opracowanie grunty, budownictwo, IIROK IVSEM, mechanika gruntów, egzamin


Zagadnienia na grunty:

1.Definicje i cechy fizyczne gruntow
2.Konsystencje, granice Atterberga
3.Pęcznienie definicja, wilgotnosc
4.Stopien zageszczenia
5.Aparat Proctora
6.Edometr, krzywe scisliwosci pierwotnej i wtornej
7.Wskaźnik
 wodoprzepuszczalnosci
8. Wzór Coulomba Mohra
9. Aparat trojosiowego sciskania
10. Woda w gruncie, saturacja....
11. Spadek hydrauliczny
12. Wspolczynnik filtracji, metoda probnego pompowania
13.Statecznosc skarp
14.Rozklad naprezen w gruncie
15.Modelowanie gruntu
16.Model plaskiego stanu odksztalcenia gruntu
17.Wzmocnienia kinematyczne
18. Prawo plyniecia
19. Prawo Coulomba Mohra

1.definicje:

Mechanika gruntów - nauka o fizycznych i mechanicznych właścwościach ośrodka gruntowego oraz o stanach naprężeń w gruncie pod obciążeniem

Geotechnika - nauka o pracy i badaniach ośrodka gruntowego dla celów projektowania i wykonawstwa budowli ziemnych, podziemnych, oraz fundamentów budynków i nawierzchni drogowych.

Geotechnikę jako naukę interdyscyplinarną tworzą:

-gruntoznawstwo inżynierskie,

-mechanika gruntów i fundamentowanie,

-geologia,

-chemia fizyczna,

-mechanika budowli

Grunt - zbiór dowolnie rozdrobnionych okruchów skalnych powstałych ze skał litych na skutek działania destrukcyjnych procesów geologicznych(witrzenie,transport)

c.fizyczne:

Gęstości:

-Objętościowa - całkowita masa do całkowitej obj. ρ - ρ = m/V

-Właściwa szkieletu - stosunek masy szkieletu do gruntowego do jego obj. ρs - ρs = ms/Vs

-Objętościowa szkieletu - stosunek masy szkieletu gruntowego do całej obj. ρd - ρd = ms/V

-Wilgotność naturalna Wn - stosunek masy wody zawartej w próbce w warunkach naturalnych do masy szkieletu Wn = (Mw/Md) *100%

-Porowatość n - stosunek obj porów zawartych w próbkach gruntu do obj całej próbki n = Vp/V = ρsd/ρs =e /1+e

-Wskaźnik porowatości e - stosunek obj porów do obj szkieletu e = Vp/Vs = (ρsdd)*100%=n/1-n

-Wilgotność całkowita Wr - gdy pory są całkowicie wypełnione wodą Wr=(e*ρws)*100%

-Stopień wilgotności Sr - stosunek obj wody zawartej w porach do obj porów Sr = Vw/Vp = Wn/Wr = Wn*ρs/100*e*ρw

2. Konsystencja - określana na podstawie stopnia wilgotności w[%] W=mw/ms *100%, graniczne wartości poszczególnych konsystencji podał Attenberg: ws-granica skurczalności, wp-g.plastyczności wl-g.płynności (między: zwarta/półzwarta/plasytczna/płynna)

Stopień plastyczności Il - przydatna do projektowania fundamentów na gruntach spoistych

wn-wilg. naturalna

0x01 graphic

Podział gruntów spoistych ze względu na stan:

Konsystencja

Stan

Stopień

Plast. IL

Wn

Zwarta

Wp----------

Plastyczna

WL----------

Płynna

zwarty

Ws ---------

Półzwarty

Twardo plast

Plastycz.

Miękko plastycz.

Płynny

IL<0 IL≤0

0<IL≤0,25

0,25<IL≤0,5

0,5<IL≤1,0

IL>1.0

Wn < Ws

Ws < Wn < Wp

Wp < Wn < WL

Wn > WL

Podział spoistości gruntu ze względu na wskaźnik plastyczności IP=WL - WP [%]

WL - granica płynności; WP - granica plastyczności

*zwięzłospoiste IP=20÷30%, *bardzo spoiste IP>30%

Il - wskazuje ile wody wchłania grunt przy przejściu ze stanu półzwartego w płynny

3. Pęcznienie gruntów polega na powiększaniu ich obj przy pochłanianiu wody. Zdolność pęcznienia związana jest z hydrofilnym charakterem minerałów ilastych oraz z dużą powch właściwą.

