b=3.75 b=5 Z`/b=1/5=0.2 Y`/b=3.75/5=0.75 k`_z=4.24

грунт прочность осадка напряжение

Точка 2:

Z=2; Y=0.5b=2.5 b=5 Z/b=2/5=0.4 Y/b=2.5/5=0.5 k_z=0.48

Z`=2; Y`=0.75b=3.75 b=5 Z`/b=2/5=0.4 Y`/b=3.75/5=0.75 k`_z=3.53

Точка 3:

Z=4; Y=0.5b=2.5 b=5 Z/b=4/5=0.8 Y/b=2.5/5=0.5 k_z=0.41

Z`=4; Y`=0.75b=3.75 b=5 Z`/b=4/5=0.8 Y`/b=3.75/5=0.75 k`_z=0.241

Точка 4:

Z=6; Y=0.5b=2.5 b=5 Z/b=6/5=1.2 Y/b=2.5/5=0.5 k_z=0.33

Z`=6; Y`=0.75b=3.75 b=5 Z`/b=6/5=1.2 Y`/b=3.75/5=0.75 k`_z=0.185

Точка 5:

Z=3.5; Y=-3 b=5 Z/b=3.5/5=0.7 Y/b=-3/5=-0.6 k_z=0.143

Z`=3.5; Y`=0. 75 b=5 Z`/b=3.5/5=0.7 Y`/b=0.75/5=0.15 k`_z=0.159

Точка 6:

Z=3.5; Y=-1 b=5 Z/b=3.5/5=0.7 Y/b=-1/5=-0.2 k_z=0.51

Z`=3.5; Y`=2. 75 b=5 Z`/b=3.5/5=0.7 Y`/b=2.75/5=0.55 k`_z=0.275



Точка 7:

Z=3.5; Y=0 b=5 Z/b=3.5/5=0.7 Y/b=0/5=0 k_z=0.55

Z`=3.5; Y`=3. 75 b=5 Z`/b=3.5/5=0.7 Y`/b=3.75/5=0.75 k`_z=0.279

Точка 8:

Z=3.5; Y=1 b=5 Z/b=3.5/5=0.7 Y/b=1/5=0.2 k_z=0.4

Z`=3.5; Y`=4. 75 b=5 Z`/b=3.5/5=0.7 Y`/b=4.75/5=0.95 k`_z=0.241

Точка 9:

Z=3.5; Y=3 b=5 Z/b=3.5/5=0.7 Y/b=3/5=0.6 k_z=0.4

Z`=3.5; Y`=6. 75 b=5 Z`/b=3.5/5=0.7 Y`/b=6.75/5=1.35 k`_z=0.241

Задание 5.

Таблица 4

b, м	h, м	p, МПа	h1, м	с1, г/см3	сs1, г/см3	W, %	E01, МПа	h2, м	с2, г/см3	E02, МПа	hb, м
1,6	1,7	0,24	4,6	1,76	2,75	15,2	23	6,5	2,07	31	2,3

Дано: b=1,6м; h=1,7м; Р=0,24МПа; h1=4,6м; с1=1,76г/см3; сsi=2,75 г/см3; W-15,2%; E01=23МПа; h2=6,5м; с2=2,07г/см3; Е02=31МПа; hb=2,3м.

Решение:

Рис. 5

Вычисляем ординаты эпюр природного давления ?zq и вспомогательной эпюры 0,2 ?zq:

На уровне поверхности земли:

zq=0 0,2 zq=0

На уровне подошвы фундамента:

zq1=?1хh ?1=с1хg=1,76х9,8=17,248

zq1= ?1*h=17,248х1,7=29,32кПа 0,2 zq1=5,86кПа

На уровне грунтовых вод:

zq2=?2хh + zq1 ?2=с1хg=1,76х9,8=17,248

zq2= ?2*h+zq1=17,248х2,3+ 29,32=68,99кПа 0,2 zq2=13,80 кПа

На уровне подошвы фундамента с учетом взвешивающего действия воды:

= х g =2,75*9,8=26,95;

0,213,89 кПа;

На границе первого слоя:

0,2=14,62 кПа;

Так как во втором слое залегает водонепроницаемая глина, к вертикальному напряжению на кровлю глины добавляется гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной:



Тогда полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины:

На границе второго слоя:

Определяем давление на подошве полосы нагружения, вызывающее осадку:

Разбиваем толщу грунта под подошвой полосы нагружения на элементарные слои:

Далее ведем все вычисления в табличной форме:

- коэффициент рассеивания напряжения зависящий от .(табличное значение).

- напряжения.

Таблица 5

Наименование грунта
песок	0	0	0	1	170,542	23000
	0,64	0,64	0,8	0,8	136,43
	0,64	1,28	1,6	0,606	103,35
	0,64	1,92	2,4	0,449	76,573
	0,64	2,56	3,2	0,257	43,829
	0,34	2,9	3,625	0,201	34,279
глина	0,64	3,54	4,425	0,16	27,287	31000
	0,64	4,18	5,225	0,108	18,419
	0,64	4,82	6,025	0,091	15,519
	0,64	5,46	6,825	1,091	186,06
	0,64	6,1	7,625	2,091	356,6
	0,64	6,74	8,425	3,091	527,15
	0,64	7,38	9,225	4,091	697,69
	0,64	8,02	10,025	5,091	868,23
	0,64	8,66	10,825	6,091	1038,8
	0,1	9,3	10,95	7,091	1209,3

Определяем величину осадки в пределах 2х слоев:

Задание 6.

Таблица 6

a1, м	b1, м	a2, м	b2, м	P1, МПа	P2, МПа	L, м	Расчетная вертикаль
2,30	1,50	3,60	2,60	0,25	0,32	2,40	М2

Рис. 6



Рис. 7

Заданные плиты нагружения разбиваем на прямоугольники таким образом, чтобы они имели общую угловую точку, через которую проходит расчетная вертикаль М2. Таким образом, имеем 8 прямоугольников.

Искомые напряжения найдем, суммируя напряжения от действия нагрузки по прямоугольникам 1,2,7,8 возьмем со знаком «+», прямоугольникам 3,4,5,6, возьмем со знаком «-»

1. Z =1м

1.= a\b=1,15/0,75=1,53

=z\b=1/0,75=1,33

k_c = 0,1569

2. = a\b=1,15/0,75=1,53

=z\b=1/0,75=1,33

k_c = 0,1569

3. = a\b=1,15/0,75=1,53

=z\b=1/0,75=1,33

k_c = 0,1569

4. = a\b=1,15/0,75=1,53

=z\b=1/0,75=1,33

k_c = 0,1569

5. = a\b=1,15/1,1=1,04

=z\b=1/1,1=0,909

5. = a\b=1,15/1,1=1,04

=z\b=1/1,1=0,909

k_c = 0,1752

6. = a\b=1,15/1,1=1,04

=z\b=1/1,1=0,909

k_c = 0,1752

7. = a\b=1,3/3,7=0,351 ` = b\a=3.7 /1.3=2.85

`=b\z=3.7/1=3.7

k_c = 0,0626

8. = a\b=1,3/3,7=0,351 ` = b\a=3.7 /1.3=2.85

`=b\z=3.7/1=3.7

k_c = 0,0626

k_{c 1}*P1 +( k_{c 2} - k_{c 4-} k_{c 5-} k_{c 6+} k_{c 7+} k_{c 8)*}Р2= 0,1569*0,25+(0,1569-0,1569-0,1569-0,1752+0,0626+0,0626)*0,3

Размещено на Allbest.ru

...