4011
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-
вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
С.П. Нагаева
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ И ГЕОТЕХНИКИ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям по дисциплине основы механики грунтов и геотехники
для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) «Промышленное и гражданское строительство», направленность (профиль) «Автомобильные дороги»,
направленность (профиль) «Теплогазоснабжение и вентиляция», направленность (профиль) «Водоснабжение и водоотведение»,
направленность (профиль) «Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство»,
направленность (профиль) «Организация инвестиционно-строительной деятельности», направленность (профиль) «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций».
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-
вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
С.П. Нагаева
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ГРУНТОВ И ГЕОТЕХНИКИ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям по дисциплине основы механики грунтов и геотехники
для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) «Промышленное и гражданское строительство», направленность (профиль) «Автомобильные дороги»,
направленность (профиль) «Теплогазоснабжение и вентиляция», направленность (профиль) «Водоснабжение и водоотведение»,
направленность (профиль) «Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство»,
направленность (профиль) «Организация инвестиционно-строительной деятельности», направленность (профиль) «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций».
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
УДК 624.15(075)
Нагаева, С. П. Основы механики грунтов и геотехники: учебно-методическое пособие / С. П. Нагаева; Нижегородский государственный архитектурностроительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 19 с. – Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, планы занятий, а также методические рекомендации по организации самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Основы механики грунтов и геотехники». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекциям и занятиям, организации самостоятельной работы по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) «Промышленное и гражданское строительство», направленность (профиль) «Автомобильные дороги», направленность (профиль) «Теплогазоснабжение и вентиляция», направленность (профиль) «Водоснабжение и водоотведение», направленность (профиль) «Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство», направленность (профиль) «Организация инвестиционностроительной деятельности», направленность (профиль) «Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций».
© С. П. Нагаева, 2022 © ННГАСУ, 2022
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Цели освоения дисциплины……………………………………………. |
4 |
Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, |
|
соотнесенных с планируемыми результатами освоения |
|
образовательной программы…………………………………………… |
4 |
Трудоемкость дисциплины и виды учебных занятий………………… |
9 |
Содержание дисциплины основы механики грунтов и геотехники….. |
10 |
Основные понятия и определения…………………………………… |
10 |
Компоненты составляющие грунт……………………………………. |
10 |
Классификация грунтов………………………………………………. |
11 |
Физические свойства грунтов……………………………………….... |
11 |
Механические свойства грунтов…………………………………..….. |
12 |
Водопроницаемость грунтов……………………………………..…. |
12 |
Определение напряжений в грунтовых массивах……………………. |
13 |
Теория предельного напряженного состояния………………..……... |
14 |
Пречень лабораторных работ…………………………………………… |
14 |
Тема и состав расчетно-графической работы……………………..……. |
15 |
Типовые вопросы для оценивания результатов обучения…….………. |
16 |
Список используемых источников……………………………………... |
19 |
4
ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целями освоения дисциплины «Основы механики грунтов и геотехники» являются ознакомить студентов с законами геологии,
гидрогеологии, генезисом, классификацией пород и классификацией грунтов; с физико-механическими свойствами грунтов, их характери-
стиками, с полевыми и лабораторными методами исследования физи-
ко-механических свойств грунтов; иметь представление об инженер-
