Методическое руководство: Комплексный расчет земляного полотна и грунтового основания по актуальным СП и академическим теориям

Каждый год миллионы тонн грунта перемещаются для создания инфраструктуры – дорог, железнодорожных путей, гидротехнических сооружений. От надежности земляного полотна напрямую зависит безопасность и долговечность этих объектов. Именно поэтому геотехнические расчеты, являясь краеугольным камнем проектирования, требуют глубокого понимания механики грунтов и строгого следования нормативным документам.

Это методическое руководство призвано провести вас через лабиринт геотехнических расчетов земляного полотна, охватывая ключевые аспекты: анализ напряженного состояния, оценку прочности грунтов, прогнозирование осадок и анализ устойчивости откосов. Мы шаг за шагом разберем теоретические основы, детализируем методологию расчетов, опираясь на актуальные Своды правил (СП 22.13330, СП 45.13330) и классические академические подходы. Цель — предоставить студентам технических вузов исчерпывающий ресурс для выполнения курсовых и расчетных работ, снабдив их как теоретическими знаниями, так и практическими инструментами для грамотного и обоснованного проектирования.

Введение в геотехнический расчет земляного полотна

Возведение земляного полотна — это не просто формирование насыпи или выемки, это создание инженерного сооружения, взаимодействующего с грунтовым основанием. От того, насколько точно будет оценено это взаимодействие, зависит не только функциональность, но и безопасность всего объекта. Актуальность задачи диктуется необходимостью обеспечения надежности транспортной инфраструктуры и других инженерных сооружений, где земляное полотно является критически важным элементом, ведь любые ошибки могут привести к катастрофическим последствиям, таким как разрушение дорожного покрытия или обрушение мостов.

Представленная работа построена по принципу последовательного анализа, отражающего логику инженерного проектирования:

1. Напряженное состояние: Определение распределения напряжений в грунтовом основании, возникающих от собственного веса грунта и нагрузки от земляного полотна.
2. Прочность грунтов: Анализ способности грунта сопротивляться сдвигу и разрушению под воздействием этих напряжений.
3. Осадка: Прогнозирование вертикальных деформаций основания, которые могут привести к неравномерным осадкам и деформациям конструкции.
4. Устойчивость откосов: Оценка стабильности насыпей и выемок против оползания, что является одним из наиболее опасных видов деформаций земляного полотна.

Каждый из этих этапов будет детально рассмотрен с учетом нормативных требований Сводов правил, таких как СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений» и СП 45.13330 «Земляные сооружения, основания и фундаменты», а также с привлечением фундаментальных академических теорий механики грунтов. Такой комплексный подход позволит не только выполнить расчеты, но и глубоко понять физические процессы, лежащие в их основе.

Теоретические основы напряженного состояния и критериев прочности

Понимание напряженного состояния грунта — это ключ к оценке его несущей способности и деформативности. Грунт, в отличие от идеальных упругих материалов, обладает сложной структурой, где взаимодействие твердых частиц, воды и газа играет решающую роль. Чтобы адекватно описать это состояние, инженеры используют концепции полных и эффективных напряжений, а также критерии прочности, разработанные на основе экспериментальных данных.

Принцип эффективных напряжений Терцаги и Круг Мора

В 1925 году Карл Терцаги сформулировал фундаментальный принцип эффективных напряжений, который стал краеугольным камнем современной механики грунтов. Согласно этому принципу, полное напряжение (σ), приложенное к грунту, распределяется между его твердым скелетом и поровой водой. Таким образом, полное напряжение состоит из двух компонент:

• Эффективное напряжение (σ’): напряжение, воспринимаемое твердым скелетом грунта. Именно оно определяет деформации и прочность грунта.
• Поровое давление (u): давление воды в порах грунта.

Формула Терцаги проста, но глубока по своему смыслу:

σ = σ' + u

Это означает, что любое изменение порового давления (например, при консолидации или замачивании) напрямую влияет на эффективное напряжение и, соответственно, на поведение грунта, даже если полное напряжение остается неизменным, подтверждая фундаментальную роль порового давления в формировании прочностных и деформационных свойств.

