грунты. Курсовая грунты. Анализ и оценка строительных свойств грунтового основания
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
О  РЕНБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ- ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (ОрИПС – филиал СамГУПС) КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: механика грунтов на тему: анализ и оценка строительных свойств грунтового основания Руководитель работы Емец М. С. «___» _________2019 г. Исполнитель студент Пушкин М. А. курс III специальность СЖД шифр 033 «___» ________2019 г. Оренбург 2019  Содержание Введение 4 1.Задание, содержание курсовой работы 5 2.Определение характеристик физико-механических свойств грунтов 9 3. Построение эпюры распределения напряжения от собственного веса грунта 14 4. Инженерно-геологическая колонка скважины 14 5. Анализ и оценка инженерно-геологических условий участка строительства 17 6. Определение несущей способности грунта 19 Заключение 20 Список использованных источников 21 ВведениеМеханика грунтов изучает основные закономерности работы дисперсных грунтов под нагрузкой, прочность связей, которых во много раз меньше прочности самих минеральных частиц. Механика грунтов, основания и фундаменты вместе с инженерной геологией и охраной природной среды составляют особый цикл строительных дисциплин. Предметом его изучения являются материалы, как правило, природного происхождения – грунты и их взаимодействие с сооружениями. Если конструкционные материалы приготавливаются технологами так, чтобы они обладали заданными строительными свойствами, то грунты каждой строительной площадки имеют самостоятельную историю образования. Состав, строение и свойства грунтов разных строительных площадок определены природой и могут существенно различаться, требуя каждый раз специального изучения. Поведение грунтов под нагрузками сопровождается сложными процессами, во многом отличающимися от поведения конструкционных материалов. Это потребовало разработки специальных экспериментальных методов и теоретического аппарата механики грунтов для описания процессов их деформирования и разрушения. Нормальная эксплуатация здания или сооружения во многом зависит от того, насколько правильно запроектировано и осуществлено его взаимодействие с основанием. Это же в значительной мере влияет на стоимость и сроки строительства. В данной курсовой работе приведены необходимые данные по инженерно-геологическим изысканиям, схемы сооружений и действующие нагрузки по расчетным сечениям. 1.Задание, содержание курсовой работыТаблица 1.1 Исходные данные по грунтам
Таблица 1.4 Классификация песчаных грунтов по гранулометрическому (зерновому) составу
Исходные данные по результатам исследования скважины №033 Таблица 1.2
Таблица 1.5 Исходные данные по результатам лабораторных исследований песчаных грунтов по скважинам
Таблица 1.6 Исходные данные по результатам лабораторных исследований песчаных грунтов по скважинам
Таблица 1.7
Исходные данные по результатам лабораторных исследований дополнительных грунтов по результатам бурения скважины №2 2.Определение характеристик физико-механических свойств грунтовХарактеристики физико-механических свойств, полученные в результате лабораторных и полевых исследований грунтов по образцам из горных выработок, широко используются в инженерно-геологических расчётах. Они входят в ряд формул как расчётные или применяются для классификации грунтов. Знание характеристик физико-механических свойств грунтов необходимо для проектирования оснований зданий и сооружений. Их используют для расчёта несущей способности (прочности), деформаций и устойчивости оснований, для определения расчётного давления на основание. Знание вида песчаного грунта (гранулометрического состава, плотности, степени влажности), а для пылевато-глинистых грунтов состояния по консистенции необходимо для назначения глубины заложения фундаментов зданий и сооружений. Наименование и состояние песчаных грунтов определяют по гранулометрическому составу, коэффициенту пористости е и коэффициенту водонасыщенности Sr. Наименование и состояние глинистого грунта определяется по числу пластичности Ip и показателю текучести IL. Определение водопроницаемости, просадочности, пучинистости и набухания грунтов основания Элювиальные глинистые грунты с высокой природной влажностью (Sr > 0,8) не обладают просадочными свойствами, т. к. они богаты содержанием коллоидов и гидрофильны. По предварительной оценке к просадочным грунтам относятся чаще всего лёссы, лёссовидные супеси, суглинки, глины, покровные пылевато-глинистые грунты со степенью влажности Sr ≤ 0,8, для которых величина вычисленного показателя просадочности и набухания Iss меньше приведённых в табл. 2.1. А к набухающим пылевато-глинистым грунтам от замачивания водой относятся грунты, которые набухают под давлением, с показателем εsw. Таблица 2.1
К просадочным песчаным грунтам относят пески, имеющие рыхлую плотность сложения. Песчаные грунты не набухают. Пески гравелистые, крупные являются 14 сильноводопроницаемыми; средней крупности – хорошоводопроницаемыми; мелкие и пылеватые – водопроницаемыми К водопроницаемым пылевато-глинистым грунтам относят суглинки и супесь с показателем текучести IL> 0,25 и глины с IL> 0,5. К водонепроницаемым грунтам относят суглинки и глины при IL ≤ 0,25. Степень пучинистости, отражающая способность грунта к морозному пучению, определяется относительной деформацией морозного пучения εfh зависит от типа грунта (глинистый или песчаный), гранулометрического состава и влажности грунта. Таблица 2.2 Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов
