URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Цытович Н.А. Механика грунтов: Полный курс
Id: 283278
1378 р.

Механика грунтов:
Полный курс. Изд. стереотип.

URSS. 2022. 640 с. ISBN 978-5-9519-2945-7.
Белая офсетная бумага
  • Твердый переплет

Аннотация

В настоящей книге подробно освещены важнейшие вопросы механики грунтов, представляющие теоретический и практический интерес для строительства, причем механика грунтов излагается как особая отрасль науки. В книге содержатся данные экспериментальных и теоретических исследований в соответствии с запросами практики. Основное внимание уделено систематичности и четкости изложения отдельных вопросов механики грунтов, ясности трактовки тех... (Подробнее)


Оглавление
top
Предисловие (к четвертому изданию)3
Введение11
Глава I. Природа грунтов27
§ 1. Процесс образования грунтов27
Физическое и химическое выветривание27
Виды грунтовых отложений28
Значение физико-географической среды30
§ 2. Составные элементы грунтов32
Некоторые замечания32
Твердые минеральные частицы33
Вода в грунтах, ее виды и свойства38
Газообразная фаза в грунтах42
§ 3. Взаимодействия в дисперсной части грунтов44
Электромолекулярные силы в грунтах44
Гидратные оболочки частиц (лиосфера)45
Значение ионного обмена в грунтах49
Влияние электролитов50
§ 4. Формирование структуры природных грунтов51
Основные понятия51
Виды структуры и текстуры грунтов52
Структурные связи в грунтах56
§ 5. Физические свойства и классификационные показатели грунтов58
Некоторые общие определения58
Коэффициент пористости62
Коэффициент водонасыщенности63
Классификационные показатели грунтов68
Упрощенная гранулометрическая классификация грунтов68
Плотность сыпучих грунтов70
Консистенция связных глинистых грунтов73
§ 6. Особенности физических свойств структурно-неустойчивых грунтов76
Об устойчивости структуры грунтов76
Свойства илистых грунтов79
Лессовые просадочные грунты82
Физические свойства мерзлых грунтов90
Глава II. Основные закономерности механики грунтов105
§ 1. Понятие о законах пористости105
Общие замечания105
Законы пористости106
§2. Сжимаемость грунтов. Закон уплотнения110
Физические представления110
Зависимость между влажностью и давлением в грунтовой массе113
Зависимость между давлением и коэффициентам пористости118
Компрессионные кривые и их анализ122
Закон уплотнения133
Коэффициент бокового давления135
Общий случай компрессионной зависимости. Гидроемкость грунтовой массы137
Определение капиллярного давления139
Понятие «давление связности»144
§ 3. Водопроницаемость грунтов. Закон фильтрации145
Условие водопроницаемости грунтов145
Закон фильтрации146
О начальном градиенте в глинистых грунтах149
Влияние водопроницаемости на скорость сжатия152
Эффективные и нейтральные давления в водонасыщенных грунтах156
§ 4. Трение в грунтах. Предельное сопротивление сдвигу. Закон Кулона158
Значение вопроса158
Понятие о трении и скольжении в грунтах160
Испытание грунтов на сдвиг при прямом срезе162
Предельное сопротивление сдвигу сыпучих и связных грунтов. Закон Кулона168
Различные случаи диаграмм предельных напряжений при сдвиге174
Испытание грунтов на сдвиг при простом и трехосном сжатии177
Октаэдрическая теория прочности185
Иные методы определения сопротивления связных грунтов сдвигу187
О выборе расчетных характеристик сопротивления грунтов сдвигу193
§ 5. Деформируемость грунтов как дискретных тел. Принцип линейной деформируемости199
Некоторые замечания199
Общий случай зависимости между деформациями и напряжениями200
Принцип линейной деформируемости грунтов203
Глава III. Определение напряжений в грунтах206
§ 1. Основные положения206
§ 2. Распределение напряжений в случае пространственной задачи208
Основная задача — действие сосредоточенной силы208
Действие равномерно распределенной нагрузки221
Определение сжимающих напряжений по методу угловых точек222
Способ элементарного суммирования236
§ 3. Распределение напряжений в случае плоской задачи238
Общий случай238
Равномерно распределенная нагрузка242
Другие виды нагрузок247
§ 4. Контактная задача теории линейно-деформируемого полупространства253
Распределение контактных давлений под жестким фундаментом в случае пространственной задачи253
Распределение контактных давлений под жесткими ленточными фундаментами (плоская задача)260
