Типы и исследование грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Построение геологической колонки, изучение напластований грунтов

Таблица 1.1 - Исходные данные

Число единиц шифра	Стратиграфический индекс	Мощность слоя, м	Наименование песчаного грунта	Плотность грунта с, г/см3	Плотность частиц грунта сsг/см3	Влажность w, %
6	mQ4	2,5	мелкий	2,13	2,67	16

Таблица 1.2 - Исходные данные

Число десятков шифра	Стратиграфический индекс	Мощность слоя, м	Предел прочности	Плотность грунта с, г/см3	Плотность частиц грунта сsг/см3	Влажность w, %
			wl,%	wp, %
2	dpQ2	5,0	27	15	2,04	2,68	19

Масштаб геологической колонки принимаем 1: 100. Абсолютная отметка устья скважины (точка пересечения ствола скважины с поверхностью земли) равна +135,6 м.

Мощность первого слоя равна глубине залегания его подошвы. Абсолютные отметки подошвы слоев определяют как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы соответствующего слоя. В середине графы двумя линиями обозначают ствол скважины и с обеих сторон от ствола показывают условными обозначениями литологический состав пород каждого слоя. Ствол скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняют.



2. Классификация песчаного грунта

Песчаные - несвязные грунты, сложенные угловатыми и окатанными обломками минералов размером от 2 до 0,05 мм. Основная масса состоит из кварца и полевых шпатов.

Песчаные грунты подразделяются:

по гранулометрическому составу (гравелистый, крупный, средний, мелкий, пылеватый);

показателю максимальной неоднородности U_max (однородный (U_max? 4), среднеоднородный (4 < U_max? 20), неоднородный (20 < U_max? 40), повышенной неоднородности (U_max > 40));

степени влажности (маловлажные (0 <S_r? 0,5); влажные (0,5 < S_r? 0,8); водонасыщенные (0,8 < S_r? 1));

прочности (сопротивлению грунта при зондировании) (прочный, средней прочности, малопрочный).

Коэффициент пористости е (отношение общего объема пор в грунте к объему только грунтовых частиц)

(2.1)

Где - плотность частиц грунта;

- плотность грунта;

w - влажность.

При г/см³; г/см³; w = 16%; по формуле (2.1)

Степень влажности S_r (влажность, характеризующая степень заполнения пор грунта водой) вычисляется по формуле



(2.2)

Где w - природная влажность в долях единиц;

с_s - плотность частиц грунта;

е - коэффициент пористости;

- плотность воды.

При с_s = 2,67 г./см³; е = 0,45; = 1 г/см³; w = 16%; по формуле (2.2)

Плотность сухого грунта с_d рассчитывается по формуле

(2.3)

При с = 2,13 г./см³; w = 46%; по формуле (2.3)

Пористость грунта n определяется по формуле

(2.4)

При с_s = 2,67 г./см³; = 1,84 г./см³; по формуле (2.4)

Плотность водонасыщенного грунта с_sb определяется по формуле

(2.5)

При с_s = 2,67 г./см³; е = 0,45; = 1 г/см³; по формуле (2.5)

Наименование грунта - песок мелкий, плотный, водонасыщенный.

Расчетное сопротивление - R₀ = 300 кПА.

3. Классификация глинистого грунта

Пылевато-глинистые грунты - группа осадочных пород с преобладанием тонких фракций (< 0,01 мм). Состоят из глинистых минералов, а также минералов обломочного и химического происхождения. Происхождение - обломочно-химическое. Пылевато-глинистые грунты подразделяются:

* по числу пластичности I_Р:

супесь -1< I_Р <7; суглинок - 7 < I_Р < 17; глина - I_Р > 17;

* по показателю текучести I_L супеси бывают:

твердые, I_L < 0;

пластичные, 0 < I_L < 1;

Глины бывают:

твердые, I_L < 0;

полутвердые, 0 < I_L < 0,25;

тугопластичные, 0,25 < I_L < 0,5;

мягкопластичные, 0,5 < I_L < 0,75;

текучепластичные, 0,75 < I_L < 0,1;

текучие, I_L > 1;

* по прочности (очень прочные, прочные, средней прочности и слабые).

Число пластичности

(3.1)

Где ;

влажность на границе раскатывания.

При = 27%; = 15%; по формуле (3.1)

=27 - 15 = 12 - суглинок.

