Mechanika Gruntów pytania 2011

1 Nośność podłoża uwarstwionego. Jak obliczyć naprężenie graniczne gdy warstwa słaba znajduje się poniżej poziomu posadowienia? 3pkt

Nośność to wytrzymałość w stosunku do podłoża q_dop = 0,5 q_f (napr. jednostkowe)

jeśli warstwa o słabszych parametrach ϕ i c to to fundament obniża się do stropu warstwy słabej (wprowadza się nowe parametry L' x B' gdzie L' B' > L B), z której bierze się parametry do obliczeń

2 Metoda obliczania parcia i odporu metoda Rendulica. Jaki element geometryczny wykorzystuje? 3pkt

C ≠ 0 Φ ≠ 0 (spoiste)

-klin odłamu krzywoliniowy

-walcowa powierzchnia poślizgu

-kąt między kierunkiem promienia a normalną do powierzchni poślizgu = Φ

3 Opisać jedna wybrana metodę obliczania stateczności zboczy 4pkt

Metoda Masłowa

- krzywoliniowa powierzchnia statecznego zbocza

- nachylenie tej powierzchni kąt α

- warunek równowagi granicznej zgodny z równaniem Coulmba

zbocze stateczne gdy:

α = Ψ_p

- dla gruntów jednorodnych i warstwowanych

- metoda polega na porównaniu kąta nachylenia zbocza α z kątem ścinania próbki

α = Ψ_p = arctg(tg Φ + c/ γ n)

- najczęściej służy do projektowania zboczy

- metoda bardzo bezpieczna

-do obliczania statecznego nachylenia zbocza

- do obliczania wsp. bezpieczeństwa

lub

metoda TAYLORA

-dla gruntów spoistych i sybkich

F=c/γ H Nmin

Nmin wyznacza się z nomogramu znając ϕ i α

4 Narysować wykres o współrzędnych τ i σ_n dla gruntów normalnie skonsolidowanych
i przekonsolidowanych 4,5pkt

5 Przedstawić kryterium wytrzymałościowe Coulomb-Mohr w układzie płaskim
i przestrzennym 3pkt

6 Wyjaśnić: konsolidacja - osiadania (różnice), osiadanie w czasie, konsolidacja wtórna i pierwotna 3,5pkt

osiadanie - pionowe przemieszczenie powierzchni warstwy gruntu na skutek zmiany stanu naprężeń

konsolidacja - proces równoczesnego zmniejszenia się zawartości wody w gruncie i objętości porów pod wpływem przyrosty naprężeń

ściśliwość - cecha gruntu, zmniejszenie się jego objętości pod wpływem przyłożonego obciążenia

odprążenie - zwiększenie objętości gruntu wskutek zmniejszenia obciążeń

osiadanie w czasie ???

konsolidacja
pierwotna - czyli konsolidacja

konsolidacja wtórna następuje po zakończeniu pierwotnej konsolidacji i jest powodowana przez dalsze zbliżanie się cząsteczek gruntu bez odpływu wody

7 Symbole K_o, σ'_pmax, TTA, G, K, σ_zs, M_o

Ko - współczynnik parcia spoczynkowego

σ'_pmax -

TTA, - true triaxial apparatus ??????

G - moduł odkształcenia objętościowego

K - moduł odkształcenia postaciowego

σ_zs - naprężenia wtórne

σ_zq - od budowli

σ_zt- całkowite

M_o - edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej

c_v - współczynik konsolidacji

OCR - wskaźnik prekonsolidacji

c_c - wskaźnik ściśliwości gruntu

a_v - współczynik ściśliwości gruntu

m_v - współczynik zmian objętości gruntu

c_r - wskaźnik ściśliwości przy wtórnym obciążeniu

Eo- moduł pierwotnego odkształcenia gruntu

8 Przedstawić model Kisiela (3,5pkt)

-uwzględnia lepkość, plastyczność, sprężystość

-składa się z 2 równolegle połączonych elementów Maxwella i Prandtla umieszczonego wewnątrz filtracyjnego modelu Terzaghiego

τ_f = k - η_w

η_{w -} wsp. lepkości cieczy zawartej w porach gruntu

-wg kisiela operuje się lepkością obiętościową

-Tensor naprężeń w gruncie w momencie początkowym przekazywany jest na ciecz, w miarę rozwoju filtracji ciśnienie cieczy maleje, obciążenie przejmują cząstki szkieletu gruntowego.