но-геологических изысканиях; решать простейшие задачи инженерной геологии, уметь читать геологическую графику, иметь представления об основных законах механики грунтов, принятых моделях и законах распределения напряжений в грунтовом массиве
ПЕРЕЧЕНЬ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ, СООТНЕСЁННЫХ С ПЛАНИРУЕМЫМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ ОСВОЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ
|
|
Таблица.1. |
|
|
|
Результаты освоения |
|
|
|
|
|
Код и наименование |
Код и наименование |
Результаты обучения по дисциплине |
индикатора дости- |
|
|
компетенции |
|
|
жения компетенции |
|
|
|
|
|
ОПК-3. Способен при- |
ОПК-3.1. Описание |
Знать: основные законы механики |
нимать решения в про- |
основных сведений |
грунтов. |
фессиональной сфере, |
об объектах и про- |
Уметь: применять методы теории |
используя теоретические |
цессах профессио- |
упругости для решения задач по |
основы и нормативную |
нальной деятельно- |
определению напряженного состоя- |
базу строительства, |
сти посредством ис- |
ния грунтовых массивов от внешних |
строительной индустрии |
пользования профес- |
нагрузок. |
и жилищно- |
сиональной терми- |
Владеть: методами теоретического и |
коммунального хозяй- |
нологии |
экспериментального исследования |
ства |
|
свойств грунтов основания зданий и |
|
|
сооружений. |
ОПК-3. Способен при- |
ОПК-3.2. Выбор ме- |
Знать: расчетные модели грунтовой |
нимать решения в про- |
тода или методики |
среды и основные зависимости, по- |
фессиональной сфере, |
решения задачи |
ложенные в их основу. |
используя теоретические |
профессиональной |
Уметь: назначать основные расчет- |
основы и нормативную |
деятельности |
ные характеристики грунтов при ис- |
базу строительства, |
|
пользовании в различных моделях |
5
строительной индустрии |
|
грунтовой среды. |
и жилищно- |
|
Владеть: методами статической об- |
коммунального хозяй- |
|
работки экспериментальных иссле- |
ства |
|
дований свойств грунтов. |
ОПК-4. Способен ис- |
ОПК-4.1. Выбор |
Знать: нормативную базу в области |
пользовать в профессио- |
нормативно- |
инженерно-геологических изысканий |
нальной деятельности |
правовых и норма- |
по определению физико- |
распорядительную и |
тивно-технических |
механических характеристик грунтов |
проектную документа- |
документов, регули- |
зданий и сооружений. |
цию, а также норматив- |
рующих деятель- |
Уметь: производить строительную |
ные правовые акты в об- |
ность в области |
классификацию грунтов для исполь- |
ласти строительства, |
строительства, стро- |
зования их качеств естественного ос- |
строительной индустрии |
ительной индустрии |
нования зданий и сооружений. |
и жилищно- |
и жилищно- |
Владеть: принципами проектирова- |
коммунального хозяй- |
коммунального хо- |
ния грунтовых оснований зданий и |
ства |
зяйства для решения |
сооружений по предельным состоя- |
|
задачи профессио- |
ниям. |
|
нальной деятельно- |
|
|
сти |
|
ОПК-4. Способен ис- |
ОПК-4.2. Выявление |
Знать: нормативно-правовые и нор- |
пользовать в профессио- |
основных требова- |
мативно-технические документы по |
нальной деятельности |
ний нормативно- |
инженерно-геологическим изыскани- |
распорядительную и |
правовых и норма- |
ям для определения физико- |
проектную документа- |
тивно-технических |
механических свойств грунтов. |
цию, а также норматив- |
документов, предъ- |
Уметь: задавать расчетные характе- |
ные правовые акты в об- |
являемых к зданиям, |
ристики грунтов при использовании |
ласти строительства, |
сооружениям, инже- |
различных моделей грунтовой среды |
строительной индустрии |
нерным системам |
в зависимости от требований норма- |
и жилищно- |
жизнеобеспечения, к |
тивной документации к инженерным |
коммунального хозяй- |
выполнению инже- |
изысканиям в строительстве. |
ства |
нерных изысканий в |
Владеть: информацией о существу- |
|
строительстве |
ющих методах лабораторных и поле- |
|
|
вых исследований характеристик фи- |
|
|
зико-механических свойств грунтов. |
ОПК-6. Способен участ- |
ОПК-6.1. Выбор со- |
Знать: состав и последовательность |
вовать в проектировании |
става и последова- |
выполнения инженерно- |
объектов строительства |
тельности выполне- |
геологических работ и обработку |
и жилищно- |
ния работ по проек- |
данных исследований грунтовых |
коммунального хозяй- |
тированию здания |
условий для дальнейшего проектиро- |
ства, в подготовке рас- |
(сооружения), инже- |
вания здания (сооружения), инже- |
чётного и технико- |
