Практические способы изучения грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство высшего и средне-специального образования Республики Узбекистан

ТАШКЕНТСКИЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра: «Гидротехнические сооружения, основания и фундаменты»

Тетрадь

для лабораторных работ по предмету «Механика грунтов»

Лабораторная работа № 1

Определение плотности частиц грунта с_s и удельного веса частиц грунта г_s

Плотностью частиц грунта с_s - называется отношение массы частица грунта, высушенного при температуре 105 ⁰ С до постоянной массы к их объему. Размерность плотности частиц грунта кг/см³ или т/м³.

Необходимые приборы: мерная колба (пикнометр) емкостью 100 см³, сито с отверстиями 2 мм, ступка с фарфоровым пестиком, технические весы с разновесами, сушильный шкаф с термометром, электроплитка.

Проведение опыта: образец воздушно-сухого грунта размельчают в фарфоровой ступке и из него отбирают среднюю пробу весом 100-200 г, которую просеивают через сито с отверстиями 2 мм.

Среднюю пробу отбирают методом «квадратов». Для этого размельченный грунт насыпают тонким слоем на лист бумаги и шпателем разделяют на квадратики со сторонами 4х4 см. из каждого квадратика берут часть грунта.

Из средней пробы берут навески так, чтобы 15 г грунта приходились на 100 см³ мерной колбы.

Мерная колба (пикнометр) наполняется дистиллированной водой до определенной отметки взвешивается, измеряется температура воды.

Из пикнометра выливается часть воды и через сухую воронку насыпается в него подготовленная навеска грунта, а содержимое пикнометра взбалтывается.

Пикнометр с водой и грунтом кипятят от 30 мин (пески и супеси) до 1 час (суглинки и глины) для разрушения структурных агрегатов в грунте.

В пикнометр доливают кипяченную дистиллированную воду до черной черты и охлаждают содержимое до комнатной температуры. Пикнометр с содержимым взвешивают с точностью до 0,01 г. Плотность частиц грунта определяется по формуле:

=

где: с_w -плотность воды, 1 г/см³= 1 т/м³ ;

Q₀ - масса навески сухого грунта;

Q₁ - масса пикнометра с дистиллированной водой, налитой до кольцевой писки;

Q₂- масса пикнометра с грунтом и водой, налитой до кольцевой риски после кипячения.

Журнал определения плотности частиц грунта

№ образец	№ определений	№ пикнометра	Масса навески сухого грунта в гр. Q0	Масса пикнометра с водой в гр. Q1	Масса пикнометра с грунтом и водой после кипячения в гр. Q2	Плотность частиц грунта в г/см3 сs	Среднее значение плотности частиц грунта в г/см3 сs (cp)
1	1
	2
	3
	4

Удельным весом частиц грунта называется вес частиц грунта в единице объема самих частиц. Он равен плотности частиц грунта, умноженный на ускорение силы тяжести g и обозначается г_s . размерность и единицы измерения Н/м³ или кН/м³.

г_s=с_s·g= , H/м³

Где : g -ускорение свободного падения (ускорение силы тяжести равное 9,80665 м/с²? 9,81 м/с².)

Лабораторная работа № 2

Определение плотности грунта (естественной нарушенной структуры) с и удельного веса грунта г

Плотность грунта - это отношение массы к его объему. Единица измерения - т/м³, г/см³.

Для определения плотности грунта необходимо измерить массу образца грунта и определить его объем, сохранив его естественное строение и влажность.

Измерения объема образца грунта может выполняться двумя методами.

1. Метод режущих колец.

Применяется для глинистых грунтов, когда не легко поддаются резке ножом и не крошатся, и для песчаных грунтов ненарушенного сложения и с естественной влажностью.

Необходимые приборы: грунтоотборочные гильзы с направляющим цилиндром и рычагом конструкции И.М. Литвинова, стальной нож в прямым лезвием, 2 плоских стекла, технические весы с разновесом.

Проведение опыта: режущее кольцо взвешивается на технических весах.

Определяется объем режущего кольца:

= , см³_.

h-высота кольца , 4 см.

d- диаметр кольца, 4 см.

На монолит ставят грунтоотборочную гильзу, придерживая левой рукой, подрезают ножом вокруг гильзы грунт, одновременно перемещая гильзу вниз. Остаток грунта, выступающий из гильзы, режут ножом.

