1.Trójfazowa budowa gruntu:

Grunt jest układem 3-fazowym, tzn na każdą objętość gruntu składają się 3 fazy: gazowa, ciekła, stała.

Faza gazowa- powietrze gruntowe z domieszką innych gazów (siarkowodór)

Faza ciekła- z wody gruntowej o różnej zawartości rozpuszczalnych soli

Faza stała- w postaci okruchów skalnych, a w określonych warunkach woda w postaci lodu.

Budowa gruntu zależy od rodzaju(wielkości) cząstek: -iły(μm) ,-pyły(0,002-0,05)mm ,-piaski(0,05-2)mm ,-żwiry(2-40)mm ,-kamienie>40mm i od kształtu cząstek (różne kształty)

2.Trzy postaci wody:

wolna ,związana(wokół cząstek gruntu ,wokół ziaren) ,kapilarna. Różnica między wodą wolną a kapilarną.Wolna- swobodnie wypełnia pory w gruncie ,całko

wicie podlega działaniu siły ciężkości ,wywołuje ciśnienie hydrostatyczne na grunt.Kapilarna-wypełnia w gruncie pory stanowiące układ połączonych ze sobą kanalików o różnej średnicy (rurki włosko

wate,kapilary) Podnosi się powyżej zwier- ciadła wody wolnej w gruncie ,podnosze-

nie się wody w kapilarach powodowane jest przez:-przyczepność(adhezję)wody do ścianek kapilary,-napięcie powierzchniowe wody.Wys.podnoszenia kapilarnego zależy od uziarnienia gruntu ,ze wzrostem średnicy ziaren gruntu wysokość podnosze nia kapilary maleje.

3.Wzory:

gęstość objętościowa gruntu to stosunek masy gruntu wilgotnego do całkowitej objętości próbki. ρ=m_m/V [kg/m³] -gęstość właściwa szkieletu grun

towego to stosunek masy szkieletu grunto wego do objętości tego szkieletu ρ_s=m_s/V_s [kg/m³] ,gęstość objętościowa szkieletu gruntowego to stosunek masy szkieletu gruntowego do całkowitej objęt. ρ_d=m_s/V [kg/m³] ,gęstość objętościowa przy całko witym nasyceniu porów wodą

ρ_sr=(V_s⋅ρ_s + V_p⋅ρ_w)/V ,-ciężar objętościow z uwzględnieniem wyporu wody γ'=ρ'⋅g

ρ'=V_s(ρ_s - ρ_w)/V ,ρ'=(1-n)(ρ_s - ρ_w)

4. Rozkład ziaren gruntu,frakcja d₆₀:

do wyznaczania rozkładu ziaren gruntu słuzy badanie: metoda analizy sitowej (w przypadku piasku drobnego ,średniego ,grubego ,pospółki i żwiru) ,-metoda areo-metryczna (w przyp.piasku pylastego ,pyłów ,glin i iłów) Analiza sitowa - obliczanie wyników-zawartość poszczegól nych frakcji (z_i) należy obliczyć w % w stosunku do próbki wysuszonej wg wzoru

z_i=n_i/m_s⋅100% ,z_i-procentowa zawartość danej frakcji(%) ,m_i-masa danej frakcji gr. Pozostałej na sicie(g) ,m_s-masa szkieletu gr (całej próbki wysuszonej) ,uzyskane wyniki nanosi się na wykres uziarnienia

,średnica zastępcza ziarna(cząstki) - d. Po obliczeniu%pozostałości na poszczególnych istach i ich zsumowaniu poczynając od najgrubszych ziaren wykonuje się wykres krzywej uziarnienia badanego gr.w sposób nast.na osi poziomej z podziałką (skalą) logarytmiczną podane są średnice zastępcze ziaren a na pionowej %zawartość Z usyskanej krzywej uziarnienia odczytuje się zawartośc poszczeg. frakacji żwiru i piasku a mając te dane można określić nazwę gr.sypkiego.Z krzywej uziarn.gr. można też określić wskaźnik różnoziarnis tości gruntu U wg wzoru U=d₆₀/d₁₀ d₆₀-średnica ziaren których z wszystkimi mniejszymi jest w gr.(w danej próbce gruntu) 60% ,d₁₀-średnica ziaren których wraz ze wszystkimi mniejszymi jest w gr. 10%,średnica ta to tzw średn. Miarodajna ,na podstawie d₁₀ oblicza się m.in. współcz filtracji. Wskaźnik U określa jednorodność gruntu ze wzgl na uziarnienie 1*U*5 gr. Równoziarnisty (np.less) 5<U*15 różno ziarnisty(np.gliny holoceńskie) U>15 gr. Bardzo różnoziarnisty(np.gliny morenowe)

