Изучение, обработка и анализ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра механики грунтов и геотехники

 

 

Изучение, обработка и анализ

Инженерно-геологических и гидрогеологических

Условий площадки строительства

 

Методические указания

к выполнению расчетно-графической работы

по дисциплине «Механика грунтов»

(для студентов всех форм обучения направления подготовки:

08.03.01, 08.05.01 Строительство и 07.03.01, 07.05.01 Архитектура)

 

© НИУ МГСУ, 2016

 

Москва 2016

Оглавление

I. Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки застройки. 4

Таблица 1. Классификационные показатели грунтов, необходимые для определения R0 по таблицам СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83*) 6

Пример 1. Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчетных сопротивлений. 6

2. Построение инженерно-геологического разреза и эпюры R₀. 10

3. Определение напряжений в массиве грунта от действия собственного веса. 11

Пример 2. Построение эпюры природного давления. 12

4. Определение параметров деформируемости грунтов по данным лабораторных и полевых испытаний. 4

Пример 3. Определение модуля деформации грунта по результатам компрессионных испытаний. 5

Пример 4. Определение модуля деформации грунта по результатам штамповых испытаний. 6

5. Требования к оформлению расчетно-графической работы. 7

6. Вопросы для самопроверки. 8

Приложение

Таблица 1. Разновидности крупнообломочных и песчаных грунтов по гранулометрическому составу 101

Таблица 2. Разновидности песчаных грунтов по плотности сложения. 101

Таблица 3. Разновидности песчаных грунтов по степени водонасыщения S_r 101

Таблица 4. Расчетные сопротивления R₀ песчаных грунтов. 112

Таблица 5. Разновидности глинистых грунтов по числу пластичности I_p 112

Таблица 6. Разновидности глинистых грунтов по показателю текучести I_L. 112

Таблица 7. Расчетные сопротивления R₀ глинистых грунтов. 123

Пример 5. Определение условного расчетного сопротивления R₀ графическим методом для супеси пластичной с коэффициентом пористости е=0, 56 и показателем текучести I_L=0, 65…………………..…14

Пример 6. Определение условного расчетного сопротивления R₀ графическим методом для суглинка тугопластичногос коэффициентом пористости е=0, 64 и показателем текучести I_L=0, 42…………..……15

Таблица 8. Значения коэффициента поперечной деформации ν. 156

Таблица 9. Условные графические обозначения основных видов грунтов по ГОСТ 21.302-96. 17

Таблица 10. Условные графические обозначения на инженерно-геологических картах и разрезах. 167

Таблица 11. Условные графические обозначения консистенции и степени влажности грунтов (между линиями, изображающими скважины и шурфы на разрезах) по ГОСТ 21.302-96. 178

Таблица 12. Линии по ГОСТ 2.303-68*. 178

Таблица 13. Нормативные значения удельного сцепления с_n, кПа, угла внутреннего трения j_n, град. и модуля деформации Е, кПа, песчаных грунтов четвертичных отложений. 189

Таблица 14. Нормативные значения удельного сцепления с_n, кПа, угла внутреннего трения j_n, град., пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений. 20

Образец титульного листа расчетно-графической работы.. 21

Список литературы.. 22

В методических указаниях даются рекомендации по анализу инженерно-геологических условий площадки строительства, а также примеры определения классификационных показателей грунтов, построения эпюры природного давления и определения модулей деформации по данным компрессионных и штамповых испытаний. В приложении, ссылки на которое напечатаны курсивом, даются необходимые для расчетов табличные данные.

Указания предназначены для использования студентами дневной, очно-заочной и заочной форм обучения при выполнении расчетно-графической работы по дисциплине «Механика грунтов».

На основании данных индивидуального Задания по инженерно-геологическим изысканиям студенту предлагается:

1. Построить инженерно-геологический разрез.

2. Определить классификационные показатели грунтов.

3. Построить эпюру условного расчетного сопротивления R₀.

4. Построить эпюру природного давления.

5. Начертить компрессионные кривые и кривые штамповых испытаний и определить по ним модули деформации грунтов в заданном интервале напряжений.

6. Все полученные данные свести таблицу 4 и, по результатам обработки полученной информации, сделать вывод.

Таблица 1.

Классификационные показатели грунтов, необходимые для определения R₀ по таблицам СП 22.13330.2011 ( СНиП 2.02.01-83*)

 

№ п.п.	Песчаные грунты	Глинистые грунты
1.	Гранулометрический состав	Число пластичности
2.	Степень влажности	Показатель консистенции
3.	Коэффициент пористости	Коэффициент пористости

 

Пример 1. Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчетных сопротивлений

 

Рассмотрим на конкретном примере, как производится определение вида и разновидности грунта и как, используя их, находят расчетное сопротивление R₀.

