Зміст

Реферат
1. Розрахунок, напружень від дії зосередженої сили.
1.1 Побудова епюри розподілу вертикальних складових напруг? Z по горизонтальній осі, заглиблений від поверхні на Z0 і перетинаються з лінією дії сили N
1.2. Побудова епюри розподілу вертикальних складових напруг? Z по вертикальній осі, віддаленій від лінії дії сили N на задану відстань r0
2. Розрахунок штучних споруд на трасі автомобільної дороги
2.1. Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика
2.2. Розрахунок фундаменту опори шляхопроводу по деформацій підстави
2.2.1. Визначення розмірів підошви фундаменту.
2.2.2. Розрахунок осадки фундаменту опори шляхопроводу.
2.3. Розрахунок підпірної стінки, обгороджує виїмку в грунті
2.3.1. Вплив активного тиску грунту на підпірну стінку.
2.3.2. Вплив пасивного тиску грунту на підпірну стінку
3. Розрахунок стійкості укосу виїмки в грунті графоаналіті-ного методом круглоціліндріческіх поверхонь ковзання.

Бібліографічний список

Реферат

Курсова робота з механіки грунтів виконується з метою: закріплення курсу та придбання студентами навичок в оцінці інженерно-геологічних умов будівельного майданчика та виконання розрахунків при вирішенні практичних інженерних задач, що відповідають профілю спеціальності "Автомобільні дороги".
Завдання на курсову роботу включає в себе дані про інженерно-геологічних умов будівельного майданчика, де на трасі автомобільної дороги, що проходить у виїмці, в місці перетину її з шляхопроводом, пробурено три свердловини.
Задані геологічні колонки по свердловинах, фізичні характеристики грунту, зразок завдання наводиться.
Необхідно зробити розрахунок укосу виїмки в грунті, розрахунок підпірної стінки, обгороджує виїмку в грунті, розрахунок опади фундаменту проміжної опори шляхопроводу.
Окремим розділом курсової роботи виділяється завдання за визначенням вертикальних складових напруг? Z від дії на поверхні грунту зосередженої сили N.
Виполненіюкурсовойработи должносопутствоватьізученіе спеціальної технічної літератури.

1. Розрахунок напружень від дії зосередженої сили.

Задані зосереджена сила N, z0 відстань від поверхні грунту до горизонтальної осі z, що перетинаються з лінією дії сили N, відстань r0 від лінії дії сили N до вертикальної осі z.
Необхідно побудувати епюри напруг? Z при заданих значеннях N, z0, r0.
Напруження розраховуються за формулами Буссінеска:
? z = 3N/2?? z3/R5
або
? z = N/z2??,
де R - відстань від точки прикладання сили N до точки, в якій визначається напруження; R = x2 + y2 + z2
K - безрозмірний коефіцієнт, величина яка залежить від ставлення r/z. Значення коефіцієнтів До наводиться в таблиці.
N = 35 kH
r0 = 3,5 м
z0 = 1,6 м

