Кафедра строительных конструкций

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

Магнитогорский Государственный Технический

Университет им. Г.И. Носова

 

 

Кафедра строительных конструкций

 

В.М.Швецов

 

 

Механика грунтов

 

 

Пособие

по самостоятельному изучению курса

(для студентов всех форм обучения)

 

 

Магнитогорск 2010

 

 

Предисловие

 

Курс механики грунтов предусмотрен государственным образовательным стандартом подготовки специалистов в связи с необходимостью решения инженерных задач фундаментостроения. Из теории сооружений известно, что несущие конструкции каркасов имеют опоры, связанные с несжимаемым грунтом необходимым количеством жестких связей. В действительности грунты по разным причинам деформируются, и опирающиеся на них фундаменты, являющиеся опорами, получают перемещения. Влияние перемещений опор на состояние разных по сложности зданий велико. Большую важность, поэтому, имеет изучение причин возникновения деформаций грунтов и методов определения осадок фундаментов.

В общем случае деформации грунтов происходят: а) из-за изменений физического состояния грунтов; б) из-за уплотнения грунтов при действии нагрузок на фундаменты. Для оценки осадок фундаментов от действия нагрузок нужно знать теорию распределения напряжений в грунтовом массиве, способы определения характеристик сжимаемости грунтов, методы расчета осадок. Перемещения фундаментов возникают и в случае потери прочности грунтовых массивов. В такой логической последовательности названные темы изложены в курсе механики грунтов.

Механика грунтов тесно связана с инженерной геологией. Предметом её рассмотрения являлись происхождение, залегание, состав грунтов, способы их изучения. В строительстве грунтами принято считать почвы, горные породы, техногенные образования, представляющие собой сложную геологическую систему. В ней определяющее значение имеют не только разные по размерам, форме и минералогическому составу твердые частицы, сколько силы взаимодействия между ними и другими компонентами. Из-за сложности строения появилась задача выделения в грунтовом массиве однородных зон. Самой распространенной формой их залегания является слой. Им считается однородное грунтовое тело, ограниченное непересекающимися поверхностями, именуемыми кровлей и подошвой. Расстояние между ними представляет собой толщину слоя. По предложению Н. В. Коломенского слои называют инженерно-геологическими элементами (ИГЭ).

Однородность элемента или слоя следует считать статистическим понятием. Предполагается, что характеристики грунта в пределах слоя изменяются случайным образом и величина их изменения не должна выходить за установленные границы. Для статистической обработки нужно иметь достаточный объём экспериментальных данных на каждой площадке. Обычно инженерно-геологические элементы выделяют по результатам анализа физико-механических характеристик грунтов, в ходе которого определяют их нормативные и расчетные значения. Границы между ними проводят так же с учетом происхождения, разновидностей различного и состояния грунтов внутри комплекса. Расчлененный на слои или ИГЭ грунтовый массив понимать как своего рода геологическую гипотезу.

На практике строители не проводят испытаний грунтов. Но методы испытаний, чтобы иметь представление о достоверности получаемых показателей ИГЭ, знать нужно. Для знакомства с ними в приложении приведены нужные разделы ряда стандартов.

В процессе самостоятельной работы следует изучать предусмотренные программой темы по конспекту лекций, учебнику [1], или любому источнику в списке литературы, и решить предлагаемые задачи. Исходными данными являются схема залегания ИГЭ, расчетные значения физико-механических показателей, найденные по результатам испытаний. Для организации и облегчения работы составлены указания и приведены теоретические пояснения, сопровождающиеся примерами решений, в тексте приведены многие справочные материалы. Результаты самостоятельной работы оформляются в форме пояснительной записки.