Скачать 250.98 Kb.
|
Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов» Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова» Полное название вуза Научно-образовательный материал Динамика грунтов и оснований городских сооружений Полное название НИМ или НОМ Состав научно-образовательного коллектива:
Аннотация курса В курсе излагаются теоретические и практические аспекты современной динамики грунтов с акцентом на её ключевую проблему – проблему динамической неустойчивости всего спектра грунтов разных классов при действии природных и техногенных динамических нагрузок, рассматриваются современные методы динамических испытаний грунтов в лабораторных и полевых условиях, а также особенности динамического взаимодействия фундаментов сооружений с грунтами оснований территорий мегаполисов и городских агломераций. Курс состоит из лекционной части, в которой основное внимание уделяется изучению закономерностей реакции широкого спектра грунтов (от дисперсных до скальных) на динамические воздействия различного происхождения, излагается энергетический подход к оценке динамической неустойчивости грунтов. Объем курса. Лекции –24 аудиторных часа. Цель курса. Обеспечить подготовку специалистов в области динамики грунтов для понимания особенностей проектирования сооружений в условиях динамических нагрузок разного происхождения на территориях мегаполисов, ознакомление с теоретическими представлениями о закономерностях возникновения и распространения волн напряжений в массивах грунтов, методами экспериментальной оценки динамических свойств грунтов с целью их учета при проектировании сооружений в условиях динамических нагрузок на городских территориях. Задачи курса.
Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Курс предоставляет возможность углубленного изучения ряда специальных вопросов грунтоведения и механики грунтов. Предварительные требования для изучения курса: Слушатели должны обладать знаниями курсов «Механика грунтов», «Грунтоведение». Требования к уровню освоения дисциплины Изучив дисциплину слушатели должны знать:
Формы работы слушателей В рамках курса предусмотрены лекции, написание контрольной работы (в виде теста), подготовка реферата по одной из предложенных тем. Самостоятельная работа предполагает изучение литературы, рекомендуемой преподавателем. В самостоятельную работу слушателя входит закрепление теоретического материала, рассмотренного на лекционных занятиях, написание реферата, подготовка к зачёту. Виды аттестации Текущий контроль проводится в форме проверки степени усвоения слушателями лекционного материала (на каждой лекции) Промежуточный контроль проводится в форме тестовой контрольной работы по лекционному материалу. Итоговый контроль проводится в форме зачёта. Все формы контроля проводятся в виде письменной работы. Каждая из форм контроля оценивается по 10-бальной системе. Итоговая оценка определяется исходя из набранных баллов и переводится в пятибалльную систему следующим образом: 1, 2, 3 – «неудовлетворительно», 4, 5 – «удовлетворительно», 6, 7 – «хорошо», 8, 9, 10 – «отлично». Итоговая оценка по курсу складывается из: оценки текущей активности во время занятий - 20% итоговой оценки оценки тестовой контрольной работы - 40% итоговой оценки оценки зачётной итоговой работы - 40% итоговой оценки
Разделы и темы курса. Раздел I. Динамическая неустойчивость грунтов как актуальная проблема современной инженерной геологии. Тема 1. Понятие о динамической неустойчивости грунтов. Тема 2. Основные виды динамических нагрузок и особенности их распространения. Динамические нагрузки природного происхождения. Тема 3. Техногенные динамические нагрузки. Вибрационное поле крупных городов. Тема 4. Лабораторные методы динамических испытаний грунтов и физических моделей. Тема 5. Полевые методы динамических испытаний грунтов. Раздел II. Природа и закономерности динамической реакции грунтов на динамические воздействия. Тема 6. Энергетический подход к оценке динамической неустойчивости грунтов. Тема 7. Динамическая дилатансия несвязных грунтов. Тема 8. Тиксотропия и квазитиксотропия связных грунтов. Тема 9. Дилатантно-тиксотропные явления в слабосвязных грунтах. Тема 10. Усталость грунтов с жесткими структурными связями. Классификация грунтов по механизму их