Нұсқаулар Методические указания к изучению дисциплин Геотехника 1, Геотехника 2 для студентов специальности

2 Как подразделяются фундаменты в зависимости от характера их работы?

3 Назовите материалы, употребляемые при устройстве фундаментов. Какими преимуществами и недостатками обладают отдельные виды материалов?

4 Когда преимущественно применяются сборные и монолитные фундаменты?

5 Как определяются размеры жестких фундаментов под стену и колонну при центральной и внецентренной нагрузках?

6 Изобразите прерывистые фундаменты.

7 Как выполняют расчет оснований по второй группе предельных состояний?

8 Как производится расчет оснований и фундаментов по несущей способности и устойчивости?

9 Как выполняют расчет фундаментов методом местных упругих деформаций (метод Винклера-Фусса)?

10 Как выполняют расчет гибких фундаментов на упругом полупространстве (методы М.И. Горбунова-Посадова, Б.Н. Жемочкина, И.А. Симвулиди)?

Классификация и области применения фундаментов глубокого заложения: сваи- оболочки; буровые опоры; опускные колодцы; кессоны; сооружения, устраиваемые способом «стена в грунте». Особенность их работы и расчетов.

Работу над материалом данной темы следует начинать с изучения классификации свай и свайных фундаментов:

• 
  по способу передачи сжимаемой нагрузки на грунт;
  
• 
  по материалу, применяемому для изготовления свай;
  
• 
  по способу изготовления и погружения свай в грунт;
  
• 
  по геометрической форме продольного и поперечного сечений
  
• 
  свай;
  
• 
  по положению ростверка в вертикальной плоскости (высокий и низкий).
  

Далее следует рассмотреть основные методы определения сопротивления одиночных свай (свай-стоек и висячих свай) от действия вертикальных и горизонтальных нагрузок. При этом обратить внимание на учет отрицательного трения грунта, наличия в пределах сваи слоя слабого грунта.

Важно также освоить методы определения расчетного сопротивления свай по результатам статических и динамических испытаний, а также по результатам зондирования грунта.

Студент должен получить представление о напряженно-деформированном состоянии грунта вокруг сваи и его влиянии на ее несущую способность; о влиянии свойств грунта на сопротивление сваи.

Необходимо внимательно изучить основные положения проектирования свайных фундаментов с низким и высоким ростверком, требования действующих строительных норм и правил к проектированию свайных фундаментов. Студент должен уметь рассчитывать свайные фундаменты по предельным состояниям (по условию прочности отдельных его элементов и устойчивости основания, по условию деформируемости основания).

Необходимо рассмотреть и особенности технологии устройства свай и свайных фундаментов, уяснить понятие «отказ сваи» и принципы подбора сваебойного оборудования для забивных свай.

При изучении фундаментов глубокого заложения, прежде всего, следует обратить внимание на условия их применения, четко представлять себе особенности работы оснований фундаментов глубокого заложения.

Нужно хорошо усвоить расчет оснований фундаментов глубокого заложения по предельным состояниям.

Изучая опускные колодцы, студент должен рассмотреть их виды, конструктивные элементы, а также особенности производства работ при опускании колодцев. Необходимо усвоить принципы расчета и конструирования опускных колодцев. Особое внимание следует уделить фундаментам из сборных железобетонных оболочек, широко применяющимся в строительной практике.

Рассматривая кессонные фундаменты, надо уяснить идею устройства кессона; проанализировать условия, диктующие целесообразность перехода от опускных колодцев к кессонам; обратить внимание на методы определения действующих сил при различном положении кессона в процессе опускания, способы разработки и извлечения грунта из кессона, основные требования по технике безопасности и охране труда при кессонных работах.

Переходя к изучению буровых опор, следует обратить внимание на технологию их устройства и производство работ.

Большое значение в современном строительстве имеют фундаменты, устраиваемые способом «стена в грунте». При изучении данного способа необходимо четко изучить технологию их устройства, достигаемые преимущества. Далее рассмотреть основные конструктивные типы и особенности расчетов, в зависимости от конструктивного решения и технологии устройства фундаментов.

2 Приведите классификацию свай и свайных фундаментов.

3 Какие материалы применяют для изготовления свай? Их преимущества и недостатки.

4 Назовите типы свай, наиболее широко применяемых в современном строительстве, и опишите их конструкции.

5 Дайте классификацию свай, изготавливаемых в грунтах оснований.

6 Назовите явления, происходящие при забивке свай. Как эти явления проявляются в различных видах грунтов?

7 Как определяется несущая способность свай по грунту и материалу?