Свободные поверхности грунта покрывают стеклами (сверху и снизу), вес которых известен. Кольцо вместе с грунтом и стеклами взвешивается с точностью до 0,01 гр.

Плотность грунта определяется по формуле :

=

Q₃--масса кольца с грунтом и покрывающими стеклами;

Q₀-масса кольца;

Q₁-масса стекла № 1;

Q₂-масса стекла № 2;

х-объем образца грунта, равный внутреннему объему образца.

Журнал определения плотности грунта методом режущих колец

№ образец	№ определений	Масса кольца в гр.	Масса масса стекла №1 в гр. Q1	Масса масса стекла №2 в гр. Q2	Масса кольца с грунтом стеклами,в гр. Q3	Объем образца грунта, равный объему кольца в см3	Плотность грунта в гр/см3 с	Среднее значение плотности грунта, в гр/см3 сср
1	1
	2
	3
	4

Удельным весом грунта называется вес единицы объема в его естественном состоянии. Единица измерения Н/м³, кН/м³ .

Удельный вес грунта определяется по формуле:

г=с·g=

2. Метод парафинирования.

Определение объема образца связанного глинистого грунта осуществляется на основе закона Архимеда.

Необходимые приборы и материалы : стальной нож, мерный стакан емкостью 100 см³, технические весы с разновесами, чистый парафин, подставка под стакан.

Проведение опыта: образец грунта с ненарушенной структурой и сохранением естественной влажности обрезать ножом так, чтобы его поверхность пробрела по возможности округлые формы, а затем взвесить на технических весах. Объем образца должен быть не менее 30 см³.

После взвешивания образец опустить на 1-2 см в расплавленный парафин с температурой 57-60 ⁰С.

Образец, покрытый парафиновой оболочкой, взвешивается для определения веса парафина. Затем образец, покрытый водонепроницаемой оболочкой, взвешивается в воде.

Запись результатов:

Масса образца грунта Q₀=________

Масса парафинированного образца грунта Q₁=___________

Масса парафинированного образца грунта в воде Q₂=___________

Плотность парафина с_n=0,85 г/см³

Объем образца грунта:

=

Плотность грунта

= , г/см³

Удельный вес грунта

г=с·g= , Н/м³

Лабораторная работа № 3

Определение природной влажности грунта W

Влажность грунта - отношение массы воды содержащейся в порах грунта, к массе частиц грунта исследуемого образца.

Необходимые приборы: алюминиевые бюксы, сушильный шкаф с термометром, эксикатор с хлористым калием (для поглощения влаги), технические весы с разновесом.

Проведение опыта : в бюкс, вес которого известен, помещают не менее 10 г грунта естественной влажности. Рекомендуется в бюкс помещать столько грунта, чтобы он занимал 60-92 % его объема.

Бюкс с грунтом взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 гр, и помещают в сушильный шкаф где грунт высушивают в течении 3-5 ч при температуре 100-105 ⁰С.

Бюкс с сухим грунтом из сушильного шкафа переносят в эксикатор для охлаждения.

После охлаждения бюкс взвешивают и вновь помещают в сушильный шкаф. Через 1-2 ч производят контрольное взвешивание . если разница между двумя взвешиваниями не превышает 0,02 высушивание заканчивают.

Природная влажность грунта определяется по формуле:

Q₀-масса пустого бокса

Q₁-масса бюкса с влажным грунтом

Q₂-масса бюкса с грунтом, после высушивания.

Журнал определения природной влажности грунта

№ монолита	№ по порядку	№ бюкса	Масса пустого бюкса в г. Q0	Масса бюкса с влажным грунтом в г. Q1	Масса бюкса с грунтом после высушивания в г. Q2	Природная влажность в % W	Среднее значение природной влажности в % W(ср)
1	1
	2
	3
	4

Характеристики грунтов, определяемые расчетом

1. Плотность сухого грунта (скелета грунта) - отношение массы образцов грунта высушенного при температуре 105 ⁰С до постоянной массы к объему образца нарушенной структуры до высушивания:

= , г/см³

Ранее определены (см. Работы № 2)

-плотность грунта с= _________.

-природная влажность грунта, W=________%

2. Коэффициент пористости грунта- отношение объема пор к объему твердых частиц , т.е.

n-объем пор в единице объема грунта

m-объем твердых частиц в единице объема грунта.