U>4 dla gr.żwirowych ,U>6 dla piasków. Grunt dobrze uziarniony zagęszczony jest odporny na sufozję. Średnica zastępcza - średnica równoważna srednicy kulki która zatrzymuje się na sitach o określonych rozmiarach oczek lub średn.kulki mającej identyczną gęstośc i prędkość opadania co cząstki gr. Frkacje - grupy ziaren podzielo ne wg wielkości.

5. Wykres uziarnienia

wykres uziarnienia służy do:sklasyfikowania gruntu,obliczenia współczynnika filtracji k ,doboru uziarnienia ,wyboru najodpowiedniejszego gr do budowy nasypu

6. Plastyczność:

plastyczność gr.- zdolność gr.do poddawania się trwałym odkształceniom przy stałej obj.bez pęknięć (dot.głównie gr.spoistych) 6stanów gr.

spoistych w zal.od wilgotności: płynny, miękkoplastyczny ,plastyczny ,twardoplas

tyczny,półzwarty ,zwarty.

7. I_D,I_L

wskaźnik plast. -przyrost wilgotności powodu jący stukrotne zmniej szanie wytrzymałości gruntu. I_p=W_L - W_p ,stopień plastyczności -określa stan gr. O nienaruszonej strukturze,określa parametry mechaniczne ,zależy od wilgotności i równa się stosunkowi różnicy wilgotności do wskaźnika plastyczności I_P. wg wzoru

I_L=W_n-W_p/I_p I_L>0,75 to gr.miękki(słaby) nie można budować. W_p-granica plastycz ności ,W_n-wilgotność naturalna(%) Stopień plastyczności określa6 stanów gr.spoistych

-zwarty(I_L<0) -półzwarty(I_L*0) ,twardo plastyczny(0<I_L*0,25) ,plastyczny (0,25<I_L*0,50) ,miękkoplastyczny (0,5I_L*1) ,płynny I_L>1

8.Granica płynnośći i plastyczności:

-granica plastyczności (w_p)- wilgotność w %, jaką ma grunt, gdy przy kolejnym wałeczkowaniu gruntu wałeczek pęka po osiągnięciu 3 cm.

-granica płynności (w_l) wilgotność w %, jaką ma pasta gruntowa umieszczona w miseczce aparatem Casagrandego, gdy wykonana w nim bruzda zlewa się przy 25 uderzeniach miseczki o podstawę aparatu.

Wykreślne wyznaczenie granicy plastycznośći :

9.Wilgotnośc opt., wskaźnik i stopień zagęszczenia:

wilgotność optymalna (W_opt)- wilgotność, którą będą miały grunty, gdzie wszystkie pory, będą wypełnione wodą.

Badanie wilgotności optymalnej wykonuje się w aparacie Proctora.

Zagęszczony grunt charakt.się :-stanami (luźny,średniozagęszczony,zagęszczony)

,-parametrami:stopień zagęszczenia I_D

I_d=(e_max - e)/(_emax - e_min­) ,jest to stosunek zagęszczenia istniejącego w warunkach natural.do największego możliwego zagęszczenia danego gr.(określa stan gr. ,zależy od wskaźnika porowatości -parame tr wiodący) I_D<0,2 to grunt nienośny.

Wskaźnik zagęszczenia -stosunek gęstoś ci objętościowej szkieletu gruntowego do max wartości gestości obj.szkieletu

I_S=*_d/*_dmax ,I_D służy do określ.nośności.

10. Podać podstawowe i uzupełniające kryterium służące do podział gruntów?

Podstawowym kryterium podziału gruntów jest uziarnienie.

Uzupełnieniem kryterium klasyfikacji w przypadku gruntów spoistych jest plastyczność, a w przypadku gruntów niespoistych zagęszczenie.

11. Trzy rodzaje wody:

związana(wokół cząstek gruntu),gruntowa(pod zwierciadłem wody)

,kapilarna

Filtracja - przepływ wody w gruncie odbywający się pod wpływem siły grawitacji lub na skutek różnicy ciśnień ,zależy od uziarnienia ,struktury i porowatości gr.,temp.,lepkości wody (im drobniejsze uziarnienie tym większe opory ruchu wody). Miarą filtracji jest współczynnik filtracji k.

