- •Конспект лекцій з навчальної дисціпліни “механіка грунтів”
- •1. Природа грунтів і їх фізичні властивості
- •1.1 Основні закономірності механіки грунтів
- •1.1.1. Стисливість грунтів. Закон ущільнення
- •1.1.2. Водопроникність грунтів. Закон ламінарной фільтрації
- •1.1.3. Контактний опір грунтів зсуву. Умови міцності
- •1.1.4. Структурно-фазова деформація грунтів
- •1.2. Особливості фізико-механічних властивостей структурно нестійких грунтів
- •2. Визначення напруг у грунтовій товщі
- •2.1. Розподіл напруженнь у разі просторової задачі
- •2.2. Розподіл напруг у разі плоскої задачі
- •2.3. Розподіл тиску по підошві споруд, що спираються на грунт (контактна задача)
- •3. Теорія граничного напруженого стану грунтів
- •3.1. Фази напруженого стану грунтів при навантаженні
- •3.2. Рівняння граничної рівноваги для сипких і зв'язних грунтів
- •3.3. Критичні навантаження на грунт
- •3.4. Стійкість масивів грунту при зсувах
- •3.5. Деякі питання теорії тиску грунтів на огорожі
- •4. Деформації грунтів і розрахунок осідань фундаментів
- •4.1. Види деформацій грунтів і причини, що їх обумовлюють
- •4.2. Пружні деформації грунтів і методи їх визначення
- •4.3. Одновимірна задача теорії компресійного ущільнення (консолідації) грунтів
- •4.4. Розрахунок осідань фундаментів методом пошарового сумування
- •4.5. Розрахунок осідань фундаментів по методу еквівалентного шару грунту
- •5. Реологічні процеси в грунтах
- •5.1. Релаксація напруженнь і тривала міцність зв'язних грунтів
- •5.2. Деформації повзучості грунтів і методи їх опису
- •5.3. Врахування повзучості грунтів при прогнозі осідань споруд
- •6. Динаміка дисперсних грунтів
- •6.1. Загальні відомості про динамічні дії на грунт
- •6.2. Хвильові процеси в грунтах при динамічних діях
- •6.3. Зміни властивостей грунтів при динамічному впливі
- •6.4. Дія вибуху в грунтах
- •6.5. Врахування динамічних властивостей грунтів при розрахунку фундаментів
ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГЕОЛОГО-ГЕОГРАФІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ГЕОЛОГІЇ ТА ГІДРОГЕОЛОГІЇ
Конспект лекцій з навчальної дисціпліни “механіка грунтів”
ВСТУП
Механіка ґрунтів є механікою природних дисперсних (дрібно роздрібнених) тіл і складає частину загальної геомеханіки, у яку як складові частини входять глобальна і регіональна геодинаміка, механіка масивних гірських порід (тріщинувато-скельних), механіка рихлих гірських порід (природних ґрунтів) і механіка органічних і органо-мінеральних мас (ілів, торфів і ін.).
Механіка ґрунтів в той же час є одним з розділів будівельної механіки, в основу якої покладені як закони теоретичної механіки (механіки твердих - абсолютно нестискаємих тіл), так і закономірності тіл (закони пружності, пластичності, повзучості), які, що деформуються, проте, для побудови механіки ґрунтів як науки будуть лише необхідними, але недостатніми умовами. Якщо до залежності теоретичної механіки і будівельної механіки суцільних тіл, що деформуються, додати закономірності, властивості, обумовлені роздрібністю ґрунтів (стисливість, водопроникність, контактну опірність зсуву і структурно-фазову деформацію), то, розглядаючи ґрунти як природні дисперсні тіла у нерозривному зв'язку з умовами їх формування і взаємодії з навколишнім фізико-геологічним середовищем, можна побудувати механіку ґрунтів як науку.
Ґрунтами називаються усі «рихлі гірські породи» (термін геологічний) кори звітрювання кам'яної оболонки Землі (літосфери) - незв'язні (сипкі) або зв'язні, міцність зв'язків яких у багато разів менше міцності самих мінеральних частинок. Характерною особливістю ґрунтів як природних тіл є їх роздрібленість, дисперсність, що корінним чином відрізняє ґрунти від скельних (масивно-кристалічних, метаморфічних, осадових і ін.) міцних порід. Мінеральні агрегати і зерна скельних порід спаяні між собою і мають жорсткі (кристалізації, цементації і т. п.) внутрішні зв'язки, міцність яких того ж порядку, що і міцність самих мінеральних зерен. Істотне значення для оцінки ґрунтів як підстав споруджень має потужність ґрунтової товщі, що залягає на корених скельних породах. Звичайно, і тріщинуваті скельні породи, якщо розглядати їх у великих об'ємах, складатимуться з відокремленостей, менш міцно зв'язаних між собою, ніж ці окремості, і до таких порід певною мірою можна застосовувати залежності механіки ґрунтів, але, звичайно, з відповідними додатковими умовами. У механіці ґрунтів вивчаються тільки мінеральні ґрунти - природні дисперсні матеріали - і лише в окремих випадках - скельні породи і органо-мінеральні утворення. Механіка ґрунтів є теорія природних ґрунтових підґрунть. Роль механіки ґрунтів як інженерної науки величезна, і її можна порівняти лише з роллю дисципліни «Опір матеріалів». Без знання основ механіки ґрунтів не представляється можливим запроектувати сучасні промислові споруди, житлові будівлі (особливо підвищеної поверховості), меліоративні і дорожні, земляні і гідротехнічні споруди (насипи, дамби, будівлі ГЕС і т. п.).
Застосування механіки ґрунтів дозволяє більш повно вивчити несучу здатність ґрунтів, достатньо точно врахувати деформації ґрунтових підстав під дією навантаження від споруд, що обумовлює ухвалення не тільки найбезпечніших, але і економічних рішень.