Распределение контактных давлений по подошве сооружений конечной жесткости263
§ 5. Влияние неоднородности и анизотропии на распределение напряжений в грунтах272
Некоторые общие замечания272
Распределение напряжений в слое грунта ограниченной толщины на несжимаемом основании273
Определение реактивных давлений по подошве круглых и ленточных фундаментов на слое грунта ограниченной толщины278
Распределение давлений в двухслойном основании285
Влияние анизотропии грунтов на распределение в них напряжений287
Распределение напряжений от собственного веса грунта295
§ 6. Экспериментальные данные о распределении напряжений в грунтах297
Вопросы (методики исследований298
Приложения оптического метода303
Результаты непосредственного определения распределения давлений в грунтах306
Опытные данные о распределении контактных давлений309
Некоторые выводы316
Глава IV. Вопросы прочности, устойчивости и давления грунтов на ограждения317
§ 1. Некоторые общие зависимости317
Вводные замечания317
Фазы напряженного состояния грунтов318
Угол наибольшего отклонения и его значение327
Условие предельного равновесия для сыпучих и связных грунтов330
Дифференциальные уравнения предельного равновесия грунтов в общем случае напряженного состояния333
§ 2. Условия прочности и несущая способность грунтов338
Начальная критическая нагрузка на грунт339
Предельная нагрузка для сыпучих и связных грунтов343
§ 3. Об устойчивости массивов грунта359
Общая характеристика условий устойчивости359
Элементарные задачи365
Строгие решения теории предельного равновесия грунтов370
Приближенные графические методы определения устойчивости массивов грунтов375
О мерах борьбы с оползнями386
§ 4. Теория давления грунтов на ограждения388
Основные понятия388
Определение давления грунтов на подпорные стенки при допущении плоских поверхностей скольжения395
Определение давления грунтов на подпорные стенки по строгим методам теории предельного равновесия409
Графические методы определения давления грунтов на подпорные стенки413
Давление грунтов на другие виды ограждений422
Давление грунтов в горных выработках427
§ 5. Сравнение теоретических данных с результатами непосредственных измерений435
Глава V. Деформации грунтов449
Значение вопроса449
§ 1. Виды деформаций грунтов и причины, их обусловливающие452
Виды деформаций грунтов452
Влияние способа загружения и граничных условий454
§ 2. Упругие деформации грунтов460
Общая характеристика расчетных методов определения упругих деформаций грунтов460
Метод общих упругих деформаций463
Метод местных упругих деформаций471
Методы, учитывающие общие и местные деформации473
Модули деформируемости грунтов476
О распределении и затухании упругих колебаний в грунтах488
Изменение свойств грунтов при вибрациях492
§ 3. Одномерная задача теории уплотнения грунтов498
Физические предпосылки и принятые допущения498
Основная задача — осадка слоя грунта при сплошной нагрузке503
Дифференциальное уравнение фильтрационной теории уплотнения грунтов503
Различные случаи уплотняющих давлений513
Деформации грунтов при набухании518
Уплотнение и набухание грунтов при переменной нагрузке523
Влияние вторичной консолидации на процесс протекания осадок водонасыщенных грунтов527
§ 4. Плоская и пространственная задачи фильтрационной теории уплотнения грунтов532
Дифференциальные уравнения плоской и пространственной задач теории уплотнения грунтов532
Начальные и граничные условия533
Некоторые решения плоской и пространственной задач теории уплотнения грунтов536
Осесимметричная задача теории уплотнения водонасыщенных грунтов544
Влияние предыстории загружения и начального избыточного поро544
вого давления воды на величину осадок уплотнения грунтов549
Об учете начального градиента напора при расчете уплотнения твердых глинистых грунтов552
§ 5. Расчет осадок фундаментов557
Общие указания557
Непосредственное применение одномерной задачи560
Метод послойного элементарного суммирования561
Применение результатов замкнутых или табулированных решений теории линейно-деформируемых тел569
Расчет осадок фундаментов по методу эквивалентного слоя грунта571
§ 6. Сравнение расчетных осадок фундаментов с действительными609
Постановка наблюдений за осадками сооружений609
Результаты наблюдений и их анализ611
Литература633