12.Prawo Darcy'ego:

prawo Darcy'ego -zależność między prędkością filtracji v ,a wartością spadku hydrauliczne go i=*h/L -spadek hydrauliczny.

a)dla przepływu laminarnego v=k⋅i ,k-stała

b)dla przepływu burzliwego(np.gr.grubo ziarnisty ,np.piaski) v=k⋅iⁿ m<1. Wsp. Filtracji-ma wymiar prędkości L/T ,jak wynika ze wzoru v=ki można go określić jako prędkość filtracji w ruchu laminarnym przy spadku hydraulicznym i=1 ,k zależy od rodzaju gruntu,kierunku przepływu wody ,ciężaru właśc.temp.,lepkości. Prawo Darcy zachowuje swą ważność od pyłów do piasków średnioziarnistych ,to samo można powiedzieć o iłach przy ustalonym przepływie.

13.Siatka hydrodynamiczna:

Siatka hydrodynamiczna-tworzą ją linie jednokakowego podziału i sprężone z nimi linie prądu ,można ja otrzymać za pomoca konstrukcji wykreś lnej lub przy zastosowaniu metod numerycznych,funkcji zmiennejzespolonej oraz metod opartych na pomiarze przepły wu prądu elektrycznego lub ciepła.

Linia prądu-linia wzdłuż której przemiesz

cza się każda cząstka wody przechodząca przez grunt. Linie prądu i linie jednakowe go potencjału są stosowane przy konstruo

waniu siatki hydrodynam. Linie prądu przecinają linie jednakowego potencjału pod kątem prostym. Linie pradu zaczynają się i kończą na powierzchni granicznej o stałym potencjale przy czym są one prostopadłe do tej powierzchni ,linie jedna kowego potenc.są prostop.do powierzchni nieprzepuszczalnych.

14.Metody do wyzn. współczynnika filtr.:

laboratoryjna ,-terenowa ,-przybliżona

k=c⋅d₁₀² ,gdzie c zależy od stopnia różnoziarnistości gr. U=1 to c=1,39 ,U=2-4,to c=0,925 U=5 to c=0,463

15.Ciśnienie wody w porach, ciśnienie spł.:

ciśnienie wody w porach U-traktujemy jako wartość skalarną U=γ_w⋅z ,z-głębokość poniżej zwierciadła wody ,U-ciśnienie w wodzie na danej głębokości z. Prostopadle do dowolnej płaszczyzny w otoczeniu elemantu A w przekroju gr.działają naprę żenia całkowite σ i ciśn.wody w porach.

Ciśnienie spływowe-ciśn.działające

Na szkielet gruntowy ,ciśn.spływowe przepływającej wody działa na szkielet gr.pokonując opór tarcia powierzchniowe go j=γ_w⋅i [N/m³] ,i=J/V J-siła spływowa V-objętość gr.Ciśn.spływowe jest funkcją ciężaru właśc.wody γ_w oraz gradientu i zależy od wysokości h. Nie zależy od prędkości przepływu wody v ani od wartości współczynnika filtracji k. Różnice -ciśn. wody w porach nie ma wpływu na szkielet gr.nie zmienia struktury gr.a ciśn. spływowe powoduje zmiany w gr. oddziałuje na szkielet

Siła filtracji:

j-ciśnienie spływowe

V-objętość

16.Naprężenie całkowite i efektywne :

naprężenie efektywne-

obciążenie P przenoszone przez : szkielet gr. ,A-płaszczyzna ,σ-naprężenia całkowit

P=∑σ_w + u⋅A ,P/A=∑σ_w/A + u

σ=σ'+u -napr.całkowite σ'=σ - u,napr. Efektywne. Napr.całkowite σ działa na całej rozpatrywanej powierzchni np. w przypadku elementu A a ciśn. wody w porach działa na pow. Styku wody z cała rozpatrywaną powierzchnią (na pow. Całkowitą zmniejszoną o pow.styków ziaren szkieletu gr.) Napr.efektywne -w przybliżeniu=sile przenoszonej przez szkielet gr.podzielonej przez pole pow. Całkowitej :-napr.efektywne=napr.całkowi temu zmniejszonemu o ciśn.w porach.

