Geotechnika: pasiruošimo paketas

Formulių lapai, pagrindiniai kiekvienos temos metodų žingsniai ir 6 uždavinių, o pilni sprendimai pateikti gale.

Nauji uždaviniaiAtgal į kursą

Spausdinimo lange pasirinkite „Išsaugoti kaip PDF“, kad nuosavą kopiją išsaugotumėte savo įrenginyje.

1Formulės ir metodai

Efektinis įtempis grunte

Bendrasis įtempis
σ = Σγi·hi
Porų vandens slėgis
u = γw·(z − zw)
Efektinis įtempis
σ′ = σ − u
Vanduo
γw = 9,81 kN/m³

Konsolidacinis nuosėdis

Normaliai konsoliduotas
S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Galutinis įtempis
σ′f = σ′0 + Δσ (at mid-depth of the layer)
Perkonsoliduotas, σ′f ≤ σ′p
S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0)
Perkonsoliduotas, σ′f > σ′p
S = H/(1 + e0)·[Cr·log₁₀(σ′p/σ′0) + Cc·log₁₀(σ′f/σ′p)]
Perkonsolidavimo laipsnis
OCR = σ′p/σ′0
Konsolidacijos trukmė
t = Tv·Hdr²/cv
Drenavimo kelias
Hdr = H/2 (dvipusis drenavimas), H (vienpusis drenavimas)
Laiko faktoriai
U 50% → 0,197, 60% → 0,287, 70% → 0,403, 80% → 0,567, 90% → 0,848

Hidrostatinė jėga

Slėgis gylyje
p = ρgh
Jėga į vertikalią sieną
F = ρg·hc·A
Slėgio centras
yp = yc + Ic/(ycA)
Stačiakampis
Ic = bH³/12

2Uždaviniai

1.Efektinis įtempis grunteVidutinis
smėlisγd​ = 16 kN/m³γsat​ = 19,5 kN/m³9 mgruntinio vandens lygisXz = 5 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite porų vandens slėgį u taške X.

z = 5 mzw = 3 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 16 kN/m³smėlis: γsat = 19,5 kN/m³
u = kPa
2.Efektinis įtempis grunteSunkus
smėlisγd​ = 16,5 kN/m³γsat​ = 19 kN/m³6 mmolisγsat​ = 18,5 kN/m³6 mgruntinio vandens lygisXz = 9 m

Pateiktam grunto pjūviui raskite bendrąjį vertikalųjį įtempį σ taške X.

z = 9 mzw = 1 mγw = 9,81 kN/m³smėlis: γd = 16,5 kN/m³smėlis: γsat = 19 kN/m³molis: γsat = 18,5 kN/m³
σ = kPa
3.Konsolidacinis nuosėdisVidutinis
Δσ = 55 kPasmėlismolisCc​ = 0,35, Cr​ = 0,06e0​ = 0,65σ′0​ = 55 kPaσ′p​ = 165 kPa7 mgruntinio vandens lygis

7 m storio perkonsoliduoto molio sluoksnio Cc = 0,35, Cr = 0,06 ir e₀ = 0,65. Jo viduryje efektyvusis vertikalusis įtempis yra 55 kPa , o prieškonsolidacinis slėgis yra 165 kPa. Naujas pastatas sluoksnio viduryje padidina vertikalųjį įtempį 55 kPa. Raskite pirminės konsolidacijos nuosėdį S mm.

H = 7 mCc = 0,35Cr = 0,06e0 = 0,65σ′0 = 55 kPaσ′p = 165 kPaΔσ = 55 kPa
S = mm
4.Konsolidacinis nuosėdisSunkus
smėlismolisH = 10 mcv​ = 3 m²/metai10 msmėlisgruntinio vandens lygis

10 m storio molio sluoksnio konsolidacijos koeficientas cv = 3 m²/metus. Jis yra tarp dviejų smėlio sluoksnių, todėl vanduo išteka viršuje ir apačioje. 80% vidutinei konsolidacijai laiko faktorius Tv = 0,567. Per kiek metų t sluoksnis pasieks 80% konsolidaciją?

H = 10 mcv = 3 m²/metaiU = 80%Tv = 0,567dvipusis drenavimas
t = metai
5.Hidrostatinė jėgaVidutinis
sklendėd = 2 mH = 1,5 m

Vertikali stačiakampė 1 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 2 m žemiau paviršiaus. Raskite atstojamąją hidrostatinę jėgą F, veikiančią sklendę.

d = 2 mH = 1,5 mb = 1 mρ = 1000 kg/m³g = 9,81 m/s²
F = kN
6.Hidrostatinė jėgaSunkus
sklendėd = 1 mH = 1 m

Vertikali stačiakampė 1 m pločio sklendė yra rezervuaro su skysčiu (jūros vanduo) sienoje, jos viršutinis kraštas 1 m žemiau paviršiaus. Raskite slėgio centro gylį ycp žemiau paviršiaus.

d = 1 mH = 1 mb = 1 mρ = 1025 kg/m³g = 9,81 m/s²
ycp = m

3Tirpalai

1.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: u = 19,62 kPa

Efektinis įtempis (Terzaghi): grunto skeletas perima σ′ = σ − u. Bendrasis įtempis σ yra visko, kas yra virš taško, svoris Σγ·h, virš gruntinio vandens lygio naudojant sauso, o žemiau – vandens prisotinto grunto savitąjį svorį. Žemiau gruntinio vandens lygio porų vandens slėgis hidrostatinis: u = γw·(gylis žemiau gruntinio vandens lygio).