-zdolność do osiadania pod obciążeniem reprezentują moduły σ1 σ2:

osiadanie małe gdy σ1 + σ2 rośnie

osiadanie duże gdy σ1 + σ2 maleje

9 Narysować linie wytrzymałości dla naprężeń całkowitych i efektywnych na wykresie Coulomba Mohra (2pkt)

10 Ciśnienie spływowe jak wpływa na naprężenia pierwotne (4pkt)

Ruch wody w dół

σzγ' = z * γ'' → γ'' = γ' + j → j = i * γw → i = ΔH/L

naprężenia efektywne są powiększone o ciśnienie spływowe

Ruch wody w górę

σzγ' = z * γ'' → γ'' = γ' - j → j = i * γw → i = ΔH/L

11 Tensor stanu naprężeń i odkształceń , jakie naprężenia powodują odkształcenia postaciowe i objętościowe (2 pkt)

tensor naprężeń

=

dewiator tensora naprężeń warunki ścinania „czystego” powoduje odkształcenie postaciowe.

+

tensor kulisty naprężenia warunki ściskania powoduje zmianę objętości.

1. Uzasadnić stwierdzenie, że naprężenia pierwotne efektywne (są
większe) od naprężeń całkowitych w przypadku ruchu wody pionowo w
dół.

σ_zϒ'=z*γ''

ϒ''=ϒ'+j

j=i*γw

i=dH/L

2. Na podstawie jakiej teorii obliczamy naprężenie od budowli (w
gruncie), od czego one zależą?

Zależą od rozmiarów fundamentu, od głębokości na jakiej rozpatrujemy naprężenia, od ciężaru budowli, a także od ciężaru jednostkowego budowli (siła / pole)

Teoria Boussinesqua - teoria jednorodności, izotropowości i sprężystości

metoda punktów narożnych Steinbrenner, metoda punktu środkowego Newmarka

3. Zdefiniować pojęcie "podłoże budowli" - od czego ono zależy, do
czego służy?

Podłoże budowli to obszar pomiędzy podstawą budowli, a głębokością aktywną - czyli głębokością, na której wpływ budowli na odkształcenia gruntu kończą się.

Zależy od wielkości siły, czyli ciężaru budowli, rozmiarów i głębokości fundamentu, właściwości gruntu. Do czego służy? Do wyznaczenia pionowego zasięgu oddziaływania budowli, oraz szacowania wymaganych parametrów fundamentu, tak, aby wpływ na sąsiednie budowle był niewielki (najlepiej wcale).

4. Wymienić rodzaje wytrzymałości gruntu, przedstawić zasad(ę badania
w) aparacie skrzynkowym.

Wytrzymałość na ścinanie UU występuje, gdy woda w porach gruntu spoistego ma uniemożliwiony lub bardzo ograniczony odpływ.

Wytrzymałość na ścinanie CU występuje, gdy po wcześniejszym skonsolidowaniu gruntu, w czasie ścinania uniemożliwiony jest odpływ wody.

Wytrzymałość na ścinanie CD występuje gdy po wcześniejszym skonsolidowaniu gruntu, również w czasie ścinania odpływ wody jest możliwy w takim stopniu, że nie powstaje nadwyżka ciśnienia wody w porach.