8 Как определяют несущую способность свай трения в практическом и динамическом методах, методе статического зондирования и методе испытания свай статической нагрузкой?

9 Как определяют несущую способность свай с учетом отрицательного трения?

10 Как рассчитывают свай на совместное действие горизонтальных, вертикальных нагрузок и моментов?

11 В чем отличие работы одиночной сваи от работы свай в кусте?

12 В каких случаях применяются наклонные сваи?

13 Как рассчитываются свайные фундаменты по первой и второй группам предельных состояний?

14 Какова последовательность проектирования свайных фундаментов?

15 Как рассчитывают центрально и внецентренно нагруженные свайные фундаменты?

16 Как определяется полная стабилизированная осадка свайного фундамента?

17 Как производится проверка свайного фундамента на прочность грунта в плоскости нижних концов свай?

18 Назовите виды фундаментов глубокого заложения.

19 Чем отличаются фундаменты глубокого заложения от фундаментов неглубокого заложения?

20 Какова область применения опускных колодцев? Перечислите виды опускных колодцев, применяемых в современном строительстве.

21 На какие нагрузки ведут расчет опускного колодца?

22 Назовите виды тонкостенных оболочек.

23 Опишите методы погружения оболочек: задавливанием, вибрированием, завинчиванием.

24 В чем состоит идея устройства кессона? Какова область применения кессонов?

25 Изобразите схему устройства и оборудования кессона.

26 В чем сущность метода устройства опор глубокого заложения без оболочек?

27 Как производится расчет оснований фундаментов глубокого заложения по предельным состояниям на совместное действие вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов?
4.8 Искусственно улучшенные основания

Содержание темы. Основные методы преобразования строительных свойств оснований: конструктивные, уплотнение и закрепление грунтов.

Рекомендации к изучению темы. При изучении темы, прежде всего, следует четко представлять себе условия для проведения искусственного упрочнения оснований. Далее необходимо усвоить основные наиболее распространенные методы искусственного улучшения оснований: конструктивные, уплотнение и закрепление грунтов.

К конструктивным методам относятся устройство грунтовых подушек, шпунтового ограждения, использование боковых пригрузок и армирование грунта. При рассмотрении грунтовых подушек следует изучить принципы определения их размеров, а также назначения их механических характеристик. Необходимо внимательно изучить сравнительно новый способ – армирование из геотекстиля.

Уплотнение грунтов включает поверхностное уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками, глубинное динамическими воздействиями, глубинное уплотнение грунтовыми и песчаными сваями, использование статических нагрузок, а также с помощью искусственного водопонижения. При изучении данных методов обратить внимание на прогрессивный способ – вытрамбовывание котлованов.

Для закрепления грунтов применяют химические, электрохимические и термические методы, цементацию, смолизацию, битуминизацию и глинизацию оснований, а также методы гидроразрыва и струйной технологии. При рассмотрении этих методов следует обратить внимание на технико-экономическую эффективность и экологические аспекты их использования.

Следует критически оценить преимущества и недостатки, а также знать область применения каждого метода искусственного улучшения оснований.

Рекомендуемая литература: [2, с. 158 - 187], [5, с. 353 - 378],

[7, с. 253 - 268].

2 В каких случаях целесообразно применять гравийные подушки?

3 Как определяются размеры песчаной подушки?

4 На какую глубину можно уплотнить грунты тяжелыми трамбовками?

5 Для каких целей используется геотекстиль?

6 Какие грунты можно уплотнять песчаными сваями? Каково основное назначение свай?

7 Для каких грунтов целесообразно применять метод гидровиброуплотнений?

8 Как выполняется вытрамбовывание котлованов?

9 В каких случаях применяется цементация грунтов?

10 В каких случаях применяются силикатизация и смолизация грунтов?

11 Как выполняется электрозакрепление грунтов?

12 Какие грунты могут быть закреплены термическим способом и как это выполняется?

13 Особенности проектирования фундаментов на искусственно преобразованном основании.
4.9 Основные принципы проектирования и устройства

фундаментов в особых условиях

Содержание темы. Фундаменты на просадочных, набухающих, засоленных, слабых, насыпных, элювиальных и скальных грунтах.

Фундаменты при динамических, сейсмических нагрузках и на подрабатываемых территориях.

Усиление и реконструкция оснований и фундаментов.

Рекомендации к изучению темы. Проектирование фундаментов зданий и сооружений, возводимых в особых грунтовых условиях, следует вести с учетом их специфических свойств. Необходимо обратить внимание на выяснение причин, вызывающих появление больших осадок в самых разнообразных случаях, что помогает правильно ориентироваться в выборе мер борьбы с неравномерными осадками и по уменьшению чувствительности конструкций зданий к осадкам.