Porų vandens slėgis

Vandens slėgis didėja su gyliu žemiau gruntinio vandens lygio.

u = γw·(z − zw) = 9,81·2 = 19,62 kPa

Atsakymas

u = 19,62 kPa
2.Efektinis įtempis grunte

Atsakymas: σ = 167 kPa

Efektinis įtempis (Terzaghi): grunto skeletas perima σ′ = σ − u. Bendrasis įtempis σ yra visko, kas yra virš taško, svoris Σγ·h, virš gruntinio vandens lygio naudojant sauso, o žemiau – vandens prisotinto grunto savitąjį svorį. Žemiau gruntinio vandens lygio porų vandens slėgis hidrostatinis: u = γw·(gylis žemiau gruntinio vandens lygio).

Bendrasis įtempis

Sudėkite kiekvieno grunto sluoksnio virš X svorį. Virš gruntinio vandens lygio naudokite sauso, žemiau – prisotinto grunto savitąjį svorį.

σ = γd·1 + γsat,sand·5 + γsat,clay·3
σ = 16,5·1 + 19·5 + 18,5·3 = 167 kPa

Atsakymas

σ = 167 kPa
3.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: S = 76,63 mm

Pirminė konsolidacija H storio molio sluoksnio, naudojant efektyvųjį įtempį sluoksnio viduryje: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaliai konsoliduotas molis: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Perkonsoliduotas molis iki prieškonsolidacinio slėgio σ′p pakartotinai spaudžiamas pagal Cr, o Cc tiese seka tik už jo. Laikas: t = Tv·Hdr²/cv, kur drenavimo kelias Hdr yra H/2, kai vanduo gali ištekėti viršuje ir apačioje, ir H, kai drenuojama tik viena pusė.

Palyginkite su prieškonsolidaciniu slėgiu

σ′f = 55 + 55 = 110 kPa ≤ 165 kPa

Nuosėdis

Molis lieka ant pakartotinio spaudimo tiesės.

S = Cr·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0) = 0,06·7/(1 + 0,65)·log₁₀(110/55) = 76,63 mm

Atsakymas

S = 76,63 mm
4.Konsolidacinis nuosėdis

Atsakymas: t = 4,725 metai

Pirminė konsolidacija H storio molio sluoksnio, naudojant efektyvųjį įtempį sluoksnio viduryje: σ′f = σ′0 + Δσ. Normaliai konsoliduotas molis: S = Cc·H/(1 + e0)·log₁₀(σ′f/σ′0). Perkonsoliduotas molis iki prieškonsolidacinio slėgio σ′p pakartotinai spaudžiamas pagal Cr, o Cc tiese seka tik už jo. Laikas: t = Tv·Hdr²/cv, kur drenavimo kelias Hdr yra H/2, kai vanduo gali ištekėti viršuje ir apačioje, ir H, kai drenuojama tik viena pusė.

Drenavimo kelias

Hdr = H/2 = 10/2 = 5 m

Laikas

t = Tv·Hdr²/cv = 0,567·5²/3 = 4,725 metai

Atsakymas

t = 4,725 metai
5.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: F = 40,47 kN

Hidrostatinė jėga plokščiam paviršiui: F = ρ·g·yc·A. Ji veikia slėgio centre, ycp = yc + Ic/(ycA), kuris visada yra žemiau svorio centro.

Svorio centro gylis ir plotas

yc = d + H/2 = 2 + 1,5/2 = 2,75 m
A = H·b = 1,5·1 = 1,5 m²
sklendėd = 2 mH = 1,5 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1000·9,81·2,75·1,5 = 40,47 kN

Atsakymas

F = 40,47 kN
6.Hidrostatinė jėga

Atsakymas: ycp = 1,556 m

Hidrostatinė jėga plokščiam paviršiui: F = ρ·g·yc·A. Ji veikia slėgio centre, ycp = yc + Ic/(ycA), kuris visada yra žemiau svorio centro.

Svorio centro gylis ir plotas

yc = d + H/2 = 1 + 1/2 = 1,5 m
A = H·b = 1·1 = 1 m²
sklendėd = 1 mH = 1 mF

Atstojamoji jėga

F = ρ·g·yc·A = 1025·9,81·1,5·1 = 15,08 kN

Slėgio centras

Slėgis didėja su gyliu, todėl atstojamoji veikia žemiau svorio centro.

Ic = b·H³/12 = 1·1³/12 = 0,08333 m⁴
ycp = yc + Ic/(yc·A) = 1,5 + 0,08333/(1,5·1) = 1,556 m

Atsakymas

ycp = 1,556 m

ExamProblems · examproblems.com/courses/geotechnical-engineering