-nap.efektywne wpływa decydująco na właśc.gruntu :ściśliwość i wytrzymałość.

17.Trzy skutki filtracji:

Sufozja-zjawisko polegające na unoszeniu przez filtrującą wodę drobnych cząstek gruntu Kurzawka-upłynnienie gruntu , grunt nasycony wodą nabiera charakteru ciała ciekłego tworząc kurzawkę ,która jest stanem upłynnienia gruntu powstałym w wypadku różnicy ciśnień w strefie odsłonięcia. Upłynnieniu mogą ulegać piaski ,gliny piaszczyste ,piaski pylaste.

Przebicie hydrauliczne-wyst.gdy jest największa sufozja.Sposobyzabezpieczania

a)sposoby zmniejszające spadek hydrauliczny czyli wydłużające drogę filtra cji a tym samym ciśnienie spływowe a więc powodujące spełnienie warunku i*i_kr/F ,i-spadek hydrauliczny ,F-wsp. Pewności [2-3] ,b)filtry odwrotne

18.Filtracja odwrotna:

J=i·γ_w·٧

1) k₁<k₂<k₃

2) V₁₌V₂₌V₃ (ruch wody jest ciągły )

i₁·k₁=i₂·k₂=i₃·k₃ - na Darcy'ego

z 1 i 2 wynika że i₁>i₂>i₃

Filtracja w filtrach odwrotnych się zmniejsza i dlatego nie następuje zjawisko sufozji.

19.Zależności σ(ε)

a)g.nieliniowo-sprężyste

b)g.sprężysto-plastyczne

c)g.sprężysto-plastyczny ze wzmocnieniem

d)g.sprężysto-plastyczny z osłabieniem

20.Wzór Boussineqa:

σ_w=3Q_w³/2πR⁵ gdzie

R=√ r² + z²

21. Podać zależność pomiędzy naprężeniem pionowym i poziomym w gruncie znajdującym się nad i pod wodą?

Naprężenia poziome w gruncie na ogół nie równają się naprężeniom pionowym, tak jak to ma miejsce w wodzie. Zależność naprężeń poziomych б _x i pionowych б _z wyraża współczynnik parcia spoczynkowego K. Zależność tą zapisuje się w postaci

б _x = K б _z

22.Ściśliwość gruntu:

Ściśliwość-zdolność gruntu do zmniejszenia objętości pod wpływem obciążenia grunt ulega odkształceniom, co wyraża się osiadaniem jego powierzchni.

odkształcenia modą być:

- stałe(powstają w skutek przemieszczania się lub ruszania gruntu ) - plastyczne

- niestałe(sprężyste) - powstają w skutek sprężenia właść. Cząstek stałych gr. I błonek wody związanej.

Ściśliwość opisuje się zależnością porowatości i obciążenia.

1-krzywa ściśliwości pierwotnej

2-krzywa odprężenia,

3-krzywa ściśliwości wtórnej.

parametry

-wskaźnik ściśliwości: C_c=e₁ -e₂/log σ₂/σ₁

-współczynnik zmiany obj. m_v

m_v=1/1+e₁(e₁ - e₂/Δσ')=1/M₁·ΔM₁/Δσ'

-moduł ściśliwości pierwotnej:

Mo=1/m_v=H₁/ΔH₁·Δσ'

Dotyczy 1) procesu

-moduł ściśliwości wtórnej: M=H₃/ΔH₃·Δσ' dotyczy 3) procesu

Przy wtórnym obciążeniu 3) grunt jest mniej ściśliwy niż przy obciążeniu pierwotnym 1)Moduł ściśliwości pierwotnej i wtórnej służy do obliczania osiadań gr. ( stosunek przyrostu obciążenia do przyrostu odkształcenia)

Moduł odkształcenia E_oi:

E_oi=Δσ_i·h_i'/Δh_i'

W przypadku pionowego obciążenia próbki gruntu bez bocznej osłony nastąpiłby jej boczne rozszerzenie się, co naturalnie zwiększyłoby odkształcenie pionowe w kierunku działania obciążenia E_oi wyznacza się w warunkach swobodnej bocznej rozszerzalności gr.

RÓŻNICE

E_oi jest zawsze mniejszy od Mi, gdyż Δh'i jest większe od Δhi ( otrzymanego podczas badania w edometrze). Wielkości Eo i M są ze sobą związane.

