Малышев М.В. - Механика грунтов основания и фундаменты (в вопросах и ответах)

Пособие имеет оригинальную форму вопросов и компактно, сжато составленных на них ответов по всем основным темам программ курсов «Механика грунтов» и «Основания и фундаменты» строительных вузов и факультетов. В части «Механика грунтов» рассмотрены физические и механические свойства грунтов, распределение напряжений в основаниях, расчеты деформирования и устойчивости.

В части «Основания и фундаменты» рассмотрены расчеты фундаментов мелкого и глубокого заложений, а также свайных фундаментов по предельным состояниям, их конструирование. Освещены другие вопросы, включая реконструкцию. Пособие предназначено для студентов, но может быть использовано аспирантами и преподавателями строительных вузов и факультетов, а также строителями-практиками.

Фундаментостроение является одной из наукоемких областей строительства. Для воспитания полноценного практикующего специалиста в области фундаментостроения требуется почти вдвое больше времени , чем для воспитания специалистов в ряде других областей строительной отрасли. Поэтому вопросы преподавания и обучения здесь являются первостепенными. Существует много замечательных учебников, написанных выдающимися специалистами по механике грунтов и фундаментостроению, начиная от выхода в свет основополагающих трудов Н.М. Герсеванова. Это учебники по механике грунтов Н.А. Цытовича, публиковавшиеся в период 1934-1983 годов и Н.Н. Маслова - 1968 год, учебники по механике грунтов, основаниям и фундаментам Б.И.Далматова - 1988 год и П. Л. Иванова- 1991 год, а также учебники, составленные авторскими коллективами, возглавляющимися Н.А. Цытовичем - 1970 год, М.Н. Гольдштейном - 1981 год и СБ. Уховым - 1994 год. Тем не менее потребность в учебном и методическом материале для фундаментостроения остаётся и сейчас. Данное издание примечательно тем, что оно, будучи учебным, использует другой методический прием: вопросы и сразу на них ответы. Это нечто среднее между классическим учебником и справочником, составленном узко в развитие положений действующей учебной программы или программируемым учебником. Намой взгляд данный приём является весьма интересным. Учебник и учебное пособие, составленные по этому способу, могут найти благодарного читателя. Мы ожидаем, что предлагающееся учащимся пособие будет полезно не только специалистам, но и тем, кому необходимо незамедлительно получить ответы на возникшие у них вопросы. Такие ответы они найдут и здесь. Кроме того, специалисты других направлений, желающие пополнить свои знания в области фундаментостроения, но не имеющие достаточного времени, смогут воспользоваться этой формой учебника, чтобы по мере появления у них практических задач через их решения совершенствовать свои знания. И, наконец, необычность изложения материала предлагающегося учебника-пособия может вызвать и методологический интерес у искушённого профессионала. Именно поэтому Российский Национальный Комитет по механике грунтов и фундаментостроению /РНКМГиФ/ и Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений имени Н.М. Герсеванова /НИИОСП/ поддерживают публикацию этого учебника-справочника и желают всем читателям убедиться самим в том, что они не зря воспользуются данным изданием.

Доктор технических наук профессор, академик В.А. Ильичёв

Директор НИИОСП,

Президент РНКМГиФ.

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

В книге приводятся сведения, необходимые для усвоения дисциплин "Механика грунтов" и "Основания и фундаменты" для специальности "Промышленное и гражданское строительство". Она составлена в необычной форме вопросов и по возможности кратких ответов на них. Авторы преследовали следующие цели: чтобы при проработке обеих частей - "Механика грунтов" и "Основания и фундаменты" по учебникам, а также при пользовании конспектами прослушанных лекций студенты смогли бы проверить свои знания, систематизировать их, а также затем использовать при выполнении курсового и дипломного проектов, при подготовке к экзаменам и в дальнейшей практической деятельности. Сведения, приводимые в книге и носящие также справочный характер, могут быть полезными и преподавателям при отработке вопросов, необходимых для проверки знаний учащихся. Авторы стремились дать ответы на поставленные вопросы с четкой их формулировкой и снабдить их иллюстрациями. Кроме того, для более быстрого ориентирования в материале составлен алфавитный указатель.

Книга состоит из двух частей. Первая - "Механика грунтов" в форме вопросов и ответов, написанная М.В.Малышевым, уже издавалась ранее в виде внутривузовских методических указаний весьма ограниченным тиражом в Московском инженерно-строительном институте в 1985 году и получила в прошлом положительную оценку. Ныне она существенно расширена и положена в основу части I настоящей книги, составленной также профессором, доктором технических наук М.В.Малышевым (Московский государственный строительный университет). Часть II книги - "Основания и фундаменты" является новой и преследует те же цели, о которых говорилось выше. Она составлена профессором, доктором технических наук Г.Г. Болдыревым (Пензенская государственная архитектурно-строительная академия). Г.Г. Болдырев взял на себя также весьма нелегкий труд по подготовке рукописи к печати и изданию книги. Общая редакция книги выполнена М. В. Малышевым.