Предисловие к четвертому изданию
top
Со времени выхода в свет предыдущего, третьего издания настоящей книги прошло около 12 лет. Третье издание широко использовалось не только в учебных целях, но и в практике проектирования и строительства как отечественной, так и зарубежной (книга была переведена и несколько раз издавалась на китайском, польском, румынском, чешском и венгерском языках, отдельные разделы издавались на немецком и английском языках). Все это побудило автора отнестись к четвертому изданию книги с еще большим вниманием и не пожалеть сил, чтобы улучшить содержание книги и дать в ней новейший, наиболее актуальный материал, опубликованный как в отдельных монографиях виднейших ученых и инженеров, работающих в области механики грунтов, так и в трудах последних международных конгрессов по механике грунтов (1953 г. в Женеве, 1957 г. в Лондоне и в 1961 г. в Париже, где автор принимал участие, а также в трудах региональных конференций [в Брюсселе (Бельгия), Колорадо (США), Индии и СССР], посвященных отдельным вопросам механики грунтов.

В книге освещены только важнейшие вопросы механики грунтов, представляющие практический и теоретический интерес для отечественного строительства, причем механика грунтов излагается как особая отрасль науки.

Советская школа механики грунтов на базе материалистической диалектики, позволившей более широко подойти к изучению грунтов как природных тел и учесть ряд новых обстоятельств, ранее ускользавших из поля зрения исследователей (например, природу сил сцепления грунтов; структурные связи грунтов, разрушающиеся и одновременно вновь возникающие, но в другом виде; переменность характеристик механических свойств грунтов; региональные особенности отдельных видов грунтов, зависящие от условий физико-географической среды, и т. п.), за последние десятилетия обогатилась рядом новых решений и разработок, которые уже в настоящее время полностью используются на практике.

Для советской школы механики грунтов характерно следующее.

1. Грунты рассматриваются как естественно-исторические образования — рыхлые горные породы со всеми присущими им природными особенностями, свойства которых в большей или меньшей степени беспрерывно изменяются под влиянием внешних воздействий.

2. Раскрытие общих закономерностей механики грунтов как механики природных дисперсных тел базируется на применении не только зависимостей собственно строительной механики, но и физико-химии, коллоидной химии, теории пластичности, теории ползучести и других смежных дисциплин.

3. Решения задач механики грунтов основываются на разработке строгих методов, хотя и математически сложных, но позволяющих при помощи электронных счетно-вычислительных машин получать табулированные решения с одновременным развитием инженерных методов расчета и в том числе метода расчетных эквивалентов.

4. На базе общих закономерностей грунтов как рыхлых горных пород (дисперсных тел) изучаются региональные особенности для переуплотненных глин, набухающих, илистых, вечно-мерзлых, торфянистых и других грунтов.

5. Постоянный контроль и установление пределов применимости получаемых решений путем сравнения результатов расчета с наблюдениями в натуре. Совершенствование решений на основе более строгого учета граничных условий и изучения все новых и новых особенностей грунтов, открываемых при углубленном исследовании их природы.

В настоящем издании книга состоит из пяти больших глав. Глава I посвящена природе грунтов, где особое внимание обращено на взаимодействие дисперсной части грунтов с водной средой и формирование структурных связей в грунтах. В главе II описываются основные закономерности механики грунтов, где по-новому изложен ряд разделов и, особенно, раздел о сопротивлении грунтов сдвигу, как об основном их прочностном показателе. В главе III «Определение напряжений в грунтах» добавлено рассмотрение напряжений в массивах грунта при действии горизонтальных сил и выделена в особый параграф контактная задача теории линейно-деформируемых тел, как имеющая большое значение в расчетной практике. В главе IV излагаются вопросы прочности, устойчивости и давления грунтов на ограждения, как частные случаи общей строгой теории предельного напряженного состояния грунтов, разработанной советскими учеными. В главе V «Деформации грунтов» изложены не только современные методы оценки упругих, общих и остаточных деформаций грунтов, но рассматриваются и методы прогноза осадок сооружений, а также оценка их достоверности.

