Механіка грунтів в питаннях і відповідях

М.1.1. Які питання розглядаються в механіці грунтів?

Механіка грунтів наукова дисципліна, в якій вивчаються напружено-деформований стан грунтів і грунтових масивів, умови міцності грунтів, тиск на огорожі, стійкість грунтових масивів проти сповзання і руйнування, взаємодія грунтових масивів з спорудами і ряд інших питань. Механіка грунтів є складовою частиною геомеханіки.

М.1.2. На результати досліджень яких дисциплін спирається механіка грунтів?

Механіка грунтів спирається на результати наукових досліджень в області механіки суцільних середовищ (опору матеріалів, теорії пружності, теорії пластичності), інженерної геології, інженерної гідрогеології, гідравліки і гідромеханіки, а також на результати інших інженерних дисциплін.

М.1.3. Які завдання ставляться в механіці грунтів?

Завдання прогнозу механічної поведінки грунтів і грунтових масивів. Для цього проводяться:

- встановлення фізичних та механічних властивостей ґрунтів і можливості їх використання в потрібних цілях, а в разі потреби, і поліпшення будівельних властивостей ґрунтів;

- визначення напряженнодеформірованного стану грунтових масивів, можливого його зміни в подальшому;

- визначення загальної стійкості цих масивів, взаємодіючих з інженерними спорудами, або безпосередньо стійкості їх самих, якщо вони є спорудами.

Таким чином, основне завдання - це оцінка стану в даний момент і прогноз подальшої поведінки грунтів і масивів з них, прогноз відбуваються в них процесів.

М.1.4. Які основні завдання стоять перед фундаментобудуванню?

Фундаменти будівель і споруд повинні бути:

- технічно здійсненними в даних конкретних умовах;

- найбільш підходящими для даного об'єкта;

- задовольняють експлуатаційним вимогам;

- задовольняють вимогам безпеки;

- задовольняють екологічним вимогам.

Беруться до уваги природні і технологічні процеси, пов'язані з будівництвом і існуванням фундаментів в межах строків, встановлених для нормальної експлуатації будівель або споруд.

М.1.5. Що називається підставою?

Підставою називається масив грунту, що знаходиться безпосередньо під спорудою і поруч з ним, який деформується від зусиль, що передаються йому за допомогою фундаментів. Якщо будівельні властивості грунтів основи ми спеціально не покращуємо і не змінюємо, то така підстава називається природним на відміну від штучного підстави, в якому будівельні властивості грунтів навмисно нами поліпшені для того, щоб зменшити стисливість грунтів, збільшити їх міцність, змінити водопроникність і ін.

Підстави, створені штучно укладеними грунтами в результаті відсипання з ущільненням або намиву, також називаються штучними.

М.1.6. Що називається фундаментом?

Фундаментом називається підземна або підводна частина будівлі або споруди, що служить для передачі зусиль від нього на грунти підстави і, по можливості, більш рівномірного їх розподілу, а також зменшення величини тисків до необхідних значень.

М.1.7. У яких областях будівництва використовуються результати механіки грунтів?

В основному результати механіки грунтів використовуються в будівництві:

- в промисловому і цивільному;

- транспортному (автодоріг і залізниць);

- військових об'єктів і об'єктів спеціального призначення;

- лінійних об'єктів (ліній електропередач, трубопроводів);

- об'єктів енергетичного господарства.

М.1.8. З якими дисциплінами будівельного профілю в основному пов'язано фундаментобудуванню?

Фундаментобудуванню в основному пов'язано з наступними дисциплінами: будівельна механіка; опір матеріалів; технологія будівельного виробництва; економіка будівництва; механізація; екологія будівництва; будівельні матеріали; інженерна геологія; інженерна гідрогеологія; механіка грунтів; математична статистика; теорія надійності; техніка безпеки будівництва і ін.

М.1.9. Коли і де в нашій країні вийшов перший курс "Основи та підвалини"?

Першою фундаментальною книгою з механіки грунтів слід вважати монографію професора К.Терцагі (18831963), що вийшла в 1925 р і перекладену під назвою "Будівельна механіка грунтів". Вона видана в 1933 році під редакцією і з примітками Н.М.Герсеванова.

