Геотехника негіздері

пәні бойынша

күндізгі және сырттай оқитын

"Стандартизациялау, сертификаттау және метрология", "Құрылыс" мамандықтарының студенттері үшін

есептік – графикалық жұмысты орындауға арналған

әдістемелік нұсқау

Павлодар

УДК 624.15.001.63(07)

ББК 38.58я7

Г32
С. Торайғыров атындағы ПМУ – дің сәулет – құрылыс факультетінің Ғылыми кеңесімен баспаға ұсынылған

Саканов К.Т. – техника ғылымдарының кандидаты, профессор,

С. Торайғыров атындағы ПМУ – дің сырттай оқыту факультетінің деканы.
Құрастырушылар: В.А. Козионов, Д.К. Сапенова
Г32. Геотехника негіздері: есептік – графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау / құраст. В.А. Козионов, Д.К. Сапенова – Павлодар, 2007. – 30 б.

Әдістемелік нұсқауларда «Геотехника негіздері» пәні бойынша "Ғимараттың іргетасын жобалау" тақырыбына арналған есептік – графикалық жұмысты орындауға ұсыныстар келтірілген.

Жұмыстың мақсаты мен мазмұны анықталған, жобалауға тапсырмалардың нұсқаулары көрсетілген. Жұмысты орындауға әдістемелік ұсыныстар есептеудің нақты алгоритмдерімен, соның ішінде ПЭЕМ қолданылуымен жетекшіленген.

Әдістемелік нұсқаулар «Геотехника негіздері» курсының типтік бағдарламасына сәйкес әзірленген және "Стандартизациялау, сертификаттау және метрология", "Құрылыс" мамандықтарының күндізгі және сырттай оқитын студенттеріне ұсынылады.

 В.А. Козионов, Д.К. Сапенова, 2007

 С. Торайғыров атындағы Павлодар

мемлекеттік университеті, 2007

Әдістемелік нұсқаулардың бастапқы мәліметтерін дайындау қажеттілігі, негізінен, "Құрылыс" мамандығының оқу жоспарына "Ғимараттың іргетасын жобалау" пәнінен есептік – графикалық жұмыстың еңгізілуіне байланысты туындап отыр. Студенттердің өзіндік жұмысының дәстүрлі түрдегі берілген тапсырмасы - курстық жобалаудың ұқсастығына қарағанда, мұнда өзіндік ерекшеліктер бар: жұмыстың көлемі мен мазмұны, іргетастардың жобалық шешімінің графикалық бөлігі және т.б. Бұл әсіресе сырттай оқитын студенттер үшін маңызды. Сондықтан нұсқауларды дайындаған кезде жалпы әдістемелік ұсыныстармен қатар, есептерді шешудің нақты алгоритмдері келтіріледі, соның ішінде ПЭЕМ қолданылуымен.

Есептік – графикалық жұмыс «Геотехника негіздері» кешенді курс аясында «Топырақ механикасы, негіздіктер мен іргетастар» бөлімін оқудың маңызды буыны болып табылады.

Оның орындалуы курстың теориялық ережелерін оқып - үйренгеннен кейін тұрақты байланысында болуы керек. Есептерді шешер алдында оқулықтың сәйкес келетін бөлімдерімен танысу қажет және қолданылатын әдістер мен қалыптастырудың мәнін түсіну керек.

Бұл әдістемелік нұсқаулардың негізгі мақсаты - әсіресе, сызықтық емес және дистанциялық оқытуда студенттерге көмектесу, ғимараттар мен үймереттердің тереңдетілген бөліктерінің жобалық шешімінің іргетас құрылысы тәжірибесінде ең көп тараған табиғи еңгізілетін іргетастарды орнату мен жобалаудың негізгі принциптерін өзіндік үйрену.

1 Жұмыстың мазмұны мен орындалу реті
1.1 Жұмыстың мақсаты

Есептік – графикалық жұмыстың мақсаты - теориялық курсты тереңдетіп оқыту мен бекіту, болашақ мамандарды инженерлік геология, топырақ механикасы негіздерімен, қазіргі есептеу ережелерімен, құрылыс ауданының нақты инженерлік – геологиялық жағдайлар үшін ғимараттар мен үймереттердің жобалау нормаларымен таныстыру.