Для визуализации напряженного состояния в точке грунта и определения главных напряжений широко используется Круг Мора. Этот графический метод позволяет определить нормальные (σ) и касательные (τ) напряжения на любой площадке, проходящей через заданную точку, а также установить значения главных напряжений: наибольшего (σ₁) и наименьшего (σ₃), на площадках, где касательные напряжения равны нулю.

Построение Круга Мора начинается с определения напряжений на двух взаимно перпендикулярных площадках. Затем, зная полные или эффективные напряжения, можно графически определить:

• Главные напряжения σ₁ и σ₃: точки пересечения круга с осью нормальных напряжений.
• Ориентацию главных площадок: угол, под которым главные площадки ориентированы относительно исходных.
• Максимальные касательные напряжения: радиус круга.
• Напряжения на любой наклонной площадке: полярная точка на окружности Мора.

Этот метод не только нагляден, но и является основой для проверки критериев прочности, позволяя оценить, достигнет ли напряженное состояние в данной точке критического значения.

Критерий прочности Кулона-Мора и расчетные параметры

Прочность грунта — это его способность сопротивляться сдвигу. Когда касательные напряжения в грунтовом массиве достигают определенного предела, происходит разрушение или оползание. Для количественной оценки этого предела широко применяется критерий прочности Кулона-Мора.

Этот критерий утверждает, что предельное (разрушающее) касательное напряжение (τ_f) на площадке в грунте прямо зависит от эффективного нормального напряжения (σ’) на этой площадке, удельного сцепления (c_II) и угла внутреннего трения (φ_II) грунта:

τf = σ' ⋅ tg(φII) + cII

Где:

• τ_f — предельное касательное напряжение, вызывающее сдвиг.
• σ’ — эффективное нормальное напряжение на площадке.
• c_II — расчетное удельное сцепление, характеризующее способность частиц грунта сопротивляться разрыву без нормального давления.
• φ_II — расчетный угол внутреннего трения, характеризующий сопротивление грунта сдвигу за счет трения между частицами.

Параметры прочности c_II и φ_II являются ключевыми механическими характеристиками грунта и определяются в лабораторных условиях путем испытаний на сдвиг (в одноплоскостном сдвиговом приборе или приборе трехосного сжатия). Эти параметры используются в расчетах по второй группе предельных состояний, связанных с обеспечением прочности и устойчивости. Важно отметить, что для расчетов по нормативным документам (например, СП 22.13330) используются именно расчетные значения параметров прочности, которые учитывают коэффициенты надежности по грунту.

Расчетное сопротивление грунта R: функциональное значение и связь с критическими напряжениями

При проектировании оснований зданий и сооружений одним из важнейших критериев является ограничение давления под подошвой фундамента. В соответствии с СП 22.13330, среднее давление под подошвой фундамента (p) не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R:

p ≤ R

Но что такое R на самом деле? Это не просто абстрактная величина несущей способности. Функциональное значение расчетного сопротивления R гораздо глубже. Оно служит критерием для предотвращения развития в грунтовом основании чрезмерных пластических деформаций, которые могли бы привести к недопустимым осадкам или даже потере устойчивости.

R тесно связано с критическими напряжениями (σ_кр), которые соответствуют границе перехода от фазы упругих деформаций (I фаза по Н.М. Герсеванову) к фазе локальных сдвигов и пластических деформаций (II фаза). При превышении σ_кр, сжимаемость грунта существенно возрастает, а его прочность начинает снижаться. Расчетное сопротивление R фактически является пределом, который гарантирует, что зоны пластических деформаций, если они и возникнут, будут локализованы и не превысят допустимых размеров (например, не более b/4 от ширины b фундамента по Н.П. Пузыревскому). Это критически важно, поскольку неконтролируемое развитие пластических деформаций может привести к прогрессирующему разрушению основания и, как следствие, всего сооружения.