В настоящем издании книги раздел «Указания по исследованию грунтов» не выделен в отдельную главу, но вопросы исследования грунтов попутно изложены в тех местах, где описываются те или иные свойства грунтов и их показатели.

Систематическое изложение механики грунтов базируется преимущественно на работах отечественных ученых (Н. М. Герсеванова, В. В. Соколовского, В. А. Флорина, П. А. Ребиндера, М. И. ГорбуноваПосадова, В. Г. Березанцева и многих других, включая и работы автора); отражены и работы виднейших зарубежных ученых (Терцаги, Како, Керизеля, Тейлора, Скемптона, Тан Тьонгки, Чеботарева, Хоу, Кезди и др.).

Однако охватить в настоящем труде огромное количество технической литературы, изданной за последнее время, характеризующееся бурным развитием науки механики грунтов, конечно, не представилось возможным. Поэтому автором и не ставилась цель исчерпать обширнейшие литературные и ведомственные материалы по исследованию грунтов, а кратко осветить лишь то основное, что относится к механике грунтов и ее приложениям в практике изысканий и строительства.

Основное внимание при написании книги уделено систематичности и четкости изложения отдельных вопросов механики грунтов, ясности трактовки тех или иных задач с тем, чтобы сделать книгу доступной наиболее широкому кругу специалистов.

В книге приняты (за малым исключением) обозначения Международного общества механики грунтов и фундаменто-строения с индексами, в большинстве случаев соответствующими русскому названию тех или иных понятий.

Автор выражает глубокую признательность специалистам, опубликовавшим подробные рецензии на предыдущее издание книги (их замечания учтены при подготовке настоящего издания), и всем лицам, любезно указавшим на желательность тех или иных усовершенствований, добавлений или более глубокого освещения некоторых вопросов и устранения отдельных недостатков, а также сотрудникам кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева, обсуждавшим в процессе педагогической работы методику изложения того или иного раздела механики грунтов, и преподавателю кафедры канд. техн. наук В. И. Ферронскому, помогавшему автору в оформлении части чертежей к настоящему изданию книги.


Об авторе
top
photoЦытович Николай Александрович
Выдающийся отечественный ученый, организатор науки, педагог и общественный деятель, специалист в области механики грунтов, геомеханики, фундаментостроения и инженерной геологии. Доктор технических наук, профессор, член-корреспондент АН СССР. Окончил Ленинградский институт гражданских инженеров (ныне СПбГАСУ). Принимал участие в строительстве крупных промышленных и гидротехнических сооружений. Преподавал в ряде высших учебных заведений Ленинграда; работал в Институте мерзлотоведения АН СССР; заведовал кафедрой механики грунтов, оснований и фундаментов Московского инженерно-строительного института им. В. В. Куйбышева. Занимал пост председателя президиума Якутского филиала АН СССР. Президент Национальной ассоциации СССР Международного общества механики грунтов и фундаментостроения. Лауреат Сталинской премии. Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, Герой Социалистического Труда, кавалер многих орденов и медалей.

В своих статьях и книгах Н. А. Цытович разрабатывал научные основы строительства зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Он возглавлял отечественную школу механики грунтов, а также был основоположником новой отрасли знания — прикладной геомеханики в строительстве, объединившей достижения глобальной и региональной геомеханики, механики скальных пород, многофазных (многокомпонентных) грунтов, органо-минеральных и органических масс, динамики литификации рыхлых отложений. Имя Н. А. Цытовича и его многочисленные труды в течение многих десятилетий пользовались непререкаемым авторитетом в СССР и за рубежом. Многие его ученики стали крупными учеными, известными инженерами, организаторами производства.