Кафедра автомобильных дорог

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

имени Т. Ф. Горбачева

Кафедра автомобильных дорог

Курсовая работа

по дисциплине «Механика грунтов»

Выполнил:

Гейнце Ж.Е.

Группа ВВбт-121

№ з/к 129447

Проверил:

Кемерово 2015

Содержание

Исходные данные.. 3

Физико-химические свойства грунтов.. 4

1 слой- суглинок. 4

2 слой- суглинок. 5

3 слой- суглинок. 6

Сводная таблица физико-механических свойств грунтов.. 9

Выводы... 14

Список используемой литературы... 15

Рис.1- Водонапорная башня типа М (схема фасада и разреза)

Усилия на обрезе фундамента от расчетных нагрузок

№ варианта

Типоразмер

Вместимость бака Vб,м3

Рабочая высота Нр,м

Бак

Шатер

Диаметр ствола башни Доб,м

N, кН

М, кН·м

Т, кН

Примечания

Диаметр Дб,м

Высота hб,м

Диаметр Дш,м

Высота hб,м

М-2

5,50

4,63

7,24

5,17

4,70

Зачетные характеристики физико-механических свойств грунтов

№ п/п	Наименование грунта	Для расчета по несущей способности	Для расчета по деформации	Удельный вес твердых частиц грунта , кН/м3	Влажность грунта W, доли.ед.	Предел текучести WL, доли.ед.	Предел раскатывания Wр, доли.ед.	Коэффициент фильтрации Кф, см/с	Модуль деформации Е, кПа	Мощность слоя h, м
Удельный вес грунта, кН/м3	Угол внутреннего трения, φ, град	Сцепление CI, кПа	Удельный вес грунта, кН/м3	Угол внутреннего трения, φ, град	Сцепление CI, кПа
	суглинок	18,3			21,5			26,5	0,15	0,24	0,11	2,3·10-6
	18,3			21,5			26,5	0,15	0,24	0,11	2,3·10-6
	15,7			18,5			26,8	0,31	0,36	0,22	2,5·10-7

РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

1 Определение глубины заложения фундамента

1.1 Инженерно-геологических условий площадки строительства:

1.2 Конструктивных особенностей проектируемого сооружения. Необходимо рассмотреть наличие в сооружении подвального помещения, приямков, сточных каналов и т.д. Глубину заложения фундамента в этом разделе определяют по формуле:

,

где d_П – глубина подвала, приямка и т.д., м.

1.3 Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

,

где M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемые по СНиП по строительной климатологии и геофизике (для г. Кемерово и Кемеровской области Mt = 73,3);

d_о – величина, принимаемая равной, м, для:

- суглинков и глин – 0,23;

- супесей, песков и пылеватых – 0,28;

- песков гравелистых крупных и средней крупности – 0,30;

- крупнообломочных грунтов – 0,34.

1.4 Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d _f, м, определяется по формуле:

,

где d_fn – нормативная глубина промерзания;

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по таблице 3.1.

2 Определение расчетного сопротивления грунта основания при ширине подошвы 1 м

2.1 Определение размеров подошвы фундамента

,

где – расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента;

R – расчетное сопротивление грунта основания;

– средний удельный вес грунта;

d – глубина заложения фундамента.

Если на фундамент действует изгибающий момент, то найденную площадь увеличиваем на 20 %.

Конструирование фундамента

Исходные данные

Таблица 1

№	Показатели	Обозначения	Номер геологического слоя
	Удельный вес твердых частиц грунта	, кН/м3	26,5	26,5	26,8
	Удельный вес грунта	, кН/м3	18,3	18,3	15,7
	Влажность грунта	W, доли.ед.	0,15	0,15	0,31
	Граница раскатываемости	WP, доли.ед.	0,11	0,11	0,22
	Граница текучести	WL, доли.ед.	0,24	0,24	0,36
	Модуль деформации	Е, кПа
	Угол внутреннего трения	φ, град
	Удельное сцепление	С, кПа
	Мощность слоя	h, м
	Коэффициент фильтрации	Кф, см/с	2,3·10-6	2,3·10-6	2,5·10-7

Физико-химические свойства грунтов

1 слой- суглинок

Определим удельный вес скелета грунта:

,

где - удельный вес грунта;

W- влажность грунта.

