Исследование качества грунта

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Украины

Одесская государственная академия строительства и архитектуры

Центр последипломного образования

Кафедра оснований и фундаментов

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Исследование качества грунта

Выполнил:

студент Гладарева Анна

Проверил: Новский А.В.

Одесса - 2016

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЖИМАЕМОСТИ ГРУНТОВ В КОМПРЕССИОННОМ ПРИБОРЕ (ОДОМЕТРЕ)

Сжимаемостью грунтов называют их способность уменьшаться в объеме под действием внешнего давления (т.е. давать осадку за счет более плотной упаковки частиц).

Степень сжимаемости зависит от характера и структуры грунта. Сжимаемость песков невелика и зависит от гранулометрического, минерального состава и плотности сложения. Сжимаемость глинистых пород зависит от минерального состава, степени дисперсности, состояния породы, условий сжатия.

Процесс затухания осадки после приложения нагрузки называют стабилизацией. Стабилизация осадки для песков заканчивается после окончания приложения нагрузки, а для глин - протекает десятки лет.

Испытание выполняют в компрессионном приборе, схема которого приведена на (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Компрессионный прибор (одометр)

1 - индикатор; 2 - верхний штамп; 3 - фильтровальная бумага;

4 - режущее кольцо; 5 - дно; 6 - образец грунта.

Сжимаемость грунта оценивают зависимостью между коэффициентом пористости е и давлением р. Графическую зависимость е=f(р) называют компрессионной кривой. (рис.3.2).

Рис. 1.2. Компрессионная кривая

Решение задачи

Исходные данные для построения графика

s = f (р)

№№ вариантов	Ступени загружения, МПа
	0,1	0,2	0,3
1	Стабилизирован. осадка s, мм	0,35	0,67	1,00

Необходимое оборудование: компрессионный прибор, два индикатора, фильтровальная бумага, кольцо прибора, гири, воронка для подачи воды.

1. Из монолита отбираем грунт в кольцо прибора, одновременно из этого монолита отбираем образцы для определения физических характеристик грунта с, щ, с_s.

2. Кольцо с грунтом устанавливаем в прибор. На грунт устанавливаем штамп, к стойкам которого крепятся индикаторы. Стрелки индикаторов устанавливаем на нулевой отсчет.

3. Перед началом загрузки прибора подсчитываем вес груза N, соответствующий ступени нагрузки:

N=,

где: р - заданное давление на образец, МПа;

А - площадь кольца, при диаметре кольца 8,8мм равна

А=Пd²/4

А=3,14*8,8*8,8/4=60,8см²

n - соотношение плеч рычагов, 1:10;

g - вес коромысла прибора с шариком и фильтровальной бумагой равна 1 кг.

4. Производим загрузку прибора. Величина ступени нагрузки задается преподавателем и равна 10кг.

5. По результатам проведенных исследований заполняем журнал испытаний грунта [табл. 1.1].

Таблица 1.1 Журнал испытания грунта на сжимаемость

Время испытания, t, мин.	Вертикальное давление, Р, МПа	Показания индикаторов, мм	Деформация образца, si=	Относительное Сжатие еi=	Примечание
		левого h1	правого h2
0	0	0,00	0,00	0,00	0,00	Грунт природной влажности (влажный)
15	0,1			0,35	0,014
15	0,2			0,67	0,0268
15	0,3			1,00	0,04

h₀^* - высота образца, равная 25мм.

6. Производим обработку результатов испытаний:

- определяют коэффициент пористости e_i, соответствующий давлению Р_i, по формуле:

e_i=e₀ - (1+ e₀),

где: e₀ - начальный коэффициент пористости.

e₀= с_s/ с_d - 1

гдес_d=с/(1+w)

при

с_s =2,69г/см³

с=1,70 г/см³

w= 0,20

Получаем: с_d=1,7/(1+0,2)=1,42г/см³

Теперь находим начальные коэффициент пористости:

e₀= 2,69_/ 1,42 - 1=0,894

Теперь можем определить коэффициенты пористости e_i, соответствующие давлению Р_i

e₁=e₀ - (1+ e₀)=0,894-0,35/25*(1+0,894)=0,868

e₂=e₀ - (1+ e₀)=0,894-0,67/25*(1+0,894)=0,843

e₃=e₀ - (1+ e₀)=0,894-1,00/25*(1+0,894)=0,818

7. Строим компрессионную кривую е=f(р),

Затем определяем коэффициент уплотнения а, равный тангенсу угла наклона прямой, заменяющей участок компрессионной кривой в интервале давлений:

а = tgб = ,

а₁ = tgб = =(0,868-0,843)/(0,2-0,1)=0,25

а₂ = tgб = =(0,843-0,818)/(0,3-0,2)=0,25

где: e_i, e_i+1 - коэффициенты пористости, соответствующие давлениям р_i, р_i+1.