Учитывая, что:

 и n=1-с_d/с_s

Находим:

=

или

Ранее определены (см. работы № 1,2,3)

-плотность частиц грунта с=______

-природная влажность грунта W=______

-плотность сухого грунта с_d=______

-плотность грунта с=______

3. Пористость грунта - отношение объема пор к объему всего образца:

=

4. Объем твердых частиц:

=

5. Индекс влажности (степень влажности грунта) -отношение природной влажности грунта к его полной влагoемкости соответствующей полному заполнению пор грунта водой, т.е.:

Принимая во внимание, что при полном заполнении пор грунта водой:

 , получим

Где W- природная влажность выраженная в долях единицы. Индекс влажности I_w характеризует степень заполнения пор грунта водой.

Ранее определены (см. работы № 1,2,3)

-плотность частиц грунта с_s=____

-природная влажность W=_____

-коэффициент пористости e= _____

I_w=

Вывод: Согласно табл. № 7, грунты- _____________________________

__________________________________________________________

Лабораторная работа №4

Определение пределов пластичности глинистого грунта

1. Определение влажности грунта на границе текучести (верхнего предела пластичности) W_L.

Влажность грунта на границе текучести W_L соответствует влажности, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Эту влажность определяют по ГОСТу 5183-77, и соответствует она такой влажности грунтовой пасты, при которой стандартный балансирный конус (массой 76 г с углом при вершине 30⁰) погружается в грунт от собственной массы на глубину 10 мм.

Необходимые приборы: сито с отверстиями 0,5 мм, конус весом 76 г со стаканом и подставкой, алюминиевые бюксы, эксикатор, резиновый пестик, технические весы с разновесами, фарфоровая чашка, шпатель, стаканчики, сушильный шкаф.

Проведение опыта: пробу воздушно-сухого грунта размельчают резиновым пестиком, пропускают через сито с отверстиями 0,5 мм, разводят дистиллированной водой до получения густой пасты.

Полученную пасту выдерживают не менее 2-х часов в эксикаторе.

Грунтовое тесто с помощью шпателя плотно утрамбовывают до верху в цилиндрическую форму диаметром не менее 40 мм и высотой не менее 20 мм.

Не отглаженную поверхность формы с тестообразным грунтом устанавливается стандартный балансирный конус, смазанный тонким слоем вазелина.

Если в течении 5 секунд конус погрузиться на глубину 10 мм (до отметки), значит влажность грунта соответствует границе текучести.

Если конус за то же время погрузится на глубину менее 10 мм или более, то в грунт добавляют воды или сухого грунта, тщательно перемешивают и повторяют опыт.

Для определения влажности из стаканчика отбирают не менее 10 г грунта. Влажность определяют по методике, описанной в работе № 3.

Влажность на границе текучести определяется по следующей формуле:

=

Q₀-масса пустого бюкса;

Q₁-масса бюкса с влажным грунтом;

Q₂-масса бюкса с грунтом после высушивания.

Журнал определения влажности глинистого грунта на границе текучести W_L .

№ монолита	№ по порядку	№ бюкса	Масса пустого бюкса в г. Q0	Масса бюкса с влажным грунтом в г. Q1	Масса бюкса с грунтом после высушивания в г. Q2	влажность грунта на границе текучести в % W	Среднее значение влажности на границе текучести в % W(ср)
1	1
	2

2. Определение влажности грунта на границе раскатывания (нижнего предела пластичности) W_p

Влажность на границе раскатывания W_p соответствует влажности, при которой грунт теряет пластичность и переходит в твердое состояние.

Необходимые приборы: сушильный шкаф, шпатель, фарфоровая ступка, боксы, лист глянцевой бумаги, неровная гладкая доска.

Проведение опыта: в грунтовую пасту, оставшуюся после определения границы текучести, добавляют немного сухого грунта и перемешивают ее.

Кусочек подготовленного таким образом грунта ладонью раскатывают на листе плотной бумаги в жгутик диаметром около 3 мм. Раскатывание ведут так, чтобы жгутик не выступал на ладони. Если грунт при диаметре жгутика 3 мм грунт распадается га отдельные кусочки, значит, его влажность соответствует границе раскатывания. Еcли в жгутике диаметром 3 мм грунт сохраняет пластичность, то его перемешивают, а затем вновь раскатывают.

W_L1= 100=

W_L2= 100=

Кусочки грунта, полученные при раскатывании помещают в бокс для определения влажности. Вес грунта должен быть не менее 10 г. влажность определяют по методике описанной в работе № 3.