=18,3/(1+0,15)=15,91 кН/м³

Определим число пластичности:

I_P=W_L-W_P,

где W_L- влажность на границе текучести;

W_P- влажность на границе пластичности.

I_P=0,24-0,11=0,13

В соответствии с табл.3, грунт суглинок, т.к. 0,07<I_p<0.17

Определяем показатели текучести:

I_L=(W-W_P)/I_P=(0,15-0,11)/0,13=0,31

В соответствии с табл.4, тип грунта суглинок, разновидность которого по показателю текучести - мягкопластичный, т.к. 0,5<I_L<0.75

Определяем коэффициент пористости грунта:

Определяем водонасыщенность грунта по степени влажности:

где W- влажность грунта;

- удельный вес твердых частиц грунта.

Грунт средней степени насыщения (влажный), т.к. 0,5 < S_r ≤ 0.8 по табл.2

Вывод: грунт- суглинок, влажный, мягкопластичный.

2 слой- суглинок

Определим удельный вес скелета грунта:

,

где - удельный вес грунта;

W- влажность грунта.

=18,3/(1+0,15)=15,91 кН/м³

Определим число пластичности:

I_P=W_L-W_P,

где W_L- влажность на границе текучести;

W_P- влажность на границе пластичности.

I_P=0,24-0,11=0,13

В соответствии с табл.3, грунт суглинок, т.к. 0,07 <I_p < 0.17

Определяем показатели текучести:

I_L= (W-W_P)/I_P= (0,15-0,11)/0,13=0,31

В соответствии с табл.4, тип грунта суглинок, разновидность которого по показателю текучести - мягкопластичный, т.к. 0,5 <I_L < 0,75

Определяем коэффициент пористости грунта:

Определяем водонасыщенность грунта по степени влажности:

где W- влажность грунта;

- удельный вес твердых частиц грунта.

Грунт средней степени насыщения (влажный), т.к. 0,5 < S_r ≤ 0.8 по табл.2

Вывод: грунт- суглинок, влажный, мягкопластичный.

3 слой- суглинок

Определим удельный вес скелета грунта:

,

где - удельный вес грунта;

W- влажность грунта

=15,7/(1+0,31)=11,98

Определим число пластичности:

I_P=W_L-W_P,

где W_L- влажность на границе текучести;

W_P- влажность на границе пластичности

I_P=0,36-0,22=0,14

В соответствии с табл.3, грунт суглинок, т.к. 0,07 <I_p < 0.17

Определяем показатели текучести:

I_L= (W-W_P)/I_P= (0,31-0,22)/0,14=0,64

В соответствии с табл.4, тип грунта суглинок, разновидность которого по показателю текучести - мягкопластичный, т.к. 0,5 <I_L < 0,75

Определяем коэффициент пористости грунта:

Определяем водонасыщенность грунта по степени влажности:

где W- влажность грунта;

- удельный вес твердых частиц грунта.

Грунт средней степени насыщения (влажный), т.к. 0,5 < S_r ≤ 0.8 по табл.2

Вывод: грунт- суглинок, влажный, мягкопластичный.