динамической неустойчивости. Раздел III. Взаимодействие фундаментов с грунтами оснований в условиях динамических нагрузок. Тема 11. Динамика фундаментов мелкого заложения. Тема 12. Динамика заглубленных и свайных фундаментов. Тема 13. Фундаменты машин на грунтовых основаниях. Виброизоляция фундаментов и гашение колебаний. Темы и краткое содержание Раздел I. Динамическая неустойчивость грунтов как актуальная проблема современной инженерной геологии. Тема 1. Понятие о динамической неустойчивости грунтов. Определение понятия «динамическая неустойчивость грунта». Динамическая неустойчивость грунтов как проблема инженерной геологии, охватывающая все задачи, связанные со снижением прочности и жесткости грунтов при динамических нагрузках разного происхождения. Зарождение и развитие современной динамики грунтов - как области знаний, находящихся на стыке инженерной геологии, геотехники и строительного дела. Важнейшие этапы прогресса в изучении закономерностей поведения грунтов и в расчетах колебания сооружений в условиях динамических нагрузок. Основные работы, рассматривающие теоретические основы расчета фундаментов сооружений в условиях динамических нагрузок и устойчивости грунтов как среды распространения волн напряжений. Причины актуальности и остроты проблемы динамической неустойчивости грунтов в условиях увеличения интенсивности и спектра динамических воздействий на геологическую среду территорий мегаполисов. Тема 2. Основные виды динамических нагрузок и особенности их распространения. Динамические нагрузки природного происхождения. Понятие динамической нагрузки. Виды динамических нагрузок. Виды затухания сейсмических волн напряжений в грунтах. Типы сейсмических волн. Основные динамические характеристики сейсмических волн. Влияние грунта на динамические характеристики распространяющихся в нём волн. Типы динамических нагрузок природного происхождения. Основные параметры сейсмичности территории. Используемые в настоящее время шкалы магнитуд. Современные подходы при инженерной оценке параметров сейсмической нагрузки. Эффекты резонансного усиления сейсмических колебаний. Выбор «расчетного землетрясения» - важнейший этап проектирования сейсмоустойчивых сооружений. Ветровые нагрузки. Вихри Кармана как основная причина колебаний сооружений при ветровом воздействии, число Струхаля. Понятие галопирования линий электропередач. Методы определения реакции сооружения на возможные ветровые нагрузки. Действие волновых нагрузок на инженерные сооружения, основные характеристики. Тема 3. Техногенные динамические нагрузки. Вибрационное поле крупных городов. Основные источники техногенных воздействий на территориях мегаполисов и городских агломераций. Характеристика транспортных источников динамических нагрузок (доминирующие частоты, виброскорость и виброускорение частиц грунта, зона влияния). Основные характеристики динамических нагрузок от машин разного типа. Виброизоляционный и дорезонансный режимы работы фундаментов машин. Группы динамических нагрузок по частоте генерируемых возмущаемых сил. Взрыв как источник динамических нагрузок, его основные характеристики. Параметры взрывных волн напряжений в грунтах. Описание поведения грунтов при взрывных динамических нагрузках моделями сплошных идеальных и неидеальных баротропных сред. Особенности вибрационного поля крупных городов. Вклад в вибрационное поле города различных источников. Спектр и изменчивость во времени динамических характеристик сейсмических волн территорий городов. Ограничения в выборе аппаратурных средств измерения динамических характеристик сейсмических волн городских территорий. Тема 4. Лабораторные методы динамических испытаний грунтов и физических моделей. Основные показатели, определяемые при динамических испытаниях грунтов. Определение динамических свойств грунтов методом трехосного сжатия. Типы стабилометров по измеряемым показателям и системам нагружения, их преимущества и недостатки. Факторы, связанные с особенностями процедуры подготовки и проведения эксперимента, влияющие на величину прочности грунта в трехосных испытаниях, их основные характеристики. Аппаратура и концепция динамических испытаний по схеме простого сдвига. Принципы действия, преимущества и недостатки существующих приборов динамического простого