Влажность на границе раскатывания определяют по формуле :

Q₀-масса пустого грунта;

Q₁-масса бюкса с влажным грунтом;

Q₂-масса бюкса с грунтом после высушивания.

Журнал определения влажности глинистого грунта на границе раскатывания

№ монолита	№ по порядку	№ бюкса	Масса пустого бюкса в г. Q0	Масса бюкса с влажным грунтом в г. Q1	Масса бюкса с грунтом после высушивания в г. Q2	влажность грунта на границе раскатывания в % Wp	Среднее значение влажности на границе раскатывания в % Wp(ср)
1	1
	2

3. Определение числа пластичности и консистенции глинистого грунта

Типы глинистых грунтов в соответствии с ГОСТом 25100-82 определяют в зависимости от числа пластичности I_p (индекса пластичности).

Число пластичности I_p- разность влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: на границе текучести W_L и на границе раскатывания (пластичности) W_p. Определяется по ГОСТу 5183-77:

Число (индекс) пластичности, %:

I_p=W_L-W_p=

По ГОСТу 25100-82 определяем тип грунта и находим что исследуемый грунт:

Число пластичности характеризует величину интервала влажности, в пределах которого грунт сохраняет пластичное состояние. Величина числа пластичности косвенно отражает «глинистость» грунта, т.е. содержание в нем глинистых и коллоидных частиц.

глинистого грунта в зависимости от влажности

Показателем консистенции или индексом текучести служит выражение:

Показателем консистенции называют числовую характеристику, показывающую в каком состоянии (твердом, пластичном, текучем) находится грунт в условиях естественного залегания на строительной площадке.

Ранее определены (см.работы (3.4.1-4.II)

-природная влажность грунта W= __________

-влажность грунта на границе текучести W_L=__________

-влажность грунта на границе раскатывания W_P=___________

-число (индекс) пластичности I_P= __________

Индекс текучести (показатель консистенции)

I_L=

По ГОСТу 25100-82 находим, что: ______________________________

имеет консистенцию___________________________________________

Для глинистого грунта, также как и для песчаного, определяют индекс влажности

Полная классификационная характеристика исследуемого грунта _____

___________________________________________________________

4. Определение расчетного сопротивления грунтов по таблицам СНиПа 2.02.01-83

Для крупнообломочных песчаных и пылевато-глинистых грунтов величину расчетного сопротивления определяют в соответствии с табл. 2 приложения 3 СНиПа.

Для крупнообломочных песчаных грунтов предварительно определяют по ГОСТу 25100-83тип грунта (по гранулометрическому составу), плотность сложения (по коэффициенту пористости), индекс влажности (степень влажности) I_w.

Для пылевато-глинистых грунтов предварительно определяют по ГОСТу 25100-82; тип грунта (по числу пластичности I_p), коэффициент пористости и показатель консистенции (индекс текучести I_L). Из курса «Механика грунтов» известно, что сопротивления грунтов внешним нагрузкам определяются параметрами их сопротивления сдвигу и кроме того зависят от размеров подошвы фундамента и глубины ее заложения. Поэтому расчетные сопротивления грунтов R₀, определенные по таблицам СНиПа, используют для предварительного определения размеров фундаментов. Уточнение расчетного сопротивления грунта производят по формуле СНиПа 2.02.01-83.

Табличными значениями допускается пользоваться для окончательного выбора размеров фундаментов зданий и сооружений III -класса.

Ранее определены:

-тип грунта по числу (индексу) пластичности;

-коэффициент пористости e= _______

-показатель консистенции (индекс текучести) I_L=____________

По табл. 2 приложения 3 СНиПа находим расчетное сопротивление для исследованного грунта (кг/см²).

Лабораторная работа №5

Определение гранулометрического состава песчаного грунта

Гранулометрическим составом грунта называется содержание в нем минеральных частиц различной крупности (фракций) выраженного в процентах.

Необходимые приборы: набор сит с отверстиями (0,1; 0,25; 0,5; 2 мм ), весы технические с разновесами, фарфоровые или алюминиевые чашечки с диаметром 8-10 мм, резиновые пестики, ступка.

Проведение опыта: проба воздушно-сухого грунта помещается на бумагу, резиновым пестиком растираются кромки и структурные агрегаты.

100 г грунта, взвешенного с точность до 0,01 г отбирается методом квадратов и помещается на верхнее сито набора с отверстиями 2 мм.

