Перечислить методы определения свойств грунтов.Грунтоведческая лаборатория.Полевые работы

Перечислить методы определения свойств грунтов.Грунтоведческая лаборатория.Полевые работы.

Грунтами называются горные породы, почвы, техногенные образования,

представляющие многокомпонентную геологическую систему и являющиеся

объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Грунты изучает

наука грунтоведение.

Преобладающее значение в грунтоведении имеет изучение свойств рыхлых

(крупнообломочных и песчаных) и глинистых пород. Это объясняется тем, что

массивные твердые горные породы (скальные грунты) обладают жесткой связью между зернами и с инженерно-строительной точки зрения оказываются в большинстве случаев достаточно прочными, не вызывающими опасений в отношении устойчивости зданий и сооружений. Рыхлые и глинистые горные

породы (грунты) характеризуются отсутствием жесткой связи между частицами и обладают непостоянными физико-механическими свойствами

Физические свойства грунтов зависят от соотношения твердых частиц,

жидкости (воды) и газа; гранулометрического и минералогического состава.

Следует выделить три основные физические характеристики грунта:

плотность грунта ρ; влажностьW и плотность частиц грунта ρ S.

Основными они называются потому, что определяются только

экспериментальным путем и служат для расчета других, так называемых

производных характеристик. К последним относят: пористость; коэффициент

водонасыщения S ρ и др.

Основные и производные характеристики применяются для оценки свойств

любых грунтов: скальных, полускальных, дисперсных.

Имеются характеристики, применяемые для классификации только

глинистых грунтов: влажность на границе текучести WL, влажность на границе раскатывания Wp, число пластичности I р и показатель текучести I L.

Физические характеристики используются для классификации грунтов, для

выполнения расчетов, для косвенной оценки прочностных и деформационных свойств.

Методы лабораторного определения физических характеристик определены

в ГОСТ 5180-84. Классификация грунтов по физическим характеристикам

производится по ГОСТ 251000-95.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ МЕТОДОМ

РЕЖУЩИХ КОЛЕЦ

Плотность грунта определяется из соотношения:

см3

где m – масса грунта, г; V – объем грунта.

Плотность грунта зависит от пористости, влажности, минералогического

состава и может находиться в пределах от 1,3 до 2,2 г/см3.

Для определения плотности чаще всего применяют метод режущего кольца.

Суть его заключается в том, что кольцо известного объема V врезается в грунт, а

затем путем взвешивания определяют массу m грунта, заключенного в кольце.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРНЫХ ВЛАЖНОСТЕЙ, ЧИСЛА

ПЛАСТИЧНОСТИ И ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕКУЧЕСТИ

ГЛИНИСТОГО ГРУНТА

При изменении влажности свойства глинистых грунтов существенно

меняются. В зависимости от содержания воды, количества и минералогического

состава глинистых частиц грунт может иметь твердую, пластичную или текучую

консистенцию.

Для классификации глинистых грунтов и оценки их состояния по

консистенции необходимо знать те характерные влажности Wp и WL, при которых

грунт переходит из твердого состояния в пластичное, а из пластичного состояния

в текучее. Характерные влажности Wp и WL называют также границами

пластичности: Wp – нижний предел пластичности, WL – верхний предел

пластичности. Кроме того, часто используют термины: WP – граница

раскатывания, WL – граница текучести.

Введение границ между консистенциями достаточно условно. Поэтому для

определения Wp и WL ГОСТ 5180-84 предусматривает стандартные испытания,

условия которых следует тщательно исполнять.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИЖНЕГО ПРЕДЕЛА ПЛАСТИЧНОСТИ

WP – ГРАНИЦЫ РАСКАТЫВАНИЯ

Границей раскатывания считают такую влажность, при которой грунт,

раскатываемый в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длинойт3-8 мм.

Определение границы раскатывания состоит в подборе (путем

подсушивания) такой влажности, при которой из грунта удается получить

требуемый жгут.

