Расчетное задание по дисциплине «Механика грунтов»

 

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» 
 
 
 

Факультет кадастра и строительства

Кафедра «Управление  недвижимостью и кадастры» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ  ЗАДАНИЕ

по дисциплине «Механика грунтов» 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

Студент группы 8ЭН-1                                                                         В.А. Казанцева

Преподаватель                                                                                      О.Н. Борзова 
 
 
 
 

2011 
 

Задание 1

     По  результатам лабораторных исследований свойств грунтов:

     а) построить для образцов песчаного  грунта интегральную кривую гранулометрического  состава, определить тип грунта по гранулометрическому  составу и степени его неоднородности, произвести оценку плотности сложения и степени водонасыщения; для  образцов глинистого грунта определить тип грунта по числу пластичности и разновидность по показателю текучести, произвести предварительную оценку способности грунта к просадочному и набухающему явлениям (исходные данные приведены в таблице 1); 

     Таблица 1 - Исходные данные к заданию 1а

        
 

      РЕШЕНИЕ:

      1 а).

        
 
 
 
 
 
 

      
 
 
 
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 1 – Кривая однородности грунта 

      Для характеристики однородности введен коэффициент  неоднородности

      

где  d₆₀    - диаметр частиц,  меньше которого в данном грунте содержится (по массе) 60 % частиц; d₁₀ - диаметр частиц, меньше которого в грунте содержится 10 % частиц.

    d₆₀ = 0,30 мм, d₁₀ = 0,011 мм 

    

    Т.к. 3 – грунт неоднородный.

    Т.к. при диаметре 0,25 мм содержание частиц  крупнее характерного размера по массе , то грунт – песок средней крупности. 

    Определяем  коэффициент пористости

    

где – плотность частиц грунта, г/м³; – природная влажность грунта, доли единицы; – плотность грунта, г/м³. 

    

    

Т.к. , то грунт – средней плотности 
 
 

    Разновидность песчаных грунтов по степени влажности 

    

где г/м³ – плотность воды. 

По степени  водонасыщения: песчаный грунт маловлажный,

т.к.  

    Определение пластичности глинистых грунтов 
 

По числу пластичности: грунт суглинок

    Определение показателя текучести 
 

По показателю текучести: грунт суглинки твердые 

    При определении предварительной оценке к просадочному и набухающему явлению находим показатель

    

    где

- коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести ; – коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности,

      
 

По числу  показателя грунт относится к  предварительной оценке просадочного явления, но не относится у предварительной оценке к набухающему явлению. 

     1б). Построить график компрессионной зависимости вида ; определить для заданного расчетного интервала давлений коэффициент относительной сжимаемости грунта и охарактеризовать степень его сжимаемости (исходные данные приведены в таблице 2);

     Таблица 2 – Исходные данные к заданию 1б

        

    Решение

    Определение коэффициента пористости грунта

    

    

где -  искомое значение коэффициента пористости грунта после уплотнения под нагрузкой ; =0,677 – начальное (до уплотнения) значение коэффициента пористости грунта; – полная осадка образца грунта при заданной нагрузке , измеренная от начала загружения; мм – начальная (до уплотнения) высота образца грунта. 
 
 
 
 
 
 
 
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 2 – График компрессионной зависимости

    

    

    Определение коэффициента относительной сжимаемости  грунта

    

где - коэффициент сжимаемости грунта для заданного расчетного интервала давлений ( ). Здесь и – коэффициенты пористости, соответствующие давлениям и ; – заданный расчетный интервал  давлений (действующее давление), МПа. 
 

Из коэффициента относительной сжимаемости равной позваляем судить, что грунт среднесжимаемый. 
 
 

     1в). Построить график сдвига вида ; определить методом наименьших квадратов нормативное значение угла внутреннего трения грунта (исходные данные приведены в таблице 3).

      Таблица 3 - Исходные данные к заданию 1в

        

    Решение

    Определение нормативного значения угла внутреннего  трения

    

где n – число экспериментов по определению сопротивления грунта сдвигу при давлении ; - общий знаменатель этого выражения, определяемый по формуле

.

 
 

При  
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 3 – График сдвига

    Задание 2

      К горизонтальной поверхности массива  грунта в одном створе приложены  три вертикальные сосредоточенные  силы: Р₁, Р₂, Р₃, (рисунок 1). и – расстояния между осями действия сил. Определить значения вертикальных составляющих напряжений от совместного действия сосредоточенных сил в точках массива грунта, расположенных в плоскости действия сил:

      1) по вертикали I - I, проходящей через точку приложения силы Р₂;

      2) по горизонтали II – II, проходящей на расстоянии от поверхности массива грунта.

    Точки по вертикали расположить от поверхности  на расстоянии 1,0; 2,0; 4,0; 6,0 м. Точки по горизонтали расположить вправо и влево от оси действия силы Р₂ на расстоянии 0,0; 1,0; 3,0 м. По вычисленным напряжениям и заданным осям построить эпюры распределения напряжений . Исходные данные приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Исходные данные к заданию 2

      

РЕШЕНИЕ: