Контрольная работа - По механике грунтов - файл n1.doc

Контрольная работа - По механике грунтов
скачать (163 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

163kb.

01.06.2012 12:11

скачать

---

Смотрите также:
• Кезди Арпад. Руководство по механике грунтов. Том IV. Применение механики грунтов в практике строительства (Документ)
• Контрольная работа - Механика грунтов (Лабораторная работа)
• Шпоры по Механике грунтов (Шпаргалка)
• Лекции по механике грунтов (Лекция)
• Расчетно-графическая работа по механике грунтов (Расчетно-графическая работа)
• Контрольная работа - Механика грунтов (Лабораторная работа)
• Контрольная работа по грунтоведению - Определение свойств грунтов (Лабораторная работа)
• Барац Н.И., Шестаков В.Н. Определение коэффициента фильтрации грунтов (Документ)
• Ишихара К. Поведение грунтов при землетрясениях (Документ)
• Маслов Н.Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. Формат MDI (Документ)
• Троицкая М.П. Пособие к лабораторным работам по механике грунтов (Документ)
• Контрольная работа - Расчёт подпорной стены (Лабораторная работа)

n1.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Инженерно-строительный институт (ИСИ)

Кафедра «Инженерная геология, основания и фундаменты»
Контрольная работа по дисциплине

«Механика грунтов»

Вариант 9

Выполнил: студентка ЭУHз – 08 – 09

Молотова Зинаида Ивановна

Принял: Нестеров Андрей Сергеевич


Омск 2011

Задача 1
К поверхности массива грунта приложена сосредоточенная сила Р = 100 кН.

Определить значения вертикальных нормальных напряжений ?_z, возникающих в точках массива грунта по горизонтальной оси, расположенной на глубине z =1,5 м и пересекающей линию действия сосредоточенной силы Р = 100 кН, а также по вертикальной оси, удалённой на расстояние r= 2,0 м от этой силы. Построить эпюры этих напряжений.
Решение:

Определяем напряжения, возникающие в точках грунтового массива по горизонтальной оси, при z =1,5 м. Задаёмся различными значениями r, м (0; 1; 2; 3; 4; 5), находим по [1, табл. 2] коэффициент К. Вертикальные нормальные напряжения, действующие по горизонтальным площадкам, возникающие в массиве грунта от сосредоточенной силы Р, вычисляем по формуле Буссинеска



Полученные результаты заносим в табл. 1.

Таблица 1 - Результаты расчёта ?z по горизонтальной оси
r, м	0	1	2	3	4	5
r/z	0	0,67	1,33	2,0	2,67	3,33
K	0,4475	0,1762	0,0357	0,0086	0,0015	0,0004
?z, кПа	19,89	7,83	1,57	0,38	0,07	0,02

По результатам расчёта ?_z строим эпюру (рис.1).



Аналогично определяем напряжения, возникающие в точках грунтового массива по вертикальной оси, удалённой на расстояние r = 2,0 м от силы Р. Результаты расчёта сводим в табл. 2 и строим эпюру напряжений (рис. 2).

Таблица 2 - Результаты расчёта ?z по вертикальной оси
z, м	0	1	2	3	4	5
r/z		2,0	1,0	0,667	0,5	0,4
K	0	0,0086	0,0844	0,1762	0,2733	0,3294
?z, кПа	0	0,86	2,11	1,96	1,71	1,32

Задача 2
Рассчитать методом послойного суммирования осадку прямоуголь­ного фундамента под колонну промышленного здания.

Основание двухслойное: слой 1 - песок мелкий, слой 2 - суглинок тугопластичный.

Исходные данные: глубина заложения h = 2,0 м; длина фундамента l = 6,0 м; ширина фундамента b = 5,0 м; вертикальная нагрузка на уровне подошвы фундамента Р = 10000 кН; удельный вес первого слоя ?₁ = 18,8 кН/м³; плотности частиц грунта первого и второго слоёв ?_s1 = 2,50 т/м³ и ?_s2 = 2,60 т/м³; коэффициенты пористости е₁ = 0,60 и е₂ = 0,60; модули общей деформации Е₁ = 22,0 МПа и Е₂ = 17,5 МПа; мощность первого слоя грунта Н₁ = 2,2 м и расстояние от поверхности до уровня подземных вод h_w = 3,0 м.
Решение:

Определяем природное давление на глубинах h, h_w, H_l, (h+3b) (табл. 3).

Таблица 3 - Напряжения ?zп от природного давления грунта
Расстояние от поверхности земли, м	?i·hi, кПа	?zп, кПа
H1 = 2,2 м	7,36	7,36
h = 2,0 м	3,76	11,11
hw = 3,0 м	18,8	29,92
h + 3b = 2,0 + 3·5 = 17,0 м	137,34	167,26

При определении ?_zn ниже УПВ учитываем взвешивающее действие воды. Удельный вес песка и суглинка во взвешенном состоянии:

?_В1 = g(p_s1 – p_w)/(1+e) = 9,81(2,50-1)/(1+0,60) = 9,2кН/м³;

?_В2 =9,81(2,60-1)/(1+0,60) = 9,81кН/м³.

Определяем напряжение по подошве фундамента, влияющее на его осадку:

,

где А – площадь подошвы фундамента, А = lb = 6,0·5,0 = 30,0 м²;

кПа

Находим отношение

? = l/b = 6,0/5,0 = 1.2.

По формуле

?_z = ?₀·?_ос

вычисляем напряжения ?_z, принимая различные значения ? [1, табл. 6]. Коэффициент ?₀ находим путем линейной интерполяции данных этой таблицы между значениями ? = 1,1 и ? = 1,3. Результаты вычислений заносим в табл. 4.

Таблица 4 - Напряжения ?z от полезной нагрузки
?	z=0,5?, м	?о	?z=?o?oc, кПа
0	0	1	327,47
0,4	0,6	0,973	318,546
0,8	1,2	0,853	279,168
1,2	1,8	0,691	226,200
1,6	2,4	0,544	177,980
2	3	0,426	139,584
2,4	3,6	0,337	110,439
2,8	4,2	0,279	91,282
3,2	4,8	0,220	72,125
3,6	5,4	0,187	61,073
4	6	0,153	50,021
4,4	6,6	0,132	43,226
4,8	7,2	0,111	36,431
5,2	7,8	0,099	32,392
5,6	8,4	0,087	28,353
6	9	0,074	24,315
6,4	9,6	0,067	21,913
6,8	10,2	0,060	19,512

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи (НГСТ) графическим путем (рис. 3).



Напряжения на этой границе ?_z = 20,29 кПа. Мощность сжимаемой толщи

h_с = 0,6∙16+0,4 = 10 м.

Вычисляем осадку фундамента:

S = 0.8?(?_Ih_i/E_i) = 0.8[1/23000∙0.6(0.5∙327.47 + 0.4∙318.55)] + [1/17500∙[0.6(0.6∙318.55 + 279.17 + 226.2 + 177.98 + 139.58 + 110.44 + 91.28 + 72.13 + 61.07 + 50.02 + 43.23 + 36.43 + 32.39 + 28.35 + 24.32 + 0.5∙21.91) + 0.5∙0.4(21.91 + 20.29)] = 0.05 м = 4,97 см.
Задача 3
Построить эпюры активного и пассивного давления грунта на гладкую (угол трения грунта о стенку равен нулю) подпорную стенку по методу Кулона. Грунт за стенкой и в основании глинистый.

Исходные данные: высота стенки Н = 6 м, заглубление h = 2,0 м, ширина стенки b = 3,4 м, удельный вес грунта ? = 18,8 м, угол внутреннего трения ? = 25^о, сцепление пылевато-глинистого грунта с = 22 кПа.
Решение:

Определяем значение интенсивности активного давления грунта на уровне подошвы стенки без учета его сцепления:





Сила активного действия грунта без учета сцепления грунта составит

F_?? = 0,5p_??H = 0,5?H²?_? = 0,5∙18,8∙6²∙0,406 = 137,39кН.