1.1 Побудова епюри розподілу вертикальних складових напруг? Z горизонтальної осі, заглиблений від поверхні на z0 і перетинаються з лінією дії сили N.
Для побудови епюри? Z за досить заповнити таблицю 1,
в якій z0 = const задано, а r призначається, як показано в таблиці 1. Залежно від відносин r/z0 по таблиці вибирається коефіцієнт K.
Висновок: при видаленні на величину z0 = 1,5 м від вертикального навантаження N = 35 кН максимальне значення? Z (max) = 7,4 кПа розташовується під даною силою і якщо поступово видаляти по горизонталі то? Z буде спадати.
1.2 Побудова епюри розподілу вертикальних складових напруг? Z по вертикальній осі, віддаленій від лінії дії сили N на задану відстань r0.
Для побудови епюри? Z за досить заповнити таблицю 2,
в якій r0 = const задано, а z призначається.
Розрахунок напруг? Z Таблиця 2.
r, м
z, м
r/z
K
N/z2, кН/м3
? z, кПа
3,5
0,0
0
0,4775
0
0
3,5
1,0
3,5
0,0007
35
0,0245
3,5
2,0
1,75
0,0146
8,75
0,1277
3,5
3,0
1,16
0,0585
3,89 />
3,5
4,0
0,875
0,1086
2,18
0,237
3,5
5,0
0,7
0,1762
1,4
0,246
3,5
6,0
0,58
0,2629
0,97
0,255
3,5
7,0
0,5
0,2733
0,71
0,194
Висновок: якщо видаляти по горизонталі досліджуваного грунту від вертикального навантаження N = 35 кН на величину r0 = 3,5 м, напруга? Zна глибині z = 0 м приймає мінімальне значення, зі збільшенням ж глибини, напруга? Z підвищується, отже в даному випадку епюр несиметрична, а? z (max) = 0,255 кПа.
2. Розрахунок штучних споруд на трасі автомобільної дороги.
2.1 Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика.
Використовуючи задані інженерно-геологічні розрізи по свердловинах та з огляду на заданий на плані відстань між свердловинами в масштабі 1:100, будується геологічний розріз між двома свердловинами. На отриманий таким чином геологічний розріз накладається приведена в завданні до курсової роботи виїмка в грунті, обгороджена з одного боку підпірної стінкою, а з іншого боку - укосом заданого закладення. У центрі виїмки знаходиться опора шляхопроводу (малюнок).
За даними завдання, наведених у таблиці фізичних характеристик грунту, пошарово визначається щільність сухого грунту за формулою:
? d =?/(1 + W)
Коефіцієнт пористості грунту визначається за формулою:
e = (? s-? d) /? d
Повна вологоємність грунту визначається за формулою:
Wsat = e? W /? S
Ступінь вологості грунту визначається за формулою:
Sr = W/Wsat
Де W - природна вологість грунту в частках одиниці;
? w - щільність води, яка приймається рівною 1 г/см3.
Для глинистих грунтів необхідно визначити число пластичності за формулою:
Ip = (Wl-Wp)? 100
І показник плинності за формулою:
Il = (W-Wp)/(Wl-Wp)
Питома вага грунту і питома вага часток розраховується за формулами:
? = g?? кН/м3 і? s = g?? s кН/м3
Характеристики міцності Сn і? N, деформаційні характеристики грунтів Е і розрахунковий опір приймаються з таблиць завдання.
Значення характеристик міцності грунту в розрахунках підстави по деформацій при виконанні приймаються з коефіцієнтом надійності по грунту? G (c) = 1
Питомий зчеплення СII = Cn, кут внутрішнього тертя? II =? N.
У розрахунках підстави по несучої здатності грунту значення характеристик міцності грунтів визначається за формулою:
CI = Cn /? G (c),? I =? N /? G (?).< br /> Де? G (c) - коефіцієнт надійності по грунту,? G (c) = 1,5;
? g (?) - коефіцієнт надійності. Для піщаних грунтів 1,1, для пилуватого-глінястих 1,15.
Відповідні дані заносяться в таблицю механічних характеристик грунтів.
Отримані результати аналізуються і робляться висновки про особливості інженерно-геологічних умов будівельного майданчика.
Завдання до курсової роботи з механіки грунтів.
2.2 Розрахунок фундаменту опори шляхопроводу по деформацій підстави.


У вихідних даних на курсову роботу задані: навантаження, що передається на фундамент від опори шляхопроводу N0; глибина закладення фундаменту d1; співвідношення сторін прямокутної підошви фундаменту? = L/b. Необхідно визначити розміри підошви фундаменту l, b, розрахунковий опір грунту R, середній тиск під підошвою фундаменту Р і осідання підстави S.

2.2.1. Визначення розмірів підошви фундаменту.

Розрахунок ширини підошви фундаменту можна виконати методом послідовних наближень: спочатку призначається ширина фундаменту b = 0 і визначається розрахунковий опір грунту під підошвою фундаменту R за формулою:
R =? C1? C2/K [M? B???? Mgd1? II '+ McCII]

де??,? g,? c - коефіцієнти, що приймаються з таблиці;
? c1? c2/К - добуток коефіцієнтів умов роботи, в курсовій роботі можна прийняти рівним 1,0.
b - ширина підошви фундаменту;
d1 - глибина закладання фундаменту;
CII - розрахункове значення питомої ваги грунту, що залягає нижче підошви фундаменту;
? II '- те ж, що залягає вище підошви фундаменту.
Ширина підошви фундаменту визначається за формулою:
bc = N0/(R-? срd1)?

