Пример практического задания.
В качестве примера выполним задание по построению эпюр от собственного веса грунта и от внешней нагрузки.
Имеются следующие данные. Инженерно геологический разрез представлен горизонтальным залеганием следующих геолого-литологических слоев:
- песок средней крупности (плотность грунта r = 1,6 г/см3, модуль деформации Е = 40 МПа, коэффициент пористости = 0,55; мощность 5 м);
- суглинок тугопластичный (плотность грунта r = 1,9 г/см3, модуль деформации Е = 23 МПа, коэффициент пористости = 0,6; мощность 2 м);
- глина полутвердая (плотность грунта r = 2,1 г/см3, модуль деформации Е = 16 МПа, коэффициент пористости = 0,85; мощность 3 м);
Подземные воды не встречены. В качестве внешней нагрузки используется плита прямоугольной формы размерами 2,5 х 2,5 м. Масса плиты 100 000 кг. Необходимо построить эпюры напряжений от внешней нагрузки и собственного веса грунта до глубины изученной тощи с шагом по глубине 0,4b.
Решение.
Сориентируем лист в формате альбома. Проведем линию земной поверхности и разделим чертеж на три части. В левой части начертим геолого-литологическую колонку скважины (1/5 площади листа); в средней части расположим чертеж эпюр и фундамента (3/5 – 2/5 площади листа); справа оставим место для расчетов.
В геолого-литологической колонке должна быть вертикальная шкала масштаба 1:100, сама геолого-литологическая колонка и нанесенные на ней характеристики грунта (плотность, модуль деформации, коэффициент пористости).
В чертеже эпюры фундамент схематично изображается в виде прямоугольника, через его центр проходит центральная вертикальная прямая, совпадающая с осью OZ (осью глубины). У фундамента подписывается его ширина (b), нагрузка в кг. Вертикальная прямая через центр фундамента делит чертеж эпюр на две области: справа строятся эпюры от внешней нагрузки σzp, слева в зеркальной проекции напряжения от собственного веса грунта – σzg. Масштаб напряжений эпюр рекомендуется выбрать одинаковый. Эпюры будут строиться на глубине кратным 0,4b, т.е. через один метр. Напоминаю, эпюра представляет отрезок прямой, по длине в масштабе равный значению напряжения на этой глубине. Точки прямой, соответствующей максимальному значению затем соединяют плавной линией. Искомая плавная линия и оси координат будут образовывать фигуру.
Расчет напряжений на заданной глубине производится по формулам.
Для расчета напряжения от собственного веса грунта:
|  – напряжение от собственного веса грунта в точке Z, на глубине hi (g – от англ. “ground”);
 – (гамма) удельный вес грунта мощности равной h;
 –мощность i-того слоя;
|
Для расчета напряжений от внешней нагрузки:
|  – напряжение от внешней нагрузки;
 – функция см. табл.1.1;
p – давление от веса фундамента
|
Результаты вычислений удобнее оформлять в виде таблицы.
Рассчитываем исходя из размеров фундамента 2,5х2,5 м и массы плиты 100 тонн давление p от подошвы фундамента: 
. Удельный вес грунта определяется по формуле: 
Таблица 1.2
Результаты вычислений напряжений
| Глубина | Расчет напряжений | Значение | |
| 0,0 (песок) | σzp | 
| 160 кПа |
| σzg. | 
| 0 кПа | |
| 1,0 (песок) | σzp | 
| 112 кПа |
| σzg. | 
| 15,7 кПа | |
| 2,0 (песок) | σzp | 
| 54,4 кПа |
| σzg. | 
| 31,4 кПа | |
| 3,0 (песок) | σzp | 
| 28,8 кПа |
| σzg. | 
| 47,1 кПа | |
| 4,0 (песок) | σzp | 
| 17,6 кПа |
| σzg. | 
| 62,8 кПа | |
| 5,0 (песок) | σzp | 
| 11,2 кПа |
| σzg. | 
| 78,5 кПа | |
| 6,0 (суглинок) | σzp | 
| 8,0 кПа |
| σzg. | 
| 111,6 кПа | |
| 7,0 (суглинок) | σzp | 
| 6,4 кПа |
| σzg. | 
| 130,2 кПа | |
| 8,0 (глина) | σzp | 
| 4,8 кПа |
| σzg. | 
| 164,8 кПа | |
| 9,0 (глина) | σzp | 
| 3,2 кПа |
| σzg. | 
| 185,4 кПа | |
| 10,0 (глина) | σzp |
| 3,2 кПа |
| σzg. | 
| 206 кПа |
Далее следует эти значения нанести на чертеж.
Варианты заданий.
Варианты заданий отличаются внешней нагрузкой на фундамент, которую необходимо добавить к весу самого фундамента. Также различие имеется в геолого-литологическом строении грунтов.
В геологическом строении участвуют три слоя различной мощности и различного геолого-литологического состава. На определенной глубине залегает уровень грунтовых вод. Имеется давление от веса фундамента (масса плиты фундамента и внешней нагрузки на этот фундамент).
Необходимо провести расчет напряжений от собственного веса грунта и внешней равномерно-распределенной нагрузки.
Ниже представлена таблица вариантов задания:
Таблица 1.3
Данные по вариантам для выполнения задания
| № п.п. | Геолого-литологические слои, мощность, вид грунта | Уровень грунтовых вод | Давление от веса фундамента | ||
| Суглинок 5,0 м | Песок 2,0 м | Глина 3,0 | нет | 150 кПа | |
| Песок 4,0 м | Глина 2,0 м | Суглинок 4,0 м | 2,0 м | 200 кПа | |
| Глина 2,0 м | Суглинок 2,0 м | Песок 6,0 м | нет | 250 кПа | |
| Песок 5,0 м | Глина 2,0 м | Суглинок 3,0 м | 4,0 м | 150 кПа | |
| Песок 8,0 м | Глина 2,0 м | нет | 4,0 м | 200 кПа | |
| Глина 4,0 м | Суглинок 6,0 м | нет | нет | 250 кПа | |
| Песок 4,0 м | Глина 1,0 м | Суглинок 5,0 м | 1,0 м | 150 кПа | |
| Суглинок 1,0 м | Песок 8,0 м | Глина 1,0 м | 5,0 | 200 кПа | |
| Суглинок 3,0 м | Песок 3,0 м | Глина 4,0 м | 4,0 | 250 кПа | |
| Песок 1,0 м | Глина 2,0 м | Суглинок 7,0 м | нет | 150 кПа |
Представленные в таблице геолого-литологические слои обладают следующими характеристиками:
- песок средней крупности (плотность грунта r = 1,6 г/см3, модуль деформации Е = 40 МПа, коэффициент пористости = 0,55);
- суглинок тугопластичный (плотность грунта r = 1,9 г/см3, модуль деформации Е = 23 МПа, коэффициент пористости = 0,6);
- глина полутвердая (плотность грунта r = 2,1 г/см3, модуль деформации Е = 16 МПа, коэффициент пористости = 0,85);
Результаты работы желательно оформить в виде чертежа, расчетов. В дальнейшем по данной работе будут выполнены самостоятельно расчеты по осадке фундаментов.