М.1.11. Коли в нашій країні вперше вийшов підручник з курсу "Механіка грунтів"?

М.1.12. У яких наших підручниках з дисципліни "Основи та підвалини", виданих останнім часом, є ґрунтовні розділи, присвячені механіці грунтів?

М.2.1. Як поділяються за своїм походженням гірські породи?

За своїм походженням вони поділяються на:

- магматичні, виверження вулканів, що утворилися в результаті застигання магми; вони мають кристалічну структуру і класифікуються як скельні грунти;

- осадові; вони утворилися в результаті руйнування і вивітрювання гірських порід за допомогою води і повітря і утворюють скельні і нескельних грунти;

- метаморфічні, які утворилися в результаті дії на метаморфічні і осадові породи високих температур і високого тиску; вони класифікуються як скельні грунти.

М.2.2. В результаті яких процесів утворилися нескельні грунти?

Нескельні грунти утворилися в результаті тривалого фізичного і хімічного вивітрювання міцних осадових скельних порід, що викликали їх руйнування.

М.2.3. Як за своїм походженням можна поділити осадові відкладення?

Осадові відкладення підрозділяються на континентальні і морські. До морських відносяться відкладення як сучасних, так і давніх морів. Морські відкладення - це глини, мули, ракушечники. Для них характерно засолення.

М.2.4. До яких геологічним системам ставляться грунти?

Грунти найчастіше є найбільш "молодими" осадовими відкладеннями і відносяться до четвертинної геологічної системі.

М.2.5. Які основні групи грунтових утворень ви можете назвати?

Грунти утворюються з:

- первинних мінералів (кварц, польові шпати, слюда і ін.);

- вторинних глинистих мінералів (монтморилоніт, каолініт), що утворилися в процесі вивітрювання гірських порід;

- солей (сульфатів, карбонатів);

М.2.6. Які ви можете назвати генетичні типи континентальних відкладень?

У континентальних відкладеннях виділяють: алювій (перенесений річковими водними потоками); яр (відкладається у схилів поблизу місця виникнення); елювій (залягає в місці виникнення); еолові відкладення (перенесення частинок здійснюється вітром); льодовикові і водноледніковие відкладення.

М.2.7. Що слід називати грунтом?

Грунтами називають будь-які гірські породи кори вивітрювання землі - сипучі або зв'язкові, міцність зв'язків у яких між частинками у багато разів менше, ніж міцність самих мінеральних часток, або ці зв'язки між частинками відсутні зовсім. Є й інше визначення грунтів: це гірські породи, що є об'єктом інженерностроітельной діяльності людини. Скельні породи і грунту також іменуються грунтами.

М.2.8. З чого складаються грунти?

Грунти складаються з:

- води в різних видах і станах (в тому числі льоду при нульовій або негативній температурі грунту);

- газів (в тому числі і повітря).

Вода і гази знаходяться в порах між твердими частинками (мінеральними і органічними). Вода може містити розчинені в ній гази, а гази можуть містити пари води.

М.2.9. Що розуміється під структурою грунту?

Під структурою грунту розуміється розмір, форма і кількісне (процентне) співвідношення складають грунт частинок.

М.2.10. Що розуміється під текстурою грунту?

Під текстурою грунту розуміється просторове розташування елементів грунту з різними складом і властивостями. Текстура характеризує неоднорідність будови грунту в шарі залягання.

Текстура буває масивною, шаруватої і сітчастої.

М.2.11. Як можна поділити структурні междучастічние зв'язку в грунтах?

Їх можна поділити на жорсткі (кристалізаційні) зв'язку та пластичні, в'язкі зв'язку (водноколлоідние). Жорсткі зв'язку більше характерні для скельних грунтів, пластичні зв'язку - головним чином для глинистих ґрунтів.

Жорсткі зв'язку можуть бути розчинними у воді або нерозчинними. При розчиненні твердих кристалізаційних зв'язків на їх місці можуть виникати водноколлоідние зв'язку.

М.2.12. В якому вигляді в грунтах зустрічається вода?

Вода в грунтах зустрічається у вільному і зв'язаному стані. Вільна вода - це гравітаційна вода, яка переміщається за рахунок власної ваги і виникає перепаду тисків, а також капілярна вода.

