Содержание курса лекций по дисциплине Механика грунтов

определения курса. Состав , строение и классификация грунтов.
2.Физические свойства грунтов.
3.

Основные закономерности механики грунтов. Механические свойства грунтов.
4. Определение напряжений в массивах грунтов.
5. Прочность и устойчивость грунтовых массивов.
6. Устойчивость откосов и склонов.
7. Давление грунтов на ограждающие конструкции.
8. Деформации грунтов и расчет осадок оснований сооружений.

Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава
ГОСТ 25100 -2011 Грунты. Классификация
ГОСТ30416-96:

Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.
ГОСТ 1224В-2010 "Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости«
Ухов С.Б. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учебник . - М.: Изд. АСВ, 1994 - 527 с.
Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Изд. 2-е - Л.: Стройиздат, 1988 - 415 с.
 Дополнительная
Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс)-М.:Высш. шк., 1983.-288с.

ЛР – 2 балла, количество ЛР - 8);

(3+2)*8=40 баллов
2.Работа на лекции с оформлением конспекта - 2 балла, количество лекций – 8;
2*8=16 баллов
3.Модульный контроль (кол. МК – 2);
22*2=44 баллов

и классификация грунтов

изучающая изменение физических и механических свойств грунтов под влиянием внешних

воздействий, методы расчета напряженного состояния и деформаций оснований, оценки к устойчивости грунтовых массивов, давление грунта на сооружения.

использованием материалов земной коры, совокупность взаимосвязанных технических решений, приемов и

способов возведения подземных частей зданий и сооружений, включая способы освоения подземного пространства для строительства заглубленных сооружений.

Геотехника базируется на законах механики грунтов (уплотнения, сопротивления сдвигу, фильтрация) и закономерностях, определяющих характер деформируемости грунта (при увлажнении, динамических, температурных и иных воздействиях, напряженном состоянии), а также на теории и практике фундаментостроения и подземного строительства с учетом региональных особенностей инженерной геологии и опасных геологических процессов.

одна из древнейших конструкций первых жилищ человека
Со времен древнего Египта

известно имя выдающегося строителя пирамид и архитектора Имхотепа.

античности Витрувий (Марк Витрувий Поллион (I в. до н.э.) писал:

“Для закладки фундаментов храмовых зданий следует рыть до глубины твердых пород...”

сооружение осталось стоять под углом около 63° к горизонту.
Впоследствии элеватор

вернули в прежнее положение с помощью домкратов.

1932 г. под основание башни было произведено нагнетание через 351

скважину Ø 50 мм около 1000 т цементного раствора. Приращение наклона за последнее десятилетие прошлого века составляло ≈ 1 мм в год.
Только в 2002 г. отклонение башни было стабилизировано за счет выемки грунта из основания и проведение дополнительных мероприятий по усилению основания.

Рср = 5 кг/см2 = 50 т/м2 = 500 кН/м2 = 0,5 МПа

науки», 1638г. изд. Первые попытки определения напряжений в строительных конструкциях

аналитическим путем.
В "Двух новых науках« он ясно указывает, что «растягиваемый стержень имеет прочность, которая при постоянстве остальных условий пропорциональна площади его поперечного сечения».


ТЕОРИЯ УПРУГОСТИ - Роберт Гук (Hooke) (1635-1703) .
«О восстановительной способности или об упругости», 1678г. изд.
Статья «Сила сопротивления, или упругость», 1679г.
Именно в ней впервые прозвучало знаменитое утверждение - "каково растяжение, такова и сила". Вот уже триста лет этот принцип известен как закон Гука.

В 1822г. ввел понятия деформация и напряжение




ПУАССОН Симеон Дени

(1781-1840), французский математик, механик и физик, иностранный почетный член Петербургской АН (1826).
В работах 1829 и 1831гг. Приводит три уравнения равновесия и краевые условия

закономерностях поведения грунтов под нагрузкой:
о давлении грунта на подпорные

стенки (Ш. Кулон, 1773);


о движении воды в грунтах (Г. Дарси, 1856);


о связи между давлением и осадкой (Е. Винклер, 1867);



о распределении напряжений в полупространстве от действия приложенной к его верхней границе сосредоточенной вертикальной силы
(Е. Буссинеск, 1885).