Необходимые исходные данные помещены в таблицу 2.

Таблица 2.

NN п.п или NN сло- ев	N сква- жины (шур- фа)	Глу- бина от повер- хно- сти, м	Гранулометрический состав, % (размер частиц в мм)	Влажность на границе	Плот- ность час- тиц ρ s т/м3	Плот- ность гру- нта ρ т/м3	Природ- ная влаж- ность W
> 2, 0	2, 0- 0, 5	0, 5- 0, 25	0, 25- 0, 10	0, 10- 0, 05	0, 05- 0, 01	0, 01- 0, 005	< 0, 005	теку- чести WL	рас- кат Wp
I		1, 0											1, 7
II		3, 5	0, 0	0, 6	0, 5	2, 0	10, 0	25, 0	19, 0	42, 9	53, 0	30, 5	2, 73	1, 92	33, 7
III	Скв.2		-	22, 0	40, 0	33, 7	2, 5	1, 4	0, 4	-	-	-	2, 70	2, 06	22, 2

Физические свойства грунтов

На основе анализа исходных данных получаем:

1^й слой (проба отобрана из скв. №1 с глубины 1, 0 м) по этому слою дана только плотность грунта – это либо насыпной грунт, либо растительный слой, его R₀ не нормируется.

2^й слой (проба отобрана из скв. №1 с глубины 3, 5 м)

Вид – глинистый грунт, так как даны границы пластичности W_L и W_p и число пластичности:

Ip=WL-Wp=53, 0-30, 5> 1

Разновидность по числу пластичности:

Ip=WL-Wp=53, 0-30, 5=17, 5% (0, 175) – глина (Приложение, табл. 5);

Разновидность по показателю текучести:

‑ полутвердая (Приложение, табл. 6).

Для определения R₀ необходимо знать еще и коэффициент пористости e:

0

Расчетное сопротивление R₀ находим для значения e = 0, 90 путем интерполяции сначала по коэффициенту пористости e при I_L = 0 и при I_L = 1,

а затем интерполяция производится по индексу консистенции I_L для значения

I_L = 0, 183 при e=0, 90. Исходные данные для интерполяции необходимо выписать из таблицы значений расчетных сопротивлений R₀ (Приложение, табл. 7) для глин и поместить в таблицу (рис. 1.1).

IL е	IL=0	IL=0, 183	IL=1
e1=0, 8	R0 (1, 0) =300		R0 (1, 1) =200
e =0, 9	283, 3		166, 7
e2=1, 1	R0(2, 0) =250		R0(2, 1) =100

Рис. 1.1. Исходные данные для интерполяции R₀

 

Интерполяция по e при I_L = 0

изменение Δ e =1, 1-0, 8 = 0, 3 соответствует изменению Δ R₀ = 300-250=50;

изменение Δ e =0, 9-0, 8 = 0, 1 соответствует изменению Δ R₀ =х:

Интерполяция по е при I_L=1

Δ е =0, 3 — Δ R₀ = 100

Δ е =0, 1 — Δ R₀ =х

Интерполяция по I_L при е = 0, 9

	Δ IL =1-0 = 1 — Δ R0 = 283, 3-166, 7=116, 6
	Δ IL =0, 183 — Δ R0 =х

Для получения того же результата можно воспользоваться интерполяционной формулой:

Итак, расчетное сопротивление глины полутвердой с коэффициентом пористости е=0, 9 и I_L =0, 183 равно R₀=262кПа.

Примечание: Интерполяцию для определения R₀ можно выполнять и графическим методом (Приложение, примеры 5, 6).

3^й слой (проба отобрана из скв. №2 с глубины 10 м)

Вид – песчаный грунт, не пластичный, так как характеристики пластичности W_L и W_p.отсутствуют.

Разновидность по гранулометрическому составу:

– песок средней крупности, так как частиц крупнее 0, 25> 50%: 22, 0+40, 0=62% (Приложение, табл. 1);

Разновидность по плотности сложения, определяемой через коэффициент пористости:

- песок средней плотности (Приложение, табл. 2);

Разновидность по степени водонасыщения:

0, 8 < 0, 999 < 1, 0 – насыщенный водой (Приложение, таблица 3).

Расчетное сопротивление песка средней крупности и средней плотности, независимо от степени водонасыщения R₀ = 400 кПа (Приложение, таблица 4).