Формула для определения R, приведенная в СП 22.13330.2016 (п. 5.6.7), достаточно сложна и учитывает множество факторов:

R = (γc1 ⋅ γc2 / k) ⋅ [Mγ ⋅ kz ⋅ b ⋅ γII + Mq ⋅ d1 ⋅ γ'II + (Mq - 1) ⋅ db ⋅ cII]

Где:

• M_γ, M_q — безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ_II.
• k_z — коэффициент, учитывающий влияние сжимаемости грунта.
• b — ширина фундамента (подошвы земляного полотна).
• γ_II, γ’_II — осредненные расчетные удельные веса грунтов, расположенных соответственно ниже и выше подошвы фундамента.
• d₁ — глубина заложения подошвы фундамента от поверхности.
• c_II — расчетное удельное сцепление грунта.
• γ_c1, γ_c2 — коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы грунта в основании.
• k — коэффициент надежности по назначению сооружения.

Таким образом, R — это комплексный показатель, который интегрирует геологические, геометрические и нормативные аспекты, позволяя инженеру принять обоснованное решение о допустимой нагрузке на грунтовое основание.

Расчет осадки земляного полотна методом послойного суммирования

Деформации основания, такие как осадка, являются основным критерием при проектировании земляного полотна и фундаментов. В соответствии с СП 22.13330, расчет по деформациям относится к первой группе предельных состояний и имеет приоритетное значение. Осадка основания (S) — это вертикальное перемещение поверхности грунта, вызванное как внешними нагрузками (от земляного полотна), так и изменением собственного веса грунта.

Формула расчета и значение коэффициента β

Для определения осадки широко применяется метод послойного суммирования, который представляет собой методику расчета суммарной деформации сжимаемой толщи грунта. Суть метода заключается в разбиении всей сжимаемой толщи на элементарные слои и суммировании их деформаций (уплотнений) под воздействием дополнительного вертикального напряжения.

Расчетная формула (упрощенный вид, согласно СП 22.13330):

S = β ⋅ Σi=1n (σzp,i ⋅ hi / Ei)

Где:

• S — полная осадка основания, в метрах.
• β — безразмерный коэффициент, обычно принимаемый равным 0,8 для фундаментов.
• σ_zp,i — дополнительное вертикальное напряжение в середине i-го слоя, вызванное внешней нагрузкой от земляного полотна, в Паскалях.
• h_i — толщина i-го элементарного слоя, в метрах.
• E_i — модуль деформации i-го слоя грунта, в Паскалях.
• n — общее количество элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи.

Особое внимание следует уделить коэффициенту β. В упрощенных расчетах методом линейно-деформируемого слоя (Приложение В СП 22.13330) его значение, часто принимаемое как 0,8, имеет глубокий физический смысл. Модуль деформации (E), как правило, определяется по результатам компрессионных испытаний (E_oed), которые моделируют одномерное сжатие без возможности бокового расширения. Однако в реальных условиях грунтовый массив под земляным полотном деформируется в трехмерном пространстве, допуская некоторое боковое расширение. Коэффициент β служит поправочным множителем, который позволяет привести лабораторный E_oed к условиям пространственной задачи, приближая его значение к модулю деформации, который был бы получен в условиях штамповых испытаний (E_штамп) или другими методами, учитывающими объемное деформирование. Таким образом, β корректирует жесткость грунта, делая расчет осадки более реалистичным.