В тех же интервалах давлений определяют модуль деформации грунта Е₀ по формуле:

Е₀=в,

Е₁= Е₂₌0,5=3,79 МПа

где:в - коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения грунта и принимаемый равным для нашего случая:

- для суглинков - 0,5;

а_i - коэффициент уплотнения.

Результаты вычислений сводят в таблицу 1.2.

Таблица 1.2.

Давление, Р, МПа	Относительное сжатие, еi	Коэффициент пористости, еі	Коэффициент уплотнения, аi, 1/МПа	Модуль деформации, Е0, МПа	Примечания
0,1	0,014	0,868	0,25	3,79	Повышенно сжимаемый
0,2	0,0268	0,843	0,25	3,79
0,3	0,04	0,818

Коэффициент уплотнения характеризует сжимаемость грунта в интервале давлений и позволяет качественно оценить сжимаемость грунта как основания сооружения.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА СРЕЗУ

Испытания на срез проводят для определения прочностных характеристик грунтов - угла внутреннего трения ц и удельного сцепления с, которые используются для расчета несущей способности основания, оценки устойчивости откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов. грунт одометр срез осадка пористость

Определение сопротивления грунта срезу выполняют в приборах одноплоскостного среза (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Одноплоскостной прибор

а - с верхней подвижной обоймой; б - с нижней подвижной обоймой;

1 - кольцо; 2 - песок; 3 - штамп; 4 - корпус прибора;

5 - пористая пластина; 6 - крюк для сдвига; 7 - индикатор

Сопротивление срезу ф определяется не менее, чем при трех различных значениях вертикальной нагрузки, от которой в грунте возникают вертикальные напряжения у₁, у₂, у_3.

Затем образцы загружаются горизонтальной нагрузкой до момента среза грунта, вызывающего в грунте касательные напряжения ф₁, ф₂, ф_3. Зависимость между этими величинами графически изображается прямыми (рис. 2.2).

Сопротивление срезу связных глинистых грунтов можно рассматривать как сумму сопротивления трению, пропорционального нормальному давлению, и сопротивления сцеплению:

ф=уtgц+с, (2.1)

где:ф - сдвигающее напряжение, МПа;

у - нормальное напряжение, МПа;

tgц - коэффициент внутреннего трения;

ц - угол внутреннего трения;

с - удельное сцепление, МПа

В несвязных песчаных грунтах силы сцепления практически равны нулю, поэтому для таких грунтов зависимость будет иметь такой вид:

ф=уtgц,

Рис. 2.2. График зависимости ф=f(у)

1 - для песчаных грунтов; 2 - для пылевато-глинистых грунтов

Решение задачи

Таблица 2.1 Исходные данные для построения графика ф = f (у)

№№ вариантов	Вертикальное напряжение, МПа
	0,1	0,2	0,3
1	Горизон-тальная нагрузка Q, кгс	0,80	1,30	1,80

Методика определения

Необходимое оборудование: срезной прибор, набор гирь, индикаторы, часы.

1. Кольцо с грунтом помещают в прибор. На образец передается вертикальная нагрузка N, величина которой предварительно подсчитывается с учетом площади кольца 40см²(А) и соотношений плеч рычагов 1:10(n).

2. Приподнимают верхнюю каретку прибора для создания зазора, обеспечивающего её свободное перемещение при срезе грунта. Подсоединяют горизонтальный рычаг и устанавливают индикатор для измерения горизонтальных перемещений.

3. На подвеску горизонтального рычага через каждые 10…15сек укладывают гири весом не более 10% веса гирь на подвеске вертикального рычага. После каждой ступени нагрузки производят отсчет показаний индикатора, фиксирующего срез.

4. Испытание считается законченным, когда при приложении очередной ступени нагрузки происходит мгновенный срез или когда общая деформация среза превышает 5мм.

5. Результаты испытаний заносят в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Вертикальное напряжение, у, МПа	Вертикальная нагрузка, N, кгс	Горизонтальная нагрузка, Q, кгс	Касательное напряжение, ф, МПа	Деформация среза, мм	Сопротив-ление срезу, МПа
0,1	40	0,8	0,200	5	0,200
0,2	80	1,3	0,325	5	0,325
0,3	120	1,8	0,450	5	0,450

N₁=40*10/10=40кгс

N₂=40*20/10=80кгс

N₃=40*30/10=120кгс

Касательное напряжение определяют по формуле:

ф=, (2.2)

где:Q - горизонтальная нагрузка;

n - соотношение плеч рычагов;

A - площадь образца, А=40 см².