Шарль Огюсте́н де Куло́н (1736-1806) — французский военный инженер и учёный-физик, исследователь электромагнитных и механических явлений; член Парижской Академии наук.
Установил законы сухого трения, разработал теорию прочности сыпучих тел, проводил исследование подпорных стен для предупреждения оползания грунтов ( 1773г. изд.).

Анри Филибер Гаспар Дарси (1803-1858) —французский инженер-гидравлик, обосновавший закон Дарси (1856), связывающий скорость фильтрации жидкости в пористой среде с градиентом давления: «По-видимому, для песка одного качества, пропускаемый им расход прямо пропорционален напору и обратно пропорционален толщине фильтрующего слоя (грунта)». Именем Дарси названа единица измерения проницаемости пористой среды.

Эмиль Винклер (1835—1888). Книга Винклера - самое полное руководство по сопротивлению материалов из числа написанных на немецком языке, сохраняющее и до сих пор свое значение для инженеров.

Буссинеск (Буссинек) Жозеф Валентен
(1842–1929). Французский механик, член Парижской АН с 1886). Основные исследования посвящены механике и теории упругости. В строительной механике решил задачу о воздействии ударной нагрузки на балку. Развил теорию упругости Пуассона. Предложил метод определения напряжений и деформаций в полубесконечной среде, находящейся под действием заданных сил, приложенных к ее граничной плоскости.

«Beam on elastic foundation» (рус. балка на упругом основании)

1925г., когда на немецком языке выходит фундаментальный труд американского ученого

проф. Карла Терцаги “Строительная механика грунтов”. К. Терцаги были созданы основы новой науки - инженерной геологии.

Огромное влияние на развитие теоретических основ механики грунтов оказали работы украинского ученого Пузыревского Н.П.

Дальнейшее развитие эти идеи получили в работах русского ученого проф. Н. М. Герсеванова (1925- 1933 гг.) и серия фундаментальных работ В. А. Флорина (1934 - 1936 гг.).

Большое влияние на формирование современной механики грунтов оказали выдающиеся ученые Цытович Н.А., М. Н. Гольдштейн и В.Б. Швец , Ю. К. Зарецкий.

Терцаги (Terzaghi) Карл (1883—1963), американский инженер и учёный в области механики грунтов и фундаментостроения. Сочинения в русском переводе: Строительная механика грунта на основе его физических свойств, М., 1933; Механика грунтов в инженерной практике, М., 1958 (совм. с Р. Пеком); Теория механики грунтов, М., 1961.

Пузыревский Нестор Платонович,
(1861 —1934)
Научные труды Пузыревского посвящены вопросам гидротехники, гидравлики, теории упругости, теории грунтов, оснований и фундаментов, а также экономики водных сообщений. П. положил начало (1923) разработке широко применяемого в строительной механике метода начальных параметров.

Герсеванов Николай Михайлович (1879 —1950)

Цытович Николай
Александрович
(1900—1984)

Флорин Виктор Анатольевич (1899- 1960)

Михайлович ,
д.т.н., профессор, зав. Кафедрой Оснований и фундаментов ПГУПС

, член Президиума Российского Национального Комитета по механике грунтов и фундаментостроению , нучный руководитель НПО «Геореконструкция- Фундаментпроект»

Тер-Мартиросян Завен Григорьевич,
Академик АВН РФ и Нью-Йоркской АН, Заслуженный деятель науки РФ, Почетный строитель РФ и г. Москвы.
Доктор технических наук, профессор, Заведующий кафедрой механики грунтов, оснований и фундаментов Московского Государственного Строительного Университета (МГСУ-МИСИ).