Удельный вес воды  кН/м3После выполнения расчётов и анализа физико-механических характеристик грунтов даётся полное описание свойств и особенностей грунтов в табл. 2.3 по следующим схемам: – для песчаных грунтов: название грунта, гранулометрический состав, визуальные признаки, плотность сложения, степень влажности, степень пучинистости, просадочность, водопроницаемость, степень сжимаемости, прочность. – для пылевато-глинистых грунтов: название грунта, визуальные признаки, консистенция, степень набухания и пучинистости, просадочность, водопроницаемость, степень сжимаемости, прочность. Таблица 2.3
 Рис. 3.1 Геологический разрез по скважинам №1 и №2 по данным визуальных наблюдений: а- масштаб вертикальный 1:100, масштаб горизонтальный 1:500, б – эпюра условного сопротивления Ro, кПа грунтов основания в масштабе 1 см – 100 кПа 3. Построение эпюры распределения напряжения от собственного веса грунтаПод действием собственного веса в массиве грунтов формируется начальное напряжённое состояние, иногда осложняемое геодинамическими процессами. Поэтому напряжения, возникающие в массиве грунтов от действия сооружения, накладываются на уже имеющиеся в нём собственные напряжения, что приводит к формированию сложного поля напряжений в грунтовой толще.
Таблица 3.1 Характеристика инженерно-геологических элементов -Выше УГВ:  -Ниже УГВ:  Напряжение от собственного веса первого слоя  № ИГЭ-2:  кПаСкачок эпюры по кровле водоупора от давления столба воды   № ИГЭ-3:  4. Инженерно-геологическая колонка скважиныКолонка необходима при проектировании фундамента сооружения, при выполнении вертикальной привязки его к грунтовому разрезу с указанием на нём мощности грунтов поверхностной толщи, опорного и подстилающего слоёв. Инженерно-геологическая колонка скважины составляется в вертикальном масштабе 1:100 – 1:500, что даёт лучшее отображение элементов залегания и мощностей пластов. Инженерно-геологическую колонку скважины составляют по результатам инженерно-геологических изысканий в районе строительства. При инженерногеологической разведке на участке предполагаемого строительства ответственных сооружений проходят скважины, в результате чего отбирают грунт ненарушенной структуры (монолит) для полевых и лабораторных исследований, определяют геологическое строение территории застройки, режим и состав подземных вод. Выработки располагают в зависимости от сложности инженерно-геологических условий на расстоянии 20...100 м друг от друга по контурам или осям проектируемых зданий и сооружений, а также на границах различных геоморфологических элементов и в местах резкого изменения нагрузок на фундаменты. Глубина бурения определяется типом сооружения и мощностью активной зоны и обычно составляет 4...30 м. По скважине оформляют колонку, в которой указывают глубину залегания отдельных слоёв, возраст пород в стратиграфических индексах, глубину появления и уровень поднятия подземных вод всех водоносных горизонтов (полуводопроницаемых и водопроницаемых пород), приводят описание визуальных признаков грунтов с уточнением их состояния, которое определяется по показателям физико-механических свойств грунтов.  Рис. 5.2. Эпюра распределения напряжения от собственного веса грунта по скважине №2 инженерно-геологического разреза (рис. 3.1) 5. Анализ и оценка инженерно-геологических условий участка строительстваИнженерно-геологические условия обуславливают место размещения сооружения, его конструкцию, способы производства работ, а также выбор мероприятий по борьбе с неблагоприятными явлениями. Каждая строительная площадка имеет свои специфические инженерно-геологические условия, изменяющиеся под воздействием внешних природных сил. Оценка инженерно-геологических условий проводится на основе анализа геологического строения района строительства, которую характеризуют: – геологические разрезы, инженерно-геологические колонки и т. д.; – физико-механические свойства грунтового массива в естественной обстановке; – сведения о инженерно-геологических процессах, протекающих в этом районе (оползни, карст, суффозия и т. д.); – гидрогеологические условия и степень агрессивности подземных вод по отношению к материалу фундамента и т. д. В зависимости от этих факторов грунтовые напластования для целей фундаментостроения по инженерно-геологическим условиям разделяют на три категории сложности: I – простая категория: строительная площадка располагается в пределах одного геоморфологического элемента; поверхность участка горизонтальная, не расчленённая; грунтовые пласты залегают горизонтально или слабо наклонно, толщина их выдержана по простиранию; подземные воды отсутствуют или имеется выдержанный горизонт с однородным химическим составом. II – средняя категория: сложности включает несколько геоморфологических элементов одного генезиса; поверхность наклонная, слабо расчленённая; основанием являются не более четырёх различных по литологии слоёв, залегающих наклонно или с выклиниванием, мощность