  МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Декан инженерно-строительного и
инженерно-строительного факультетов
профессор _________В.Д.Таратута
______________________________20___
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОПД.Ф.7 Механика грунтов
для специальности
270102.65 Промышленное и гражданское строительство
Квалификация (степень) выпускника
Инженер
Инженерно-строительный факультет
Кафедра оснований и фундаментов
Вид учебной работы
|
Дневная форма обучения
|
Заочная форма обучения
|
Часов
|
Курс, семестр
|
Часов
|
Курс, семестр
|
Аудиторные занятия —
всего
|
34
|
3 курс,
6 семестр
|
10
|
4 курс,
8 семестр
|
лекции
|
18
|
3 курс,
6 семестр
|
4
|
4 курс,
8 семестр
|
консультации
|
-
|
|
|
|
практические занятия (семинары)
|
-
|
-
|
-
|
|
лабораторные работы
|
16
|
3 курс,
6 семестр
|
6
|
4 курс,
8 семестр
|
Самостоятельная работа — всего
|
26
|
3 курс,
6 семестр
|
50
|
4 курс,
8 семестр
|
курсовой проект (работа)
|
-
|
-
|
-
|
-
|
контрольные работы
|
-
|
-
|
-
|
-
|
реферат
|
-
|
-
|
-
|
-
|
другие виды самостоятельной работы
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
зачет
|
3 курс,
6 семестр
|
зачет
|
4 курс,
8 семестр
|
Всего по дисциплине
|
60
|
3 курс,
6 семестр
|
60
|
4 курс,
8 семестр
|
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель изучения дисциплины
Целью преподавания механики грунтов является освоение студентами теоретической базы фундаментостроения.
1.2 Задачи изучения дисциплины
научиться определять характеристики физико-механических свойств грунтов,
оценивать напряженно-деформированное состояние оснований и его изменение во времени,
рассчитывать устойчивость грунтовых массивов и расположенных на них сооружений,
определять деформации оснований зданий и сооружений.
2.ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В процессе изучения дисциплины «Механика грунтов» студенты осваивают строение, принципы взаимодействия грунтов с фундаментами, общие принципы лабораторной и методической оценки характеристик инженерно-геологических элементов. Данные навыки включают в себя умение определять физико-механические свойства грунтов в лабораторных условиях, такие как: определение фракционного состава грунта, плотности грунта, плотности минеральных частиц, границ пластичности, прочностных и деформационных характеристик лабораторным путем, умение выполнять камеральную обработку полученных результатов.
В результате обучения будущие специалисты приобретают навыки, позволяющие им самостоятельно оценивать инженерно-геологические условия, применять прогрессивные методы при определении физико-механических свойств грунтов. Также специалисты приобретают теоретическую базу для формирования представления о работе фундаментов с основаниями, выполнения инженерно-геологических изысканий.
3.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1.СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ
Таблица1
№ темы лекции
|
Наименование и содержание темы лекции
|
|
3.1.1. Введение
3.1.1.1. Основные понятия о горных породах (скальных, рыхлых грунтах, органоминеральных массах). Роль горных пород в строительстве. Особенности физико-механических свойств грунтов и основные задачи механики грунтов.
3.1.1.2. Становление и развитие механики грунтов как механики многофазных систем. Задачи механики грунтов и методы их решения. Связь механики грунтов с фундаментостроением и другими строительными дисциплинами
3.1.2. Состав, строение и состояние грунтов
3.1.2.1. Грунтовые основания. Происхождение грунтов. Состав, структура и текстура грунтов. Скальные и нескальные грунты.
3.1.2.2. Состав грунтов. Твердая, жидкая и газообразная составляющие грунтов. Форма, размеры, взаимное расположение и свойства минеральных частиц. Классификация минеральных частиц по размерам. Органические примеси. Виды воды в грунтах и их свойства. Роль газообразной составляющей.
3.1.2.3. Структурные связи между минеральными частицами. Кристаллизационные и водноколлоидные связи. Понятие о внутреннем трении в грунтах.
3.1.2.4. Трещины и их влияние на свойства грунтов.
3.1.3. Физические характеристики и классификация грунтов. Геологическое строение оснований
3.1.3.1. Основные физические характеристики грунтов: плотность грунта, плотность минеральных частиц, влажность. Дополнительные характеристики: содержание органических веществ, засоленность, льдистость. Нормативные и расчетные значения физических характеристик.
3.1.3.2. Классификационные показатели грунтов: гранулометрический состав, верхний и нижний пределы пластичности, число пластичности.показатель текучести, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения.Строительная классификация грунтов. Связь физических и механических характеристик грунтов. Понятие об условном расчетном сопротивлениигрунтов. Максимальная плотность и оптимальная влажность.
