Что изучает механика грунтов

Механика грунтов является составной частью механики деформируемых тел. Она изучает напряжения и деформации грунтовых массивов. Решает задачи прочности и деформации грунтов, давления грунтов на поддерживающие сооружения, вопросы устойчивости откосов и склонов, изучает происходящие в грунтах процессы и дает прогноз поведения грунтовых массивов в будущем.

Теоретическая база механики грунтов.

Теоретической базой (основой) служат результаты исследований механики сплошных сред (теории упругости и пластичности), строительной механики, сопротивления материалов, а также инженерной геологии и гидрогеологии, гидромеханики, гидравлики и ряда других инженерных дисциплин.

Фундамент

Фундамент – подземная часть сооружения, задача которой передать нагрузку на грунты основания

Основание сооружения

Основание – массив грунта непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от нагрузки, передаваемой фундаментом. Основания бывают естественные и искусственные.

Естественным называют основание, строительные свойства которого не изменяют (улучшают) при возведении сооружения.

Искусственным называют основание, в котором улучшены строительные свойства: увеличена прочность, уменьшена сжимаемость и др. К искусственным относят основания, созданные намывом или отсыпкой грунта.

Рекомендуемые учебники

1. Малышев М.В., Болдырев Г.Г. Механика грунтов основания и фундаменты, изд. «АСВ» М., 2001.

2. Ухов С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты, изд. «АСВ»,М., 1994.

3. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты, «Стройиздат», Л. 1988.

4. Далматов Б.И. и др. Механика грунтов. Изд.: АСВ. – М. - С.П. 2000.

5. Кубецкий В.Л. Механика грунтов. Руководство к выполнению лабораторных работ. – М.: РГОТУПС. 2002.

Лекция 2

Грунты

Знакомит с происхождением горных пород, их составом, строением и структурными связями. Рассматриваются происхождение и генетические типы осадочных отложений. Содержит основные сведения о воде и газах, находящихся в грунтах, а также о размерах крупнообломочных, песчаных, пылеватых и глинистых частиц.

Что называют грунтом?

Есть два определения.

1. Грунтом называют горные породы коры выветривания Земли, прочность связей между минеральными частицами которых существенно меньше прочности самих минеральных частиц.

2. Объект строительства, а именно основания сооружений, среда, в которой расположено сооружение (трубы, тоннели), материал сооружения (насыпи, земляные плотины) и, наконец, сырье для получения строительных материалов

Состав грунтов

Грунты представляют собой систему, состоящую из твердой фазы, жидкой фазы, различных газов и живой компоненты (микроорганизмов и бактерий).

- твердая фаза – породообразующие минералы и органические вещества

- жидкая фаза – вода в порах между минеральными частицами в различных состояниях

- газы, в том числе пары воды

Строение грунта

Под строением грунтов понимают структуру и текстуру.

Структура включает размеры, форму и количество частиц, составляющих грунт.

Текстура – расположение в пространстве частиц грунта разного состава и свойств. Она показывает неоднородность строения грунта в пласте. Обычно выделяют следующие основные текстуры: массивную, слоистую и сетчатую.

Связи в грунтах

Структурные связи в грунтах, а именно связи между частицами, делятся на жесткие, пластичные и вязкие (водно-коллоидные).

Жесткие (кристаллизационные) связи характерны тем, что у них образуется единая кристаллическая решетка. При разрушении жестких связей, в частности, при растворении в воде (лессы и лессовидные грунты) нарушается структурная прочность грунта. Иногда после разрушения в грунтах могут возникнуть водно-коллоидные связи на месте разрушения жестких.

Горные породы

По происхождению горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические породы образовались из магмы и по составу соответствуют составу исходной магмы. Эти породы относятся к категории скальных. Они обычно имеют кристаллическую структуру и массивную текстуру. Их отличает высокая прочность и несжимаемость под действием нагрузки. Недостатком магматических пород является их трещиноватость. Определить размеры и расположение трещин в массиве магматической породы с гарантированной вероятностью очень сложная задача.

Осадочные породы образовались различными способами: разрушением существующих пород, при химических реакциях и как результат жизнедеятельности организмов, растений, а также строительной деятельности (техногенные породы). Осадочные породы чрезвычайно разнообразны по размерам, строению и имеют существенно разные прочностные и деформативные характеристики.

Метаморфические породы образовались из магматических и осадочных пород как результат действия высоких температур, давлений и раскаленных газов. Они имеют кристаллическую структуру, слоистую текстуру и анизотропные строительные свойства (прочность и сжимаемость).

Происхождение осадочных отложений

Различают морские и континентальные осадочные отложения. Морские отложения состоят из отложений древних и современных морей. Обычно они представлены карбонатными породами (ракушечниками), глинами и илами. Соли, растворенные в морской воде, приводят к засолению морских отложений.

Генетические типы осадочных отложений

В континентальных отложениях выделяют следующие основные генетические типы:

- аллювий – грунты, перенесенные реками,

- делювий – грунты, расположенные вблизи места образования, перенесенные на более низкие отметки склонов,

- элювий – грунты, залегающие на месте образования,

- эоловые – пылеватые грунты, перенесенные ветром,

- оползневые – грунты оползней,

- ледниковые – грунты, образовавшиеся после таяния ледника и др.