Пов'язана вода поділяється на прочносвязанная воду (шар з 13 молекул, які оточують глинистий частку і притягають до неї з великою силою), і рихлосвязанной воду, тонким шаром примикає до прочносвязанной воді. Рихлосвязанная вода майже в тисячу разів слабкіше притягається до частинки, ніж прочносвязанная. Прочносвязанная воду можна відокремити від частинок тільки виправними. Рихлосвязанной воду можна відокремити за допомогою видавлювання, створюючи тиск до кількох мегапаскалей, або за допомогою центрифуги. Капілярна вода переміщається завдяки поверхневому натягу менісків.

М.2.13. В якому вигляді зустрічаються гази в грунтах?

Гази можуть перебувати:

- у вільному стані, повідомляючи із атмосферою;

- в замкнутому просторі у вигляді бульбашок;

- в розчиненому в рідині (воді) стані.

Внаслідок зміни тиску в рідині в порах (в воді) і температури вода може виділятися з газу (конденсуватися) і, навпаки, газ може розчинятися в рідині (в воді).

Бульбашки газів, розчинених в поровой воді, прискорюють стиснення скелета. Гази, що мають сполучення з атмосферою, на швидкість стиснення грунту практично не впливають.

М.2.14. Чим можуть служити грунти?

Грунти можуть служити:

- підставою будівель і споруд;

- середовищем для розміщення в них споруд (труб, підземних споруд, тунелів, станцій метрополітену і ін.);

- матеріалом для споруд (насипу, земляні греблі, сировина для виготовлення будматеріалів) (рис. М.2.14).

М.2.15. Яка крупність великоуламкових, піщаних, пилуватих і глинистих часток?

Великоуламкові частки мають розмір більше 2 мм. піщані - від 2 мм до 0,05 мм. пиловані від 0,05 мм до 0,005 мм і глинисті менше 0,005 мм; частки дрібніше 0,0001 мм називаються колоїдними.

М.2.16. Яку площу поверхні мають піщані і глинисті частки (на 1 г маси)?

Піщані частинки мають питому поверхню до 0,05 м 2 / г. Глинисті частинки мають питому поверхню у каоліну до 10 м 2 / г і у монтмориллонита до 800 м 2 / г.

М.3. ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І класифікаційних ПОКАЗНИКИ нескельних ґрунтах

М.3.1. Які фізичні характеристики грунту є основними?

Основними фізичними характеристиками грунту є:

- питома вага грунту g;

- питома вага частинок грунту g s;

- природна вологість w.

Решта фізичні характеристики можуть бути обчислені з їх використанням.

М.3.2. Що називається питомою вагою грунтаg (раніше називався об'ємною вагою грунту)? Що називається питомою вагою сухого ґрунту (раніше називався об'ємною вагою скелета грунту)?

Питомою (раніше об'ємним) вагою грунту g називається відношення повної ваги зразка грунту до повного об'єму, який він займає, включаючи обсяг пір. Розмірність [кН / м3]. Питомою вагою сухого ґрунту g d називається відношення ваги висушеного ґрунту до повного об'єму, який він займає, включаючи обсяг пір.

М.3.3. Що називається питомою вагою частинок грунтаgs (раніше називався питомою вагою грунту)?

Питомою вагою частинок грунту g s (раніше називався питомою вагою грунту) називається відношення ваги частинок грунту до обсягу, який вони займають. Розмірність [кН / м 3].

М.3.4. Яким способом можна виміряти обсяг глинистого грунту з метою визначення його питомої ваги?

1) за обсягом витісненої води при зануренні в неї грунту, який попередньо парафінують для запобігання розмокання і попадання води всередину зразка;

2) за допомогою ріжучого кільця, обсяг внутрішньої порожнини якого визначається виміром і яке повністю заповнюється грунтом.

Вага висушеного зразка грунту менше, ніж вага грунту, що містить вологу, але повний обсяг грунту, що містить пори, набагато більше, ніж обсяг, яку він обіймав частками (тобто без урахування часу), тому питома вага частинок грунту більше, ніж питома вага грунту, то є gs> g.