сдвига. Определение динамических свойств грунтов испытаниями на резонансных колонках. Типы резонансных колонок, определяемые показатели. Метод динамических испытаний в режиме крутильных сдвиговых колебаний. Преимущества и недостатки существующих модификаций аппаратов крутильного сдвига. Динамический кольцевой сдвиг, технология эксперимента, существующие типы аппаратов. Динамические испытания грунтов на вибростендах, определяемые показатели. Отличительные особенности испытания грунтов на вибростендах различных модификаций. Современные приборы для ударных испытаний грунтов, их назначение, принципиальные отличия. Динамические характеристики грунтов, определяемые лабораторными акустическими методами. Сложности при подготовке образцов, подборе датчиков, интерпретации результатов при акустических испытаниях грунтов. Группы методов усталостных испытаний грунтов. Кривая Вёлера. Лабораторные испытания физических моделей на вибростолах и геотехнических центрифугах, спектр решаемых задач. Тема 5. Полевые методы динамических испытаний грунтов. Сейсмические методы исследования динамических свойств грунтов (метод преломленных волн, сейсмопросвечивание, сейсмокаротаж, метод поверхностных волн), назначение, определяемые показатели, преимущества и недостатки. Методы изучения динамического взаимодействия «грунт-сооружение»: метод резонансного фундамента, метод «водяная пушка», метод «цилиндра в массиве», метод исследования свободных и вынужденных колебаний фундаментов, их назначение и определяемые показатели. Принципы испытаний, назначение, достоинства и недостатки геотехнических методов: динамическое зондирование, виброзондирование, стандартная пенетрация, беккер-пенетрация, сейсмо- и пьезоконусная пенетрация, вибропенетрация, динамические испытания свай, динамические прессиометры, динамические штамповые испытания, определение динамического модуля сдвига аппаратом Хенке. Раздел II. Природа и закономерности динамической реакции грунтов на динамические воздействия. Тема 6. Энергетический подход к оценке динамической неустойчивости грунтов. Энергетическая природа динамической неустойчивости грунтов. Преимущества и практические критерии оценки динамической неустойчивости грунтов с позиции энергетики процесса. Рассеянная энергия и удельная энергия активации структурных связей как критерии динамической неустойчивости грунтов. Феноменология динамической неустойчивости грунтов. Тема 7. Динамическая дилатансия несвязных грунтов. Характерные формы реакции несвязных грунтов на динамические нагрузки. Разжижение и циклическая подвижность несвязных грунтов. Отрицательная и положительная динамическая дилатансия, условия проявления. Динамические испытания в условиях полной или частичной инверсии знака напряжений. Динамическая реакция сухих и водонасыщенных песков разной плотности сложения. Плотность сложения песков и условия динамического нагружения - как основные критерии динамической неустойчивости несвязных грунтов. Энергетика динамической дилатансии песков Тема 8. Тиксотропия и квазитиксотропия связных грунтов. Феноменология динамической неустойчивости глинистых грунтов. Понятие тиксотропии и квазитиксотропии. Влажность связных грунтов и физико-химическая активность твердой твёрдой компоненты глинистых грунтов - важнейшие критерии степени квазитиксотропности грунтов. Влияние амплитуды действующих напряжений, частоты и продолжительности воздействия, формы и спектрального состава волны нагружения на динамическую устойчивость связных грунтов. Энергетика тиксотропных превращений в дисперсных системах. Энергетика квазитиксотропных процессов в глинистых грунтах. Основные эффекты, лежащие в основе упрочнения квазитиксотропного грунта. Тема 9. Дилатантно-тиксотропные явления в слабосвязных грунтах. Феноменология динамической неустойчивости слабосвязных грунтов. Основные особенности динамической реакции слабосвязных грунтов. Зависимость динамической реакции слабосвязных грунтов от частоты воздействия, супергармонический резонанс. Дилатантно-тиксотропные эффекты в лессовых грунтах. Зависимость тиксотропного потенциала слабосвязных грунтов от их удельной поверхности. Энергетика дилатантно-тиксотропных явлений. Тема 10. Усталость грунтов с жесткими структурными связями. Классификация грунтов по