Жұмысты орындау үрдісі кезінде студенттер инженерлік – геологиялық жағдайлардың және құрылыс ауданы топырақтарының физика – механикалық сипаттамаларын, ғимарат астына табиғи негізді негіздіктер мен іргетастарды жобалаудың тәжірибелік есептерін шешеді.
1.2 Жұмысқа тапсырма

Жұмысқа тапсырма «Геотехника негіздері» пәнінің бағдарламасына сәйкес құрастырылған және оған кіретіндер (А қосымшасы):

а) ғимарат жөнінде мәлімет – ғимараттың қысқаша құрылымды сипаттамасы, қажетті геометриялық өлшемдері мен құрылымды элементтері көрсетілген сұлбалы сызбалары, қатысты белгілердегі тік байлам (А.1…А.5 суреттері), ғимарат түрі мен іргетастардың есептік қималары (А.1 кестесі);

б) ұсынылатын құрылыс ауданының мәліметтері, гидрогеологиялық жағдайлары көрсетілген сұлбалы геологиялық кескін (А.6 сурет), геологиялық кескіндерінің қабаттары бойынша топырақтың физика – механикалық сипаттамаларының лабораториялық анықтамалар кестесі (А.2 кестесі).

Ғимаратты таңдау келесі түрде орындалады. Ғимарат сұлбасының нөмірі мен іргетастардың есептік қималары А.1 кестесі мен А.1…А.5 суреттері бойынша алынады – студенттің сынақ кітапшасының ақырғы саны бойынша. Құрылыс ауданының нұсқасы геологиялық кескін (А.6 сурет) және А.2 қосымшасының кестесі бойынша бекітіледі – студенттің сынақ кітапшасының ақырғы екі саны бойынша.
1.3 Жұмыстың мазмұны

Есептік – графикалық жұмыс көлемі 10-15 бет қолжазбалы мәтіннің есептік – түсіндірмелік хат және миллиметровкада сызбалар сұлбасы түрінде дайындалады.

Есептік – түсіндірмелік хат келесідей бөлімдерден тұрады:

Кіріспе:

2) ғимараттың құрылымдық сұлбасын талдау мен іргетас түрін таңдау;

3) іргетастың негізгі өлшемдерін анықтау;

4) іргетас астындағы әлсіз топырақ қабатының беріктігін тексеру;

5) іргетас шөгуін есептеу;

6) нөлдік циклдің жұмысты өндіру ерекшеліктері бойынша нұсқаулар.

А-3 форматындағы миллиметровкада сызбалар сұлбасы тұруы керек:

1) іргетас түрі қабылданған геологиялық кескінмен біріккен үймереттің құрылымдық кескінінен;

2) іргетас жоспарынан, ғимараттың өстерінің біреуі бойынша іргетастарды орналастыру (элементтерді маркалаумен);

3) белгісі, өлшемдері мен ғимарат өсіне байламы, сонымен қатар қажетті түйіндері мен бөлшектері бар ғимараттың екі қимасы үшін іргетас құрылымдарының жұмыс сызбалары;

4) ғимарат өсіне байламы мен өлшемдері көрсетілген қазаңшұңқырдың жоспары мен кескіні;
1.4 Жұмысты дайындауға нұсқаулар және оны қорғау

Есептік – графикалық жұмысты дайындау ЖОО – ның стандарт талаптарына сәйкес орындалады.

Түсіндірмелік хат пен сызбалар сұлбалары студентпен қол қойылып, оқытушымен тексерілу үшін кафедраға тапсырылады. Студент оқу жылына жоспар - графигімен қарастырылған жұмысты орындап, мерзімде қорғауға міндетті. Студент жұмысты орындауға байланысты кеңестерді көрсетілген пәнді жүргізетін кафедра оқытушысынан алады.

Сырттай оқитын студенттер жұмысты рецензиялағаннан кейін ескертулерді түсіну керек (олар бар болған жағдайда). Егер жұмыс қорғауға жіберілмесе, оны қайта өңдеп, қайталама рецензияға ұсынылу керек. Қорғауға жіберілгенде кафедраға оқытушыға – рецензентке жұмысты қорғау үшін келу керек.

Тәуелділік негізінде құмды және саз – балшықты топырақ үшін берілген бағалаудың келесідей тізбегі ұсынылады [1], [2].