P=hp-h1/h1 h1-wys gruntu o wilg naturalnej, hp- wilg gruntu o max pęcznieniu

wilgotność pęcznienia - wp=mp-m1/m1 m1-masa próbki początkowej, mp - massa próbki o max pęcznieniu

4. stopień zagęszczenia ID - wyznaczamy tylko dla gruntów niespoistych. Jego wielkość zależy przede wszystkim od składu granulometrycznego gruntu, od porowatości, kształtu ziaren; stosunek zagęszczenia istniejącego w naturze do największego możliwego zagęszczenia danego gruntu ID=Vmax-V/Vmax-Vmin=emax-e/emax-emin;emax-wskaźnik porowatości max przez luźne usypanie piasku;emin-wskaźnik porowatosci min przy największym zagęszczeniu przez wibracje;e-wskaznik porowatości naturalnej.

Stan gruntów sypkich jest zależny od stopnia zagęszczenia ID<=0,33-grut luźny;0,33-0,67-grunt średniozagęszczony;0,67-0,8-g.zagęszczony; 0,8-1- g. bardzo zagęszczony.

W laboratorium korzystamy z metody widełek wibracyjnych,w terenie ze sondy-liczymy ilość półobrotów lub uderzeń na każde 10cm zagłębienia sondy(metoda pośrednia).

5. Aparat Proctora

0x08 graphic

wilgotność optymalna (Wopt)- wilgotność, którą będą miały grunty, gdzie wszystkie pory, będą wypełnione wodą. Wilgotnością optymalną nazywamy taką wilgotność, przy której grunt daje się najbardziej zagęścić. Parametrem decydującym o jakości zagęszczenia gruntu jest gęstość objętościowa szkieletu gruntowego.

0x08 graphic

Badanie wilgotności optymalnej wykonuje się w aparacie Proctora

Tak należy dobierać grunt, aby miał on wilgotność optymalną. Projektuje się dla danego gruntu, gdy posiada on wopt. (nasypy-lotniska, pod drogi, wymiana gruntów, tworzenie warstw filtracyjnych).

6. Ściśliwość gruntu - nazywamy zdolność gruntu do zmniejszania swojej obj pod wpływem obciążenia. W przypadku gruntów mineralnych zmniejszanie obj jest wynikiem zmniejszania obj porów. W procesie tym następuje wyciskanie wody i powietrza z porów. Ściśliwość gruntu głównie zależy od składu granulometrycznego, porowatości, wilgotności, składu mineralnego zwłaszcza frakcji iłowej.

Miarą ściśliwości gruntu jest moduł ściśliwości, który jest odpowiednikiem modułu sprężystości materiałów sprężystych

przyczyny ściśliwości:

a) usuwanie z gruntu wody wolnej i kapilarnej;

b) przesuwanie się ziarn i cząstek względem siebie i zajmowanie przez nie bardziej statecznego położenia;

c) usuwanie z gruntu pęcherzyków powietrza

d) zgniatanie niektórych ziaren gruntu;

e) sprężyste odkształcenie powłoki wody błonkowej;

f) sprężyste odkształcenie ziarn i cząstek gruntu;

g) zmniejszenie obj. powietrza zamkniętego w porach gruntu

Badanie polega na wykorzystaniu zdolności gruntu do zmniejszania obj. na skutek przyłożonego obciążenia. (Edometr: wieszak na obciążniki, pierścień zewnętrzny czujniki, śruba dociskowa, ramka, filtr górny). Najpierw wykonuje się sprawdzanie odkształceń własnych edometru:

Do pierścienia (między dwoma sączkami z bibuły filtracyjnej) wkłada się metalowy krążek (próbka zastępcza). Na górnej pow. krążka ustawić górny filtr z kulką przekaźnikową , ustawić czujniki edometru i zanotować wskazania pierwotne. (próbkę zastępczą obciążać odpowiednio... i notować wskazania czujników)

Wartość modułu ściśliwości pierwotnej Mo określamy z krzywej ściśliwości pierwotnej ze wzoru, który przyjmuje się wg prawa Hooke'a dla przyrostów obciążeń małych.