3.1.3.3. Геологическое строение оснований. Понятие о геологическом теле. Формы и размеры геологических тел в основании сооружений. Границы между геологическими телами. Значение данных о геологическом строении основания для строительства.3.1.3.4. Особые виды грунтов с неустойчивыми структурными связями: лессовые, набухающие, засоленные, слабые водонасыщенные и заторфованные грунты.
|
|
3.1.4. Экспериментально-теоретические предпосылки механики грунтов
3.1.4.1. Особенности грунтов оснований как объектов строительства. Модели механического поведения грунтов. Методы решения задач механики грунтов.
3.1.4.2. Особенности деформирования грунтов. Линейные и нелинейные деформации. Упругие и пластические деформации. Объемные и сдвиговые деформации. Ползучесть грунтов. Понятие о фильтрационной консолидации грунтов.
3.1.4.3. Основные расчетные модели грунтов. Общие предпосылки. Модель теории линейно-деформируемого тела. Модель теории фильтрационной консолидации. Модель теории предельного напряженного состояния. Линейная и нелинейная механика грунтов.
3.1.5. Механические свойства грунтов
3.1.5.1. Характеристики механических свойств грунтов. Основные схемы лабораторных испытаний. Режимы испытания образцов.
3.1.5.2. Деформируемость грунтов. Физические представления. Одноосные испытания. Компрессионные испытания: компрессионная кривая, коэффициент сжимаемости. Понятие о структурной прочности. Трехосные испытания. Модуль деформации грунта, коэффициент бокового расширения, коэффициент бокового давления.
3.1.5.3. Водопроницаемость грунтов. Физические представления. Закон ламинарной фильтрации. Коэффициент фильтрации и методы его определения. Начальный градиент фильтрации. Процессы, развивающиеся в грунтах при фильтрации (фильтрационная суффозия, кольматация). Понятие об эффективных напряжениях и поровом давлении.
3.1.5.4. Прочность грунтов. Физические представления. Методы испытаний. Одноосное испытание. Испытание на одноплоскостной сдвиг. Трехосное сжатие. Закономерности сопротивления сдвигу, закон Кулона. Характеристики сопротивления сдвигу: угол внутреннего трения, удельное сцепление. Понятие о давлении связности. Сопротивление сдвигу при сложном напряженном состоянии. Условие предельного равновесия.
|
|
3.1.6. Определение напряжений в массивах грунтов
3.1.6.1. Расчетные схемы взаимодействия сооружений и оснований. Задачи расчета напряжений.
3.1.6.2. Определение напряжений по подошве фундаментов и сооружений (контактная задача). Классификация фундаментов и сооружений по жесткости. Контактные модели основания: местных упругих деформаций, упругого полупространства, упругого слоя ограниченной мощности. Области применения моделей. Контактные напряжения на подошве центрально и внецентренно нагруженных абсолютно жестких фундаментов (сравнение теоретических решений и результатов натурных изменений). Влияние жесткости фундаментов на распределение контактных напряжений. Упрощенное определение контактных напряжений.
3.1.6.3. Определение напряжений в грунтовом массиве от действия местной нагрузки на его поверхности. Общие положения. Распределение напряжений от сосредоточенной силы (задача Буссинеска) и распределенной сосредоточенной нагрузки (задача Фламана).
|
|
Приближенное определение напряжений от местной нагрузки методом суммирования. Плоская задача: равномерно распределенная и треугольная нагрузки. Главные напряжения, эллипсы напряжений. Пространственная задача: равномерно распределенная нагрузка. Метод угловых точек. Влияние формы и площади фундаментов, неоднородности и анизотропии основания на распределение напряжений.
3.1.6.4. Определение напряжений от собственного веса грунтов.
|
|
3.1.7. Прочность и устойчивость оснований сооружений
3.1.7.1. Значение вопроса. Основные положения теории предельного напряженного состояния. Характеристика методов решения задач теории предельного напряженного состояния: строгие, приближенные, инженерные методы.
3.1.7.2. Фазы напряженного состояния грунтов в основании фундаментов. Физические представления. Понятия о начальной критической, предельной критической нагрузках и расчетном сопротивлении основания. Определение начальной критической нагрузки. Нормативное и расчетное сопротивление грунтов основания. Определение предельной критической нагрузки: строгие и приближенные решения. Использование значений критических нагрузок при проектировании основания и фундаментов.