Егер , онда топырақ саз – балшықты болып табылады. Егер және өлшемі 2 мм –ден кіші бөлшектердің масса бойынша 50% астам болса, онда топырақ құмды болады.

2.1.3 Иілімділік саны бойынша саз – балшықты топырақтың түрлілігін анықтау. Иілімділік саны (2.1) формула бойынша есептелінеді. 17 болғанда – топырақ құмдақ; 7<17 - саздақ; >17 – саз - балшық.

2.1.4 Топырақ кеуектілігінің коэффициентін анықтау
, (2.2)
мұндағы - топырақтың қатты бөлшектерінің меншікті салмағы, кН/м³;

- топырақтың меншікті салмағы, кН/м³;

- бірлік үлесіндегі топырақтың табиғи ылғалдылығы.

Құмды топырақ үшін кеуектілік коэффициенті бойынша

[1, 22 б.] кестемен сәйкес олардың бірігу тығыздығы бекітіледі.

2.1.5 Топырақтың ылғалдылық дәрежесін анықтау

мұндағы судың меншікті салмағы, 10 кН/м³ деп алынады.

Топырақтың ылғалдылық дәрежесінің мәні барлық топырақ үшін анықталады. Құмды топырақ үшін қосымша ылғалдылық дәрежесі бойынша күйі бекітіледі [1, 18 б.].

2.1.6 Балшықты топырақтың аққыштық көрсеткішін анықтау

2.1.7 Топырақтың ерекше қасиеттерін бағалау

2.1.7.1 Топырақтың шөгуін бағалау. Алдын – ала бағалау бойынша шөкпелілерге жататын балшықты топырақтар ылғалдылық дәрежесі , (2.5) формула бойынша анықталған өлшемсіз көрсеткіші 2.1 кестеде көрсетілген мәндерден кіші болса.
2.1 Кесте - көрсеткішінің мәні

	0,1	0,17	0,24

(2.5)
мұндағы – аққыштық шегі топырақтың ылғалдылығына сәйкес келетін кеуектілік коэффициенті, формула бойынша анықталатын
, (2.6)
2.1.7.2 Балшықты топырақтың ісіну қасиетін бағалау. Алдын – ала бағалау бойынша ісінетін топыраққа жататындар көрсеткішінің мәні 0.3 болғанда.

2.1.8 Топырақтың механикалық сипаттамаларын анықтау:

1) топырақтың есептік кедергісі [3, 79 б.] кесте бойынша анықталады;

2) топырақтың деформациялығы мен беріктілік сипаттамалары. Олардың қатарына жататындар:

тартылыс - және ішкі үйкеліс бұрышы - ; деформация модулі - . Оқу жобалауында (сығу коэфициенті) мәні берілгенде көрсетіледі, ал және ҚР ҚНжЕ [3, 70 б.] бойынша анықталады. Деформация модулі тәуелділік бойынша анықталады
, (2.7)
мұндағы ; .

Көлдеңен деформация коэффициентінің мәні алынады: 0.3-0.35 – құмдар мен құмдақтар үшін; 0.35-0.37 – саздақтар үшін; 0.2-0.3 - < 0 болғанда; 0.3 - 0.38 - болғанда; 0.38 - 0.45 болғанда - балшық үшін.

2.1.9 Топырақтың есептік сипаттамаларын таңдау. Топырақтың есептік сипаттамалары [3, 46 б.] формула бойынша анықталады

[3, 46 б.]

2.1.10 Негіздіктің топырақ төсемі жағдайларының бағасы Әдетте келесідей типтік сұлбаларды бөліп көрсетеді:

- 1 сұлба, егер де топырақтың барлық қабаттары берік болғанда;

- 2 сұлба, егер берік топырақпен төселген әлсіз топырақтың бетінде бір немесе бірнеше қабат төселсе;

- 3 сұлба, егер де берік топырақ қабатының арасында әлсіз топырақ қабаты төселсе.

1 сұлба құрылыс үшін ең тиімдісі. 2 және 3 сұлбалары негіздіктер мен іргетастарды шешудің көп нұсқалығын білдіреді. Мұнда жобалық шешім іргетастар нұсқаларының техника – экономикалық талдауы нәтижесінде қабылданады.