Критерии определения сжимаемой толщи H_c

Ключевым этапом расчета осадки является правильное определение сжимаемой толщи (H_c). Это глубина, в пределах которой деформации грунта от внешней нагрузки существенно влияют на общую осадку. Определение H_c осуществляется в соответствии с СП 22.13330.2016 по строгому алгоритму:

1. Основной критерий по напряжениям (п. 5.6.41): Нижняя граница сжимаемой толщи H_c принимается на глубине, где дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки (σ_zp) становится равным или меньше 0,5 от вертикального напряжения от собственного веса грунта (σ_zg):
   σzp ≤ 0,5 ⋅ σzg
   Этот критерий отражает принцип, что ниже этой глубины влияние внешней нагрузки становится пренебрежимо малым по сравнению с напряжением от собственного веса грунта.
2. Дополнительные ограничения H_c (п. 5.6.41): Помимо условия по напряжениям, глубина сжимаемой толщи H_c не должна быть меньше определенного минимального значения H_min, которое зависит от ширины загруженной зоны (например, подошвы насыпи или фундамента) b:
   • При b ≤ 10 м: H_min = b/2
   • При 10 м < b ≤ 60 м: H_min = (4 + 0,1 ⋅ b) м
   • При b > 60 м: H_min = 10 м

   Эти дополнительные ограничения введены для обеспечения достаточной глубины учета деформаций, особенно для относительно узких фундаментов, где сжимаемая толща может быть значительной даже при быстром затухании дополнительных напряжений.

3. Ограничение по слоям грунта: Также, если в пределах расчетной сжимаемой толщи залегает слой грунта, который можно считать несжимаемым (например, скальные породы или очень плотные пески), то нижняя граница H_c может быть принята по кровле этого слоя.

Пошаговый алгоритм для определения H_c:

1. Разбить грунтовый массив под земляным полотном на слои и определить их модули деформации (E_i) и плотности (γ_i).
2. Вычислить начальные напряжения от собственного веса грунта (σ_zg) на различных глубинах.
3. Рассчитать дополнительные вертикальные напряжения (σ_zp) на тех же глубинах от нагрузки земляного полотна.
4. Найти глубину, на которой выполняется условие σ_zp ≤ 0,5 ⋅ σ_zg.
5. Сравнить полученную глубину с H_min (в зависимости от ширины b) и принять большее из двух значений в качестве H_c.
6. Учесть наличие несжимаемых слоев.

Точное определение H_c критически важно, так как недооценка этой толщи приведет к занижению расчетной осадки, а переоценка — к излишним затратам на усиление основания.

Консолидация грунтов: динамика изменения свойств во времени

Земляное полотно, особенно на слабых глинистых грунтах, может испытывать длительные деформации и изменения своих свойств после возведения. Этот процесс, известный как консолидация грунтов, является одним из ключевых аспектов долгосрочного поведения насыпей и выемок. Консолидация — это процесс уменьшения объема водонасыщенного глинистого грунта под постоянной нагрузкой, происходящий во времени из-за постепенного отжатия поровой воды и диссипации избыточного порового давления (u). В отличие от песков, где деформации происходят практически мгновенно, в глинистых грунтах процесс уплотнения может длиться месяцами и даже годами.

Одномерная теория консолидации Терцаги

Фундамент для понимания консолидации заложил Карл Терцаги в своей одномерной теории. Он предположил, что деформации грунта происходят исключительно за счет вытеснения воды из пор, а грунт ведет себя как упругий скелет, окруженный водой. Основное уравнение, описывающее изменение избыточного порового давления (u) во времени (t) и по глубине (z) в слое грунта с дренажем, имеет вид:

∂u/∂t = cv ⋅ ∂2u/∂z2

Где:

• u — избыточное поровое давление.
• t — время.
• z — глубина.
• c_v — коэффициент консолидации.

Коэффициент консолидации (c_v) является ключевым параметром, характеризующим скорость протекания процесса консолидации. Чем выше c_v, тем быстрее происходит диссипация порового давления и, следовательно, быстрее достигается конечная осадка. c_v определяется по результатам лабораторных компрессионных испытаний и тесно связан с фильтрационными и деформационными свойствами грунта:

cv = kф / (mv ⋅ γw)

Где:

• k_ф — коэффициент фильтрации грунта, м/с (характеризует проницаемость грунта).
• m_v — коэффициент объемной сжимаемости, м²/Па (характеризует деформативность грунта).
• γ_w — удельный вес воды, кН/м³.