нерных систем жиз- |
нерных систем жизнеобеспечения в |
экономического обосно- |
необеспечения в со- |
соответствии с техническим задани- |
ваний их проектов, |
ответствии с техни- |
ем на проектирование. |
участвовать в подготовке |
ческим заданием на |
Уметь: выбирать состав и последова- |
проектной документа- |
проектирование |
тельность получения расчетных ха- |
ции, в том числе с ис- |
|
рактеристик грунтовых условий для |
пользованием средств |
|
дальнейшего проектирования здания |
автоматизированного |
|
(сооружения), инженерных систем |
проектирования и вы- |
|
жизнеобеспечения в соответствии с |
числительных про- |
|
техническим заданием на проектиро- |
граммных комплексов |
|
вание. |
6
|
|
Владеть: различными методиками |
|
|
определения расчетных характери- |
|
|
стик грунтовых условий и последо- |
|
|
вательности выполнения инженерно- |
|
|
геологических работ по проектиро- |
|
|
ванию здания (сооружения), инже- |
|
|
нерных систем жизнеобеспечения в |
|
|
соответствии с техническим задани- |
|
|
ем на проектирование. |
ОПК-6. Способен участ- |
ОПК-6.11. Составле- |
Знать: основные параметры и усло- |
вовать в проектировании |
ние расчётной схемы |
вия восприятия внешних нагрузок |
объектов строительства |
здания (сооруже- |
различными типами грунтов, необхо- |
и жилищно- |
ния), определение |
димых для составления расчетных |
коммунального хозяй- |
условий работы эле- |
схем. |
ства, в подготовке рас- |
мента строительных |
Уметь: составлять расчётную схему |
чётного и технико- |
конструкций при |
грунтового основания для дальней- |
экономического обосно- |
восприятии внешних |
шего определения напряжений, воз- |
ваний их проектов, |
нагрузок |
никающих в грунтах от внешних |
участвовать в подготовке |
|
нагрузок. |
проектной документа- |
|
Владеть: различными методиками |
ции, в том числе с ис- |
|
составления расчётных схем грунто- |
пользованием средств |
|
вых оснований. |
автоматизированного |
|
|
проектирования и вы- |
|
|
числительных про- |
|
|
граммных комплексов |
|
|
ОПК-6. Способен участ- |
ОПК-6.13. Оценка |
Знать: термины и понятия «устойчи- |
вовать в проектировании |
устойчивости и де- |
вость» и «деформируемость» грунто- |
объектов строительства |
формируемости |
вых оснований. |
и жилищно- |
грунтового основа- |
Уметь: выполнять оценку устойчиво- |
коммунального хозяй- |
ния здания |
сти и деформируемости различных |
ства, в подготовке рас- |
|
видов грунтовых оснований. |
чётного и технико- |
|
Владеть: методикой оценки устойчи- |
экономического обосно- |
|
вости и деформируемости различных |
ваний их проектов, |
|
видов грунтовых оснований. |
участвовать в подготовке |
|
|
проектной документа- |
|
|
ции, в том числе с ис- |
|
|
пользованием средств |
|
|
автоматизированного |
|
|
проектирования и вы- |
|
|
числительных про- |
|
|
граммных комплексов |
|
|
ОПК-6. Способен участ- |
ОПК-6.2. Выбор ис- |
Знать: виды исходных данных грун- |
вовать в проектировании |
ходных данных для |
товых условий для проектирования |
объектов строительства |
проектирования зда- |
зданий и их основных инженерных |
и жилищно- |
ния и их основных |
систем. |
коммунального хозяй- |
инженерных систем |
Уметь: выбирать исходные данные |
ства, в подготовке рас- |
|
грунтовых условий для проектирова- |
чётного и технико- |
|
ния зданий и их основных инженер- |
экономического обосно- |
|
ных систем. |
|
7 |
|
|
|
|
ваний их проектов, |
|
Владеть: навыками применять ис- |
участвовать в подготовке |
|
ходную информацию. |
проектной документа- |
|
|
ции, в том числе с ис- |
|
|
пользованием средств |
|
|
автоматизированного |
|
|
проектирования и вы- |
|
|
числительных про- |
|
|
граммных комплексов |
|
|
ОПК-6. Способен участ- |
ОПК-6.3. Выбор ти- |
Знать: типовые объёмно- |
вовать в проектировании |
повых объёмно- |
планировочные и конструктивные |
объектов строительства |
планировочных и |
проектные решения грунтовых осно- |
и жилищно- |
конструктивных |
ваний. |
коммунального хозяй- |
проектных решений |
Уметь: выбирать типовые проектные |
ства, в подготовке рас- |
здания в соответ- |
решения грунтовых условий. |
чётного и технико- |
ствии с технически- |
Владеть: методикой выбора типовых |
экономического обосно- |
ми условиями с уче- |
объёмно-планировочных и конструк- |
ваний их проектов, |
том требований по |
тивных проектных решений грунто- |
участвовать в подготовке |
доступности объек- |