Показатель текучести

(3.2)

Где w - природная влажность;

влажность на границе раскатывания;

- число пластичности.

При w = 19%; = 15%; = 12%; по формуле (3.2)

Наименование грунта - суглинок тугопластичный.

Для определения R₀ необходимо знать также коэффициент пористости е. При с_s = 2,68 г./см³; с= 2,04 г./см³; w = 19%; по формуле (2.1)

По исходным данным = 0,33 и е = 0,56 из таблицы В.4 находим

нормативное значение угла внутреннего трения ц_n = 22,9 град, удельного сцепления грунта С_n = 34,6 кПа и нормативное значение модуля деформации Е_n = 24,4 МПа.

Расчетное сопротивление - R₀ = 267кПА.

4. Компрессионные испытания грунта

Количественными характеристиками сжимаемости являются коэффициент сжимаемости и модуль деформации.

Сжатие грунта в условиях отсутствия бокового расширения называется компрессионным сжатием.

Переход от компрессионного модуля деформации к его значениям, получаемым в геологических выработках, производится путем умножения Е_к на корректирующий коэффициент т_к, находящийся в интервале от 2 до 6 и зависящий от коэффициента пористости грунта. Компрессионный модуль деформации необходимо определять в интервале 0,1-0,2 МПа.

Таблица 4.1 - Результаты компрессионных испытаний

P, МПа	е
0,05	0,425
0,1	0,395
0,2	0,367
0,3	0,354
0,4	0,348

Модуль деформации по компрессионным испытаниям

(4.1)

Где - безразмерный коэффициент;

- коэффициент коэффициент относительной сжимаемости.

(4.2)

Где - коэффициент сжимаемости;

- коэффициент пористости.

(4.3)

(4.4)



Где н - коэффициент Пуассона

При н = 0,3; по формуле (4.4)

При = 0,367; = 0,2 МПа; по формуле (4.3)

При МПа^-1; по формуле (4.2)

При МПа^-1; ; в = 0,74; по формуле (4.1)

5. Штамповые испытания грунта

Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости:

модуля деформации (Е);

начального просадочного давления (р_si) и относительной деформации просадочности (е_sl).

Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.

Начальное просадочное давление и относительную деформацию просадочности грунтов определяют при испытаниях их штампом в условиях полного водонасыщения. За начальное просадочное давление принимают минимальное давление, при котором проявляется просадка грунта. Относительную деформацию просадочности определяют как отношение просадки грунта в основании штампа к деформируемой зоне по вертикали.



Таблица 5.1 - Результаты штамповых испытаний

Р, МПа	S, мм
0	0
0,1	0,53
0,2	1,37
0,3	2,31
0,4	3,45

Модуль деформации

(5.1)

Где н - коэффициент Пуассона;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа;

- коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа;

D - диаметр шатмпа;

- приращение давления на штамп;

- приращение осадки штампа.

При н = 0,35; ; D = 27,7 см; ; по формуле (5.1)

6. Испытание грунта на сдвиг

Основным показателем прочности грунта является сопротивление его сдвигу, которое складывается из сил внутреннего трения и сил сцепления.

Сцепление с зависит от наличия внутренних сил связности грунта.

Сдвиг в песчаных и крупнообломочных грунтах зависит только от трения, в пылевато-глинистых - от трения и сцепления.

Предельное сопротивление грунтов сдвигу определяется путем испытания на сдвиговых приборах. Результаты испытаний сопротивления грунтов сдвигу выражаются в виде графика, построенного в осях «нормальное уплотняющее давление - сдвигающее касательное усилие».

Согласно результатам испытания грунта на сдвиг строим таблицу и график по данным результатам.

Таблица 6.1 - Результаты испытания грунта на сдвиг

Нормальное напряжение у, кПа	Касательное напряжение ф, кПа
100	47
200	70
300	92

Коэффициент внутреннего трения

(6.1)

Где ; по формуле (6.1)

Угол внутреннего трения

= 13 град

Удельное сцепление

с = - уtgц (6.2)



При ф = 47 кПа; у = 100 кПа; tgц = 0,225; по формуле (6.2)

с =47-100 0,225 = 24,5 кПа

7. Напряженное состояние грунтов в основании фундаментов

грунт напластование глинистый фундамент

Напряженное состояние основания в линейно-деформируемом полупространстве создается как действием внешней нагрузки, так и действием собственного веса вышележащего грунта.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта у_zg принимается возрастающим пропорционально глубине слоя:

(7.1)

Где - удельный вес грунта i-го слоя;

- толщина i-го слоя;

n - число слоев, от веса которых определяется напряжение.