Wrażliwość iłów i glin. Niektóre grunty spoiste tracą w znacznym stopniu swoją

wytrzymałość po naruszeniu struktury; są wrażliwe. Wrażliwością nazywany jest stosunek

wytrzymałości UU w stanie nienaruszonym do wartości wytrzymałości UU otrzymanej na

próbce przerobionej lub w badaniach sondą skrzydełkową, po parokrotnym obrocie

skrzydełka. Wrażliwość większości gruntów spoistych zawiera się w granicach 1 ÷ 8; grunty

o wrażliwości 4 ÷ 8 uważane są jako wrażliwe, o wrażliwości zaś > 8 - jako bardzo wrażliwe.

Aparat skrzynkowy AB jest to przyrząd służący do badania kąta tarcia wewnętrznego, kohezji oraz do wyznaczania wytrzymałości gruntu na ścinanie. Do badania wykorzystuje się próbki gruntu o nienaruszonej strukturze (NNS). Przyrząd składa się z dwóch skrzynek o tych samych wymiarach, połączonych ze sobą jednym bokiem, tworząc skrzynkę o wymiarach 6cm x 6cm x 2cm. Jedna ze skrzynek jest przytwierdzona na stałe do przyrządu, natomiast druga, ruchoma, służy do ścinania gruntu.

5. Przedstawić na jednym rysunku linie wytrzymałości na (ścinanie w)
naprężeniach całkowitych i efektywnych, co to jest ścieżka
obciążeń?

Ścieżka obciążeń = linia zniszczenia. Przedstawienie zmian stanu naprężenia na kole Mohra w układzie osi sigma=f(tau)

Pokazuje, przy jakim obciążeniu następuje ścięcie próbki - robi się w celu wyznaczenia c i fi.

6. Wytłumaczyć na rysunku naprężeniowy warunek równowagi gran(icznej)
łącznie z przedstawieniem, co się dzieje z powierzchnią terenu (?obok?)
budowli.

Napr. Krytyczne - to maksymalne naprężenie niewywołujące uplastycznienia gruntu w żadnym punkcie podłoża

Napr. Graniczne - występuje strefa uplastycznienia, która wchodzi pod fundament i może wywołać osiadanie

7. Od czego zależy siła parcia i odporu gruntu w zagadnieniu budowy
(murów) oporowych?

Rodzaj gruntu, czy spójny

Kąt tarcia wewnętrznego gruntu

Ciężar gruntu

8. Przedstawić warunki równowagi zbocza zbudowanego z gruntu sypkiego
nawodnionego.

Grunt sypki nawodniony

Zakłada się że powierzchnią poślizgu jest płaszczyzna równoległa do zbocza, dochodzi tu do siły zsuwającej siła ciśnienia spływowego.Wysokość zbocza nie gra roli.

F_dop= 1,1÷1,3

F≈ tgϕ_u/2tgβ

skarpa stateczna, gdy:

tgβ ≤ γ'/γ'+γ_w tgϕ

Grunt sypki suchy F -wsk. stateczności

F_dop= 1,1÷1,3

tgβ ≤ tgϕ

F = tgϕ/tgβ
9. Jak zmieniają się wartości naprężenia normalnego i ścinającego w
zależności od kąta nachylenia płaszczyzny na którą działają?

To chyba zależy od rozkładu siły tak jak na równi pochyłej: im większy kąt nachylenia tym większa siła zsuwająca, czyli ścinająca i mniejsza siła normalna, czyli siła docisku.

10. Podać jakie kryteria zniszczenia próbki gruntu przyjmuje się w
badaniu aparatem trójosowego ściskania.

?Kryterium wytrzymałościowe Coulomba

Kryterium :

-stan odkształcenia przy maksymalnym stosunku składowych głównych naprężenia

-stan odkształcenia przy maksymalnym dewiatorze naprężenia

11. Wyjaśnić symbole Ko, Mo, Eo, cv, Sk.

12. 6 rodzajów badań w aparacie trójosiowego ściskania

---