Mechanika gruntów

Mechanika gruntów

rok wydania: 2022, wydanie siódme
ISBN: 978-83-8156-419-9
ilość stron: 238
format: B5
oprawa: miękka

Opis

W skrypcie omówiono właściwości fizykochemiczne, fizyczne i mechaniczne gruntów, zagadnienia filtracji i konsolidacji gruntów, rozkład naprężeń w gruncie spowodowanych różnymi obciążeniami, odkształcalność i nośność podłoża gruntowego, stateczność zboczy i skarp, parcie gruntu na ściany oporowe oraz problemy związane z przemarzaniem gruntów. Podano dodatkowo klasyfikację gruntów zgodną z normą PN-EN ISO 14688:2006 i obliczanie obciążenia granicznego fundamentu według normy PN-EN 1997-1:2008.

Skrypt przeznaczony dla studentów Wydziału Inżynierii Środowiska do przedmiotu „mechanika gruntów i fundamentowanie”. Mogą z niego korzystać również studenci Inżynierii Lądowej.

Spis treści

Przedmowa / 9

1. Wstęp / 11
1.1. Określenie mechaniki gruntów / 11
1.2. Krótki rys historyczny / 11
1.3. Zadania mechaniki gruntów / 13

2. Ogólne wiadomości o gruntach / 15
2.1. Pochodzenie gruntów / 15
2.2. Podział gruntów / 16
2.2.1. Podział gruntów w zależności od warunków powstawania / 16
2.2.2. Podział gruntów budowlanych / 18

3. Podstawowe właściwości fizykochemiczne gruntów / 19
3.1. Skład mineralny gruntów / 19
3.2. Powierzchnia graniczna i właściwa cząstek gruntów / 24
3.3. Zjawiska fizykochemiczne gruntów / 25
3.3.1. Adsorpcja wody błonkowatej i jonów / 25
3.3.2. Pojemność wymienna jonów / 26
3.3.3. Potencjał elektrokinetyczny / 26
3.3.4. Elektroosmoza i elektrokataforeza / 27
3.3.5. Zjawisko tiksotropii / 28
3.4. Kapilarność / 29

4. Właściwości fizyczne i stany gruntów / 33
4.1. Skład granulometryczny gruntu / 33
4.1.1. Analiza sitowa / 33
4.1.2. Analiza areometryczna / 34
4.2. Krzywe uziarnienia i wskaźniki uziarnienia / 36
4.3. Podział gruntów wg uziarnienia / 37
4.3.1. Podział gruntów wg PN-86/B-02480 / 37
4.3.2. Podział gruntów wg PN-EN ISO 14688 / 39
4.4. Podstawowe cechy fizyczne gruntu / 41
4.4.1. Wprowadzenie / 41
4.4.2. Wilgotność gruntu / 42
4.4.3. Gęstość właściwa / 43
4.4.4. Gęstość objętościowa / 44
4.5. Cechy fizyczne pochodne od cech podstawowych / 45
4.5.1. Gęstość objętościowa szkieletu gruntowego / 45
4.5.2. Porowatość gruntu / 46
4.5.3. Wskaźnik porowatości gruntu / 47
4.5.4. Wilgotność całkowita gruntu / 48
4.6. Stopień wilgotności i stany zawilgocenia gruntów / 48
4.7. Stopień zagęszczenia i stany gruntów niespoistych / 48
4.7.1. Definicja stopnia zagęszczenia / 48
4.7.2. Laboratoryjne metody oznaczania stopnia zagęszczenia / 49
4.7.3. Stany gruntów niespoistych / 52
4.7.4. Oznaczanie stopnia zagęszczenia metodą sondowania / 53
4.8. Granice konsystencji, wskaźnik i stopień plastyczności, stany gruntów spoistych / 55
4.8.1. Granice konsystencji / 55
4.8.2. Oznaczanie granic konsystencji / 55
4.8.3. Wskaźnik plastyczności / 59
4.8.4. Stopień plastyczności i wskaźnik konsystencji oraz stany gruntów spoistych / 60
4.9. Zagęszczalność gruntów nasypowych i wskaźnik zagęszczenia / 61
4.9.1. Wprowadzenie / 61
4.9.2. Wskaźnik zagęszczenia / 62
4.9.3. Badania Proctora / 62
4.9.4. Badania zagęszczalności gruntów gruboziarnistych i kamienistych 66
4.10. Zależność między wskaźnikiem zagęszczenia i stopniem zagęszczenia gruntów niespoistych / 72

5. Ruch wody w gruncie / 73
5.1. Rodzaje wody w gruncie / 73
5.2. Podział wód podziemnych / 73
5.3. Wodoprzepuszczalność gruntów / 77
5.4. Wyznaczanie współczynnika filtracji / 79
5.4.1. Obliczanie współczynnika filtracji na podstawie uziarnienia i porowatości gruntów / 79
5.4.2. Badania współczynnika filtracji w terenie / 81
5.4.3. Laboratoryjne metody wyznaczania współczynnika filtracji / 81
5.4.4. Obliczanie współczynnika filtracji w gruntach uwarstwionych / 84
5.5. Podstawowe równania ruchu wody gruntowej / 85
5.6. Siatka przepływu / 87
5.7. Mechaniczne działanie wody na szkielet gruntowy / 90
5.7.1. Wypór wody w gruncie / 90
5.7.2. Ciśnienie wody w porach oraz naprężenie całkowite i efektywne w gruncie / 90
5.7.3. Fizyczna interpretacja równania naprężeń całkowitych i efektywnych / 92
5.7.4. Ciśnienie spływowe / 94
5.7.5. Zjawiska w gruncie wywołane filtracją / 94
5.7.6. Środki zabezpieczające grunty przed szkodliwym działaniem filtracji / 97