M0,M=∆σ/ε, ε=∆h/h=(hi-1-hi)/hi-1 - odkształcenie jednoosiowe w próbki w kierunku obciążenia

hi-1-wys. próbki przed zwiększeniem obciążenia; hi - po zwiększeniu

Moduł ściśliwości wtórnej M oblicza się w sposób analogiczny

Proces zmiany obj gruntu w czasie, zachodzący w wyniku wypływania wody z porów pod wpływem stałego obciążenia nazywamy konsolidacją. Czas konsolidacji zależy głównie od przepuszczalności gruntu, od współczynnika filtracji, wodoprzepuszczalności. Grunty o niskiej, małej przepuszczalności(spoiste) wymagają dłuższego czasu konsolidacji.

Moduł odkształcenia gruntu pierwotnego E0 i wtórnego E - wyznacza się w warunkach swobodnej bocznej rozszerzalności. E0,E=∆ σz / εz. Podczas badania ściśliwości w edometrze próbka nie może odkształcać się poprzecznie (pierścień) więc w próbce powstają naprężenia poziome σX= σY które są proporcjonalne do naprężenia pionowego σZ. σX= σY=K0 σZ, gdzie K0 wsp.rozporu bocznego

Z prawa Hooke'a : σX/E0 - σYν/E0 - σZν/E0 =0 (w edometrze suma odkształceń musi = 0), gdzie po podstawieniach otrzymujemy K0= ν / 1-ν, gdzie ν - wsk. Poissona (bocznej rozszerzalności)

Zależność między E0 a M0 dla gruntów izotropowych E0=δM0, gdzie δ=(1 + ν) (1 - 2 ν) / (1- ν)

7. Wodoprzepuszczalność gruntów- zdolność gruntu do przepuszczania wody siecią kanalików, utworzonych z jego porów, nazywa się wodoprzepuszczalnością. Opór jaki stawia grunt wodzie przy jej przepływie zależy od: uziarnienia gruntów, porowatości gruntów, składu mineralnego szkieletu gruntowego, rodzaju kationu wymiennego, temperatury wody (lepkości). Prawo przepływu (Darcy)- prędkość przepływu wody w gruncie jest proporcjonalna do spadku hydraulicznego. V=k*i.

0x08 graphic

k- współczynnik filtracji, wodoprzepuszczalności [m/s., cm/s.]

i- spadek hydrauliczny

i=∆h/l- spadek ciśnienia na drodze przepływu, i=∆h/l=H1-H2/l

Miarą wodoprzepuszczalności gruntu jest tzw. stała k, zwana również stałą Darcy'ego, określająca zależność między spadkiem hydraulicznym i a prędkością przepływu wody w gruncie v. Z uwagi na wielkość współczynnika k grunty dzielimy na: nieprzepuszczalne, słabo przepuszczalne, przepuszczalne.

  1. Wytrzymałością na ścinanie τf nazywa się opór, jaki stawia ośrodek gruntowy naprężeniom stycznym w rozpatrywanym p-kcie ośrodka. Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg jednej części względem drugiej.

Coulomb-Mohrf=c+ σ•tgΦ)

Wzór otrzymany z doświadczenia ścinania próbek gruntu. Τf - wytrzymałośc na ścinanie, σ - naprężenia normalne do płaszczyzny ścinania, Φ - kąt tarcia wewnętrznego, c - spójność.

W przypadku ścinania gruntów o strukturze ziasnistej mamy do czynienie z oporem tarcia suwnego, obrotowego. Opór ten nazywamy oporem tarcia wewnętrznego. Wielkość ta zależy od rodzaju gruntu(wymiar, kształt ziaren, pochodzenie). Dla danego gruntu wartość tarcia wewnętrznego zależy od porowatości, wilgotności, ciśnienia wody w porach.

Spójność gruntu, kohezja, jest to opór gruntu stawiany siłom wewnętrznym wywołanym wzajemnym przyciąganiem się cząstek gruntu. Występuje w gruntach spoistych. Zakeży od: średnicy ziaren, wilgotności, genezy i składu mineralnego.

10.Woda w gruncie

poziom aeracji - w porach jest powietrze z wodą

poziom saturacji - w porach jest tylko woda

Sufozja - proces polegający na mechanicznym usuwaniu cząstek mineralnych z gruntu przez przepływającą wodę podziemną. Przez co następuje rozluźnienie gruntu. Pojawia się wtedy gdy zwiększa się prędkość przepływu wody przez grunt, wtedy zwięszka się spadek hydrauliczny. S.jest wywołana działalnością człowieka często występuje przy pompowaniu wody ze studni. Przy dużym zasięgu obniżania poziomu wody, może zagrażać budowlom w pobliżu.