23.Konsolidacja:

Grunt:

-normalnie skonsolidowany

-przekonsolidowany

OCR=σ_p'/σ_o'

OCR- wsp.przekonsolidacyjny

σ_p`-napr. Efektywne, które nastąpiło w przeszłości

σ_o'-napr. Efektywne aktualne

Jeśli:

OCR>1-gr. Przekonsolidowany

OCR=1-gr. Norm. Skonsolidowany

Konsolidacja- praca jednoczesnego zmniejszanie się zawartośći wody i obj. Porów w gr. Po zaistnieniu przyrosty naprężeń. Konsolidacja w gr. Ściśliwych( ze wzgl. Na bardzo małą wodoprzepuszczalność) zachodzi bardzo powoli. Pod wpływem obciążeń następuje przepływ wody dzięki spadkowi hydraulicznemu, następuje zmniejszenie obj.gr.(dzęki dodatniemu nadciśnieniu)

Odkształceniu się gr. towarzyszy po ich obciążeniu zmiana naprężenia efektywnego w szkielecie gr. i ciśnień w module w porach gr. Bezpośrednio po zwiększeniu obciążenia gr. cały przyrost nacisku przejmuje woda w porach gr.nadciśnienie, a przyrost naprężeń efektywnych jest znakomy. W miarę upływu czasu nadciśnienie w wodzie malej w skutek odpływu wody poza sferę obciążenia, równolegle następuje przyrost naprężeń efektywnych w szkielecie gr. Po zakończeniu konsolidacji ciśnienie w wodzie jest = ciśnieniu hydrostatycznemu jakie istniało przed zwiększeniem obciążenia gr., a naprężenie efektywne zwiększają się w stos. Do poprzedniego stanu o cały przyrost nacisku na gr.

Wsp. ciśnienia wody w porach- można go wyznaczyć ze ścieżek naprężeń efektywnych dla każdego etapu obciążenia. Wsp. Ten w chwili ścięcia zależy od stopnia przekonsolidacji(jest funkcją wskaźnika przekonsol.)

24.Konsolidacja wg Terzaghiego:

Konsolidacja Terzagniego- proces zagęszczania gr. związanego z procesem rozpraszania ciśnień wody w porach. Zal.(proces) od współczynnika filtracji. Ze wzrostem k- łatwiej jest zagęszczać gr. Gdy k rośnie- konsolidacja rośnie(gr, niespoisty)

t = t_o - σ_o = σ_o'+ ν_o

ν_o- ciśnienie wody w porach

σ'_o-naprężenie efektywne od ciężary gr.

proces konsolidacji Terzaghi:

t₁ = t_o + Δt →σ₁ = σ_o +Δσ = σ_o' + ν_o +Δν

t₂ = t₁ + Δt →σ₂ = σ₁ = σ'_o + Δσ + ν _o

od ν₁ do ν_o - proces rozpuszczania wody porach. Naprężenia efektywne wzrasta. Grunt stopniowo przejmuje obciążenia → proces konsolidacji Terzagni'ego.

W gruncie nieprzepuszczalnym - nie ma konsolidacji.

26. co to jest osiadanie, odprężenie gruntu? Podać definicje początkowego, konsolidacyjnego, po konsolidacyjnego oraz całkowitego osiadania podłoża? Podać tok obliczenia osiadania podłoża gruntowego? Wykres wszystkich stanów naprężeń pod fundamentem? Co to jest zakres aktywny pod fundamentem?

Osiadanie - pionowe przemieszczenia powierzchni obciążonej warstwy gruntu.

Jeśli usunie się obciążenie po wykonaniu wykopu powierzchnia warstwy ulega pionowemu przesunięciu ku górze, tj. odprężeniu

Osiadanie początkowe (nie mylić ze ściśliwością natychmiastową), spowodowane przez zmianę kształtu powierzchni gruntu pod obciążeniem, jest na ogół niewielkie, może mieć tylko znaczenie przy projektowaniu fundamentów płytkich.

Osiadanie konsolidacyjne - jest to proces postępujący w czasie, w gruntach drobnoziarnistych o małym współczynniku filtracji, konsolidacja zanika, gdy nadwyżka ciśnienia wody spowodowana obciążeniem gruntu ulega rozproszeniu.

Osiadanie wtórne - także postępuje w czasie, rozpoczyna się, gdy zakończy się proces konsolidacji; innymi słowy postępuje przy stałych naprężeniach efektywnych.