Грунт просеивается путем горизонтального встряхивания в течении 3-4 мин. Рекомендуется производить дополнительно досеивание по фракциям.

Содержимое каждого сито взвешивается и полученный результат выражается в процентах к общей навеске.

Вес отдельных фракций складывается и сумма сравнивается с навеской. Расхождение в 1 % допустимо. Невязка разности пропорциональна весу фракций.

Журнал определения гранулометрического состава песчаного грунта

№	Наименование показателей	Диаметр отверстия сита в мм
		2	0,5	0,25	0,1	Поддон
		Размеры фракций в мм
		>2	>0.5	>0.25	>0.1	<0.1
1	вес тары в гр.
2	вес тары с фракциями в гр.
3	вес фракций в гр.
4	содержание фракций в %
5	уточненное содержание фракций в %

Наименование песчаного грунта согласно ГОСТу 25100-82 устанавливается путем последовательного суммирования веса фракций сначала крупнее 2 мм, затем крупнее 0,5 мм, и т.д. по первому удовлетворяющему показателю.

Наименование песчаного грунта дополняется указанием о степени неоднородности из зернистого состава К, определяемой по формуле:

d₆₀- диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 60% частиц.

d₁₀- диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 10 % частиц.

Если К<3 - песок является однородным;

Если K>3 - песок неоднородный.

Результат определения : _______________________________________

Лабораторная работа № 6

Определение коэффициента песчаного грунта в универсальной трубке К_ф

Коэффициент фильтрации К_ф представляет собой скорость фильтрации при гидравлическом градиенте равном единице.

Гидравлический градиент или пьезометрический уклон есть отношение падения напора воды по длине пути фильтрации к длине пути фильтрации. Гидравлический градиент определяется следуши образом:

=

где: Н-Н₁ - падение напора воды на длине пути фильтрации;

L- длина пути фильтрации.

Необходимые приборы: универсальная трубка К_ф (рис 3.), секундомер, металлический или стеклянный поддон, деревянная легкая трамбовка, термометр для измерения температуры воды.

Универсальная трубка К_ф состоит из наружного стакана, в который ввертывается внутренний стакан со шкалой показателей напорного градиента.

Во внутренний стакан помещается грунтовая трубка. В крышку внутреннего стакана вставляется мерный цилиндр.

Проведение опыта: грунтовую трубку заполняют песчаным грунтом. При испытании грунта нарушенной структуры грунт подают в трубку небольшими порциями и слегка уплотняют легкой деревянной трамбовкой. Если грунт мелкий или пылеватый песок, то на дно трубки засыпают тонкий слой 3 мм песка фракций 0,5-0,25 мм для предотвращения выноса при фильтрации мелких частиц. В случае испытания грунта ненарушенной структуры трубку вдавливают в грунт и затем извлекают ее вместе с находящимся в ней грунтом. Избыток грунта выступающий из трубки, срезают ножом с прямым лезвием.

Внутренний стакан устанавливают на показателе напорного градиента 1,0 в внешний стакан заполняют водой.

Трубку с грунтом помещают во внутренний стакан и медленного вращая его, устанавливают в положение с напорным градиентом 0,8.

После появления капиллярной воды на поверхности грунта укладывают сетку и на трубку надевают крышку. Внутренний стакан с трубкой перемещают в крайнее положение.

Затем мерный цилиндр заполняют водой, температуру которой предварительно замеряют и устанавливают в крышке трубки.

Внутренний стакан с трубкой устанавливают в положение с напорным градиентом 0,6 и доливают воду во внешний стакан до появления ее в прорезах внешнего стакана. Вода из мерного цилиндра автоматически поддерживает заданные напорные градиенты. О работе мерного цилиндра свидетельствуют пузырьки воздуха, прорывающегося в цилиндр.

Объем профильтровавшейся воды замеряют с помощью мерного цилиндра.

Время фильтрации определяют по секундомеру 2 раза при различных положениях уровней воды в мерном цилиндре и принимают среднее значение. Затем опыт повторяют при других значениях напорного градиента (0,8 и 1,0).

Коэффициент фильтрации при заданной температуре определяют по формуле :

; м/сут,

где:

Q-объем профильтровавшейся воды в см3

F-площадь поперечного сечения трубки равная 25 см3

t-время фильтрации в с

I-напорный градиент

864-коэффициент для перевода размерности см/с в м/сут.