Сводная таблица физико-механических свойств грунтов

Таблица 2

№	Показатели	Обозначения	Номер геологического слоя
	Удельный вес твердых частиц грунта	, кН/м3	26,5	26,5	26,8
	Удельный вес грунта	, кН/м3	18,3	18,3	15,7
	Влажность грунта	W, доли.ед.	0,15	0,15	0,31
	Удельный вес скелета грунта	, кН/м3	15,91	15,91	11,98
	Коэффициент пористости	е, доли.ед.	0,665	0,665	1,24
	Степень влажности	Sr, доли.ед.	0,597	0,597	0,67
	Граница раскатываемости	Wp, доли.ед.	0,11	0,11	0,22
	Граница текучести	WL, доли.ед.	0,24	0,24	0,36
	Число пластичности	IP, доли.ед.	0,13	0,13	0,14
	Показатель текучести	IL, доли.ед.	0,31	0,31	0,64
	Модуль деформации	E, кПа
	Угол внутреннего трения	φ, град
	Удельное сцепление	с, кПа
	Удельный вес воды	, кН/м3
	Мощность слоя	m, м

Вывод: наименование грунтов и их состояние

Грунт 4, по I_p, I_L- суглинок, влажный, мягкопластичный;

Грунт 4, по I_p, I_L- суглинок, влажный, мягкопластичный;

Грунт 7, по I_p, I_L- суглинок, влажный, мягкопластичный.

Расчет недостающих данных производится по формулам:

Усредненные значения каждого грунта находим по формуле:

,

где y_i-значение удельного веса i-го слоя грунта;

h_i- мощность iслоя грунта.

Усредненные значения грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

Усредненные значения грунта, залегающего ниже подошвы фундамента:

Расчетное сопротивление грунта

Расчетное сопротивление грунта определяется для шести основных точек (рис.1) по СНиПу [1, с.8-9]

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

где и - коэффициенты условий работы, принимаем по таблице 3.2 ( =1,4; =1,4);

=1,1

для слоя №1 (точки 1,2): =0,61,M_q=3,44,M_c=6,04;

для слоя №2 (точки 3,4): =0,61,M_q=3,44,M_c= 6,04;

для слоя №3 (точки 5,6): =0,47,M_q=2,89,M_c= 5,48;

=1;

b-ширина подошвы фундамента (1м).

Точка 1

Точка 2

Точка 3

Точка 4

Точка 5

Точка 6

После определения всех точек строим эпюру расчетных сопротивлений грунта по этим данным.

Выводы

Грунты основания обычно обладают в тысячи раз большей деформативностью и в сотни раз меньшей прочностью, чем материалы, из которых возводят сооружения, поэтому надежное существование последних в значительной степени зависит от величины неравномерности деформации грунтов основания. Следствием неправильной оценки характера напластований и строительных качеств грунтов часто являются большие деформации конструкций сооружений и даже их разрушение.

Поскольку деформация несущего слоя основания зависит от характера нарушения их природного состояния, необходимо во время строительства стремиться сохранить структуру грунтов основания.

Результаты расчетов в данной работе показали следующее:

Грунт 4, по I_p, I_L- суглинок, влажный, мягкопластичный

Т.к. R>200кПа, основание пригодно к эксплуатации;

Грунт 4, по I_p, I_L- суглинок, влажный, мягкопластичный

Т.к. R>200кПа, основание пригодно к эксплуатации;

Грунт 7, по I_p, I_L- суглинок, влажный, мягкопластичный

Т.к. R>200кПа, основание пригодно к эксплуатации.

Таким образом, данные грунты пригодны к эксплуатации в качестве основания, начиная с глубины 1м, т.к. R>200кПа.

Список используемой литературы

1. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.-М.:Изд-во стандартов, 1996.-30с.

2. ГОСТ 21.302-96. СПДС. Система проектной документации для строительства. Условные графические обозначения по инженерно-геологическим изысканиям. м.: Госстрой России, 1996.-25с.

3. Долматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. м.: Стройиздат,1988.-368с.

4. Механика грунтов. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов специальности 290300 (270102) «Промышленное и гражданское строительство» заочной формы обучения/ сост. В.А.Шаламанов, Н.В.Крупина; ГУ КузГТУ.-Кемерово,2013.

5. СНиП 2.02.01.83. Основания зданий и сооружений/ Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1985.-40с.

6. Швецов Г.И. Инженерная геология, механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. для вузов.-2изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк.,1997. -319с.