Результаты обработки всей инженерно-геологической информации и ее анализ позволяют дать общую предварительную оценку основаниям.

2. Построение инженерно-геологического разреза и эпюры R₀.

В индивидуальном задании есть либо 3 скважины, либо 2 скважины, а между ними - шурф, в трех таблицах для каждой скважины (или шурфа) даны:

­ абсолютная отметка устья скважины;

­ абсолютные отметки подошвы слоев;

­ глубина подошвы слоя;

­ мощность слоя;

­ уровень грунтовых вод.

По данным о границах между грунтовыми слоями и о положении уровня подземных вод строится инженерно-геологический разрез по скважинам (или шурфам), расположенным на продольной оси здания. (Пример оформления инженерно-геологического разреза дан на рис. 2.1).

Причем, абсолютная отметка подошвы последнего слоя соответствует отметке забоя скважины (шурфа), однако забой шурфа может не доходить до подошвы слоя, а обрываться внутри него. В таком случае, чтобы начертить границу слоя необходимо соединить линией отметки подошвы данного слоя по скважинам № 1 и № 2).

На разрезе нанести точку (место отбора образца) каждый слой грунта заштриховать в соответствии с условными обозначениями, принятыми в документации по инженерно-геологическим изысканиям (Приложение, таблицы 10 - 12).

Инженерно-геологический разрез расположить на листе формата А3 таким образом, чтобы справа от него осталось место для построения эпюры условного расчетного сопротивления R₀ и эпюры природного давления σ _zg.

Эпюру R₀ построитьдля каждого грунтового слоя с указанием видов и разновидностей этих слоев.

При определении ординат эпюры природного давления σ _zg использовать мощности грунтовых слоев для правой скважины. (рис. 2.1).

Рис. 2.1.Инженерно-геологический разрез с эпюрой R0 и эпюрой природного давления.

Исходные данные для расчета и построения эпюры природного давления

Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, что грунты 3-го и 4-го слоев, представленные песками, насыщенными водой, будут находиться во взвешенном состоянии (для них надо определить γ _sb - удельный вес во взвешенном состоянии), а 5-й слой – суглинок полутвердый (с показателем текучести I_L=0, 18< 0, 2)является водоупором, поэтому на него будет давить слой воды, высотой, равной мощности 3-го и 4-го слоев (2, 4 м).

Вычисление удельного веса во взвешенном состоянии для грунтов 3-го и 4-го слоев, залегающих ниже уровня грунтовых вод:

Рис. 3.2.схема к расчету и построению эпюры природного давления

Вычисление ординат эпюры природного давления:

1. На отметке поверхности земли природное давление равно нулю.

2. На границе I и II слоев:

σ zg I= γ 1hI= 17·1, 3 = 22, 1 кПа.

3. На границе II и III слоев:

σ zg, II =γ 1h1+ γ 2h2 =22, 1+19, 2·1, 1 = 43, 22 кПа.

4. На границе III и IV слоев:

σ zg, III = σ zg, II + γ 3sвh3 =43, 22+ 10, 1·1, 2= 55, 34 кПа

5. На границе IV и V слоев:

σ zg, IV = σ zg, III + γ 4sв·h4 =55, 34+10, 3·1, 2=67, 7 кПа

А с учетом давления толщи воды высотой h_w=2, 4 м над суглинком полутвердым, являющимся водоупором:

σ zg, IVw = σ zg, IV + γ w·hw= 67, 7+10·2, 4=91, 7 кПа

6. В V слое на глубине h₅ = 8 м:

σ zg, V = σ zg, IVw+ γ 5·h5= 91, 7 + 19, 1·8 = 244, 5 кПа

Примечание: при отсутствия водоупора, среди грунтовых слоев, залегающих ниже УГВ, все эти грунты будут находиться во взвешенном состоянии, поэтому для них надо определять γ _sb (скачка в эпюре природного давления не будет).

Таблица 4.

Приложение

Таблица 1.

Таблица 2.

Таблица 3.

Разновидности песчаных грунтов по степени водонасыщения S_r

Разновидности	Значения степени водонасыщения Sr
Маловажные
Влажные
Насыщенные водой

 

Таблица 4.

Расчетные сопротивления R_о песчаных грунтов

Разновидности песка	Значения в зависимости от плотности сложения песков
Плотные	Средней плотности
Крупные
Средней крупности
Мелкие:
Маловлажные
влажные и насыщенные водой
Пылеватые:
Маловлажные
Влажные
насыщенные водой

Примечание:

R₀ не нормируется для рыхлых песков с коэффициентом пористости:

· пески гравелистые, крупные и средней крупности е 0, 70

· пески мелкие е 0, 75

· пески пылеватые е 0, 80

Таблица 5.