Работа производится в следующей последовательности.

а). Из грунта, растертого после просушивания и просеянного через сито с

ячейками 1 мм, и воды приготавливают в фарфоровой чашке густое грунтовое

тесто.

б). Приготавливаемое тесто тщательно перемешивают, берут из него

небольшой комочек и раскатывают пальцами на стеклянной пластинке, глянцевой

бумаге или ладони до образования жгута диаметром около 3 мм. Раскатывание

ведут, слегка нажимая на жгут. Длина жгута не должна превышать ширины

ладони. Если при этой толщине жгут сохраняет пластичность и связность, его

собирают в комочки и вновь раскатывают до диаметра 3 мм. Операцию

повторяют до тех пор, пока жгут диаметром 3 мм, не покроется сетью трещин и

начнет распадаться на кусочки длиной до 8-10 мм.

в). Кусочки жгута помещают в заранее взвешенный стаканчик. Во время

работы для предохранения кусочков жгута от высыхания стаканчик следует

держать закрытым. Необходимо набрать не менее 10 г кусочков грунта.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРХНЕГО ПРЕДЕЛА ПЛАСТИЧНОСТИ

WL – ГРАНИЦЫ ТЕКУЧЕСТИ

Под границей текучести подразумевают такую влажность, при которой

стандартный конус весом 76 г с углом при вершине 30° погружается в грунтовое

тесто на 10 мм за 5 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

На основании трех основных физических характеристик расчетным путем

следует определить производные характеристики грунтов.

Ниже использованы обозначения: V – объем всего грунта; V3 – объем

частиц грунта; Vп – объем пор; VW – объем воды; m – масса всего грунта, равная

m = mW + ms, где mW – масса воды в грунте; ms – масса частиц в грунте.

ПЛОТНОСТЬ СУХОГО ГРУНТА

Плотностью сухого грунта ρ d называют отношение массы сухого грунта

(частиц грунта) к объему всего грунта при ненарушенной структуре

Величина ρ d характеризует плотность сложения грунта и особенно широко

используется для оценки качества уплотнения грунтов в подушках, насыпях и

других земляных сооружениях.

Плотность сухого грунта вычисляют по формуле:

ПОРИСТОСТЬ ГРУНТА

Пористостью n называют отношение объема пор ко всему объему грунта

Пористость часто выражают в процентах.

Пористость вычисляют по формулам:

, д. ед. (3.10)

КОЭФФИЦИЕНТ ПОРИСТОСТИ

Коэффициентом пористости e называют отношение объема пор к объему

частиц грунта:

, д. ед. (3.11)

Понятие коэффициента пористости используется чрезвычайно широко, так

как при воздействиях на грунт объем частиц остается постоянным, а изменение

объема пор наглядно характеризуется изменением е.

Коэффициент пористости определяют по формулам

, д.ед. (3.12)

КОЭФФИЦИЕНТ ВОДОНАСЫЩЕНИЯ

Коэффициентом водонасыщения Sr называют степень заполнения объема

пор водой.

, д. ед. (3.13)

Коэффициент водонасыщения вычисляют по формуле:

, д. ед., (3.14)

где ρ W – плотность воды, равная 1 г/см3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПЛАСТИЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ

ГРУНТОВ

Числом пластичности I р называют разность влажностей, соответствующих

двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp.

I р = WL– Wp, % (3.15)

По ГОСТ 25100-95 WL и Wp выражаются в процентах.

Число пластичности характеризует величину интервала влажности, в

пределах которого глинистый грунт сохраняет пластичное состояние

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕКУЧЕСТИ ГЛИНИСТЫХ

ГРУНТОВ

Показателем текучести I L называют отношение разностей влажностей,

соответствующих двум состояниям грунта, естественному W и на границе

раскатывания Wp, к числу пластичности I р,

Показатель текучести I L используется для численной оценки консистенции

грунта. Поэтому нередко его еще называют и показателем консистенции.