Эта формула наглядно показывает, что быстрые темпы консолидации характерны для грунтов с высокой проницаемостью (большой k_ф) и низкой сжимаемостью (малый m_v). Напротив, медленная консолидация наблюдается в высокосжимаемых и слабопроницаемых глинах.

Практические последствия консолидации для свойств грунта

Процесс консолидации имеет критически важные практические последствия для механических свойств грунта в основании земляного полотна. По мере того как избыточное поровое давление (u) постепенно диссипирует (уменьшается) под действием нагрузки, происходит следующее:

1. Увеличение эффективного напряжения (σ’): Согласно принципу Терцаги (σ = σ’ + u), при постоянном полном напряжении (σ) и уменьшении порового давления (u) неизбежно возрастает эффективное напряжение (σ’). Это увеличение эффективного напряжения приводит к уплотнению твердого скелета грунта.
2. Уменьшение коэффициента пористости (e): Отжатие поровой воды и уплотнение скелета грунта ведут к уменьшению объема пор и, соответственно, к снижению коэффициента пористости. Это напрямую проявляется в уменьшении осадки.
3. Увеличение прочности грунта (c и φ): Рост эффективного напряжения и уплотнение грунта приводят к увеличению контактов между частицами и, как следствие, к возрастанию сил трения и сцепления. Это означает, что со временем прочность грунта (его удельное сцепление c и угол внутреннего трения φ) увеличивается. Грунт становится более прочным и способным выдерживать большие нагрузки без разрушения.
4. Увеличение модуля деформации (E): Уплотненный грунт становится менее сжимаемым и более жестким. Это проявляется в увеличении модуля деформации (E) — показателя, характеризующего его сопротивление деформациям.

Таким образом, консолидация — это не просто процесс осадки, но и динамическое изменение физико-механических свойств грунта. Понимание этого процесса позволяет инженерам прогнозировать долгосрочное поведение земляного полотна, учитывать возможное упрочнение основания и, при необходимости, применять методы ускорения консолидации (например, с помощью вертикального дренажа). Степень консолидации (U_t), выражаемая как отношение осадки, произошедшей к моменту времени t (S_t), к полной (конечной) осадке (S_полн), позволяет отслеживать прогресс этого процесса и прогнозировать будущие деформации.

Ut = St / Sполн

Анализ устойчивости откосов методом предельного равновесия

Обеспечение устойчивости откосов земляного полотна является критически важной задачей при проектировании насыпей и выемок. Неустойчивость откоса может привести к серьезным авариям, оползням и значительным экономическим потерям. Для оценки степени запаса прочности откоса используется коэффициент устойчивости (K_уст).

Коэффициент устойчивости — это безразмерный показатель, определяемый как отношение суммарного момента удерживающих сил (M_уд) к суммарному моменту сдвигающих сил (M_сдв) относительно предполагаемого центра вращения:

Kуст = Mуд / Mсдв

Чем выше K_уст, тем более устойчив откос. Значение K_уст > 1 указывает на устойчивость, тогда как K_уст ≤ 1 означает, что откос находится в состоянии предельного равновесия или неустойчив.

Метод круглоцилиндрической поверхности скольжения (Феллениуса/Бишопа)

Одним из наиболее распространенных и проверенных временем методов анализа устойчивости откосов является метод круглоцилиндрической поверхности скольжения, часто называемый методом Феллениуса или Бишопа (в его усложненной форме, учитывающей межблочные силы). Этот метод относится к группе методов предельного равновесия и предполагает, что разрушение грунтового массива происходит по поверхности, близкой к круглому цилиндру.

