Лекция 1.

Введение

Что изучает дисциплина механика грунтов?

Ранее изучались:

-        

-         механика упругого тела;

-         теоретическая механика;

-         строительная механика.

Состав грунта:

Глина:        - в текучем состоянии Р = 0,5 кг/см2 = 0,05 МПа;

                             - в твердом состоянии Р = 500 кг/см2 = 50 Мпа.

Проектирование зданий в проектных институтах обычно осуществляется по типовым проектам, а фундаменты всегда проектируются, исходя из индивидуальных условий – это обуславливается природным залеганием грунтов.

Литература:

1.Далматов Б.И и др. Механика грунтов. Часть 1. Основы геотехники. 2002г.

4.Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М. 1981г.

5.СНиП  2.02.01 – 83*- Основания зданий и сооружений.

6.СНиП  2.02.03 – 85 – Свайные фундаменты.

Связь рассматриваемого курса с другими дисциплинами

«Гражданское строительство должно гармонично вписываться в окружающую среду не только в эстетическом, но и в физическом плане; при этом окружающая среда в большей мере определяется геологическими факторами.»

Пизанская башня (построенная более 800 лет назад)

Трансконский элеватор (г. Виннипег, Канада 1913 г.)

После катастрофы незначительно деформируемое сооружение осталось стоять под углом около 63° к горизонту.

 Впоследствии элеватор вернули в прежнее положение с помощью домкратов.

Погружение Венеции:

1900 – 1935гг. – 1 мм в год;

1935 – 1952гг. – 4 мм в год;

с 1952г. до 6 мм в год;

Регулярная откачка воды приводит к понижению поверхности всего города.

Национальный театр в Мехико – осадка за 11 лет достигла 1,8 м.

Вопросам механики грунтов уделяется сейчас всё больше и больше внимания!

До ХVI века «теории» строительства не существовало, строили полагаясь на опыт. Размеры фундамента выбирали в зависимости от прочности грунтов оснований. В конце XVIII века появилась первая теория, рассматривающая сопротивление грунта сдвигу.

В 1773 г. француз Ш. Кулон – разработал способ расчета давления сползающего грунта на подпорную стенку (строительство фортификационных сооружений на юге Франции).

На базе этих и последующих исследований в 30х годах ХХ века была создана наука механика грунтов. Одновременно стала развиваться и вторая часть (прикладная) – основания и фундаменты. К становлению Российской школы фундаментостроения относятся труды:

Герсеванова Н.М. – (его именем назван институт НИИОСП)

Пузыревского Н.П. – (труды ПГУПС)

Маслова Н.Н. – развитие инженерной геологии, механика грунтов в приложении к строительству гидротехнических сооружений.

Сумгина М.И. – инженерное мерзлотоведение

Цытовича Н.А.(герой социалистического труда, член - корреспондент АН СССР) – развитие механики грунтов, оснований и фундаментов на вечной мерзлоте.

Далматова Б.И. – строительство фундаментов на больших толщах слабых грунтов.

В 30х годах в СССР был организован, тогда единственный в мире институт НИИОСП, который затем получил имя его создателя Герсеванова Н.М.

Связь инженерной геологии с механикой грунтов,  основаниями и фундаментами.

СССР 1920 год

«Это сооружение, как роза – красиво, но прежде, чем сорвешь, наколешь руки». Плотина строилась на слабых грунтах и по всем подсчетам должна была дать крен. Инженеры установили турбину наклонно в другую сторону, с тем условием, чтобы затем она пришла в проектное положение (с этим справились наши инженеры).

1.     Основные понятия (терминология).

Механика грунтов изучает, преимущественно, рыхлые породы, состоящие из отдельных минеральных частиц, связанных тем или иным способом друг с другом.

2.     Образование грунтов (генезис).

Континентальные отложения:

-    элювиальные (                                       - форма зерен угловатая);

-         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 – низкая несущая способность.

3.     Состав грунтов.

Грунт это 3х фазная система.

От соотношения этих фаз и зависят характеристики грунтов.

4.     Свойства твердых частиц.

Свойства твердых (минеральных) частиц зависят от размеров.

Классификация твердых частиц:

Глинистые частицы по химическому анализу существенно отличаются от остальных (форма их чешуйчатая и игольчатая).

Удельная поверхность:

В 1г. грунта (глина – монтмориланит) = 800 м2 

В 1г. грунта (песок) = 0,8 м2

Если грунт состоит из одной категории, то он легко получает название, но в природе это встречается редко.

Фактически грунт состоит из различных частиц. Как его назвать?

Классификация грунтов (простейшая).

(Jр определяется в лабораторных  условиях (в долях единицы))

Метод отмучивания – для определения песчаной фракции   (Æ от 1 ¸ 0,05 мм)

5.     Свойства воды.

                  - диполь – молекула воды Н2О

1.     - пленки прочносвязанной воды (адсорбированной)

n·1000 (кг/см2) – электромолекулярные силы притяжения, удалить эту воду практически невозможно, замерзает при tº < -70º .

2.     - слои (пленки) рыхлосвязанной воды (лисорбированной)

n·10 (кг/см2) – электромолекулярная сила притяжения, удаляется только при tº = 105º, замерзает при tº  -1º …- 3º C.

3.     - свободная, гравитационная (капиллярная вода)

Чем меньше размер частицы, тем удельная поверхность больше, больше связанной воды в грунтах.

6.     Свойства газа.

Свободные газы:                         Растворенные в воде

- связанные с атмосферой,

- защемленные газы (глинистые грунты).

Следует различать структуру грунта, т.е. взаимное расположение частиц грунта и характер связи между ними и текстуру грунта, т.е. сложение грунта в массиве.