В книге принята нумерация самостоятельная для каждой части.: для первой вводится буква М., для второй части буква Ф. Далее, первая цифра обозначает номер главы, последующая - номер вопроса. Например, М.5.21 обозначает: Часть 1, глава 5, вопрос 21. Текст вопроса выделен жирным шрифтом, за ним сразу дается ответ. Рисунки не имеют специальной нумерации, повторяя номер вопроса, то есть «Рис. М.5.21» указывает, что рисунок относится к этому вопросу. Если при рассмотрении одного вопроса следует обратиться к рисунку другого вопроса, то на это в ответе делается ссылка, например (см. Рис. М.5.21). Если к одному вопросу даются две схемы-рисунка, то это дополнительно указывается еще буквами а), б), то есть рис. М.5.21,а и рис М.5.21,б. К рисункам даются текстовые поясняющие их подписи. Нумерация страниц в книге сквозная. Некоторые более сложные вопросы отмечены звездочкой. Они при первом сквозном чтении книги могут быть пропущены. Авторы будут признательны читателям за полезные замечания по тексту книги и манере изложения материала. Авторы считают своим долгом выразить искреннюю признательность Российскому Национальному Комитету по механике грунтов и фундаментостроению, а также Научно-исследовательскому институту Оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова /Президент РНКМГиФ и директор НИИОСП профессор В.А.Ильичев/ за доброе отношение и поддержку, оказанные при издании этой книги. Большую помощь авторам оказала доктор технических наук, профессор Л.М.Тимофеева, за что авторы выражают ей свою искреннюю благодарность.

 

М.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

М.1.1. Какие вопросы рассматриваются в механике грунтов?

Механика грунтов - научная дисциплина, в которой изучаются напряженно-деформированное состояние грунтов и грунтовых массивов, условия прочности грунтов, давление на ограждения, устойчивость грунтовых массивов против сползания и разрушения, взаимодействие грунтовых массивов с сооружениями и ряд других вопросов. Механика грунтов является составной частью геомеханики.

М.1.2. На результаты исследований каких дисциплин опирается механика грунтов?

Механика грунтов опирается на результаты научных исследований в области механики сплошных сред (сопротивления материалов, теории упругости, теории пластичности), инженерной геологии, инженерной гидрогеологии, гидравлики и гидромеханики, а также на результаты других инженерных дисциплин.

М.1.3. Какие задачи ставятся в механике грунтов?

Задачи прогноза механического поведения грунтов и грунтовых массивов. Для этого производятся:

- установление физических и механических свойств грунтов и возможности их использования в нужных целях, а, в случае необходимости, и улучшение строительных свойств грунтов;

- определение напряженно-деформированного состояния грунтовых массивов, возможного его изменения в последующем;

- определение общей устойчивости этих массивов, взаимодействующих с инженерными сооружениями или непосредственно устойчивости их самих, если они являются сооружениями.

Таким образом, основная задача - это оценка состояния в настоящий момент и прогноз дальнейшего поведения грунтов и массивов из них, прогноз происходящих в них процессов.

М.1.4. Какие основные задачи стоят перед фундаментостроением?

Фундаменты зданий и сооружений должны быть:

- технически выполнимыми в данных конкретных условиях;

- наиболее подходящими для данного объекта;

- удовлетворяющими эксплуатационным требованиям;

- экономически оптимальными;

- удовлетворяющими требованиям безопасности;

- удовлетворяющими экологическим требованиям.

Должны учитываться естественные и технологические процессы, связанные со строительством и существованием фундаментов в пределах сроков, установленных для нормальной эксплуатации зданий или сооружений.

М.1.5. Что называется основанием?

Основанием называется массив грунта, находящийся непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от усилий, передаваемых ему с помощью фундаментов. Если строительные свойства грунтов основания мы специально не улучшаем и не изменяем, то такое основание называется естественным в отличие от искусственного основания, в котором строительные свойства грунтов преднамеренно нами улучшены для того, чтобы уменьшить сжимаемость грунтов, увеличить их прочность, изменить водопроницаемость и др.

Основания, созданные искусственно уложенными грунтами в результате отсыпки с уплотнением или намыва, также называются искусственными.

М.1.6. Что называется фундаментом?

Фундаментом называется подземная или подводная часть здания или сооружения, служащая для передачи усилий от него на грунты основания и, по возможности, более равномерного их распределения, а также уменьшения величины давлений до требуемых значений.

М.1.7. В каких областях строительства используются результаты механики грунтов?

В основном результаты механики грунтов используются в строительстве:

- в промышленном и гражданском;

- в гидротехническом;

- транспортном (автодорог и железных дорог);

- мостов;

- аэродромов;

- подземном;

- военных объектов и объектов специального назначения;

- сельскохозяйственном;

- линейных объектов (линий электропередач, трубопроводов);

- объектов энергетического хозяйства.

...