Lista kursów

English version

Kod kursu: IISS10092o12
Rok / Semestr: 2012/2013 letni
Nazwa: Mechanika gruntów i geotechnika
Kierunek: Inżynieria Środowiska
Typ studiów: I st. - inżynierskie
Rodzaj kursu: Obligatoryjny
Semestr studiow: 4
Punkty ECTS: 7
Formy kształcenia (wykłady / ćwiczenia / inne): 45 / 45 / 0
Prowadzący: dr hab. inż. Krzysztof Parylak
Język: polski


Efekty kształcenia: Wiedza Zna podstawowe rodzaje gruntów, sposoby określania ich właściwości oraz oddziaływania wody, temperatury i naprężeń na ich właściwości; zna zagadnienia zagęszczalności i wytrzymałości na ścinanie i ściśliwości gruntów oraz czynniki wpływające na zmienność tych cech, elementy teorii wytrzymałościowych oraz parametry mechaniczne gruntów, a także ich związek ze stanem naprężeń i odkształceń ośrodka gruntowego; zna zjawiska ruchu wód gruntowych pęcznienia, skurczu i wysadzinowości gruntów, rozkłady naprężeń w gruncie, zagadnienia parć i odporu gruntów, sposoby badań stateczności zboczy, rodzaje i metody badań geotechnicznych. Umiejętności Potrafi badać, rozpoznawać i klasyfikować rodzaje gruntów oraz badać i określać ich właściwości fizyczne i mechaniczne w naprężeniach całkowitych i efektywnych; umie prognozować zjawiska konsolidacji i prekonsolidacji gruntów, obliczać i wyznaczać naprężenia w ośrodku gruntowym obciążonym siłą skupioną i powierzchnią; wyznaczać parcia gruntu z uwzględnieniem doboru odpowiednich parametrów geotechnicznych, badać stateczność zboczy i filtracyjną stateczność gruntów, kwalifikować grunty jako wysadzinowe i pęczniejące.

Kompetencje: Wykazuje zrozumienie znaczenia badań i zmienności właściwości gruntów jako materiału budowlanego i podłoża budowlanego w aspekcie bezpieczeństwa projektowanych i eksploatowanych budowli; ma świadomość odpowiedzialności za racjonalne i bezpieczne określanie parametrów geotechnicznych i powiązanie tego z warunkami bezpieczeństwa budowli.

Wymagania wstępne: fizyka, mechanika i wytrzymałość materiałów, mechanika płynów

Treści kształcenia: Podstawowe parametry geotechniczne gruntów spoistych i niespoistych, ich związek ze strukturą cząstek, rodzaje i stany gruntów oraz ich współzależności. Zjawiska pęcznienia, skurczu i wysadzinowości mrozowej. Zagęszczanie i zagęszczalności gruntów, filtracja, hipotezy wytrzymałościowe, wytrzymałości na ścinanie i ściśliwości w zróżnicowanych układach naprężeń i konsolidacja naprężenie efektywne i całkowite, konsolidacja i prekonsolidacja. Rozkłady naprężeń w ośrodku gruntowym, zjawiska parcia i odporu. Stateczność zboczy w gruntach spoistych i niespoistych.

Literatura: 1. S. Pisarczyk, Mechanika gruntów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1998. 2. Z. Wiłun, Zarys geotechniki, WKŁ, Warszawa 1987. 3. M. Obrycki, S.Pisarczyk, Zbiór zadań z mechaniki gruntów, Oficyna Politechniki Warszawskiej, 1999. 4. T.Lambe, R. Withman Mechanika gruntów, Arkady Warszawa 1977. 5. Normy: PN–74/B–02480. Grunty budowlane. Badania polowe. PN–88/B–04481. Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.PN–86/B–02480. Geotechnika. Dokumentowanie geotechniczne. Zasady ogólne. PN–B–02481.Geotechnika. Terminologia podstawowa. Symbole literowe i jednostki miar.

Metody oceny: zaliczenie pięciu sprawozdań z ćwiczeń, 3 kolokwia, egzamin pisemny