Całkowite osiadanie - podłoża jest sumą osiadań poszczególnych warstw.

Tok obliczeń:

Wykorzystując edometryczny moduł ściśliwości M, można osiadanie obliczyć ze wzoru

S_k = H_o/M(б'₁- б'_o)

Osiadanie konsolidacjne można obliczyć także przy wy korzystaniu wskaźnika ściśliwości C_c, stosuje się wówczas zależność

S_k = C_c /(1+e₁)* H_o log((б'₁/ б'₂)

W etapie drugim uwzględnia się przyrost naprężeń ponad naprężenie prekonsolidowujące i moduł pierwotny. Osiadanie warstwy o miąższości H_o, module pierwotnym M_o i module wtórnym M, prekonsolidowanej naprężeniem б_{P ,} obciążonej naprężeniem б_{1 ,} przy naprężeniu od własnego б_o , oblicza się ze wzoru;

S_k = H_o/M(б₁- б_o)+ H_o/M(б₁- б_P)

Osiadanie wtórne S_S po czasie t można obliczyć ze wzoru;

S_k = C_α /(1+e_P* H_o Δlogt

C_α - wskaźnik wtórnej ściśliwości

e_P - wskaźnik porowatości w chwili zakończenia się konsolidacji pierwotnej

27.Warunek Coulomba:

τ_f = σ_n· tgφ + c

φ-kąt tarci wew.

c-spójność

Równanie Coulomba jest równaniem prostej o współczynniku kierunkowym tgφ, odcinającym na osi τ wartość c.

a)dla g.spoistych

b)dla g.niespoistych

Ścieżka naprężenia:

Metodę „ścieżki naprężeń” stosujemy w celu ustalenia przebiegu zmian stanu naprężenia i stanu odkształcenia w wybranym elemencie gr.

Stan naprężenia w sposób wykreślny przedstawia się z pomocą koła Mohra. Zmiany stanu naprężeń można przedstawić kreśląc kolejno koła Mohra lub nanosząc jedynie kolejne położenia wybranego pkt. Koła Mohra o współrzędnych

p = σ₁ + σ₃/2 i

q = σ₁ - σ₃/2

a)

b)

Koło Mohra dla próbki gruntu, która początkowo była obciążona wszechstronnym obciążeniem σ₁ = σ₂ = σ₃, następnie zwiększono obciążenie σ₁ > σ₃, a następnie zmniejszono wartość napręż. σ₃.

Ciągłą zmianę stanu naprężenia pokazano na rys.b) rys układzie osi p i q. Wszystkie pkt. Znajdują się na rys.b) określają jednoznacznie położenie koła Mohra i pozwalają na jego wykreślenie. Punkty te obrazują przebieg stanu naprężenia, a linię nazywamy ścianką obciążenia.

q- przedstawia max wartość naprężenia stycznego przy istniejącym stanie naprężenia → ŚCIEŻKA NAPRĘŻENIA - zbiór pkt. o max wartości naprężenia ścinającego, które występuje w rozpatrywanym elemencie gr. w przypadku zmiany wywieranych obciążeń.

Jeśli z dolnego pkt. ścieżki obciążenia poprowadzimy 2 proste tworzące z prostą pionową kąty ±45º to punkty przecięcia tych prostych osią poziomą wyznaczą wartość naprężeń głównych σ₁ i σ₃.

28.Metody badania wytrzymałości gruntów:

-badanie w aparacie skrzyniowym,

-badanie w aparacie trójosiowego ściskania,

-ścieżka obciążenia.

3 sposoby przeprowadzenia badań trójosiowego ściskania:

-UU - badanie bez konsolidacji i bez drenażu (odwadniania)

- CV - badania z kondensacją i bez drenażu,

-CD - z konsolidacją i drenażem

CD,CU,UU - zależą od sytuacji (budowli, obciążenia gr.).

29. Jaka różnica między wytrzymałością na ścinanie gruntów niespoistych a wytrzymałością na ścinanie gruntów spoistych?

W gruntach sypkich istnieje jednoznaczna zależność między naprężeniami stycznymi i odkształceniami, które następują szybka po przyłożeniu obciążeń. Przy danym б_n i τ uzyskuje się określone przesunięcie lub odwrotnie - piasek może przy zaistniałym przesunięciu przyjąć tylko określone naprężenie styczne. Dopóki nie zostanie przekroczona wytrzymałość na ścinanie, piasek przy mniejszych naprężeniach stycznych wykazuje po pewnym krótkotrwałym przesunięciu stałą równowagę, natomiast po osiągnięciu τ_max = τ_f następuje stały ruch ściętego piasku.