де? СР - осредненний питома вага бетону та грунту на виступах фундаменту. Можна прийняти рівним 21 кН/м3.
Розрахунок повторюється до тих пір, поки bc останніх наближень буде відрізнятися не більше ніж на 1 см.
А так само можна скористатися формулою:
P = N0 + b2d1? Ср/b2

Дані для розрахунку:? СР = 22кН/м3
 N0 = 3000кН
? II '= 18,8 кН/м3
? II = 20,38 кН/м3
 CII = 17кПа
?????= 0,93
? g = 4,5
? c = 7,15

Після багаторазових підстановок отримуємо b = 3,1 м
P = 350 кПа

2.2.2. Розрахунок осадки фундаменту опори шляхопроводу.

Перед розрахунком опади основи необхідно показати геологічні умови будівельного майданчика з урахуванням положення поверхні грунту та з розташуванням фундаменту опори шляхопроводу. Природне тиск грунту визначається за формулою:
? zg??? ihi

Для умов будівельного майданчика будується епюр природних тисків. Додатковий тиск на грунт у рівні підошви фундаменту визначається за формулою:
P0 = P-? Zg0
 
P = (N0 + Gгр + Gф)/b2 P = 350 кПа
Gф = Vф? Бет
Де Vф = b2h1 +1,22 (d1-h1)
Gгр = Vгр? Гр
Де Vгр = b2d1-Vф
 
Після обчислень Р0 = 233,64 кПа
Значення природного тиску в рівні підошви фундаменту? Zg0 можна визначити графічно по епюр природних тисків на глибині z = H + d1.
Товща грунту під підошвою фундаменту ділиться на шари hi = 0,4 b і на нижніх межах цих шарів визначаються напруги? Zp за формулою:
? zp =? P0
де?? - коефіцієнт, що приймається за таблицею.

У даному випадку hi = 0,4? 3,1 = 1,24 м
При розрахунку опади підстави проміжні обчислення зручно записувати в таблицю розрахунку опади підстави. За даними стовпців 2 і 5 таблиці будується епюр додаткових тисків? Zp = f (z). Розрахунок слід вести до нижньої межі стисливою товщі (B1C1), яка визначається шляхом порівняння значень? Zp і? Zg на одній тій же глибині. На нижній межі стисливою товщі? Zp = 0,2? Zg. В графу 6 заносяться середні напруги в межах кожного шару:
? zpi = (? z1p +? z2p)/2

У графу 7 таблиці заносять модулі деформації грунту Еi, що залягає в межах шарів. У графу 8 таблиці заносяться результати розрахунку осад окремих шарів грунту:
Si = 0,8 *? Zpi * hi/Ei

Осадка фундаменту визначається як сума осад окремих шарів грунту: S =? Si


Розрахунок опади основанія.Табліца 5.
hi
zi
Zi/0,5 b
?
? zp =? P0
? zpi, кПа
Еi, кПа
Si
1
2
3
4
5
6
7
8


1,24

 
 0 01 223,64

1,240,80,8178,91

2,481,6 0,449 100,4

 - - -

3,722,4 0,257 57,47

4,963,2 0,1635,78

6,240,108 24,15



201,27

28000


0,0071
1,24


139,65

0,0049
0,82



78,93


0,0018
0,42




33000

1,24


46,62

0,0014
1,24


29,96

0,0009
S =? Si
? = 0,016 м
Висновок:? Zp = 0,2? Zg осадка фундаменту після лінії B1C1 незначна, розрахунок ведемо до цієї лінії. Фундамент стійкий, використання не складно.


 Облік впливу сусідніх фундаментів на опади підстави.