Алгоритм расчета (Метод Феллениуса, упрощенный):

1. Выбор поверхности скольжения: На поперечном профиле откоса задается пробный центр вращения (O) и через него проводится ряд круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Цель — найти такую поверхность, для которой коэффициент устойчивости будет минимальным.
2. Разбивка на блоки: Грунтовый массив, ограниченный выбранной кривой скольжения и поверхностью откоса, разбивается на вертикальные блоки (отсеки). Для каждого блока определяются его геометрические параметры и вес.
3. Определение сил: Для каждого i-го блока определяются силы, действующие на его основание:
   • Вес блока (W_i): Действует вертикально вниз через центр тяжести блока.
   • Нормальная компонента веса: W_i ⋅ cos(α_i), где α_i — угол наклона основания i-го блока к горизонтали.
   • Касательная (сдвигающая) компонента веса: T_i = W_i ⋅ sin(α_i). Эта сила стремится сдвинуть блок вниз по поверхности скольжения.
   • Поровое давление (u_i): Давление воды в порах на основании блока, которое снижает эффективное нормальное напряжение и, соответственно, прочность грунта. Учитывается как u_i ⋅ l_i, где l_i — длина основания блока.
   • Удерживающие силы: Они возникают за счет прочности грунта (сцепления и внутреннего трения) на основании блока: R_i = c_i ⋅ l_i + (W_i ⋅ cos(α_i) — u_i ⋅ l_i) ⋅ tan(φ_i). Здесь c_i и φ_i — расчетные параметры прочности грунта в i-м блоке.
4. Расчет K_уст: Суммируются моменты всех сдвигающих и удерживающих сил относительно центра вращения (O). В упрощенной форме Метод Феллениуса выражается следующей формулой:

Kуст = Σ [ci ⋅ li + (Wi ⋅ cos(αi) - ui ⋅ li) ⋅ tan(φi)] / Σ [Wi ⋅ sin(αi)]

Числитель представляет сумму удерживающих сил, а знаменатель — сумму сдвигающих сил.

5. Поиск минимального K_уст: Расчет повторяется для множества пробных центров вращения и радиусов. Цель — найти ту круглоцилиндрическую поверхность, для которой K_уст будет минимальным (K_{уст, min}). Именно это значение является расчетным коэффициентом устойчивости откоса.

Нормативные требования и обратный расчет

Полученное расчетное значение K_{уст, min} должно быть сопоставлено с нормативным коэффициентом надежности (K_н), установленным соответствующими Сводами правил. В соответствии с СП 45.13330 (и СП 22.13330) требуется, чтобы:

Kуст, min ≥ Kн

Нормативный коэффициент надежности K_н в расчетах устойчивости откосов обычно представляется как произведение коэффициентов надежности по назначению сооружения (γ_n) и по условиям работы (γ_c).

• Коэффициент надежности по назначению γ_n (СП 45.13330 и СП 22.13330) устанавливает минимальные требования к устойчивости в зависимости от класса ответственности сооружения:
  • Для сооружений I уровня ответственности (особо опасные, технически сложные объекты): γ_n = 1,25
  • Для сооружений II уровня ответственности (нормальный уровень): γ_n = 1,1
  • Для сооружений III уровня ответственности (пониженный уровень): γ_n = 1,0
• Для временных земляных сооружений (например, выемок) высотой (глубиной) до 10 м со сроком службы до 5 лет допускается принимать коэффициент надежности по назначению γ_n равным 1,05 (СП 45.13330).

Если K_{уст, min} оказывается меньше требуемого K_н, откос считается неустойчивым, и необходимо принять меры по его усилению или изменению геометрии. В таких случаях часто прибегают к методике обратного расчета (подбора параметров откоса).

Обратный расчет — это практический инженерный подход, при котором производится вариация геометрических параметров откоса (например, его заложения m = cot(α_отк), где α_отк — угол откоса, или его высоты H) до тех пор, пока минимальный коэффициент устойчивости K_{уст, min} не станет равным требуемому нормативному коэффициенту K_н. Этот процесс итерационный и обычно выполняется с использованием специализированного программного обеспечения. Неужели можно пренебречь такой возможностью оптимизации проекта, которая позволяет добиться оптимального баланса между безопасностью и стоимостью?