Выдающиеся ученые современности в области механики грунтов и фундаментостроения

Ухов Сергей Борисович, член корр. МИА, заслуженный деятель науки и техники РФ,
Профессор, доктор технических наук

характеризуется составом, структурой и текстурой.
Грунтами называют любые горные породы верхних

слоев литосферы, которые как объект инженерной деятельности человека используют в строительстве в качестве оснований, среды для размещения различных сооружений и материалов для их возведения, и рассматривают как многокомпонентные системы, изменяющиеся во времени.
Под составом подразумевают перечень минералов, составляющих породу.
Структура – это размер, форма и количественное соотношение слагающих породу частиц.
Текстура – пространственное расположение элементов грунта, определяющее его строение.
Все грунты разделяются на естественные – магматические, осадочные, метаморфические - и искусственные – уплотненные, закрепленные в естественном состоянии, насыпные и намывные.

на месте своего образования

- форма зерен угловатая );
делювиальные (перемещенные атмосферными водами и силами тяжести, напластования не однородны);
аллювиальные (перенесенными водными потоками на значительные расстояния – окатанные частицы);
ледниковые (результат действия ледников, неоднородные грунты);
эоловые (продукты выветривания, пески дюн, барханов, наличие пылеватых и илистых фракций).
Морские отложения: илы, заторфованные грунты, пески, галечники.

вода + газ
От соотношения этих фаз и зависят характеристики грунтов
1

– твердые частицы грунта (твердая фаза);
2 – поровая жидкость (жидкая фаза);
3 – поровый газ (газообразная фаза);
4 – поры;
5 – межчастичные связи;
6 – реакции на контакте между частицами.

твердые частицы делят на три основные группы:
1.Инертные (кварц, полевые шпаты,

слюда, авгит, кремень, роговая обманка и др.). Грунты, сложенные инертными минералами обычно обладают хорошими строительными свойствами.

2.Растворимые (галит NaCl, гипс CaSO4 2Н2О, известняк СаСО3 и другие). Растворимые минералы оказывают существенное влияние на свойства грунта. Это объясняется их растворением при увлажнении и далее - химической суффозией.

3.Глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, иллит и др.). Эти минералы не растворимы в воде, однако, ввиду специфической формы частиц (пластинчатая и игольчатая) и малых размеров (1…2 мкм) они при взаимодействии с водой образуют коллоидные системы. Иными словами, глинистые частицы обладают свойством гидрофильности.

Свойства твердых частиц Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов

Различают три основных вида состояния воды в грунте:
2 - кристаллизационная, или прочносвязанная – электромолекулярные силы притяжения несколько сотен и даже тысяч мегапаскалей, удалить эту воду практически невозможно, замерзает при tº  -70º .
3 – связная – электромолекулярная сила притяжения несколько десятков мегапаскалей, удаляется только при tº = 105º, замерзает при tº -1º …- 3º C.
4 – свободная, гравитационная (капиллярная вода).

Растворенный в воде
Газообразная составляющая

в самых верхних слоях грунта представлена атмосферным воздухом, ниже – азотом, метаном, сероводородом и другими газами.
Газообразная компонента грунта в зависимости от внешних условий может растворяться в жидкости, выделяться из нее, вытесняться из пор грунта жидкостью и т.д.

Поровый газ существенно влияет на свойства грунта. Например, уменьшение давления при извлечении грунтового образца на поверхность с большой глубины сопровождается выделением пузырьков растворенного в воде газа и далее - разрушением природной структуры грунта. Это, в свою очередь, искажает фактические значения физических, прочностных и деформационных свойств грунта.

Защемленный
(находящийся в замкнутых
порах и пузырьках).

характеру структурных связей (с учетом их прочности); подгруппа – по происхождению

и условиям образования; тип – по вещественному составу; вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств); разновидности – по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов.

Классификация определяет четыре класса грунтов: I - природные скальные (с жесткими связями между частицами); II - природные дисперсные(без жестких связей между частицами); III - природные мерзлые; IV - техногенные.

Класс природных дисперсных грунтов (с механическими и водно-коллоидными структурными связями) представлен группой несвязных и группой связных грунтов.
Обе группы
относятся к осадочным
грунтам.

пески и крупнообломочные грунты силикатного, карбонатного, железистого и полиминерального типов

глинистые грунты силикатного, железистого и полиминерального типов

Типы грунтов