Составляющая активного давления за счет сцепления грунта



Полное значение интенсивности активного давления фунта на уровне подошвы стенки

р_? = р_?? - р_?с = 45,8 – 28,16 = 17,64 кПа.

Высота, а пределах которой фактически не возникает активного давления связного грунта,



Высота результирующей эпюры активного давления грунта

Н_р = Н – h₀ = 6 – 3,69 = 2,31м.

Результирующая сила активного давления связного гpyнтa



Точка приложения силы F_a от подошвы стенки находится на расстоянии

l_? = H_p/3 = 2,31/3 = 0,77 м.

Находим составляющую интенсивности пассивного давления на уровне подошвы стенки за счёт трения





Составляющая интенсивности пассивного давления за счет сцепления



Полное значение интенсивности пассивного давления на уровне подошвы стенки

р_п = р_п? + р_пс = 92,5 + 34,51= 127,01 кПа.

Полная сила пассивного давления

F_n = 0.5(р_п? + 2р_пс)h = 0.5(92,5+ 2·34,51)2 = 161,52кН.

Точка приложения силы от подошвы стенки находится на расстоянии


Задача 4
Определить краевую критическую нагрузку на грунт и предел пропорциональности грунта в основании фундамента мелкого заложения.

Исходные данные: глубина заложения фундамента, h = 1,5 м; ширина подошвы фундамента b = 3,1 м; удельный вес грунта ? = 19,3 кН/м³; сцепление грунта с = 20 кПа; угол внутреннего трения грунта ? = 21^о.
Решение:

Угол ? в радианах: ? = 21?/180 = 0,366; ctg? =2,61.

P_кр = ?(?h + c·ctg?)/(ctg?-?/2 + ?) + ?h = ?(19,3·1,5 + 20·2,61)/(2,61 - ?/2 + 21) + 19,3·1,5 = 3,14(28,95+52,2)/22,04+28,95= 40,51 кПа.

р_пц = ?(?h + 0,25?b + c·ctg?)/(ctg?-?/2 + ?) + ?h = 3,14(19,3·1,5 + 0,25·19,3·3,1+20·2,61)/(2,61-3,14/2+21)+19,3·1,5= 42,64 кПа.
Задача 5
Для тех же условий, что и в задаче 4, найти интенсивность предельного давления на грунт для гибкого сооружения, используя решения Прандтля-Новоторцева и Соколовского.

Нагрузку считать приложенной вертикально. Сделать сравнение полученных результатов в задачах 4 и 5 между собой.
Решение:

Находим предельное давление для тех же исходных данных, что и в примере решения задачи 4. Вычисляем коэффициенты N_quN₀:

N_q = ехр(?tg?)tg²(?/4 + ?/2) = ехр(?tg21^o)tg²(?/4 + 21°/2) = 7,07

N_c = ctg?[ехр(?tg?)tg²(?/4 + ?/2) – 1] = сtg21^o[ехр(?tg21^o)tg²(?/4 + 21°/2) – 1] =15,84.

Вычисляем предельное давление по решению Соколовского:

р_пр = N_q?h + N_cc = 7,07·19,3·1,5 + 15,84·20 = 521,48кПа.

Давление в крайней точке со стороны действия пригрузки будет таким же, как и в решении Прандтля-Новоторцева:

р_пр.c = N_q?h + N_cc = 521,48 кПа.

По табл. 11 [1] для ? = 21^o, интерполируя линейно, получим N? =3,912. Давление в крайней точке при x = b = 3,1 м составит

p_пр.b = р_пр.с + N_??b = 521,48 + 3,912·19,3·3,1 = 755,53кПа.

Среднее давление в пределах ширины b = 3.2 м составят

p_пр.с = 0,5(р_пр.с + р_пр.b) = 0.5(521,48 +755,53) = 638,505кПа.

Сопоставим значения в кПа; p_кр = 40,51; р_пц =42,64; р_пр =521,48; р_пр.с =638,505. По данным примеров решения задач 4 и 5 имеем 40,51< 42,64< 521,48 < 638,505 кПа.

---