Kolmatacja - zjawisko przeciwne do sufozji. Proces ten polega na dodawaniu drobnych cząstek do gruntu przez przepływ wody.

11. Przepływ wody w gruncie.Prędkość ruchu wody zależy od uziarnienia (kanaliki),temperatury,składu mineralnego.W rzece wyróżniamy ruch laminarny(cząstki poruszają się po torach równoległych),turbulentny(burzliwy,tory cząstek się przecinaja).W gruncie mamy doczynienia z ruchem laminarnym.Prędkość wody opisuje prawo Darcy'ego v=k*i i-spadek hydrauliczny,k-stała:żwir-10-2 do 10-3 m/s,piaski grube i śr.-10-3 do 10-5,piaski pylaste 10-4 do 10-6,gliny 10-8 do 10-10,iły 10-10 do 10-12. Trzy zasadnicze kierunki:-przepływ w kierunku poziomym(po warstwie nieprzepuszczalnej),-przepływ w kierunku pionowym w dół(najczęściej występuje przy przesączaniu się wody zaskórnej przez niżej leżącą małoprzepuszczalną warstwą),-w kierunku pionowym w górę.

Prawo przepływu (Darcy)- prędkość przepływu wody w gruncie jest proporcjonalna do spadku hydraulicznego. V=k*i.

0x08 graphic

k- współczynnik filtracji, wodoprzepuszczalności [m/s., cm/s.]

i- spadek hydrauliczny

i=∆h/l- spadek ciśnienia na drodze przepływu, i=∆h/l=H1-H2/l

12. k - współczynnik filtracji [m/s]

Grunty

Rodzaje gr.

Wart. k m/s]

Przepuszczalne

Żw. drobnoziar.

10-1÷10-3

Piasek gr. i drobnoziar.

10-3÷10-4

P. drobnoziar.

10-4÷10-5

Słabo przep.

P. pylasty, lessy

10-5÷10-6

Pyły

10-6÷10-8

Nieprzep.

Gliny

10-8÷10-10

Iły

10-10÷10-12

Z uwagi na wielkość współczynnika k grunty dzielimy na:nieprzepuszczalne, słabo przepuszczalne, przepuszczalne.

Metoda próbnego pompowania-Zasadnicza idea pomiaru polega na określeniu równania krzywej depresji. Zakładamy: grunt jednorodny, izotropowy, poziom zwierciadła- poziomy. Na skutek pompowania wody ze studni uzyska się symetryczny lej depresyjny. Jeżeli studnia sięga do stropu warstwy nieprzepuszczalnej i jest zasilana, to powierzchnia przepływu zasięgu depresji jest dana równaniem

0x08 graphic

r0- promień studni,

H- miąższość warstwy wodonośnej

R- zasięg leja depresyjnego

s- obniżenie zwierciadła wody przy studni.

Powierzchnia przepływu w obrębie zasięgu depresji

A=2*pi*r*z ,gdzie r,z- współrzędne walcowe z początkiem układu w punkcie przecięcia się osi studni ze stropem warstwy nieprzepuszczalnej.

Spadek hydrauliczny - na krzywej depresji

0x08 graphic
i=

z prawa Darcy

Q=A*V=A*k*i=2*pi*r*z*k*(dz/dr)

r0-r

z do h

0x08 graphic
z2-h2=

R- zasięg leja depresji

Równanie krzywej depresji

0x08 graphic
H2-h2=

znając H, h, R, r0, Q otrzymamy

0x08 graphic
k=

13. Sprawdzenie stateczności zbocza (skarpy) polega na obliczeniu min współczynnika pewności Fmin przy zastosowaniu odpowiedniej metody obliczeniowej stateczności, z uwzględnieniem geometrii układów warstw i przebiegu powierzchni osłabień oraz odpowiednich parametrów gruntowych. wyznaczony współczynnik Fmin powinien być większy niż dopuszczalny Fdop dla danej metody obliczeniowej. Stateczność zboczy może być zapewniona tylko gdy spełnimy warunki: -dokładnie rozpoznamy budów geologiczna i warunki wodne terenu

-dokładnie wyznaczymy fizyczne i mechaniczne cechy gruntów gruntów skał

-właściwe zastosujemy metodę obliczeniowa stateczności zboczy i skarp

-odpowiednio zastosujemy zabezpieczenia.