Приступая к изучению фундаментов, возводимых на лессах и лессовидных просадочных грунтах, необходимо уяснить такие важные вопросы, как оценка просадочности толщи лессовидных грунтов, основные положения проектирования оснований и фундаментов, строительные мероприятия по повышению несущей способности просадочных грунтов. Важно также критически проанализировать методы устранения просадочных свойств грунтов.

При проектировании фундаментов на набухающих и засоленных грунтах необходимо изучить их механические характеристики и мероприятия по улучшению свойств оснований.

Проектирование и возведение фундаментов сооружений на вечномерзлых грунтах вызывает особые трудности, так как вечномерзлые грунты – структурно-неустойчивые. Студент должен знать основные положения проектирования оснований и фундаментов в районах вечной мерзлоты по действующим строительным нормам и правилам.

При изучении особенностей проектирования оснований зданий и сооружений, возводимых на слабых грунтах (илы, водонасыщенные, заторфованные грунты, рыхлые пески и др.) обратить внимание на расчеты по первому предельному состоянию, а также на особенности расчетов по второму предельному состоянию. Следует изучить мероприятия по улучшению оснований фундаментов и по уменьшению чувствительности сооружений к неравномерным осадкам.

При изучении скальных и элювиальных оснований обратить внимание на структуру грунтов (неоднородность, наличие трещин, дискретность строения основания), степень выветрелости грунтов, а также на особенности устройства и расчетов по предельным состояниям.

В данной теме следует также изучить сейсмическое воздействие на сооружения, знать принципы расчета оснований и фундаментов на действие сейсмических сил, а также особенности выбора оснований и конструирования фундаментов при возведении сооружений в сейсмических районах. Здесь же необходимо ознакомиться с основами расчета и конструирования массивных фундаментов под машины периодического и ударного действия, а также иметь понятия о рамных фундаментах под машины. Следует обратить внимание на определение динамических характеристик основания: коэффициенты упругого равномерного и неравномерного сжатия и коэффициент упругого сдвига.

При изучении вопросов и усиления и реконструкции оснований и фундаментов следует рассмотреть основные конструктивные решения, а также особенности проектирования по предельным состояниям. Обратить внимание на современные подходы: «пересадка» здания на сваи, закрепление грунтов оснований инъекцией в грунт строительных растворов, а также на особенности проектирования примыкания сооружений к существующим зданиям.

[7, с. 268 – 312].

2 По каким причинам происходит нарушение структуры грунтов?

3 Какие грунты называют слабыми? Назовите мероприятия и конструктивные решения, используемые при строительстве на слабых грунтах.

4 Какие типы грунтов относятся к просадочным?

5 Назовите основные способы устройства фундаментов на лессовых грунтах.

6 Назовите конструктивные решения, позволяющие эксплуатировать фундаменты при сохранении в основании свойства просадочности грунтов.

7 Какие грунты называют набухающими? Перечислите мероприятия и решения, используемые при строительстве на набухающих грунтах.

8 Как осуществляется строительство фундаментов зданий на насыпных грунтах?

9 Назовите мероприятия и конструктивные решения, используемые при возведении фундаментов на засоленных грунтах.

10 Как осуществляется устройство фундаментов на подрабатываемых территориях?

11 Какие грунты называются вечномерзлыми? Назовите принципы проектирования и строительства на территориях, сложенных вечномерзлыми грунтами и перечислите конструктивные решения зданий и сооружений, в зависимости от принятого принципа.

12 Перечислите типы машин промышленного и хозяйственного оборудования. Какие требования предъявляются к фундаментам под такие машины?

13 Назовите расчетные характеристики основания, используемые при расчете фундаментов под машины.

14 Как выполняют расчет фундаментов машин, работающих в динамическом режиме?

15 Что называют сейсмическими явлениями и как они учитываются при проектировании оснований и фундаментов?

16 Какие конструктивные мероприятия используют для снижения неблагоприятного влияния сейсмических воздействий?

17 Перечислите методы усиления оснований и фундаментов и назовите условия их применения.
4.10 Особенности производства работ по устройству

оснований и фундаментов

Содержание темы. Сохранение природной структуры грунтов и подготовка основания. Обеспечение устойчивости стен котлованов. Требования к устройству обратной засыпки и отмостки. Защита котлованов, фундаментов и помещений от подземных вод. Геотехнический мониторинг.