Подставив свои значения получим:

ф₁=0,8*10/40=0,200 Мпа

ф₂=1,3*10/40=0,325 Мпа

ф₃=1,8*10/40=0,450 Мпа

6. По результатам испытания трех образцов строим график зависимости ф=f(у)



По графику определяются угол внутреннего трения ц и удельное сцепление с по формулам:

tgц=, (2.3)

tgц=(0,325-0,200)/(0,2-0,1)=0,125/0,1=1,25

откуда ц=arctgц=0,02;

с= ф- уtgц=0,200-0,125=0,075МПа.

3. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ СВАЯМИ СТАТИЧЕСКИМИ ВДАВЛИВАЮЩИМИ НАГРУЗКАМИ

Методика полевых испытаний

Оборудование: установка с упором из системы балок и ферм, закрепленных на анкерные сван (или установка с упором из грузовой платформы, либо с тарированным грузом, либо комбинированная); домкраты или тарированный груз; реперная система с измерительными приборами, рис.5.1.

Рис.3.1. Установка с упором из системы балок:

1 - испытываемая свая; 2 - система балок; 3 - анкерные сваи;

4 - прогибомеры; 5 - домкраты; 6 - реперная система.

Последовательность и порядок проведения испытаний:

1.Загружаем сваю равномерно, без ударов, ступенями нагрузки не более 1/10 заданной максимальной нагрузки на сваю.

2.Снимаем отсчет при каждой ступени загружения сваи: первый сразу после приложения нагрузки, затем 4 отсчета с интервалом через 15 мин., 2 отсчета через 30 мин., и далее через 1 час до затухания перемещений.

3.За условную стабилизацию принимаем скорость осадки: - не более 0,1 мм за последний час наблюдений .

4.Доводим нагрузку до величины, вызывающей осадку сваи не менее чем 40 мм. Если под нижним концом залегают крупнообломочные грунты, плотные пески или глинистые грунты твердой консистенции, то нагрузку доводим до полной величины, предусмотренной программой испытаний, но не менее полуторной величины, несущей способности свай.

5.Производим разгрузку ступенями, равными удвоенным величинам ступеней загружения. Наблюдение за осадкой ведется при каждой ступени разгрузки 15 мин., а после полной разгрузки в течении 0,5 ч. - при песчаных грунтах и 1 ч - при глинистых, залегающих под нижним концом сваи, при этом отсчеты снимаются каждые 15 мин.

6.По результатам испытаний строим график зависимости осадки от нагрузки s=f(Р), и изменение осадки во времени по ступеням нагружения s=f (t, Р).

При определении частных значений предельных сопротивлений F_u, учитываем следующие рекомендации:

-если нагрузка при статическом испытании доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание осадки s без увеличения нагрузки (s < 20 мм), то эта нагрузка принимается за частное значение предельного сопротивления F_u испытываемой сваи;

Обработка результатов испытаний свай

Определение расчетной несущей способности сваи F_d.

Значение F_d определяем по формуле

F_d = г_c • (3.2.)

г_c - коэффициент условий работы при вдавливающих и горизонтальных нагрузках г_c = 1

г_g - коэффициент надежности по грунту

F_un - нормативное предельное сопротивление сваи.

При определении г_g и F_un руководствуемся следующими рекомендациями:

-если несущая способность определена по результатам полевых испытаний г_g = 1

-если число свай шесть и более (в одинаковых грунтовых условиях)

F_un и г_g определяют на основании статической обработки частных значений предельных сопротивлений F_u

Таблица 3.1Исходные данные для построения графика S = f (P)

Ступени нагрузки P, кН	Стабилизированная осадка по вариантам s,мм
200	0,18
300	0,85
400	1,35
500	2,00
600	2,82
700	3,85
800	5,35
900	7,00
1000	9,82

По результатам испытаний строим график зависимости осадки от нагрузки s=f(Р), и изменение осадки во времени по ступеням нагружения s=f (t, Р)

Определение расчетной несущей способности сваи F_d. Значение F_d определяем по формуле

F_d = г_c •

F_d=1*1000/1=1000 кН

ЛИТЕРАТУРА

1. ДБН А.2.1-1-2014. «Інженерні вишукування для будівництва», К.-2014

2. Ратушняк Г. С., Панкевич О. Д., Лялюк О. Г. Інженерні вишукування, Вінниця, ВНТУ - 2009.- 150с.

3. Митинский В.М., Новский А.В. Инженерные изыскания. Одесса, 2000

Размещено на Allbest.ru