механизму их динамической неустойчивости. Общие закономерности усталостного разрушения грунтов и высокопрочных материалов. Кривая Вёлера, предел усталости, усталостная долговечность, эффект Баушингера. Влияние параметров нагрузки (количество циклов нагружения, частоты, бокового напряжения, силовых характеристик) на проявление усталостных свойств. Разогрев грунтов и материалов при динамических нагрузках. Теории усталости. Особенности механизма усталостного разрушения грунтов. Усталость как форма динамической неустойчивости грунтов (энергетика процесса). Понятие «порог усталости». Коэффициент интенсивности (концентрации) напряжений как определяющий параметр напряженного состояния концевой зоны неоднородности. Силовой и энергетический критерии проявления усталости низкого энергетического уровня. Классификация грунтов по механизму их динамической неустойчивости. Раздел III. Взаимодействие фундаментов с грунтами оснований в условиях динамических нагрузок. Тема 11. Динамика фундаментов мелкого заложения. Основные группы факторов, определяющие работу фундаментов в условиях динамических нагрузок. Механический импеданс грунта. Моды колебания жесткого фундамента на массивном основании. Упруго-линейные модели поведения грунтового основания. Прогнозирование резонансных частот и пиковых амплитуд смещения фундамента с применением различных упруговязких моделей, учитывающих демпфирующие свойства грунтов. Моделирование различных типов разреза основания по трем основным схемам – полупространство, однородный слой на абсолютно жестком (недеформируемом) основании, слой на полупространстве. Упруго-инерционные модели основания. Нелинейность колебаний массивных фундаментов. Тема 12. Динамика заглубленных и свайных фундаментов. Влияние глубины заложения фундамента на жесткость и затухание. Основные принципы подхода к анализу динамики заглубленных фундаментов. Смешанная упруговязко-инерционная модель основания. Анализ динамики заглубленного фундамента методом Баранова-Новака. Различия механических импедансов круглых и ленточных фундаментов при «совершенном» и «несовершенном» контакте их боковых поверхностей с грунтом обратной засыпки. Анализ динамического взаимодействия между близко расположенными фундаментами (взаимодействие «сооружение - грунт - сооружение»). Поведение свайных фундаментов при динамических нагрузках. Факторы, влияющие на механический импеданс отдельной сваи. Эффекты взаимодействия «свая» - грунт - свая» на вибрационную реакцию сооружений. Фактор динамического взаимодействия. Относительная групповая эффективность – параметр, отражающий влияние взаимодействия «свая» - грунт - свая» на групповой импеданс. Тема 13. Фундаменты машин на грунтовых основаниях. Виброизоляция фундаментов и гашение колебаний. Режимы работы фундаментов машин на грунтовых основаниях. Наиболее типичные случаи повреждения фундаментов машин. Виброизоляционный и дорезонансный режимы работы фундамента. Понятие динамичности основания и динамического коэффициента. Квазистатический режим работы фундамента. Коэффициент резонансного увеличения, околорезонансный режим работы фундамента. Явление супергармонического резонанса. Общий порядок расчета фундаментов машин. Фундаменты машин с возвратно-поступательным и вращательным движением масс. Причины возникновения колебаний самих машин. Особенности работы машин разных групп. Фундаменты машин ударного действия. Фундаменты машин нерегулярного действия. Конструкция и вид виброгасящих элементов в зависимости от характера опирания машины на фундамент. Гасители в случае сплошного опирания. Гасители в случае опирания машин в отдельных точках. Метод гашения колебаний методом динамического гасителя. Перечень примерных контрольных вопросов-тестов:
Примерная тематика рефератов для самостоятельной работы