Рекомендации к изучению темы. В данной теме рассматриваются общие требования к подготовке оснований и порядок производства работ по возведению фундаментов, имеющих глубину заложения выше или ниже уровня грунтовых вод. Следует обратить внимание на устройство котлованов, крепление откосов котлованов в различных грунтовых и гидрогеологических условиях, конструкции крепления откосов и расчет элементов креплений. Нужно ясно представлять условия, определяющие типы противофильтрационных ограждений котлованов и знать конструкции и устройство таких ограждений: шпунтовые ограждения; завесы, устраиваемые с применением силикатизации, цементации, битумизации; искусственное замораживание водонасыщенных грунтов.

Необходимо внимательно изучить организацию открытого водоотлива, временное понижение уровня грунтовых вод, электроосушение грунтов при устройстве котлованов ниже горизонта грунтовых вод, а также ознакомиться с конструкциями ограждений котлованов при их устройстве на местности, покрытой водой.

Студент должен понимать, что намеченный тот или иной способ производства работ не должен допускать нарушения природных свойств (структуры) грунтов в основании возводимого сооружения. Каждый способ должен отвечать современным требованиям механизированного и скоростного строительства, а также быть экономически обоснованным.

Необходимо изучить современные способы борьбы с грунтовой сыростью и водопроницаемостью фундаментов, а также меры защиты фундаментов и подвалов от агрессивного действия грунтовых вод.

В заключении темы следует изучить сущность, цель и задачи геотехнического мониторинга, его организацию и проведение.

Рекомендуемая литература: [2, с. 67 – 70; 362 – 377], [5, с. 405 – 428], [7, с. 178 – 194].

В результате изучения темы студент должен знать мероприятия по сохранению природной структуры грунтов, методы обеспечения устойчивости стенок котлованов, особенности производства работ в фундаментостроении, методы защиты подвалов и фундаментов от подземных вод и сырости, а также сущность геомониторинга.

В результате изучения темы студент должен уметь проектировать котлованы, выбирать способы устройства оснований с сохранением природной структуры грунтов и защиты подземных частей зданий от подтопления.
Вопросы для самоконтроля
1 Как обеспечивают устойчивость стен котлованов?

2 Как рассчитывается шпунтовая стенка со свободным верхним концом?

3 С помощью каких приспособлений осуществляют крепление стенок котлованов?

4 Назовите типы анкерных устройств, их основные элементы и условия применения.

5 Укажите область применения открытого водоотлива и искусственного понижения уровня грунтовых вод.

6 В каких случаях применяются многоярусные установки?

7 Как производится искусственное замораживание водонасыщенных грунтов и в каких случаях этот метод целесообразен?

8 Как осуществляют борьбу с подземными водами с помощью дренажных систем?

9 Как осуществляется защита помещений от грунтовой сырости?

10 Как устраивается гидроизоляция подвала при малом и большом напорах грунтовых вод?

2 Ананьев В.П., Передельский Л.В. Инженерная геология и гидрогеология: учебник. – М. : Высшая школа, 1980. 271 с.

3 Берлинов М.В. Основания и фундаменты: учебник. – М. : Высшая школа, 1999. – 319 с.

4 Далматов Б.И., Бронин В.Н., Карлов В.Д. и др. Механика грунтов. Ч.1. Основы геотехники в строительстве. – М. : АСВ, 2000.

– 204 c.

5 Далматов Б.И., Бронин В.Н., Карлов В.Д. и др. Основания и фундаменты. Ч.2. Основы геотехники. – М. : АСВ, 2002. – 392 c.

6 Добров Э.М. Инженерная геология : учебное пособие. – М. : Издательский центр «Академия», 2008. – 224 с.

7 Передельский Л.В., Приходченко О.Е. Инженерная геология : учебник. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 448 с.

8 Типтiк оқу бағдарламасы. Геотехника 2 / Оспанов С.О., Хомяков В.А., Козионов В.А. – Алматы, 2007. – 11б.

9 Типовая учебная программа. Геотехника 2 / Оспанов С.О., Хомяков В.А., Козионов В.А. – Алматы, 2007. – 11с.

10 Типтiк оқу бағдарламасы. Геотехника 1 / Оспанов С.О., Хомяков В.А. – Алматы, 2007. – 11б.

11 Типовая учебная программа. Геотехника 1 / Оспанов С.О., Хомяков В.А. – Алматы, 2007. – 11с.

12 Ухов С.Б., Семёнов В.В., Знаменский В.В. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. – М. : Высшая школа, 2002.

– 566 с.

14 Филькин Н.А., Воронин А.М., Ясонова Н.И. Механика грунтов, основания и фундаменты: методические указания к курсу. - М. : ВЗИСИ, 1988. – 23 с.

15 Цытович Н.А. Механика грунтов. – М. : Издательство

Высшая школа, 1983. – 288 с.