Опора шляхопроводу складається з кількох колон, кожна з яких спирається на окремий фундамент. Поруч розташовані фундаменти роблять вплив на опади розглянутого фундаменту. Облік впливу сусідніх фундаментів на осідання розглянутого фундаменту можна проводити методом еквівалентного модуля.
Додаткова осаду розглянутого фундаменту від впливу сусіднього фундаменту визначається за формулою:
? S =? 0P0c (1 -??)/ Eекв

де? 0 - коефіцієнт, який визначається з урахуванням відстані від центру навантаженої квадратної майданчики зі стороною "з" до центру фундаменту, на якій цей майданчик впливає. Якщо сусідній фундамент має форму квадрата, рівновеликі цього трикутника за формулою:
з = lb
де l і b - сторони підошви прямокутного фундаменту. У таблиці коефіцієнтів? 0 вибирається значення коефіцієнта? 0 в залежності від ставлення x/c.


Епюри природних і додаткових тисків, масштаб 1:100


Р0 - додатковий тиск під підошвою фундаменту сусіднього;
? - Коефіцієнт Пуассона, у розрахунках можна прийняти?? 0,3;
Еекв - еквівалентний модуль деформації грунту, при визначенні якого необхідно враховувати, що лінія впливу стисливості грунтів має max не у підошви розглянутого фундаменту, а заглиблюється від стопи тим більше, чим далі розташований що впливає фундамент.
У результаті розрахунків робиться зіставлення опади фундаменту і граничної деформації підстави. Проводиться перевірка дотримання умови:
S +?? SiSus
Де Sus = 1,5 L
Де L - довжина меншого з двох що примикають до проміжної опори шляхопроводу прогонових будівель в метрах.


2.3. Розрахунок підпірної стінки, обгороджує виїмку в грунті.
Вихідні дані для розрахунку задані в завданні на проектування.
За підпірної стінкою залягають грунти непорушеною структури. На поверхні грунту є прігрузка інтенсивністю g. Перед розрахунком необхідно уточнити розташування шарів грунту на ділянці дії активного тиску від поверхні грунту до глибини H і на ділянці дії пасивного тиску - від дна виїмки до глибини h0.
У розрахунку підпірної стінки враховуються розрахункові характеристики грунту? I, СI.
Якщо в межах підпірної стінки до глибини H залягають кілька шарів глинистих грунтів або декілька шарів піщаних грунтів, то їх осредненние міцнісні характеристики слід визначити за формулами:
? I = (? I1h1 +? I2 + ...)/H
CI = (CI1 + h1 + CI2h2 + ...)/H

Так само осредняются і питомі ваги шарів грунту, що залягають за підпірної стінкою. Якщо ж за підпірної стінкою від поверхні грунту до глибини Н1 залягає глинистий грунт, а нижче на ділянці Н2 = Н-Н1 піщаний грунт, або навпаки, спочатку піщаний, а потім глинистий грунт, то осредненіе міцності слід вести окремо для шару Н1 і для шару Н2. Таким же чином при необхідності можна осредніть характеристики міцності в межах шару h0 для розрахунку пасивного тиску.
За розрахунками за підпірної стінкою від поверхні грунту до глибини:
H = 5,8 м ????= 15,46?
????= 18,9 кН/м CI = 18,13 кПа

2.3.1. Вплив активного тиску грунту на підпірну стінку.

Інтенсивність розподілу активного тиску за підпірної стінкою з урахуванням прігрузкі за підпірної стінкою визначається за формулою:
 Paz =? Iz * tg2 (450 -? I/2) + g * tg2 (450 -? I/2)-2CI * tg2 (450 -? I/2)

Для побудови епюри активного тиску на підпірну стінку досить визначити величину інтенсивності активного тиску у підошви підпірної стінки або на нижній межі розглянутого шару Н1. Таким чином, при z = H або при z = H1:
Paz = Pah + Pag-Pac
 
Де Pah =? IHtg2 (450 -? I/2)
Pag = g tg2 (450 -? I/2)
Pac = 2CItg (450 -? I/2)

При Рag-Pac> 0 епюр активного тиску має вигляд трапеції. При Рag-Pac = 0 - вигляд трикутника. При Рag-Pac

Якщо в межах підпірної стінки чергуються піщані і глинисті грунти, то розрахунок інтенсивності активного тиску слід проводити роздільно: на початку для верхнього шару Н1, а потім для нижнього шару Н2. При цьому слід враховувати, що навантаження g1 = g +? IHI.
В пов'язаних грунтах в безпосередній близькості від поверхні грунту розрахункова інтенсивність активного тиску до глибини hc може виражатися негативним числом Paz
2CI-gtg (450 -? I/2)
? Itg (450 -? I/2)