Stateczność skarp w gruntach spoistych określić jest bardzo trudno ze względu na

-możliwa niejednorodność ośrodku gruntowego

-zmienność cech wytrzymałościowych gruntu w czasie

-wpływ wody gruntowej n warunki stateczności

-brak dokładnych metod obliczeniowych

Ogólni podczas sprawdzania stateczności skarp w gruntach spoistych przyjmuje się ze powierzchnie poślizgu w gruntach jednorodnych SA krzywoliniowe a w niejednorodnych mogą być płaszczyznami łamanymi. Dla założonej powierzchni poślizgu określa się współczynnik pewności F jako stosunek sił utrzymujących do zsuwających. Poszukuje się również powierzchni poślizgu o najmniejszym współczynniku pewności Fmin>Fdop gdzie Fdop przyjmuje się w granicach 1,1÷2.

14. Naprężenia i ich rozkład w gruncie

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
- naprężenia pierwotne

0x01 graphic
0x01 graphic
: k0- współczynnik rozporu bocznego 0x01 graphic
,ν-współczynnik bocznej rozszerzalności

Naprężenia od obciążen zewnętrznych

Założenia Boussinesq`a 1) podłoże gruntowe stanowi ośrodek materialny ograniczony od góry płaszczyzną poziomą( graniczną) i rozciągającą się nieograniczenie w kierunkach poziomych i pionowo w dół ( cały ten obszar-półprzestrzen) 2) Obciążenia przyłożone są w płaszczyźnie granicznej a ta półprzestrzen jest:jednorodna,izotropowa,nieważka,obowiąuje prawo Hook`a,obowiązuje zasada superpozycji

(rys7)

0x01 graphic
[…]

Obciążenie ciągłe, w obszarze kołowym; σ-pod środkiem obszaru kołowego o promieniu R o obciążeniu q.

σz=η*q

0x01 graphic

15. Modelowanie gruntu - grunt jest ośrodkiem wielofazowym

1) grunt jako ośrodek 2-fazowy - składa się ze szkieletu i wody w porach(grunt w pełni nasycony wodą) Równanie naprężeń

σ= σ'+u*m Równanie Terzaghiego

σ- wektor naprężeń całkowitych, σ'-w.n. efektywnych(naprężenia w szkielecie gruntu), u-ciśnienie wody w porach

2) grunt jako ośrodek 3-fazowy składa się ze szkieletu, wody w porach i powietrza w porach(grunt częściowo nasycony). Równanie naprężeń: σ= σ'+(uq+uw)*m Równanie Terzaghiego. Model obliczeniowy - w każdym pkt jest jednocześnie szkielet, woda i powietrze. Suma faz(szkielet,woda i powietrze) w jednostce obj = 1 >>> na tym obszarze stosuje się równania ośrodka ciągłego >>> będziemy stosować naprężenia, odkształcenia



















I

II

III

h 1

h 2



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
problemowe, Budownictwo, IV sems, Mechanika Gruntów, Egzamin
GRUNTY5, Budownictwo PB, 5 semestr, Mechanika Gruntów, laborki
GRUNTY7, Budownictwo PB, 5 semestr, Mechanika Gruntów, laborki
LAB GRUNTY 9, Budownictwo PB, 5 semestr, Mechanika Gruntów, laborki
GRUNTY4, Budownictwo PB, 5 semestr, Mechanika Gruntów, laborki
problemowe, Budownictwo, IV sems, Mechanika Gruntów, Egzamin
Teoria2, Budownictwo Politechnika Rzeszowska, Rok III, Mechanika Gruntów, Egzamian, e 1 , grunty, eg
Egzamin - wydruk, Budownictwo Politechnika Rzeszowska, Rok III, Mechanika Gruntów, Egzamian, e 1 , g
grunty, Politechnika Rzeszowska Budownictwo, IIBD 3sem, Mechanika gruntow i fundamentowanie, do kolo
GRUNTY3-moje, Budownictwo PB, 5 semestr, Mechanika Gruntów, laborki
Notatki z materiaw, Budownictwo, IV semestr, Mechanika Gruntów, MGF Mechanika gruntó i fundamentowan
opracowania, Budownictwo, IV semestr, Mechanika Gruntów, grunciki, grunciki
opracowane pytania z kart, Budownictwo PG, Semestr 3, Mechanika Gruntów, Laboratoria, Kolokwium

więcej podobnych podstron