3.1.7.3. Практические способы расчета несущей способности и устойчивости оснований и фундаментов. Расчет несущей способности основания в соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01-83.Расчет фундаментов на плоский сдвиг по подошве. Понятие о коэффициенте устойчивости: нормативное и расчетное значения. Расчет устойчивости фундаментов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Проверка фундаментов и сооружений на опрокидывание.
|
|
3.1.8. Устойчивость откосов и склонов
3.1.8.1. Общие положения. Причины и формы потери устойчивости откосов и склонов. Характеристика и область применения строгих и приближенных методов расчета устойчивости. Кратковременная и длительная устойчивость склонов.
3.1.8.2. Простейшие задачи. Устойчивость откоса в идеально сыпучих грунтах. Понятие об угле естественного откоса. Влияние на устойчивость фильтрационных сил. Устойчивость вертикального откоса в идеально связных грунтах и грунтах, обладающих трением и сцеплением. Проектирование откосов с заданным нормативным коэффициентом устойчивости.
3.1.8.3. Строгие решения теории предельного напряженного состояния. Расчет предельного давления на горизонтальную поверхность, ограничивающую откос. Определение формы равноустойчивого откоса. Проектирование откосов с заданным нормативным коэффициентом устойчивости.
3.1.8.4. Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов. Расчет устойчивости в предположении плоской поверхности скольжения. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Расчетная схематизация, основные зависимости, техника расчета. Основы расчета устойчивости при произвольной форме поверхности скольжения. Прислоненные откосы. Учет фильтрационных и сейсмических сил. Понятие об оползневом давлении.
3.1.8.5. Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов.
|
|
3.1.9. Давление грунтов на ограждающие конструкции
3.1.9.1. Общие положения. Конструктивные типы подпорных стенок. Понятие о жестких (массивных) и гибких подпорных стенках.
3.1.9.2. Особенности взаимодействия подпорных стенок с массивом грунта. Активное и пассивное давление. Давление грунта в состоянии покоя. Влияние характера и величины смещений подпорных стенок, их жесткости на распределение давления грунта.
3.1.9.3. Аналитические методы определения активного давления грунта на вертикальную гладкую стенку. Давление сыпучих и связных грунтов. Учет пригрузки, наклона и шероховатости задней грани стенки, наклона поверхности засыпки. Графоаналитические методы расчета активного давления (метод К. Кульмана и т.п.) Аналитическое определение пассивного давления в предположении плоской поверхности скольжения.
3.1.9.4. Определение активного и пассивного давления на ограждающие конструкции методами теории предельного напряженного состояния.
3.1.9.5. Расчет устойчивости массивных подпорных стенок на сдвиг и опрокидывание.
|
|
3.1.10. Деформации оснований и расчет осадок сооружений
3.1.10.1. Значение вопроса. Основные положения. Этапы строительства и эксплуатации сооружений, изменение нагрузок и деформаций основания. Виды деформаций оснований и сооружений. Понятие о стабилизированных и нестабилизированных деформациях.
3.1.10.2. Теоретические основы расчета стабилизированных деформаций оснований. Постановка задачи. Осадки линейно деформируемого полупространства и слоя грунта ограниченной мощности.
3.1.10.3. Основные предпосылки приближенных методов определения осадок. Понятие о глубине сжимаемости толщи. Идея метода послойного (Элементарного) суммирования. Допущения, принимаемые в расчете. Сжатие элементарного слоя грунта без учета и с учетом возможности бокового расширения. Определение глубины сжимаемой толщи.
3.1.10.4. Практические методы расчета стабилизированных деформаций оснований. Расчет осадки методом послойного суммирования (расчетные зависимости, техника расчета, определение характеристик сжимаемости грунтов). Учет влияния соседних фундаментов и загруженных площадей. Расчет осадки однородных и неоднородных оснований методом эквивалентного слоя (расчетные зависимости, техника расчета). Определение неравномерных осадок, кренов и горизонтальных смещений сооружений.
|
|
3.1.10.5. Практические методы расчета осадок оснований во времени. Основные предпосылки теории фильтрационной консолидации. Дифференциальное уравнение одномерной задачи консолидации, коэффициент консолидации. Основные расчетные случаи. Определение осадки слоистых оснований во времени (расчетные зависимости, техника расчета). Учет структурной прочности грунта, сжимаемости поровой воды, начального градиента фильтрации. Понятие о вторичной консолидации.