Журнал определения фильтрации песчаного грунта

№ монолита или пробы	№ опыта	Напорный градиент, I	Объем профильтро-вавшейся воды Q в см3	Время фильтрации t в сек	Коэффициент фильтрации Кф в м/сут	Коэффициент фильтрации (среднее значение) Кф , в м/сут
				1	2	среднее
1	1 2 3

Коэффициент фильтрации при определяют по формуле:

, м/сут

где:

Кф- коэффициент фильтрации при заданной температуре;

ф- температурный коэффициент.

Температурный коэффициент ф определяют по формуле: ф=0,7+0,03t=

Согласно таблице СНиП в трубке Кф находится песок _____________

грунт плотность влажность пластичность песчаный глинистый

Лабораторная работа № 7

Определение показателей деформируемости грунта способом компрессии в одометре

Для расчета осадок фундаментов сооружений необходимо знать показатели деформируемости грунтов.

Одним из основных видов общей деформируемости грунтов является их сжимаемость в условиях невозможности бокового расширения. Этот вид деформации специфичен для грунтов. Деформации уплотнения происходит вследствие уменьшения пористости грунтов за счет более компактного размещения частиц при приложении сжимающих усилий. Уменьшение пористости грунта происходит за счет возникновения взаимных сдвигов частиц, а также уменьшение толщины водно-коллоидных пленок и сопровождается сжатием воды из пор грунта. Процесс сжимаемости грунта завершается не сразу после приложения нагрузки, а длится а иногда значительное время, называемое стабилизацией деформаций.

Стабилизация деформаций происходит тем медленнее, чем меньше размеры пор грунта. Изучение сжимаемости позволяет устанавливать закономерности и количественные показатели, необходимые для прогноза осадок зданий и сооружений.

Поскольку сжимаемость грунта связана с уменьшением его пористости, в механике грунтов принято характеризовать сжимаемость грунта зависимостью между коэффициентом пористости и напряжением. Эта зависимость называется компрессионной и устанавливается экспериментально путем испытания грунтов в особых приборах, которые называются одометрами и стабилометрами.

Способом компрессии в одометре можно определить коэффициент сжимаемости или вычисляемый с его помощью коэффициент относительной сжимаемости и модуль общей деформации, учитывающий упругую и остаточные части осадок. Компрессией называют сжатие образца грунта вертикально приложенным давлением в условиях исключающих возможность боковых деформаций.

Для испытаний в кольцо одометра помещают образец грунта в виде цилиндра небольшой высоты (для уменьшения влияния сил трения грунта о стенки кольца). Сжатие происходит при свободном удалении выжимаемой из пор грунта воды через поддон и поршень прибора. Режим компрессионных испытаний, т.е. величина и количество ступеней давления, прикладываемых к грунту в процессе опыта, определяют данным проектом. При выполнении учебной лабораторной работы эти величины можно принять:

у_z,0=0 ; у_z,1=50; у_z,2=100; у_z,3=200 кПА.

После приложения каждой ступени давления образец выдерживают до стабилизации осадки, записывая отсчеты деформаций через определенные промежутки времени.

По окончании опыта строят график зависимости осадки штампа от времени и график зависимости коэффициента пористости от напряжения (компрессионную кривую) (рис.6).

1. Построение компрессионной кривой по данным испытания.

Исходные данные:

-площадь поперечного сечения F=60 см².

-высота образца грунта h₀=25 мм.

-начальный коэффициент пористости e= ____

-отношение плеч рычага 1:10.

Порядок записи результатов опыта производится в табл.1.

Форма таблицы 1.

Р, Н	уzi кПа	t, мин	Показания индикатора (по черной шкале), мм	Осадка штампа S в мм
			U1	U2	Um=(U1+U2)/2
0	0	0				0,00
30	50	1 2 4 6 8
60	100	1 2 4 6 8
120	200	1 2 4 6 8
240	400	1 2 4 6 8

табл.1 даны обозначения:

P-вес гирь на подвеске;

у_z,i-вертикальное напряжение;

t-время отсчета, считая от момента приложения очередной ступени нагрузки.

S=U_m-U₀ ; U₀= (U₀₁-U02)/2

где: U₀₁, U₀₂-начальные показания индикаторов

Форма табл.2

Вертикальное напряжение на грунт уzi кПа	Условно стабилизированная осадка образца Si, мм	Относительная деформация сжатия изменение коэффициента пористости е=Si/h0	Изменение коэффициента пористости Дei=еzi(1+e0)	Значение коэффициента пористости, соответствующее напряжению уzi, ei=e0-Дei
0 50 100 200 400

S_i-осадка, соответствующая условному времени стабилизации, принятому равным 8 минутам (см. табл.1)

2. Определение показателей сжимаемости грунта по компрессионной кривой.