Разновидности глинистых грунтов по числу пластичности I_p

 

Разновидности
Супесь	Суглинок	глина

Таблица 6.

Разновидности глинистых грунтов по показателю текучести I_L

Супеси	Суглинки и глины
твердые		твердые
пластичные		полутвердые
текучие		тугопластичные.
		мягкопластичные
		текучепластичные
		текучие

Таблица 7.

Расчетные сопротивления глинистых грунтов

 

Глинистые грунты	Коэффициент пористости е	Значения при показателе текучести
= 0	=1
Супеси	0, 5 0, 7
Суглинки	0, 5 0, 7 1, 0
Глины	0, 5 0, 6 0, 8 1, 1

Примечание.

Для глинистых грунтов:

1. R₀ определяется путем двойной интерполяции показателей е и .

2. Если в глинистом грунте показатели е или I_L получились меньше табличных:

· е< 0, 5 - грунт имеет большую плотность и его фактическое R будет больше R₀ указанного в таблице для е=0, 5.

· - данный грунт находится в твердом состоянии, и его фактическое R будет больше R₀ указанного в таблице для .

Поэтому для предварительной оценки несущей способности грунтов можно взять значения R₀ для ближайших меньших значений: .

3. R₀ не нормируется если эти показатели больше табличных:

➡ для всех глинистых грунтов (текучая консистенция).

➡

В примерах 5 и 6 показано, как можно выполнять интерполяцию данных Таблицы 7 для определения условного расчетного сопротивления R₀ графическим методом.

Пример 5. Определение условного расчетного сопротивления R₀ графическим методом для супеси пластичной с коэффициентом пористости е=0, 56 и показателем текучести I_L=0, 65

Пылевато-глинистые грунты	Коэффициент Пористости е	Значения RO, кПа при показателе текучести грунта
IL = 0	IL=0, 65	IL = 1
Супесь пластичная	0, 5
0, 56		275, 25
0, 7

> 1% .

1. Интерполяция по е для I_L=0:

х; 300-30= 270 кПа

2. Интерполяция по е для I_L=1:

х; 300-15= 285 кПа

3. Интерполяция по I_L для заданного е.

х; 285-9, 75=275, 25 кПа

 

Пример 6. Определение условного расчетного сопротивления R₀ графическим методом для суглинка тугопластичногос коэффициентом пористости е=0, 64 и показателем текучести I_L=0, 42

 

Пылевато-глинистые грунты	Коэффициент Пористости е	Значения RO, кПа (кгс/см2), при показателе текучести грунта
IL = 0	IL=0, 42	IL = 1
Суглинок тугоплас-тичный	0, 5	300		250
0, 64		238, 12
0, 7	250		180

> 1%

1. Интерполяция по е для I_L=0:

х; 300-35= 265 кПа

2. Интерполяция по е для I_L=1:

х; 250-49= 201 кПа

3. Интерполяция по I_L для заданного е.

х; 265-26, 88=238, 12 кПа

 

 

Таблица 8.

 

Значения коэффициента поперечной деформации ν

Грунты	Коэффициент поперечной деформации (Пуассона) ν
Наименование	Консистенция	Немерзлое состояние	Твердомерзлое состояние
Крупнообломочные грунты	0, 27	0, 20-0, 25
Пески и супеси	0, 30-0, 35	0, 20-0, 30
Суглинки	0, 35-0, 37	0, 27-0, 33
Глины	Твердые JL< 0	0, 20-0, 30	0, 3-0, 35
Полутвердые 0 < JL ≤ 0, 25	0, 30-0, 38	0, 35-0, 39
Тугопластичные 0, 25 < JL ≤ 0, 5 Мягкопластичные 0, 5 < JL ≤ 0, 75 и текучепластичные 0, 75 < JL ≤ 1	0, 38-0.45	0, 39-0, 41

П р и м е ч а н и е – Меньшие значения принимаются при большей плотности грунта.

 

Таблица 9.

По ГОСТ 21.302-96

Обозначение	Наименование	Обозначение	Наименование
	Песок гравелистый		Слой почвенно-растительный
	Песок крупный		Насыпные грунты с включениями
	Песок мелкий		Торф
	Песок пылеватый		Ил
	Глина		Лесс (лессовидные суглинок, глина)
	Суглинок		Доломит
	Суглинок моренный		Известняк
	Супесь		Мергель
	Супесь моренная		Закарстованность

Таблица 10.

