Kursinformation

Механика грунтов

Дисциплина "Механика горных пород и грунтов" предусматривает освещение основных законов механики грунтов, методов определения напряжений в грунтах, теории предельного напряженного состояния пород. Рассматривает основные принципы расчета устойчивости оснований и сооружений, откосов и подпорных стенок; условия устойчивости и принципы проектирования подземных сооружений. 

Введение

Содержание дисциплины. Связь её с другими науками физико – математического и геологического циклов. Краткая история развития "Механики грунтов"; роль отечественных учёных. Современное состояние "Механики грунтов", перспективы её дальнейшего развития. Основные задачи.

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ

1. Особенности грунтов оснований как объектов строительства. Модели механического поведения грунтов. Методы решения задач механики грунтов.

2. Особенности деформирования грунтов. Линейные и нелинейные деформации. Упругие и пластические деформации. Объемные и сдвиговые деформации. Ползучесть грунтов. Понятие о фильтрационной консолидации грунтов.

2. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

1. Характеристики механических свойств грунтов. Основные схемы лабораторных испытаний. Режимы испытания образцов.

2. Деформируемость грунтов. Физические представления. Одноосные испытания. Компрессионные испытания: компрессионная кривая, коэффициент сжимаемости. Понятие о структурной прочности. Трехосные испытания. Модуль деформации грунта, коэффициент бокового расширения, коэффициент бокового давления.

3. Водопроницаемость грунтов. Физические представления. Закон ламинарной фильтрации. Коэффициент фильтрации и методы его определения. Начальный градиент фильтрации. Процессы, развивающиеся в грунтах при фильтрации (фильтрационная суффозия, кольматация). Понятие об эффективных напряжениях и поровом давлении.

4. Прочность грунтов. Физические представления. Методы испытаний. Одноосное испытание. Испытание на одноплоскостной сдвиг. Трехосное сжатие. Закономерности сопротивления сдвигу, закон Кулона. Характеристики сопротивления сдвигу: угол внутреннего трения, удельное сцепление. Понятие о давлении связности. Сопротивление сдвигу при сложном напряженном состоянии. Условие предельного равновесия.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В МАССИВАХ ГРУНТОВ

1. Расчетные схемы взаимодействия сооружений и оснований. Задачи расчета напряжений.

2. Определение напряжений по подошве фундаментов и сооружений (контактная задача). Классификация фундаментов и сооружений по жесткости. Контактные модели основания: местных упругих деформаций, упругого полупространства, упругого слоя ограниченной мощности. Области применения моделей. Контактные напряжения на подошве центрально и внецентренно нагруженных абсолютно жестких фундаментов (сравнение теоретических решений и результатов натурных измерений). Влияние жесткости фундаментов на распределение контактных напряжений. Упрощенное определение контактных напряжений.

3. Определение напряжений в грунтовом массиве от действия местной нагрузки на его поверхности. Общие положения. Распределение напряжений от сосредоточенной силы (задача Буссинеска) и распределенной сосредоточенной нагрузки (задача Фламана). Приближенное определение напряжений от местной нагрузки методом суммирования. Плоская задача: равномерно распределенная и треугольная нагрузки. Главные напряжения, эллипсы напряжений. Пространственная задача: равномерно распределенная нагрузка. Метод угловых точек. Влияние формы и площади фундамента, неоднородности и анизотропии основания на распределение напряжений.

4. Определение напряжений от собственного веса грунтов при различном характере напластования и положении уровня подземных вод.

4. ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ

1. Значение вопроса. Основные положения теории предельного напряженного состояния. Характеристика методов решения задач теории предельного напряженного состояния: строгие, приближенные, инженерные методы.

2. Фазы напряженного состояния грунтов в основании фундаментов. Физические представления. Понятия о начальной критической, предельной критической нагрузках и расчетном сопротивлении основания. Определение начальной критической нагрузки. Нормативное и расчетное сопротивление грунтов основания. Определение предельной критической нагрузки: строгие и приближенные решения. Использование значений критических нагрузок при проектировании оснований и фундаментов.

5. УСТОЙЧИВОСТЬ ОТКОСОВ И СКЛОНОВ

1. Общие положения. Причины и формы потери устойчивости откосов и склонов. Характеристика и область применения строгих и приближенных методов расчета устойчивости. Кратковременная и длительная устойчивость склонов.

2. Простейшие задачи. Устойчивость откоса в идеально сыпучих грунтах. Понятие об угле естественного откоса. Влияние на устойчивость фильтрационных сил. Устойчивость вертикального откоса в идеально связных грунтах и грунтах, обладающих трением и сцеплением. Проектирование откосов с заданным нормативным коэффициентом устойчивости.

3. Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов. Расчет устойчивости в предположении плоской поверхности скольжения. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Расчетная схематизация, основные зависимости, техника расчета.

4. Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов.

6. ДАВЛЕНИЕ ГРУНТОВ НА ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ

1. Общие положения. Конструктивные типы подпорных стенок. Понятие о жестких (массивных) и гибких подпорных стенках.

2. Особенности взаимодействия подпорных стенок с массивом грунта. Активное и пассивное давление. Давление грунта в состоянии покоя. Влияние характера и величины смещений подпорных стенок, их жесткости на распределение давления грунта.

3. Аналитические методы определения активного давления грунта на вертикальную гладкую стенку. Давление сыпучих и связных грунтов. Учет пригрузки, наклона и шероховатости задней грани стенки, наклона поверхности засыпки. Аналитическое определение пассивного давления в предположении плоской поверхности скольжения.

7. ДЕФОРМАЦИИ ОСНОВАНИЙ И РАСЧЕТ ОСАДОК СООРУЖЕНИЙ

1. Значение вопроса. Основные положения. Этапы строительства и эксплуатации сооружений, изменение нагрузок и деформаций основания. Виды деформаций оснований и сооружений. Понятие о стабилизированных и нестабилизированных деформациях.

2. Теоретические основы расчета стабилизированных деформаций оснований. Постановка задачи. Осадки линейно-деформируемого полупространства и слоя грунта ограниченной мощности.

3. Основные предпосылки приближенных методов определения осадок. Понятие о глубине сжимаемой толщи. Идея метода послойного (элементарного) суммирования. Допущения, принимаемые в расчетах. Сжатие элементарного слоя грунта без учета и с учетом возможности бокового расширения. Определение глубины сжимаемой толщи.

4. Практические методы расчета стабилизированных деформаций оснований. Расчет осадки методом послойного суммирования (расчетные зависимости, техника расчета, определение характеристик сжимаемости грунтов). Учет влияния соседних фундаментов и загруженных площадей. Расчет осадки однородных и неоднородных оснований методом эквивалентного слоя (расчетные зависимости, техника расчета). Определение неравномерных осадок, кренов и горизонтальных смещений сооружений.

5. Практические методы расчета осадок оснований во времени. Определение осадки слоистых оснований во времени (расчетные зависимости, техника расчета).

8. РАСЧЕТЫ ДЕФОРМАЦИЙ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД.

Расчет перераспределения напряжений (и деформаций) в массиве пород вокруг подземных полостей. Оценка деформаций пород над подземными полостями, выработанными пространствами и при откачках подземных вод, нефти или газа. Расчет деформаций в котлованах и карьерах. Расчет суффозионных и карстовых провалов на закарстованных территориях

состав, состояние, свойства горных пород, методы расчета напряжений и деформаций 

Механика горных пород и грунтов

Строкова Людмила Александровна

Строкова Людмила Александровна       

sla@tpu.ru

Copyright ©2016.
Tomsk Polytechnic University, All rights reserved.