6. Właściwości mechaniczne gruntów / 99
6.1. Wprowadzenie / 99
6.2. Ściśliwość gruntów / 99
6.2.1. Wyznaczanie parametrów charakteryzujących ściśliwość gruntów / 102
6.2.2. Ściśliwość gruntów makroporowatych / 110
6.2.3. Polowe badania ściśliwości gruntu / 111
6.3. Wytrzymałość gruntów na ścinanie / 114
6.3.1. Wprowadzenie / 114
6.3.2. Pojęcie oporu tarcia wewnętrznego i spójności gruntu / 116
6.3.3. Kryterium wytrzymałościowe Coulomba-Mohra / 117
6.3.4. Badania wytrzymałości na ścinanie metodą trójosiowego ściskania / 121
6.3.5. Badania wytrzymałości na ścinanie metodą bezpośredniego ścinania / 127
6.3.6. Polowe metody badania wytrzymałości na ścinanie gruntów / 130
6.3.7. Określenie parametrów wytrzymałości na ścinanie gruntów na podstawie wzorów empirycznych / 131

7. Naprężenia w podłożu gruntowym / 132
7.1. Hipotezy o rozkładzie naprężeń w gruncie / 132
7.2. Naprężenia pierwotne w gruncie / 133
7.2.1. Wyznaczanie pierwotnych naprężeń pionowych / 134
7.2.2. Wyznaczanie pierwotnych naprężeń poziomych / 135
7.3. Naprężenia w gruncie od siły skupionej / 136
7.4. Naprężenia w gruncie od działania obciążenia ciągłego na obszarze prostokątnym / 142
7.4.1. Metoda sił skupionych / 142
7.4.2. Metoda punktów narożnych / 144
7.4.3. Metoda punktów środkowych / 145
7.5. Wyznaczanie naprężeń pionowych pod środkiem obciążonego obszaru kołowego / 147
7.6. Metoda pól wpływowych (nomogram Newmarka) / 148
7.7. Rozkład naprężeń pod fundamentami sztywnymi / 150
7.8. Wyznaczanie naprężeń pod fundamentami / 153
7.9. Podłoże obiektu budowlanego / 154
7.10. Obliczanie naprężeń pod nasypami / 155
7.10.1. Wprowadzenie / 155
7.10.2. Rozkład naprężeń od obciążeń pasmowych równomiernych / 156
7.10.3. Rozkład naprężeń od obciążeń pasmowych trójkątnych / 157

8. Nośność podłoża gruntowego / 159
8.1. Zagadnienie nośności podłoża gruntowego / 159
8.1.1. Zależność odkształceń podłoża od obciążeń / 159
8.1.2. Strefy uplastycznienia gruntu pod fundamentem / 160
8.2. Wyznaczanie naprężeń krytycznych / 161
8.3. Wyznaczanie naprężeń granicznych podłoża gruntowego / 164
8.3.1. Wyznaczanie naprężeń granicznych przy obciążeniu osiowym / 164
8.3.2. Obciążenie graniczne podłoża uwarstwionego / 172
8.3.3. Obciążenie graniczne przy działaniu na fundament sił poziomych, ukośnych i mimośrodowo / 174
8.3.4. Obciążenie graniczne fundamentu według PN-EN 1997-1:2008 / 175

9. Odkształcalność podłoża gruntowego / 178
9.1. Wiadomości wprowadzające / 178
9.2. Obliczanie osiadań fundamentów / 179
9.2.1. Wprowadzenie / 179
9.2.2. Metoda odkształceń jednoosiowych / 180
9.2.3. Metoda odkształceń trójosiowych / 183
9.3. Przebieg osiadań w czasie / 187
9.3.1. Wprowadzenie / 187
9.3.2. Teoria konsolidacji jednoosiowej / 187

10. Parcie i odpór gruntu / 195
10.1. Pojęcia ogólne / 195
10.2. Metoda Coulomba / 196
10.2.1. Wyznaczanie parcia czynnego gruntu / 196
10.2.2. Wyznaczanie odporu gruntu / 198
10.3. Uogólnienie rozwiązania Coulomba / 200
10.4. Wyznaczanie parcia gruntu na mury i ściany oporowe metodą stanu granicznego naprężenia / 201
10.5. Zależność parcia czynnego i odporu od przemieszczeń i odkształceń ścian oporowych / 205
10.6. Obliczanie parcia na obudowę wykopów / 208

11. Stateczność zboczy i skarp / 209
11.1. Ruch mas ziemnych / 209
11.2. Podział osuwisk / 210
11.3. Metody określania zagrożenia osuwiskami / 212
11.3.1. Rozpoznanie geomorfologiczne / 212
11.3.2. Rozpoznanie geologiczne / 213
11.3.3. Rozpoznanie hydrogeologiczne / 213
11.4. Metody obliczania stateczności skarp i zboczy / 213
11.4.1. Warunki stateczności zboczy / 213
11.4.2. Stateczność skarp w gruntach niespoistych / 214
11.4.3. Stateczność skarp w gruntach spoistych / 216
11.5. Badania terenów osuwiskowych / 226
11.6. Zabezpieczanie stateczności zboczy i skarp nasypów / 227
11.6.1. Zabezpieczanie stateczności zboczy / 227
11.6.2. Zabezpieczanie stateczności skarp nasypów / 228

12. Wpływ mrozu na grunty / 229
12.1. Wiadomości ogólne / 229
12.2. Tworzenie się wysadzin i przełomów / 230
12.3. Określenie głębokości przemarzania gruntu / 232
12.4. Kryteria wysadzinowości gruntów / 233
12.5. Zabezpieczanie budowli przed wysadzinami i przełomami / 234

Literatura / 236