Таблица 11.

Таблица 12.

Линии по ГОСТ 2.303-68*

Обозначение	Наименование
	Линии разрезов на плане застройки - 0, 7 мм
	Граница слоев сплошная волнистая - 0, 3-0, 5
	Линии штриховки сплошная черная - 0, 3 мм
	Уровень подземных вод – пунктирная синяя 0, 5-0, 7 мм
	Контуры сооружения, привязанного к инженерно-геологическому разрезу – сплошная красная - 0, 7 мм
	Грунт водоупорный обозначается темно-желтым цветом

Таблица 13.

Нормативные значения удельного сцепления с_n, кПа, угла внутреннего трения j_n, град. и модуля деформации Е, кПа, песчаных грунтов четвертичных отложений.

Песчаные грунты	Обозначения характеристик грунтов	Характеристика грунтов при коэффициенте пористости е, равном
0, 45	0, 55	0, 65	0, 75
Гравелистые и крупные	cn			-	-
jn				-
E				-
Средней крупности	cn				-
jn				-
E				-
Мелкие	cn				-
jn
E
Пылеватые	cn
jn
E

Таблица 14.

Нормативные значения удельного сцепления с_n, кПа, угла внутреннего трения j_n, град., пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений

Наименование грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести	Обозначения характерис-тик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е, равном
0, 45	0, 55	0, 65	0, 75	0, 85	0, 95	1, 05
Супеси	0 £ IL£ 0, 25	cn jn					- -	- -	- -
0, 25 < IL£ 0, 75	cn jn						- -	- -
Суглинки	0 < IL£ 0, 25	cn jn							- -
0, 25 < IL£ 0, 5	cn jn							- -
0, 5 < IL£ 0, 75	cn jn	- -	- -
Глины	0 < IL£ 0, 25	cn jn	- -
0, 25 < IL£ 0, 5	cn jn	- -	- -
0, 5 < IL£ 0, 75	cn jn	- -	- -

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Институт ____________________________________

 

 

Кафедра механики грунтов и геотехники

 

 

изучение, обработка и анализ

инженерно-геологических и гидрогеологических

условий площадки строительства

 

(расчетно-графическая работа)

 

 

 

Факультет, курс, группа:
Студент:
Консультант:
Вариант геологии

 

Дата сдачи _______________

 

 

Москва 20_____г.

Список литературы

 

1. Механика грунтов, основания и фундаменты [Текст]: учеб. пособие для вузов / под ред. С. Б. Ухова; [С. Б. Ухов [и др.]; [рец. Б. И. Дидух]. - Изд. 5-е, стер. - М.: Высшая школа, 2010. - 566 с

 

2. Механика грунтов. Краткий курс [Текст]: учебник для строит. спец. вузов/ Н. А. Цытович; [рец: И. И. Черкасов]. - Изд. 6-е. - Москва: ЛИБРОКОМ, 2011. - 272 с учеб. для вузов

 

3. СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83*). Основания зданий и сооружений. М., Госстрой России.

 

4. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация.

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.

 

7. Механика грунтов [Текст]: учеб. для вузов / Р. А. Мангушев, В. Д. Карлов, И. И. Сахаров; рец.: А. К. Бугров, А. И. Осокин. - М.: Изд-во АСВ, 2009. - 264 с.

 

8. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии) [Текст]: учебник / Б. И. Далматов. - Изд. 3-е, стер. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2012. - 415 с. учеб. пособие.

 

9. Малышев М.В., Болдырев Г.Г. Механика грунтов, основания и фундаменты (в вопросах и ответах). М., Издательство АВС, 2004 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра механики грунтов и геотехники

 

 

изучение, обработка и анализ

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. V.5. Обработка на фрезерных станках
2. Воспроизведение и обработка данных
3. Глава 13. Обработка данных средствами электронных таблиц
4. Глава 1: Идеологическая Обработка
5. Графическая обработка результатов эксперимента
6. ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ С ПОМОЩЬЮ ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТОВ И ОБРАБОТКА ИЗМЕРЕНИЙ С МНОГОКРАТНЫМИ НАБЛЮДЕНИЯМИ
7. Испытание образца и обработка опытных данных
8. Испытание образцов и обработка полученных данных
9. Кодирование и обработка графической информации
10. Лекция 9. Внепечная обработка стали. Способы обработки жидкой стали вакуумом, инертными газами. Аргонокислородная продувка. Обработка синтетическими шлаками, порошковыми материалами.
11. Математическая обработка исследования