Stan odkształceń w zależności od naprężeń i czasu w gruntach spoistych jest podobny, ale tylko w zakresie wartości τ < τ_f. Powyżej τ_o po początkowych przesunięciach nie utrzymuje się stan spokoju, lecz powstaje ciągły ruch (pełzanie), którego prędkość jest w przybliżeniu wprost proporcjonalna do różnicy τ -τ_{o .}

30.Parcie i odpór:

-czynne 1

-odpór 2

-spoczynkowe( geostatyczne) 3

1.Parcie czynne

( graniczne) to siła E_a działająca na strony środka gruntowego w stanie przemieszczenia konstrukcji lub jej elementu w kierunku od gr., przy wartości przemieszczenia dostatecznej do uzyskania przez parcie wartości najmniejszej. Może wystąpić w przypadku ścian oporowych, ścianek szczelnych, ścian szczelinowych, płyt kotwiących, obudowy wykopu.

2.Odpór gr.

( graniczny) jest to reakcja E_p spowodowana przemieszczeniem konstrukcji lub jej elementu w kier. Gr., przy wartości przemieszczenia niezbędnej do osiągnięcia przez odpór wartości największej. Odpór może wystąpić np. w przypadku konstrukcji utwierdzonej w gr. lub konstrukcji kotwiących oraz gdy konstrukcja łukowa przekazuje siłę poziomą na fundament.

3.Spoczynkowe parcie gr. to siła E_o działająca od strony ośrodka gr., gdy nie istnieje możliwość przesunięcia konstrukcji lub jej elementu, parcie spoczynkowe może wystąpić, np. w przypadku obudowy tuneli zagłębionych w gr, ścian budynku, masywnych śien oporowych, oraz masywnych konstrukcji hydrotechnicznych posadowionych na skale.

31. Opis zadania ścianek oporowych, jej obciążeń oraz procesu sprawdzenia jej stanów granicznych nośności i użytkowania.

Ściany oporowe przenoszą parcie gruntu w budowlach ziemnych, w przyczółkach mostowych; są nimi ściany zbiorników podziemnych itp., a w przemyśle ściany magazynów materiałów sypkich (węgla, cementu, rud itp.) lub cieczy. Zasadniczym obciążeniem konstrukcji oporowych jest parcie mas gruntu lub innego ośrodka rozdrobnionego), którego skutki przejmuje podłoże gruntowe czy budowlane.

Konstrukcje oporowe dzieli się na:

-masywne

-lekkie

-płytowo-żebrowe

-specjalne.

Stany graniczne użytkowania obejmują:

-osiadanie całkowite ściany oporowej,

-różnice osiadań wywołującą przechylenie ściany oporowej jako całości lub jej części wydzielonej dylatacjami

-przemieszczenie poziome ściany oporowej

32. Opis zadania ścianek szczelnych, obciążeń działających na sciankę oraz toku obliczeń statycznych ścianek szczelnych bez zakotwienia(metoda graficzna Bluma).

- prowizoryczne, służące do zabezpiecznia wykopów w robotach ziemnych i fundamentowych

- stałe które są częścią konstrukcji fundamentu, czy obiektu (np. nabrzeże płytowe) lub stanowią stałe zabezpieczenie przed wpływem wody w obrębie budowli piętrzacych albo przed podmyciem podpór mostowych.

Ścianki mają:

a) zabezpieczać teren nimi ogrodzony przed dopływem wody

b) podtrzymywać ścianki wykopu

Do tych wymagań dochodzą różne inne wymagania np. w przypadku, gdy ścianka szczelna stanowi specjalny element konstrukcyjny podparcia nabrzeża w budownictwie wodnym.

33. Jaka role maja pale w fundamentach palowych? Jakie sa pale ze względu na ich prace w gruncie? Opis naprężenia pod ostrzem pala, jaki jest jego wpływ na rozmieszczenie pali w fundamencie? Co to jest parcie negatywne na pobocznicy pala? Podać definicje granicznego oporu stawianego przez grunt pod ostrzem pala i granicznego oporu stawianego przez grunt na pobocznicy pala? Podać wzory do obliczenia nośności pali wciskanych i wyciąganych pracujących w grupie?

