Основы геотехники

Механика грунтов и курс, посвященный основаниям и фундаментам, тесно переплетены с основами геотехники, о которых поговорим подробнее.

Основные расчеты геотехники

Геотехника относится к наукам, которые занимаются изучением земной коры, но в отличие от других дисциплин она направлена на выработку инженерных принципов, позволяющих строить здания и сооружения и осваивать подземные пространства. Геотехника относится к комплексному направлению, которое сформировалась на основе накопленных знаний в области грунтоведения, механики грунтов, оснований и фундаментов. Первое общество геотехников появилось более 90 лет назад, а в России в 1958 году был организован национальный комитет.

Рисунок 1. В основе геотехники лежит механика грунтов и дисциплина «Основания и фундаменты». Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Основой геотехники является то, что грунт рассматривается как материал, как среда и как основание. Из грунта может быть выполнена земляное сооружение, на которое будет опираться фундамент, также грунт может стать основой подземного пространства, в котором разместятся различные подземные сооружения, а может служить и материалом для возведения плотин, насыпей и дамб. Геотехника позволяет изучать и конструировать различные подземные сооружения, такие как стена в грунте и грунтовые анкеры.

Проведение практической оценки геотехнических условий строительства проводиться с помощью ряда расчетов по определению прочностных, деформационных характеристик грунта, а также параметров напряженного состояния, величины осадки, давлений, испытываемых подпорными стенам.

Перечислим наиболее частые задачи геотехники:

• определение параметров деформируемости грунта по лабораторным данным;
• определение характеристик прочности грунта по лабораторным данным;
• оценка напряжений, возникающих в массиве грунта от сосредоточенной нагрузки;
• определение осадки грунтового основания с помощью послойного суммирования;
• оценка устойчивости откоса с помощью метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения;
• определение величины давления грунта на гладкую подпорную стену.

Определение параметров деформируемости грунта по данным лабораторных испытаний

Под действием внешних условий грунт может испытывать деформации, которые не приводят к критическим разрушениям образцов, но при этом могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Параметры деформируемости у каждого грунта разные, к примеру скальные грунты отличаются упругими свойствам, полускальные грунты относятся к частично упругим, рыхлые обломочные грунты подвержены деформациям, которые могут быть описаны и через модуль общей деформации, модуль объемной деформации, модуль осадки, коэффициент поперечной деформации и коэффициент сжимаемости.

Рассмотрим подробнее задачу оценки деформируемости грунта. По данным компрессионных испытаний, проведенных с помощью одометра, устанавливаются значения осадок для образцов, получаемые при различном давлении на грунт.

Чтобы построит график компрессионной зависимости необходимо найти коэффициент пористости грунта. Для поиска коэффициента используется формула, в которой искомое значение коэффициента пористости грунта после уплотнения равно разнице между начальным значением коэффициента пористости (до осадки) и полной осадки умноженной на сумму коэффициента до уплотнения, увеличенной на единицу, разделенной на начальную высоту образца.

Для решения задачи данные испытаний приводят в виде таблицы, в которой указываются:

• начальный коэффициент пористости;
• полная осадка образца при нагрузке в 0,05, 0,1, 0,2, 0,3, 0,5 Мпа;
• расчетный интервал давлений.

Коэффициент относительной сжимаемости грунта определяется как отношение коэффициента сжимаемости грунта для заданного расчетного интервала давлений к начальному значению до уплотнения, увеличенном на единицу.

Модель деформации определяют для заданного расчетного интервала давлений, указанных в исходных данных.

С помощью геотехники можно более детально и точно описать характеристики грунтов и сделать выводы о их пригодности для строительства.