Рівнодіюча активного тиску еа можна визначити як площа епюри інтенсивності активного тиску. Напрямок рівнодіюча активного тиску, що діє на вертикальну грань підпірної стінки, горизонтальне, а точка її програми знаходиться в центрі ваги епюри.
У результаті розрахунку визначається перекидаючий момент відносно точки О, розташованої на передній грані підпірної стінки.
При z = 5,8 м; Paz = 41,99 кПа;
Рівнодіюча Еа1 = 121,77 кН.
Визначаємо перекидаючий момент Моа = 235,42 кНм.
2.3.2. Вплив пасивного тиску грунту на підпірну стінку.

Підпірна стінка заглублена в грунт нижче дна котловану на h0. Відомі розрахункові значення характеристик грунту, що залягає в межах глибини h0. Необхідно оцінити характер розподілу пасивного тиску грунту на підпірну стінку, визначити рівнодіюча пасивного тиску грунту на підпірну стінку ЕN, визначити момент, що утримує за рахунок пасивного тиску підпірну стінку від перекидання Mon.
Для оцінки характеру розподілу пасивного тиску грунту в залежності від заглиблення стінки від дна котловану будується епюр пасивного тиску. Для побудови епюри пасивного тиску використовується відома залежність:
Pnz =? Iz * tg2 (450 +? I/2) 2 CI * tg (450 -? I/2)

Цю залежність можна скорочено записати в наступному вигляді:
Pnz = Pnh + Pnc

Де Pnh =? Iztg2 (450 +? I/2)
Pnc = 2CItg (450 +? I/2)

Оскільки залежність пасивного тиску від глибини носить лінійний характер, то для побудови епюри досить визначити пасивне тиск в двох точках - при z = 0 і при z = h0. Рівнодіюча пасивного тиску визначається як площа епюри пасивного тиску за формулою:
ЕN = (Pnh 2 Pnc) * h0/2

Момент відносно точки 0 передній грані підпірної стінки визначається за формулою:
Pnh 3 Pnch02
3 * 2

Точка програми рівнодіюча пасивного тиску грунту визначається шляхом визначення відстані від підошви підпірної стінки до лінії дії рівнодіюча пасивного тиску:
e0 = Mon/En

При z = 0 м; Pпz = 27,59 кПа.
При z = 1,6 м; Pпz = 79,81 кПа.
Рівнодіюча Еп1 = 85,92 кН.
Визначаємо утримує момент Моп = 57,59 кНм.

Побудова епюри пасивного тиску грунту на підпірну стінку за результатами розрахунку: вибирається система координат. Аналіз отриманих даних після розрахунку підпірної стінки полягає в зіставленні результатів розрахунку активного та пасивного тиску грунту на підпірну стінку.

Розглядаючи момент щодо точки Про дії на підпірну стінку активного тиску, як перекидаючий момент порівнюємо його з утримує моментом від перекидання підпірної стінки, який включає в себе поряд з моментом щодо точки Про передній грані підпірної стінки від пасивного тиску і моменту щодо тієї ж точки від власного ваги підпірної стінки.
Mou = Mon + Qe1

Де Q - власна вага підпірної стінки (у розрахунках звичайно враховуємо вага підпірної стінки на довжині 1м);
е1 - плече моменту від дії сили Q щодо точки Про передній грані підпірної стінки.
Або скористаємося такою формулою:
Mou = Ene1 + G2b

Де е1 = b/2;
G = Hb? Б кН

Маємо Mou = 91,69 кНм

По відношенню Mou/Moa =? робиться висновок про стійкість підпірної стінки. Якщо? 1,1 підпірна стінка стійка. Якщо?
Висновок:? = 0,38 отже 0,381,1 отже стінка стійка.