Uwagi: Program przedmiotu: Wykład 1:Historia i rozwój mechaniki gruntów. Zagadnienia gruntowe w inżynierii i budownictwie. Grunt jako materiał budowlany i jego wpływ na wymiarowanie konstrukcji podziemnych, ścian oporowych i rozwiązań w szczególnych zagadnieniach geotechniki. Wykład 2:Powstawanie gruntów. Opis pojedynczego ziarna i cząstki gruntu, opis zbiorowiska ziaren i cząstek. Charakterystyka uziarnienia: wskaźnik różnoziarnistości i wskaźnik krzywizny uziarnienia. Właściwości frakcji iłowej. Naprężenia normalne między cząstkami gruntu. Wykład 3:Podstawowe właściwości fizyczne gruntów i ich stany: wilgotność, gęstość objętościowa i właściwa, porowatość i wskaźnik porowatości, stopień zagęszczenia i stany gruntów niespoistych. Metody oznaczania. Stopień wilgotności, stany zawilgocenia gruntów i wpływ wody na ciężar objętościowy gruntu. Ciśnienie wody w porach gruntu, ciśnienie spływowe. Wpływ ciśnienia spływowego na ciężar objętościowy gruntu. Konsystencje i granice konsystencji, stany gruntów spoistych. Klasyfikacja gruntów budowlanych. Wykład 4:Opór ścinania między cząstkami gruntu. Podstawowe zagadnienia tarcia, mechanizm tarcia cząstek gruntów spoistych i niespoistych. Wpływ wody na tarcie cząstek. Opór tarcia w miejscach styku, rodzaje tarcia. Naprężenia w masie gruntowej. Naprężenia geostatyczne. Równania konstytutywne. Naprężenia główne i koło Mohra. Wykład 5:Badania właściwości stanu naprężenia i odkształcenia. Naprężenia w warunkach uniemożliwionej rozszerzalności bocznej, prawo Coulomba-Mohra, wyznaczanie kąta tarcia i kohezji na podstawie badań w aparacie bezpośredniego ścinania. Wykład 6:Teoria sprężystości i plastyczności w mechanice gruntów. Konsolidacja i ściśliwość gruntów, teoria konsolidacji, konsolidacja jednoosiowa i trójosiowa, stopień konsolidacji. Moduły ściśliwości, zależność modułów ściśliwości od naprężenia konsolidującego, metody wyznaczania, zastosowania praktyczne. Wykład 7:Zachowanie się gruntu podczas ściskania trójosiowego, naprężenia boczne, współczynnik Poissona. Wyznaczenie kąta tarcia wewnętrznego oraz kohezji na podstawie wyników badań w aparacie trójosiowego ściskania. Naprężenia całkowite i efektywne. Wpływ różnych czynników na zmienność kąta tarcia gruntu (porowatości, wilgotności, naprężeń głównych, drgań, uziarnienia, kształtu cząstek i stanu gruntów niespoistych i spoistych). Równania stanów granicznych. Wykład 8:Naprężenia w ośrodku gruntowym wywołane obciążeniem zewnętrznym. Teoria Boussinesq’a. Rozkład naprężeń od obciążenia skupionego i ciągłego. Graficzne przedstawienie stanu naprężenia w ośrodku gruntowym. Wykład 9:Wpływ mrozu na grunty. Zjawiska powodujące powstawanie wysadzin. Kryteria wysadzinowości gruntów. Określanie głębokości przemarzania. Wykład 10:Badania geotechniczne dla potrzeb praktycznych. Cel i etapy badań. Wiercenia geotechniczne i opracowanie wyników badań. Sondowania dynamiczne i statyczne. Dokumentacja geotechniczna, opracowanie wyników badań. Wykład 11:Metody ulepszania gruntów, zagęszczalność gruntów spoistych i niespoistych, wpływ zagęszczenia na strukturę, naprężenia i na techniczne właściwości gruntu. Kontrolne badania zagęszczenia. Wykład 12:Parcie i stateczność gruntu. Stany spoczynkowe, czynne i bierne w teorii Rankine’a. Metody wyznaczania parcia gruntu na konstrukcje podpierające, rozwiązanie za pomocą doboru klina odłamu, przykłady zastosowań. Wykład 13:Stateczność zboczy i skarp nasypów i wykopów, metody badań, dobór parametrów geotechnicznych. Analiza stateczności skarpy w gruncie niespoistym. Wpływ wody na stateczność skarpy. Analiza równowagi skarpy w gruntach spoistych. Metody sprawdzania stateczności skarpy. Metody podziału bryły zsuwu na bloki obliczeniowe, współczynniki bezpieczeństwa. Wykład 14:Wpływ ciśnienia spływowego na stateczność skarpy z gruntu spoistego. Sprawdzenie stateczności skarpy metodą szwedzką z uwzględnieniem ciśnienia spływowego. Współczynniki bezpieczeństwa (stateczności) skarpy. Projektowanie bezpiecznego i ekonomicznego nachylenia skarp budowli ziemnych. Wykład 14:Repetytorium Rodzaj i zakres ćwiczeń: ćwiczenia laboratoryjne i projektowe. Ćwiczenie 1-2: Wprowadzenie do ćwiczeń. Normy budowlane dotyczące gruntów budowlanych. Ćwiczenia 3-7: Laboratoryjne badania uziarnienia gruntów metoda sitową, oznaczanie wilgotności gruntu, oznaczanie granic konsystencji (granica płynności i granica plastyczności gruntów), badanie modułów ściśliwości pierwotnej i wtórnej badania wytrzymałości gruntów na ścinanie w aparacie bezpośredniego ścinania, badania zagęszczalności gruntu metodą wibracji i metoda zagęszczania w aparacie Proctora, badania wodoprzepuszczalności gruntu i filtracyjnej stateczności spowodowanej upłynnieniem. Ćwiczenie 8–15: Rozkład naprężeń w gruncie obciążonym siłą skupioną i prostokątnym obciążeniem równomiernie rozłożonym, Obliczenia konsolidacji gruntów ściśliwych metodą analityczno-graficzną. Obliczenie stateczności skarp w gruntach niespoistych i spoistych. Obliczanie wartości parcia czynnego i odporu gruntu.