Praca pali jako konstrukcji współpracującej z rusztem polega na przekazywaniu obciążenia z budowli na podłoże gruntowe.

1) Całkowite obciążenie jest przekazywane przez dolny koniec-ostrze.

Pale takie pracują jak słupy i dlatego noszą nazwę pali słupowych

2) Pale nie dochodzą do stropu warstwy nośnej lecz są jak gdyby „zawieszone” w gruncie i przekazują obciążenie na grunt przez tarcie występujące na powierzchni pala. Pale takie nazywa się palami zawieszonymi.

Najczęściej spotyka się pośredni przypadek

- na powierzchni styku pala z gruntem powstają siły tarcia wywołujące naprężenia ściskające w gruncie dookoła pala i pod jego ostrzem , rozkład tego naprężenia może być: trójkątny, tzn. wzrastający liniowo z głębokością, stały, jeżeli siła tarcia jest stała na całej głębokości lub zmienny, gdy np. rozkład naprężenia zmienia się według krzywej parabolicznej

- należy odróżnić nośność pojedynczych pali od nośności grupy pali i fundamentów na palach bo nie jest ona zazwyczaj sumą nośności pali wchodzących w skład tej grupy lub fundamentu.

Tarcie negatywne na pobocznicy pala jest to tarcie wywołane osiadaniem gruntu względem trzonu pala, zmniejszającego całkowitą jego nośność.

34. Podać trzy podstawowe rodzaje fundamentów bezpośrednich. Podać tok obliczeń w celu sprawdzenia posadowienia dla sztywnych fundamentów stopowych (pojedynczych i grupowych). Podać czynniki wpływające na wybór sposobu posadowienia.

Ławy fundamentowe mogą występować w postaci ław, stóp lub płyty fundamentowej.

- podstawowym kryterium podziału rozwiązań fundamentów jest głębokość posadowienia, czyli odległość D ich podstawy od poziomu terenu.

- Stopień złożoności warunków gruntowych

- Wielkość obiektu budowlanego i jego koszt

- Rozkład i sposób przekazywania obciążenia na podłoże

- Oddziaływanie podłoża na obiekt budowlany w zależności od jego sztywności i podatności podłoża, z uwzględnieniem zmian w trakcie budowy

- Warunki dodatkowe, jak np. agresywne oddziaływanie środowiska na obiekt budowlany lub tego obiektu na środowisko, wrażliwość podłoża na odsłonięcie, np. pęcznienie, wysychanie.

35. Podać czynniki występowania ruchów gruntu (naruszenia równowagi skarp i zboczy)? Podać tok sprawdzenia stateczności skarpy wg metody Felleniusza?

W praktyce inżynierskiej przy wykonywaniu wykopów i nasypów mogą wystąpić osówiska i zsówy gdy wzdłuż dowolnej ciągłej powierzchni w zboczu lub skarpie siły ścinające przekroczą wytrzymałość graniczna naścinanie- zostanie wtedy naruszona równowaga skarp i zboczy.

Czynniki występowania ruchów gruntu:

- niedokładne rozpoznanie budowy geologicznej i warunków wodnych terenu

- niedokładne wyznaczenie fizycznych i mechanicznych cech gruntu

- niewłaściwe zastosowanie metod obliczeniowych stateczności zboczy i skarp

- nieodpowiednie zastosowanie zabezpieczeń

sprawdzenie stateczności zbocza(skarpy) polega na obliczeniu minimalnego współczynnika pewności F_min

F_min>F_dop

Tok postępowania stateczności skarpy wg metody Felleniusza

- wyznaczamy powierzchnie poślizgu

- bryłę odłamu dzielimy na równe paski

- obliczamy ciężar każdego paska

- grunt γ_gr x b x h

- ścianka γ_bx b x h

- sporządzamy tabelę wyników

Zadanie 1

Policzyć w sposób przybliżony osiadanie warstwy gliny pylastej G_π od obciążeń dodatkowych przekazywanych przez fundament. Rozkład η przyjąć liniowy do głębokość 4B. Reszta na rysunku.

Rozwiązanie:

Zadanie 2

W wyniku wykonania odwodnienia poziom wody gruntowej obniżył się od poziomu -1 do -3. Określić osiadanie warstwy namułów Nm przy założeniu jednoosiowych odkształceń.

Rozwiązanie:

Przed odwodnieniem:

Po odwodnieniu:

---