Удельный вес грунта ниже уровня подземных вод, но выше водоупора определяется с учетом взвешивающего действия воды:

(7.2)

Где - удельный вес частиц грунта;

- удельный вес воды;

e - коэффициент пористости.

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки в уровне подошвы фундамента



(7.3)

Где р - среднее давление под подошвой фундамента; - вертикальное напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента. Дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента обозначается .

, (7.4)

Где б - коэффициент, принимаемый в зависимости от соотношения сторон подошвы прямоугольного фундамента з = l:b и относительной глубины, равной о = 2z/b; z - расстояние от подошвы фундамента до точки на осевой вертикали, в которой определяется напряжение.

Таблица 7.1 - Исходные данные

Вариант
	Размер подошвы фундамента lxb, м	Глубина заложения d, м	Уровень грунтовых вод, м	Среднее давление под подошвой фундамента р, кН/м2	Месторасположение расчетных точек основания на вертикали
6	4x2	1,5	5,2	280	осевой

Толщину основания делим на элементарные слои. Величина слоев =0,42 = 0,8 м.

; h = 1,5 м; по формуле (7.1)

у_zg,0 = 20,91,5= 31,35 кПа

у_zg,1 = 31,35+20,90,8 = 48,03 кПа

у_zg,2 = 48,03+20,90,2 = 52,21 кПа

; h = 0,8 м; по формуле (7.1)

у_zg,3 = 52,21+20,010,8 = 68,22 кПа

у_zg,4 = 68,22+20,010,8 =84,23 кПа

у_zg,5 = 84,23+20,010,8 = 100,23 кПа

у_zg,6 = 100,23+20,010,3 = 106,23 кПа

При _s = 2,689,81 =26,29 кН/м³; _w = 10 кН/м³; е = 0,56; по формуле (7.2)

По формуле (7.1)

При р = 280 кН/м²; ; по формуле (7.3)

кПа

Вертикальное дополнительное напряжение на отметке подошвы 1-го слоя:

; , отсюда находим б из таблицы 13 методички методом интерполяции:

При б = 0,869; р₀ = 269,78 кПа; по формуле (7.4)

Результаты вычислений вертикальных напряжений от собственного веса грунта и дополнительных напряжений сводим в таблицу 7.2

Номер слоя	Расстояние z, м		при			0,2
0	0	0	1	31,35	248,65	6,27
1	0,8	0,8	0,869	48,03	216,08	9,606
2	1	1	0,797	52,21	198,17	10,442
3	1,8	1,8	0,505	68,22	125,57	13,644
4	2,6	2,6	0,359	84,23	89,27	16,846
5	3,4	3,4	0,244	100,23	60,67	20,046
6	3,7	3,7	0,214	106,23	53,21	21,246
7	4,5	4,5	0,156	114,58	38,79	22,916
8	5,3	5,3	0,119	122,9	29,59	24,58
9	6	6	0,094	130,21	23,37	26,042



8. Давление грунта на подпорную стенку при песчаной засыпке

Активное давление от песчаной засыпки на уровне подошвы фундамента определяется по формуле

(8.1)

Где - удельный вес грунта;

Н - высота подпорной стенки;

- угол внутреннего трения.

Пассивное давление от подпорной стенки на песчаный грунт

(8.2)

Где h_загл - глубина заглубления фундамента. Полное активное давление несвязного грунта на 1 м длины подпорной стенки высотой H

(8.3)

Полное пассивное давление несвязного грунта Полное активное давление несвязного грунта на 1 м длины подпорной стенки высотой h_загл

(8.4)

Точки приложения активного и пассивного давлений определяются по следующим формулам:



(8.5)

(8.6)

При = 19,3 кН/м³; Н = 7 м; = 16 град; по формуле (8.1)

При h_загл =2,3 м; по формуле (8.2)

По формуле (8.3)

По формуле (8.4)

По формуле (8.5)

По формуле (8.6)

Размещено на Allbest.ru