Примерный перечень вопросов к итоговой аттестации по всему курсу: 1. Динамическая неустойчивость грунтов - понятие и предмет исследований. 2. Основные виды динамических нагрузок и особенности их распространения. 3. Землетрясения как источник динамического воздействия на грунты основания и сооружения. 4. Влияние ветровых нагрузок на инженерные сооружения. 5. Характеристика динамических нагрузок от движущегося транспорта. 6. Вибрационное поле крупных городов. 7. Динамическое трехосное сжатие как наиболее широко используемый метод динамических испытаний грунтов. 8. Малоамплитудные динамические испытания на резонансных колонках. 9. Лабораторные акустические методы. 10. Методы усталостных испытаний грунтов. 11. Динамические испытания на вибростолах. 12. Динамические испытания на геотехнических центрифугах. 13. Сейсмоакустические методы динамических испытаний грунтов. 14. Вибрационные методы динамических испытаний грунтов in situ. 15. Динамические пенетрационные испытания. 16. Энергетический подход: преимущества и практические критерии оценки динамической неустойчивости грунтов. 17. Характерные формы реакции песчаных грунтов на динамические нагрузки. 18. Динамическая дилатансия несвязных грунтов и факторы, её определяющие. 19. Тиксотропия и квазитиксотропия связных грунтов, факторы её определяющие. 20. Дилатантно-тиксотропные явления в слабосвязных грунтах. 21. Общие закономерности усталостного разрушения дисперсных грунтов. 22. Усталость как форма динамической неустойчивости грунтов (энергетика процесса). 23. Классификация грунтов по механизму их динамической неустойчивости. 24. Динамика фундаментов мелкого заложения. 25. Динамика заглубленных фундаментов. 26. Динамика свайных фундаментов. 27. Фундаменты машин на грунтовых основаниях.
Промежуточный контроль: контрольная работа в виде теста, самостоятельная подготовка реферативной работы по выбранной теме. Итоговый контроль: экзамен.
|
Реферат Авторы: Юсипов Н. М.,Зиновьев Б. М.,Хаустов И. М.,Куликов... База данных под названием «Характеристики слоев грунтового массива,используемые для расчета на ЭВМ оснований(в том числе осадок по... | Библиография по технической мелиорации грунтов. Часть VIII. Очистка... В восьмой, завершающей, части обзора включена библиография по методам технической мелиорации грунтов, применяемым для очистки грунтов... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины «Механика грунтов» Целью изучения дисциплины «Механика грунтов» является получение студентами комплекса представлений и знаний о физико-механических... | Учебно-методический комплекс дисциплины механика грунтов направление... Дисциплина для учебного плана специальности (ей): по специальности 271101«Строительство уникальных зданий и сооружений» | ||
Российский государственный торгово-экономический университет (гоу... Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Научно-исследовательский институт ревматологии» Российской академии... | Образовательный стандарт высшего профессионального образования Алтгту образовательный стандарт «Строительство уникальных зданий и сооружений» (квалификация (степень) «специалист») | ||
«Механика грунтов» ... | Программа научно-практической Конференции «Каркасное сборно-монолитное... Внесены всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники имени Б. Е. Веденеева | ||
Впо «Московский государственный университет пищевых производств» Научно-образовательный материал Разработка методик обучения учащихся средних школ по инновационному развитию предприятий | Программа вступительного экзамена по направлению подготовки Сопротивление грунтов сдвигу. Закон Кулона для связных и несвязных грунтов. Угол внутреннего трения и удельная сила сцепления. Методы... | ||
Российский государственный торгово-экономический университет (гоу... ... | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального... Составитель: к э н. Асеев Роман Михайлович, доцент, кафедра социально-культурного сервиса и туризма | ||
Учебно-методический комплекс для студентов специальности 031401 «Культурология»... Нового времени; наука в ХХ веке; структура, формы, функции и динамика науки в истории; исторические типы научной рациональности;... | Паспорт научной школы наименование научной школы: «Динамика сооружений» В книгу вошло также собрание афоризмов Нассима Талеба — блестящая квинтэссенция его оригинальных идей | ||
Научно-образовательный материал Обучающие тесты по химии На догоспитальном этапе при непосредственном неврологическом обследовании пациента с мозговым инсультом предварительный вывод о том,... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: Сформировать понятие об основаниях, как классе электролитов. Закрепить и проверить знание классификации оснований, химических... |