3.1.10.6. Особые случаи расчета осадок оснований. Сопоставление расчетных осадок и результатов натурных наблюдений. Учет разуплотнения грунтов при разработке котлованов. Расчет деформаций за пределом линейной зависимости между давлениями и осадками
|
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ (СЕМИНАРСКИЕ) ЗАНЯТИЯ
Таблица 2
№ темы
лекции
|
Наименование и № практического занятия
|
2
|
Анализ физических и механических свойств грунтов
|
3
|
Расчет напряжений в полупространстве от действия сосредоточенных сил
|
4
|
Расчет напряжений методом угловых точек
|
4
|
Расчет напряжений в массиве грунта от действия неравномерной нагрузки
|
6
|
Расчет устойчивости откоса методом кругло-цилиндрических поверхностей скольжения
|
7
|
Расчет подпорных стен на действие активного и пассивного давления грунта
|
8
|
Расчет осадки основания методом послойного суммирования
|
8
|
Расчет осадки основания методом эквивалентного слоя
|
9
|
Расчет времени затухания осадки основания
|
5. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
Таблица 3
№ темы лекции
|
Наименование и № лабораторной работы
|
4
|
Сдвиговая прочность грунта
|
4
|
Испытание грунта штампом
|
4
|
Сжимаемость грунта
|
4
|
Фильтрационная консолидация
|
6. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Таблица4
№ темы
лекции
|
Форма самостоятельной работы
|
Форма контроля
|
|
Конспектирование материалов, работа со справочной литературой
|
Ответ во время устного или письменного опроса
|
|
Конспектирование материалов, работа со справочной литературой
|
Ответ во время устного или письменного опроса
|
|
Проработка конспектов лекций и вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение, изучение основной и дополнительной литературы
|
Ответ во время устного или письменного опроса
|
|
Подготовка к опросу, коллоквиуму, тестированию, контрольной работе
|
Сдача тестов, коллоквиумов
|
|
Выполнение домашних и контрольных работ
|
Сдача домашних заданий и защита контрольных работ
|
|
Выполнение расчетно-графических работ с привлечением специальной технической литературы (справочников, нормативных документов и т.п.)
|
Защита расчетно-графических работ
|
|
Подготовка рефератов по определенной проблеме, теме, докладов
|
Защита рефератов, доклады на семинарских и практических занятиях, на студенческой конференции
|
|
Проработка конспектов лекций и вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение, изучение основной и дополнительной литературы
|
Ответ во время устного или письменного опроса
|
|
Участие в НИРС.
Практические методы расчета осадок оснований во времени.
|
Подготовка статей по результатам НИРС
|
Таблица 5
№ темы
лекции
|
Форма и тема самостоятельной работы
|
|
Конспектирование материалов, работа со справочной литературой.
Классификационные показатели грунтов: гранулометрический состав, верхний и нижний пределы пластичности, число пластичности.показатель текучести, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения. Строительная классификация грунтов. Связь физических и механических характеристик грунтов. Понятие об условном расчетном сопротивлении грунтов. Максимальная плотность и оптимальная влажность.
|
|
Конспектирование материалов, работа со справочной литературой.
Особенности грунтов оснований как объектов строительства. Модели механического поведения грунтов. Методы решения задач механики грунтов.
|
|
Изучение основной и дополнительной литературы.
Расчетные схемы взаимодействия сооружений и оснований. Задачи расчета напряжений.
|
|
Подготовка контрольной работы.
Приближенное определение напряжений от местной нагрузки методом суммирования. Плоская задача: равномерно распределенная и треугольная нагрузки. Главные напряжения, эллипсы напряжений. Пространственная задача: равномерно распределенная нагрузка. Метод угловых точек. Влияние формы и площади фундаментов, неоднородности и анизотропии основания на распределение напряжений.
|
|
Выполнение домашних и контрольных работ.
Основные положения теории предельного напряженного состояния. Характеристика методов решения задач теории предельного напряженного состояния: строгие, приближенные, инженерные методы.
|
|
Выполнение расчетно-графических работ с привлечением специальной технической литературы.
Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов. Расчет устойчивости в предположении плоской поверхности скольжения. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Расчетная схематизация, основные зависимости, техника расчета. Основы расчета устойчивости при произвольной форме поверхности скольжения. Прислоненные откосы. Учет фильтрационных и сейсмических сил. Понятие об оползневом давлении.
|
|
Подготовка рефератов по определенной проблеме, теме, докладов.
Аналитические методы определения активного давления грунта на вертикальную гладкую стенку. Давление сыпучих и связных грунтов. Учет пригрузки, наклона и шероховатости задней грани стенки, наклона поверхности засыпки. Графоаналитические методы расчета активного давления (метод К. Кульмана и т.п.) Аналитическое определение пассивного давления в предположении плоской поверхности скольжения.
|
|
Проработка конспектов лекций и вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение, изучение основной и дополнительной литературы.
Деформации оснований и расчет осадок сооружений
|
|
Участие в НИРС.
|
7. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
Методические и оценочные материалы для текущего контроля успеваемости.
|