Епюри активного та пасивного тиску на підпірну стінку.
3. Розрахунок стійкості укосу виїмки в грунті графоаналітичних методом круглоціліндріческіх поверхонь ковзання
Метод заснований на перевірці стійкості укосу виїмки по одній з імовірних поверхонь ковзання. Як така поверхні з урахуванням наявних спостережень вибрані циліндрична. Відповідальним етапом розрахунку є графічне побудову циліндричної поверхні ковзання. Вказаний укіс повинен бути накреслена в масштабі, бажано на міліметровому папері. Для побудови циліндричної поверхні ковзання вибирається центр обертання "О". Наближено положення центру обертання визначаємо на перетині ліній, проведених з урахуванням кутів? = 30 ° і? = 40 °.
За допомогою циркуля з центру обертання "О" через точку "В" в підошві укосу проводиться окружність, відтинає призматичний об'єм грунту з поперечним перерізом АВС.
Розрахунковим є призматичний об'єм грунту з перетином, обмеженим поверхнею укосу і поверхнею ковзання. Висота призматичного обсягу в розрахунках звичайно призначається рівною 1 м. Виділена сповзаюче частина масиву грунту вертикальними площинами ділиться на елементи, кожен з яких повинен мати ділянку циліндричної поверхні ковзання цілком розміщений в одному шарі грунту.
Кількість елементів призначається в залежності від складності геологічних умов майданчика і глибини виїмки, звичайно 8-12 елементів. Аналітичну частина розрахунку доцільно проводити з записом проміжних результатів в таблицю розрахунку стійкості укосу.

У першому стовпці таблиці записуються номери розрахункових елементів. У другому стовпці записуються геометричні розміри перерізів елементів в метрах. Ці розміри знімаються з креслення, і визначаються з урахуванням обраного масштабу.
У третьому стовпці записуються наближені значення площ поперечних перерізів елементів в м2.
У четвертому стовпці таблиці записується вага елементів Gi, що визначається з урахуванням обсягів цих елементів Vi і осредненного питомої ваги грунту, вміщає в ці елементи? Ср.i за формулою:
Gi = Vi?? Ср.i
Графічно або аналітично визначається центри ваги кожного елемента. З центрів тяжіння перетинів до перетину з круглоціліндріческой поверхнею ковзання проводяться вертикалі, що є лініями дії гравітаційних сил ваги Gi кожного з цих елементів.
З центру обертання "О" в точці перетину ліній дії ваги кожного з елементів з поверхнею ковзання АI проводяться промені, які утворюють з вертикаллю кути? I.
За допомогою транспортира змінюються кути? I їх величини заносяться в стовпчик 5. Отримані дані дозволяють за правилом Паралель-грама розкласти сили кожного з елементів Gi на нормальні Ni і дотичні складові Fi сили до майданчиків ковзання кожного з елементів.
 
Ni = Gi * cos? I
Fi = Gi * sin? I
Значення Ni і Fi заносяться в стовпці 6 та 7. Денние стовпця 7 необхідно скласти і записати? Fi. Реактивні зусилля Fui, що діють на ділянках поверхонь ковзання кожного з елементів, що визначаються за формулою: Fui = Nitg? Iili

Для визначення складових Fui, в стовпці 8 і 9 записуються кути внутрішнього тертя? Ii і питомі зчеплення СII грунтів, що залягають у межах ділянок поверхні ковзання i-го елемента.
У стовпець 10 записуються довжини ділянок поверхні ковзання в межах i-го елемента li. У стовпці 11 порядково записуються твори CIili.
У стовпці 12 порядково записуються твори Nitg? Ii. Дані колонок 11 і 12 підсумовуються, а потім отримані суми складаються між собою:
? Fui =? CIi +? Nitg? Ii
Результати розрахунку коефіцієнта стійкості укосу "К":
K =? Fui /? Fi
Необхідні дані для розрахунку коефіцієнта стійкості укосу є в таблиці розрахунку стійкості укосу. Укіс вважається стійким за обраною поверхні ковзання, якщо
К1, 1.
К = 424,2/192,06 = 2,2
Висновок: так як К> 1,1, то можна сказати, що укіс по вибраній поверхні ковзання стійкий.

Графічне побудова круглоціліндріческой поверхні ковзання, масштаб 1:50

Література

1. Посібник з проектування підстав будівель і споруд: М: ЦІТП Держбуд СРСР, 1986; - З 14-24,30-32,172-174.
2. Методичні вказівки до курсової роботи з механіки грунтів для студентів спеціальності 1211 "Автомобільні дороги".