вых оснований. |
проектной документа- |
тов для маломобиль- |
|
ции, в том числе с ис- |
ных групп населения |
|
пользованием средств |
|
|
автоматизированного |
|
|
проектирования и вы- |
|
|
числительных про- |
|
|
граммных комплексов |
|
|
ОПК-6. Способен участ- |
ОПК-6.5. Разработка |
Знать: методику разработки элемента |
вовать в проектировании |
узла строительной |
грунтового основания для восприя- |
объектов строительства |
конструкции здания |
тия усилий от строительных кон- |
и жилищно- |
|
струкций. |
коммунального хозяй- |
|
Уметь: разрабатывать элемент грун- |
ства, в подготовке рас- |
|
тового основания для восприятия |
чётного и технико- |
|
усилий от строительных конструк- |
экономического обосно- |
|
ций. |
ваний их проектов, |
|
Владеть: методикой разработки эле- |
участвовать в подготовке |
|
мента грунтового основания для вос- |
проектной документа- |
|
приятия усилий от строительных |
ции, в том числе с ис- |
|
конструкций. |
пользованием средств |
|
|
автоматизированного |
|
|
проектирования и вы- |
|
|
числительных про- |
|
|
граммных комплексов |
|
|
ОПК-6. Способен участ- |
ОПК-6.9. Определе- |
Знать: условия работы различных ви- |
вовать в проектировании |
ние основных нагру- |
дов грунтов при восприятии внешних |
объектов строительства |
зок и воздействий, |
нагрузок. |
и жилищно- |
действующих на |
Уметь: определять основные нагруз- |
коммунального хозяй- |
здание (сооружение) |
ки и воздействия на различные виды |
ства, в подготовке рас- |
|
грунтов. |
чётного и технико- |
|
Владеть: методикой определения |
экономического обосно- |
|
нагрузок и воздействий на грунтовые |
|
8 |
|
|
|
|
ваний их проектов, |
|
основания. |
участвовать в подготовке |
|
|
проектной документа- |
|
|
ции, в том числе с ис- |
|
|
пользованием средств |
|
|
автоматизированного |
|
|
проектирования и вы- |
|
|
числительных про- |
|
|
граммных комплексов |
|
|
УК-2. Способен опреде- |
УК-2.1. Идентифи- |
Знать: виды ресурсов и ограничений, |
лять круг задач в рамках |
кация профильных |
методики решения профильных за- |
поставленной цели и вы- |
задач профессио- |
дач. |
бирать оптимальные |
нальной деятельно- |
Уметь: применять различные мето- |
способы их решения, ис- |
сти |
дики разработки, определять цели и |
ходя из действующих |
|
выбирать оптимальные способы ре- |
правовых норм, имею- |
|
шения задач. |
щихся ресурсов и огра- |
|
Владеть: основными методами оцен- |
ничений |
|
ки разных способов решения про- |
|
|
фильных задач. |
УК-2. Способен опреде- |
УК-2.2. Представле- |
Знать: особенности решения постав- |
лять круг задач в рамках |
ние поставленной |
ленной задачи в виде конкретных за- |
поставленной цели и вы- |
задачи в виде кон- |
даний. |
бирать оптимальные |
кретных заданий |
Уметь: выбирать оптимальное реше- |
способы их решения, ис- |
|
ние для конкретных задач. |
ходя из действующих |
|
Владеть: различными способами ре- |
правовых норм, имею- |
|
шения поставленных задач. |
щихся ресурсов и огра- |
|
|
ничений |
|
|
УК-2. Способен опреде- |
УК-2.4. Выбор пра- |
Знать: действующие правовые и |
лять круг задач в рамках |
вовых и нормативно- |
нормативно-технические документы, |
поставленной цели и вы- |
технических доку- |
регулирующие профессиональную |
бирать оптимальные |
ментов, применяе- |
деятельность. |
способы их решения, ис- |
мых для решения |
Уметь: применять правовые и норма- |
ходя из действующих |
заданий профессио- |
тивно-технические документы для |
правовых норм, имею- |
нальной деятельно- |
решения задач. |
щихся ресурсов и огра- |
сти |
Владеть: навыками пользования дей- |
ничений |
|
ствующими правовыми и норматив- |
|
|
но-техническими документами, регу- |
|
|
лирующими профессиональную дея- |
|
|
тельность. |
УК-2. Способен опреде- |
УК-2.6. Составление |
Знать: различные алгоритмы реше- |
лять круг задач в рамках |
последовательности |
ния задач. |
поставленной цели и вы- |
(алгоритма) решения |
Уметь: проводить анализ поставлен- |
бирать оптимальные |
задачи |
ной цели и подбирать альтернатив- |
способы их решения, ис- |
|
ные варианты решения задачи. |
ходя из действующих |
|
Владеть: навыками последовательно- |
правовых норм, имею- |
|
го составления оптимального вари- |
щихся ресурсов и огра- |
|
анта решения задач. |
ничений |
|
|
9
ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ
Таблица 2. Объём дисциплины и виды учебных занятий очной формы обучения.