Пример обратного расчета:

1. Определяется K_н для проектируемого объекта.
2. Выполняется первоначальный расчет K_{уст, min} для заданных геометрических параметров откоса.
3. Если K_{уст, min} < K_н, то изменяется заложение откоса (например, делается его более пологим, увеличивая m) или уменьшается высота откоса.
4. Расчет K_{уст, min} повторяется с новыми параметрами.
5. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто условие K_{уст, min} ≈ K_н.

Такой подход позволяет не только проверить устойчивость, но и оптимизировать геометрию откоса, обеспечивая необходимый запас прочности при экономически обоснованных затратах.

Заключение и оформление курсовой работы

Выполнение комплексного расчета земляного полотна — это многоэтапный процесс, требующий глубоких знаний механики грунтов, владения методиками расчетов и умения работать с нормативной документацией. В рамках данного руководства мы систематизировали ключевые аспекты: от фундаментального принципа эффективных напряжений Терцаги и критериев прочности Кулона-Мора до детализированных алгоритмов расчета осадки методом послойного суммирования и анализа устойчивости откосов методом круглоцилиндрической поверхности скольжения. Особое внимание было уделено функциональному значению таких параметров, как расчетное сопротивление грунта R и коэффициент β в формуле осадки, а также динамике изменения свойств грунта в процессе консолидации и методике обратного проектирования откосов.

Для успешного завершения курсовой работы и ее грамотного оформления рекомендуется:

1. Систематизация расчетных данных: Все полученные численные значения (напряжения в контрольных точках, расчетная осадка S, минимальный коэффициент устойчивости K_{уст, min}, а также подобранные параметры откоса) должны быть аккуратно сведены в таблицы и представлены в текстовой части работы.
2. Графическая часть:
   • Эпюры напряжений: Постройте эпюры вертикальных напряжений (от собственного веса грунта σ_zg и дополнительных от нагрузки σ_zp) по глубине, а также эпюры горизонтальных напряжений. Это позволит наглядно продемонстрировать распределение напряжений в грунтовом массиве.
   • Схема поверхности скольжения: Для анализа устойчивости откосов необходимо представить графическое построение откоса с нанесенной на нем круглоцилиндрической поверхностью скольжения, для которой был получен минимальный коэффициент устойчивости K_{уст, min}. На схеме также можно обозначить разбиение на блоки и векторы сил.
   • Круги Мора: Для критических точек грунтового основания полезно построить Круги Мора с линиями прочности Кулона-Мора, чтобы визуализировать запас прочности.
3. Текстовый отчет:
   • Введение: Кратко изложите актуальность темы, цель и задачи работы, обоснуйте выбор методов расчета.
   • Теоретические основы: Приведите краткое описание использованных теоретических принципов и формул.
   • Исходные данные: Четко укажите все исходные параметры грунтов и геометрические характеристики земляного полотна.
   • Расчетная часть: Последовательно изложите ход расчетов по каждому разделу (напряжения, осадка, устойчивость), приводя промежуточные результаты и ссылки на использованные нормативные документы.
   • Анализ результатов: Проведите анализ полученных результатов, сравните их с нормативными требованиями и сделайте выводы о надежности и безопасности проектируемого земляного полотна.
   • Заключение: Сформулируйте основные выводы по работе, подчеркните соответствие выполненных расчетов поставленным целям и задачам.
   • Список литературы: Обязательно приведите полный список использованной литературы, включая учебники, нормативные документы (СП, ГОСТ) и научные статьи.

Строгое соблюдение академических требований к оформлению, точность расчетов и глубокий анализ полученных результатов станут залогом успешной защиты вашей курсовой работы, демонстрируя не только умение выполнять расчеты, но и понимать суть инженерных решений в геотехнике.

Список использованной литературы

1. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* : Нормативный документ.
2. СП 45.13330.2017. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 : Нормативный документ.
3. Цытович Н.А. Механика грунтов (Основные положения академического курса) : учебник.
4. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты : учебник.