Жобалау тапсырмасында негізінен екінші шекті күй бойынша - (бойлық күш) және (иілу моменті) есептеу үшін жердің жоспарлы бетінің деңгейінде әсер ететін есептік жүктемелер келтірілген. Олардың мәнін және мүмкін болатын эксцентриситетін бағалау қажет.

Ғимараттың құрылымдық ерекшеліктері оның біркелкі емес шөгулерге сезгіштігімен ерекшеленеді. Ғимараттың құрылымдық сұлбасын талдау негізінде ҚР ҚНжЕ [3, 80 б.] бойынша ғимарат пен негіздіктің шекті жіберілетін біріккен деформациялары анықталады. Ұсыныстар [4, 24 б.] көмегімен қаттылыққа баға беріледі.

Негіздіктер мен іргетастарды жобалаған кезде оларды орнатудың әр түрлі нұсқалары болу мүмкін. Табиғи еңгізілетін іргетастардың еңгізу нұсқаларының шешімі олардың құрылымдық шешімдерінің өзгеруімен (құрама, тұтасқұймалы және т.б.), еңу тереңдігінің өзгеруімен, құрылыс материалдары мен бұйымдарымен қолданылатын орнату тәсілімен түсіндірулі мүмкін. Мүмкін болатын шешімдерді талдап, [4, 24 б.] ұсыныстарды жетекшіленумен онан арғы есептер үшін табиғи еңгізілетін іргетастың бір нақты түрін таңдау қажет.

2.3.1 Іргетастың еңу тереңдігін таңдау. ЕГЖ шеңберінде іргетастың еңу тереңдігін таңдаған кезде тізбектей келесі факторлардың әсерін ескеру қажет [3, 48 б.]:

1) ғимараттың құрылымдық ерекшеліктері;

2) құрылыс ауданының инженерлік – геологиялық жағдайлары;

3) топырақтың маусымдық тоңу тереңдігі. Қыс айы үшін абсолютті орташа айының кері температуралардың есептеуге арналған мәндері берілгенде келтірілген. Іргетастың ақырғы еңу тереңдігі қарастырылған факторларды есепке ала тағайындалады.

2.3.2 Іргетас табанының алдын – ала өлшемдерін анықтау.

Іргетас табанының алдын – ала өлшемдерін анықтау үшін графо – аналитикалық тәсілді қолдану ұсынылады.

Алдымен топырақтың есептік кедергісінің іргетас табанының енінен тәуелдігі орнатылады. тәуелділігін орнату үшін іргетас табанының кейбір мәндерімен беріледі де, оларға сәйкес келетін мәндерін ҚР ҚНжЕ [3, 50 б.] бойынша анықтайды. тәуелділігінің сызықтық сипатын ескере отыра, нүктелер саны (яғни, мәндері) екіден кем емес алынады. Есептеулер нәтижесі графикке функциясы түрінде қойылады, - ортадан тыс жүктелген іргетас (2.1 сурет).

Одан әрі іргетас табаны мен оның енінен шеткі қысымның тәуелділігі орнатылады:

- жолақ іргетас

Іргетас табанының қажетті өлшемдері және графиктерінің қиылысу нүктесі бойынша орнатылады.

Бұл нүкте шартының орындалуына жауап береді. мәнін және жақтарының арақатынас коэффициентін біле тұра, бағаналы іргетастың ұзындығы анықталады .

2.3.3 Іргетасты құрылымдау. Іргетасты құрылымдау келесі тізбекте орындалады:

1) анықтамалық мәлімет [6, 131...149 б.], [7, 93…104 б.], [8, 156...185 б.] бойынша іргетастың бірыңғайлы құрылымын іріктеп алу;

2) 1п. түсіндірілген іргетастың құрылымдық шешімі бойынша кемердегі іргетас пен топырақтың салмағын анықтау;

3) 1п. бойынша қабылданған іргетастың өлшемдері үшін топырақтың анықталған есептік кедергісін ҚР ҚНжЕ [3, 50 б.] бойынша анықтау;

4) іргетас табаны бойынша орташа қысымды анықтау:

5) іргетас табаны бойынша шеткі қысымды анықтау:

мұндағы іргетас табаны астындағы орташа қысым, кПа;

Егер (2.15)…(2.17) шарттары орындалса, онда іргетас табанының қабылданған өлшемдері сақталады. Кері жағдайда іргетас өлшемі ұлғаяды да, 1…6п. – на ауысады.