|
|
|
|
Учебных часов |
|
|
Курсовая работа |
|
|||
|
|
|
|
|
|
(кр), курсовой |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аудиторная ра- |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
проект (кп), рефе- |
|
||||
|
|
|
|
|
бота |
|
|
Часы |
|
|
|
|
Зачётных единиц |
|
|
|
|
|
|
рат(р), контроль- |
|
||
|
|
|
|
|
|
Самосто- |
контакт- |
|
|
||
Семестр № |
|
|
|
|
|
Часы |
ная работа (к), |
Форма |
|||
|
|
|
|
|
ятельная |
ной ра- |
|||||
|
|
|
|
|
практи- |
графическая рабо- |
проме- |
||||
|
|
|
|
|
боты |
||||||
|
|
|
|
|
работа и |
||||||
|
|
|
|
|
ческой |
та (гр), расчётная |
жуточ- |
||||
|
|
|
|
|
обучаю- |
||||||
Всего |
|
|
|
Практ. |
проме- |
||||||
|
|
|
подго- |
работа (рр), рас- |
ной атте- |
||||||
|
|
|
щегося с |
||||||||
|
Лекц. |
|
Лаб. |
Се- |
жуточная |
||||||
|
|
препода- |
товки |
чётно-графическая |
стации |
||||||
|
|
|
|
мин. |
аттеста- |
||||||
|
|
|
|
|
работа (ргр), тест |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ция |
вателем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(т), реферативно- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
практическая ра- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бота (рпр) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
4 |
3 |
108 |
16 |
|
16 |
0 |
76 |
34.08 |
- |
ргр |
экза- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мен |
Ито |
3 |
108 |
16 |
|
16 |
0 |
76 |
34.08 |
- |
|
|
го: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3. Объём дисциплины и виды учебных занятий заочной формы обучения
|
|
|
|
Учебных часов |
|
|
Курсовая работа |
|
|||
|
|
|
|
|
|
(кр), курсовой |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аудиторная ра- |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
проект (кп), рефе- |
|
||||
|
|
|
|
|
бота |
|
|
Часы |
|
|
|
|
Зачётных единиц |
|
|
|
|
|
|
рат(р), контроль- |
|
||
|
|
|
|
|
|
Самосто- |
контакт- |
|
|
||
Семестр № |
|
|
|
|
|
|
ная работа (к), |
Форма |
|||
|
|
|
|
|
ятельная |
ной ра- |
Часы |
||||
|
|
|
|
|
графическая рабо- |
проме- |
|||||
|
|
|
|
|
боты |
практиче- |
|||||
|
|
|
|
|
работа и |
||||||
|
|
|
|
|
обучаю- |
ской под- |
та (гр), расчётная |
жуточ- |
|||
Всего |
|
|
|
Практ. |
проме- |
||||||
|
|
|
работа (рр), рас- |
ной атте- |
|||||||
|
|
|
щегося с |
готовки |
|||||||
|
Лекц. |
|
Лаб. |
Се- |
жуточная |
||||||
|
|
чётно-графическая |
стации |
||||||||
|
|
препода- |
|
||||||||
|
|
|
|
мин. |
аттеста- |
|
|||||
|
|
|
|
|
работа (ргр), тест |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ция |
вателем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(т), реферативно- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
практическая ра- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бота (рпр) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
4 |
3 |
108 |
4 |
|
2 |
0 |
102 |
7.8 |
- |
ргр |
экза- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мен |
Ито |
3 |
108 |
4 |
|
2 |
0 |
102 |
7.8 |
- |
|
|
го: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|