слоёв изменяется по простиранию закономерно; подземные воды имеют два или более выдержанных горизонтов с неоднородным химическим составом или обладающих напором. III – сложная категория (наивысшая): грунт площадки характеризуется несколькими геоморфологическими элементами разного генезиса, поверхность сильно расчленённая; в пределах сжимаемой толщи располагаются свыше четырёх различных по литологии слоёв, мощность которых резко меняется по простиранию, возможно линзовидное залегание слоёв; горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и мощности, имеют неоднородный химический состав, местами возможно сложное чередование водоносных и водоупорных пород, напоры подземных вод изменяются по простиранию. Кроме того, к сложной категории относят также площадки со структурно неустойчивыми грунтами (просадочными пылевато-глинистыми, рыхлыми песками и мёрзлыми грунтами). Проектом оснований и фундаментов должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления сельскохозяйственных земель или озеленения района застройки. Территория предполагаемого строительства по заданию на курсовую работу сложена четвертичными отложениями Q (табл. 7.1), которые формировались в виде коры выветривания на склонах и в долинах рек, расположенных на равнинном участке местности. Литологически отложения представлены древними песчаными, супесчаными, глинистыми и суглинистыми породами в виде аллювиальных отложений – а, делювиальных – d, пролювиальных – р, элювиальных – е и т. д.). Таблица 7.1 Определение геологического возраста грунтов
Таблица 7.2 Образец разделения основания на ИГЭ
6. Определение несущей способности грунтаНесущую способность грунта оценивают послойно, сверху вниз, по грунтовой колонке, устанавливая для кровли каждого слоя расчётное сопротивление грунта сжатию. Такое сопоставление даёт возможность выявить те слои грунта, которые нельзя использовать в качестве естественного основания, а также наметить грунт, обладающий достаточной прочностью. Предварительно такую оценку можно сделать также путём анализа значений модулей деформации грунтов. В результате выявляют слои грунтов с повышенной и малой сжимаемостью. При проектировании и устройстве фундаментов из технико-экономических соображений стремятся принимать как можно меньшую глубину заложения их подошвы, что не всегда представляется возможным. НА СУХОДОЛЕ Схема I Схема II Схема III    НА ВОДОТОКЕ Схема I Схема II Схема III    ЗаключениеВ зависимости от типа, назначения, конструктивных и технологических особенностей сооружения – с одной стороны, от особенностей геологического строения основания, физико-механических свойств грунтов и возможных их изменений в результате строительства и эксплуатации сооружения – с другой, сложность устройства оснований и фундаментов может быть различна. Этому соответствует широкая номенклатура типов фундаментов и способов улучшения строительных свойств грунтов оснований, обеспечивающая возможность строительства и нормальной эксплуатации любых сооружений в самых сложных инженерно0геологических условиях. Однако стоимость, трудоемкость и длительность работ, связанных с устройством оснований и возведением фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях, может составлять весьма значительную часть общих расходов на строительство сооружения. Поэтому всегда важно оценить технико-экономическую целесообразность размещения тех или иных сооружений в определенных инженерно-геологических условиях. Список использованных источников1. Бартоломей А.А. Механика грунтов: учебное издание / АСВ. – М., 2004. 2. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Стройиздат, Ленинградское отд-ние, 1988. 3. Костерин Э.В. Основания и фундаменты. – М.: Высшая школа, 1990. 4. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. – М., 1982. 5. Цытович Н.А. Механика грунтов (Краткий курс). – М., 1983. 6. Механика грунтов, основания и фундаменты: учеб. пособие для строит. спец. Вузов / С.Б. Ухов, В.В. Семёнов, В.В. Знаменский и др.; под ред. С.Б. Ухова. – 4-е изд., стер. – М.: Высшая школа,2007. 7. Построение геологического разреза. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Инженерная геология» для студентов спец. 271501.65 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» очной и заочной форм обучения / составитель: С.Е. Власова. – Самара: СамГУПС, 2013. (№ 3198) 8. Грунты. Классификация: ГОСТ 25100–95. – М.: Госстрой РФ, 1996. 9. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний: ГОСТ 20522-96. – М.: Госстрой РФ, 1997. 10. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик: ГОСТ 5180-84. 11. Грунты. Методы лабораторного определения зернового состава: ГОСТ 12536-79. 12. Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности: ГОСТ 23161-78. 13. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки: ГОСТ 24143-80. 14. Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости: ГОСТ 28622-90. – М.: Госстрой СССР, 1990. положения / Минстрой России. – Изд. офиц. – М.: ПНИИИС, 1997. 22. СНиП 2.01.15–90. Инженерная защита территорий зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования. Государственный комитет СССР по строительству и инвестициям. – М., 1991. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кН/м3
кН/м3
д.ед.
кН/м3
д.ед.
д.ед.
д.ед.
д.ед.
д.ед
д.ед