Вода в грунтах

В грунтах бывает свободная и связанная (несвободная) вода. Свободная вода – это вода, подчиняющаяся действию гравитационных сил. Она перемещается на более низкие отметки. Капиллярная вода – вода в тонких трубочках (капиллярах). Она смачивает стенки трубочек и поднимается вверх из-за действия сил поверхностного натяжения.

Связанная вода в глинистых грунтах бывает прочной и рыхлой. Прочносвязанная вода притягивается к глинистой частице за счет электромагнитных, сил и представляет слой из нескольких молекул. Эта вода не замерзает при нуле и не закипает при ста градусах.

Рыхлосвязанная вода тонким слоем обволакивает прочносвязанную воду. Она на несколько порядков слабее притягивается к глинистой частице и ее можно отделить от

прочносвязанной воды.

Газы в грунтах

Газы в грунтах находятся в порах. А поскольку пористость может быть различной, то и газы могут сообщаться с атмосферным воздухом, быть в виде пузырьков в замкнутых порах или быть растворенными в воде. При изменении температуры и давления в порах грунта может происходить как процесс растворения газа в воде, так и конденсация (выделение) газа из воды.

Крупность (размеры) частиц грунта

Крупнообломочные частицы обычно крупнее 2мм,

Песчаные частицы имеют размеры от 2мм до 0,05мм,

Пылеватые частицы имеют размеры от 0,05мм до 0,005мм,

Глинистые частицы имеют размеры менее 0,005мм.

Коллоидными называют частицы менее 0,0001мм.

Возраст грунтов

С геохронологической точки зрения грунты – это молодые отложения и относятся к четвертичной геологической системе (Q₄).

Материалы текущего и итогового контроля знаний студентов

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЗАЧЕТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«МЕХАНИКА ГРУНТОВ»

1.Влияние твердых минеральных частиц, воды и газов на физико - механические свойства грунтов. В чем основное отличие песчаных и глинистых грунтов?

2. Основные физические характеристики грунтов ( плотность, плотность твердых частиц и влажность), методы их определения.

3. Что называется коэффициентом пористости - е и коэффициентом водонасыщенности - Sr грунтов? Что они характеризуют?

4. Классификационные показатели глинистых грунтов.

5. Классификационные показатели песчаных грунтов.

6.Как определяется расчетное сопротивление R₀ для песчаных грунтов? Где применяется R₀?

6. Как определяется расчетное сопротивление R₀ для глинистых грунтов? Где применяется R₀?

7. Чем обусловливается сжимаемость грунтов? За счет чего происходит сжатие полностью водонасыщенных грунтов? Для чего служит одометр?

9. Как определяются коэффициент относительной сжимаемости и модуль деформации? На основании каких испытаний грунтов? В каких координатах изображается компрессионная кривая?

10.Что такое прочность грунтов? Какие существуют методы определения прочностных характеристик (параметров сопротивления сдвигу) в лабораторных и полевых условиях?

11.Какой вид имеет закон Кулона для несвязного грунта? Что называется углом внутреннего трения песка?

12.Какой вид имеет закон Кулона для связного грунта? Что называется углом внутреннего трения и сцеплением для глинистого грунта?

13.Каким образом обычно проводят опыты в приборе прямого среза и в стабилометре?

14. В каких практических расчетах применяют показатели деформируемости и прочности грунтов?

15. Как изменяются модуль деформации и прочностные характеристики по мере увеличения плотности и влажности грунтов?

16. Чем отличается водопроницаемость в песчаных и глинистых грунтах?

17. Какова зависимость между деформациями и нормальными напряжениями у грунтов при нагружении и разгрузке?

В чем отличие грунтов от упругих тел?

18. Как вычисляют нормативные и расчетные значения характеристик грунтов?

19. Чем теория линейно-деформируемых тел отличается от теории упругости.

20. Как вычислить вертикальные нормальные напряжения в массиве грунта от его собственного веса и чему они равны?

21. Как определить величину напряжений в грунтовом основании от действия на его поверхности местной равномерно распределенной нагрузки?

22. Метод угловых точек для определения напряжений в произвольной точке основания.

23. Основные положения метода послойного суммирования для расчета осадок оснований.

24. С чем связано то обстоятельство, что грунты деформируются не сразу после приложения нагрузки, а на это требуется определенное время? В чем заключаются предпосылки теории фильтрационной консолидации?

25. Где применяются уравнения предельного равновесия для сыпучих и связных грунтов?

26. Что такое критические нагрузки на грунт основания?

27. От каких факторов зависит устойчивость естественных склонов и откосов? Какой характер может носить разрушение откоса?

28. Как можно оценить устойчивость грунтов в откосах методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения?

29. Как определить давление грунтов на подпорные стенки?

30. Что называется активным и пассивным давлением грунта на подпорную стену?

31. Что происходит в грунтах при динамических воздействиях на них?

32. В чем заключается разжижение песчаных грунтов? Что представляет собой виброуплотнение грунта?

33. Что такое просадочность грунтов? Как эти свойства влияют на устройство фундаментов?

34. Что такое набухание грунтов? Как эти свойства влияют на устройство фундаментов?

35. Каковы особенности физико – механических свойств вечномерзлых грунтов?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: