Контрольная работа по дисциплине «Механика грунтов»

Федеральное агентство по образованию и науке Российской Федерации

Южно-Уральский государственный  университет

Заочный инженерно-экономический  факультет

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа №1

по дисциплине «Механика грунтов»

Вариант 6036

 

 

 

 

 

 

                                                                                 Выполнил: ст.гр. ЗИЭФ-442

Чечиков А.А                                                                                                     

                                                                                                 Проверил: Максимов Ф.А

 

 

 

 

 

 

 

Челябинск

2013

Содержание

1. Исходные данные…………………………………………………............................  3
2. Оценка грунтов и грунтовой обстановки………………………………………….. 4
3. Определение активного давления грунта………………………………………….  6

   3.1. Аналитическое определение давления на подпорную стену от грунта

          и от нагрузки на поверхности…………………………………………………..  6

   3.2. Графический способ определения  активного давления на подпорную 

          стену  от грунта и от нагрузки на поверхности………………………………..  8

   3.3. Сравнение значений максимальных  давлений, полученных аналитически

          и графически, и выбор оптимального значения  ……………………… 11

4. Расчет подпорной стены по первой группе предельных состояний……………. 12

   4.1. Расчет на сдвиг по  подошве и по ломаным поверхностям скольжения……  12

    4.1.1. Расчет на сдвиг по подошве…………………………………………….. 12

4.1.2. Расчет на сдвиг при угле  наклона плоскости сдвига к  горизонтали

                  …………………………………………………… 13

4.1.3. Расчет на сдвиг  при угле наклона плоскости  сдвига к горизонтали

                  ……………………………………………………………….. 14

   4.2. Расчет грунтового  основания под подошвой подпорной  стены по

          несущей способности………………………………………………………….. 15

5. Расчет подпорной  стены по второй группе предельных  состояний…………….16

   5.1. Расчет грунтового  основания под подошвой подпорной  стены

          по деформациям……………………………………………………………….. 16

6. Анализ работы подпорной стены…………………………………………………. 20

    Литература………………………………………………………………………….. 21

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные

Рис.1

                     

                                     

Нормативные характеристики грунта: тип грунта – 4, номер столбца – 6.

Схема видоизменяется с  учетом заданного угла .

 – плотность частиц грунта;

 – плотность грунта;

 – влажность;

 – влажность на границе раскатывания;

 – влажность на границе  текучести;

;

 – модуль общей деформации;

– коэффициент Пуассона;

 – угол внутреннего трения;

 – удельное сцепление.

 

 

2. Оценка грунтов и грунтовой обстановки

1. Наименование по  числу пластичности:

 суглинки

2. Консистенция по  индексу текучести:

 полутвердые

3. Плотность сложения  по коэффициенту пористости:

4. Водонасыщенность грунта по  степени влажности:

где – плотность воды.

 влажные

5. Предварительная оценка  просадочности и набухания грунта:

5.1.   просадочный

5.2.  ненабухающий

 

Вывод: суглинок полутвердый с коэффициентом пористости e=0,96; влажный, 

            ненабухающий, просадочный при замачивании.

 

 

Характеристики грунтов 

Таблица 1

Нормативные и расчётные  значения		Характеристики
Нормативные (исходные данные для грунтов, приведённые в приложении 1)		γ,  кН/м3	с, кН/м2	, град
		γn = ρg = 16,5 g = 10 м/с2	сn = 27	= 21°
Расчётные значения характеристик  для грунта основания ненарушенного  сложения
При расчёте по 1ому  предельному состоянию	γI = 1,05 γn = 17,3		= сn/1,5 = 18	= /1,5=18,3
При расчёте по 2ому  предельному состоянию	γII = 1,05γn= 17,3		=  сn = 27	= =21
Расчётные значения характеристик  для грунта нарушенного сложения
При расчёте по 1ому предельному состоянию	= 0,95 γI = 16,4		= 0,5 =9	= 0,9 =16,5
При расчёте по 2ому  предельному состоянию	= 0,95 γII = 16,4		= 0,5 =13,5	= 0,9 =18,9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение активного давления грунта

 

3.1. Аналитическое определение  давления на подпорную стену  от грунта и от нагрузки на поверхности

Собственный вес грунта над консолями стены при 

(при длине стены  1п.м.):

                        

                                  

Собственный вес бетонной стены  при 

                                

Горизонтальная и вертикальная составляющие активного давления связного грунта на глубине от поверхности засыпки определяются по формулам:

,

Значение определяется по формуле: 

Давление связности 

Коэффициент активного давления грунта при

 

Коэффициент  К:

Расчетные  горизонтальная и вертикальная составляющие активного давления на подошве стены при z=H=6м с учетом

 

Равнодействующие горизонтального  и вертикального активного давления грунта:

где 

Отсюда:

                        

Расчетные горизонтальная и вертикальная составляющие активного давления от нагрузки на поверхности с учетом

Равнодействующие горизонтального  и вертикального давлений от нагрузки на поверхности:

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. К определению активного  давления на подпорную стену от грунта и от нагрузки на поверхности 

3.2.  Графический способ  определения активного давления  на подпорную стену от грунта  и от нагрузки на поверхности

Вес призмы грунта для произвольного угла наклона плоскости призмы обрушения к горизонту при и  

Равнодействующая нагрузки на поверхности:

Величина активного  давления :

Составим таблицу 2 для  определения  в зависимости от угла , для промежутка .

 

Таблица 2

250	633,20	257,4	890,60	131,61
300	511,29	207,84	719,13	168,56
350	421,55	171,36	592,91	191,13
400	351,88	143,04	494,92	204,51
450	295,20	120	415,20	211,13
500	247,67	100,68	348,35	212,55
550	206,64	84	290,64	209,48
600	170,33	69,24	239,57	201,92
650	137,56	55,92	193,48	189,85
700	107,45	43,68	151,13	172,60
750	79,11	32,16	111,27	148,39
800	51,96	21,12	73,08	114,72
850	25,68	10,44	36,12	67,76
900	0	0	0	0

Максимальное активное значение имеет место при

Горизонтальная составляющая максимального  активного давления:

Вертикальная составляющая: 

Рис. 3. Векторное представление  графического метода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Сравнение значений  максимальных давлений, полученных  аналитически и графически, и  выбор оптимального значения 

Сравним значение с суммарным значением (без учета сцепления) и , подсчитанными аналитически.

где   с учетом

 

Тогда 

Графическое значение , меньше на 34% аналитического значения

Подсчитанные графически значения активного давления получены без  учета сил сцепления грунта. Значения давления от сил сцепления нужно  взять из аналитического расчета:

Равнодействующая этого давления от сил сцепления:

Тогда графическое значение горизонтальной составляющей максимального  активного давления с учетом сил  сцепления грунта:

Аналитическое значение той же составляющей:

Т.к. дальнейшие расчеты производим на основе результатов аналитического расчета, как более опасного.

 

 

 

 

4. Расчет подпорной стены  по первой группе предельных состояний

 

4.1. Расчет на  сдвиг по подошве и по ломаным поверхностям скольжения

Расчет производим по трем возможным вариантам положения  плоскости сдвига к горизонтали  при следующих значениях углов:

           , , .

 Исходя из условия:  .

4.1.1. Расчет  на сдвиг по подошве

Сумма сдвигающих сил:

Расчетное горизонтальное пассивное  давление грунта на глубине  с учетом (в запас прочности принимаем :

Коэффициент горизонтального  пассивного давления :

,

тогда    .

Равнодействующая пассивного давления:

Сумма проекций всех расчетных  сил на вертикальную ось:

Угол наклона подошвы  стены к горизонту  Под подошвой стены находится грунт ненарушенной структуры, для которого и .

Сумма расчетных удерживающих сил (учитывая, что  ):

 

 

Проверяем условие при  и (СНиП [3] п.2.58; стена –сооружение III класса):