Вычислить коэффициент сжимаемости (в пределах одного из диапазонов напряжений: 50-200 кПа, 100-400 кПа) по формуле:

=

где: e₁-коэффициента пористости, например при у_z1 =50 кПа

e₂-коэффициент пористости при у_z1=200 кПа (или соответственно у_z1 =100 кПа; у_z2 =400 кПа и т.д.)

Данные для вычисления см. в табл.2.

Коэффициент относительной сжимаемости: =

Модуль общей (линейной) деформации

=

Коэффициент в зависит от коэффициента относительной поперечной деформации грунта.

Принять для песков в=0,08; для супесей в=0,74; для суглинков в=0,62; для глин в=0,40.

m₀₂= , кПа

m_v2= , кПа

E₀₂= , кПа

Лабораторная работа № 8

Определение показателей прочности грунта (угла внутреннего трения ц и удельного сцепления С) в приборе одноплоскостного среза

Разрушение грунтовых оснований под действием касательных напряжений является характерной формой потери ими прочности вследствие слабой сопротивляемости грунта сдвигу.

Сопротивление грунта сдвигу зависит от величины действующих в грунте нормальных напряжений в плоскости сдвига.

Для небольших напряжений (до 0,3-0,5 МПа) можно считать, что сопротивление грунта сдвигу состоит из 2 частей: одной -не зависящей от величины нормального напряжения, действующей по площадке сдвига, называемой удельным сцеплением, и второй- являющейся функцией нормального напряжения, называемой трением.

Условие прочности для глинистых грунтов, предложенное Кулоном в 1773г. (закон Кулона), записывается в виде:

ф_пред=у_ntg_ц+C

Для песчаных грунтов: ф_пред=у_ntg_ц

Параметры сопротивления грунта сдвигу: ц-угол внутреннего трения, С- удельное сцепление- являются двумя параметрами прочности грунта, которые используются в задачах, связанных с определением несущей способности оснований и сооружений, устойчивости откосов, выемок, давления грунтов на подпорные сооружения и решения других задач. Для определения ц, С в лабораторных условиях используется либо метод прямого среза, либо метод трехосного сжатия.

Для определения показателей прочности (ц, С) в данной работе необходимо провести испытания на сдвиг нескольких образцов одного и того же грунта при разной величине вертикальных сжимающих напряжений. Зная ф_пред и у для каждого опыта, можно найти значения ц, С исследуемого грунта. Эта задача обычно решается графически, путем построения линейной зависимости ф_пред(у) по экспериментальным точкам.

Площадь образца - F=40 см².

Диаметр образца - d=71,4 мм.

Высота образца - h=40 мм.

Отношение плеч рычага для вертикальной нагрузки N 1:10

Отношение плеч рычага для сдвигающей нагрузки N 1:10

Порядок записи результатов опыта приведен в табл.3

Форма табл.3

Вес гирь на подвеске нагрузочного устройства, Н	Напряжения в плоскости среза, кПа	Горизонтальное перемещение подвижной обоймы, д мм
вертикального	горизонтального	нормальное	сдвигающее	Показание индикатора	Значение
		уn	ф	U1	д
40,0	0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0 28,0 32,0 36,0	100	0 10 20 30 40 50 60 70 80 90		0,00
80,0	0 8,0 16,0 24,0 32,0 40,0 48,0 56,0	200	2 20 40 60 80 100 120 140		0,00
120,0	0 120,0 240,0 360,0 480,0 600,0 720,0	300	0 30 60 90 120 150 180		0,00

По результатам опыта строят график зависимости сдвигающего напряжения от горизонтального перемещения ф подвижной обоймы.

д (рис.8) и график зависимости предельных сдвигающих напряжений ф_пред от нормального напряжения у.

Угол внутреннего трения ц и сцепление С вычисляются по формулам:

=

С₁=t₂-G₂·tgц₂= ________________ , кПа

С₂=t₃-G₃·tgц₃= ________________ , кПа

Значения ф_пред1, ф_пред2 определяются по графику (рис 9.) для соответствующих значений у_n1, у_n2.

Размещено на Allbest.ru