Основные вопросы инженерной геологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Определение физико-механических свойств грунтов

Задание:

1) По данным лабораторных исследований образцов грунта дать полную характеристику грунта по ГОСТ 25100-95.

Определяемые характеристики:

1. Для песчаных грунтов - гранулометрический состав, степени однородности гранулометрического состава (с построением интегральной кривой гранулометрического состава), плотность, степень водонасыщения, наличие органических включений, водопроницаемость, степень морозной пучинистости.

2. Для глинистых грунтов - наименование грунта по числу пластичности, показатель текучести, просадочность, набухаемость, водопроницаемость, наличие органики, степень водонасыщения, степень морозной пучинистости.

Таблица 1. Исходные данные



2) По приложению СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» по физическим характеристикам определить нормативные значения прочностных и деформативных характеристик грунтов.

Все грунты различаются по структуре, текстуре, условиям залегания, минералогическому и петрографическому составу, что обуславливает различие их физико-механических свойств.

Физические свойства характеризуют физическое состояние грунтов. Важнейшие физические свойства: плотность, влажность, пористость, пластичность и т.д.

Водные свойства проявляются в отношении горных пород к воде. Они характеризуют способность породы изменить состояние, прочность и деформируемость при взаимодействии с водой, поглощать и удерживать воду, фильтровать ее. Важнейшие водные свойства: водоустойчивость (растворимость воде), влагоемкость, водоотдача, капиллярность, водопроницаемость и др.

Механические свойства определяют поведение грунтов при воздействии на них внешних нагрузок (усилий). Различают прочностные и деформационные и свойства.

Задание посвящено определению показателей, которые используются для оценки вышеописанных (физических, водных и механических) свойств дисперсных грунтов, а также изучению методов их определения.

В соответствии с указанным вариантом (Приложение 1) для каждой из трех проб грунта рассчитать по формулам основные показатели, характерные для связных и несвязных грунтов, определить наименование каждого образца и дать его полную характеристику.

1.1 Определение физических свойств связных (глинистых) грунтов.

Основным критерием для определения группы дисперсного грунта - связный или несвязный, является число пластичности.

Если Ip?0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным), если Ip>0,01, то грунт связный, глинистый (супесь, суглинок или глина).

Для глинистых грунтов классификационными характеристиками являются: число пластичности, показатель текучести, просадочность, набухаемость, водопроницаемость, наличие органики, степень водонасыщения, степень морозной пучинистости.

1. Наименование (разновидность) глинистого грунта определяют по числу пластичности (таблица 1).

Число пластичности Ip - разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp. WL и Wp определяют по ГОСТ 5180 (таблица 1).

Таблица 2

Таблица 3

Примечание^ Илы подразделяют по значениям числа пластичности, указанным в таблице, на супесчаные, суглинистые и глинистые.

Если Ip<0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным).

По полученным данным IP определяем разновидность грунта:

2 образец - супесь

3 образец - суглинок

2. Для характеристики консистенции глинистого грунта в строительных целях используют показатель текучести (консистенции) IL:

где W - естественная влажность грунта, д.ед.;

Wp - нижний предел пластичности (влажность на границе раскатывания), д.ед.;

Ip - число пластичности, д.ед.

Основные разновидности глинистых грунтов по IL (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.14)

Таблица 4

Таблица 5



По полученным данным IL определяем что:

2 образец - супесь пластичная

3 образец - суглинок полутвердый

3. По гранулометрическому составу и числу пластичности Ip глинистые группы подразделяют согласно таблице 3 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.12).

Таблица 6

По полученным данным IP определяем что:

2 образец - супесь песчанистая с содержанием песчаных частиц

(2-0,05 мм), по массе 50%;

3 образец - суглинок легкий песчанистый с содержанием песчаных частиц (2-0,05 мм), по массе 40%;

4. По наличию включений глинистые грунты подразделяют согласно таблице 4 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.13).

Таблица 7



2 образец - частиц крупнее 2 мм, % по массе в предоставленном образце нет

3 образец - частиц крупнее 2 мм, % по массе в предоставленном образце нет

5. По относительной деформации набухания без нагрузки sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице 5 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.15).

Грунт набухающий -- грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) sw 0,04.

Относительная деформация набухания без нагрузки sw, д. е. -- отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 24143.

грунт механический физический

- величина абсолютной деформации грунта при набухании, мм.

- высота образца грунта с природной влажностью при природном давлении (на глубине отбора образца), мм.

Для расчетов h0 =50мм.

Таблица 8



Таблица 9

1 образец - не набухающий

2 образец - не набухающий

3 образец - не набухающий

6. По относительной деформации просадочности sl глинистые грунты подразделяют согласно таблице 6 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.16).

Грунт просадочный -- грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки sl 0,01.

Относительная деформация просадочности , д. е. - отношение разности высот образцов, соответственно, природной влажности и после его полного водонасыщения при определенном давлении к высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 23161.

-- высота образца грунта с природной влажностью при природном давлении (на глубине отбора образца), мм;

Для расчетов h0 =50мм.



Таблица 10

Таблица 11

1 образец - не просадочный

2 образец - не просадочный

3 образец - не просадочный

7. Рассчитывают плотность сухого грунта d, г/см3 - отношение массы грунта (за вычетом массы воды и льда) к его объему:

где -- плотность грунта, г/см3;

W -- влажность грунта, д. е.

Таблица 12

8. Пористость грунта n, %, доли ед., - отношение объема пор ко всему объему грунта:



где сs - плотность частиц грунта - масса единицы объема минеральной части, г/см3;

d - плотность сухого грунта, г/см3.

Средние значения сs песчаных и пылевато-глинистых грунтов следующие (в г/см3): песок - 2,66; супесь - 2,70; суглинок - 2,71; глина - 2,74.

Таблица 13

9. Коэффициент пористости е, доли ед., - отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта:

Таблица 13

10. Коэффициент водонасыщения (степень влажности) Sr, доли ед., - степень заполнения объема пор водой:



где сs - плотность частиц грунта, г/см3;

W - природная влажность, доли ед.;

е - коэффициент пористости, доли ед.;

сw - плотность воды, принимаемая равной 1,0г/см3.

Таблица 14

11. Определяют степень морозной пучинистости грунта по его полной характеристике, таблица 7 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.27).

По относительной деформации пучения fn грунты подразделяют согласно таблице 7. Грунт пучинистый -- дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения fn 0,01.



Таблица 15

1 образец - практически не пучинистый

2 образец - среднепучинистый

3 образец - слабопучинистый

12. По относительному содержанию органического вещества Ir глинистые грунты и пески подразделяют согласно таблице 12 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.22).

1 образец - с примесью органических веществ

3 образец - без примеси органических веществ

3 образец - без примеси органических веществ

1.2 Определение физических свойств несвязных (песчаных и крупнообломочных) грунтов

Для несвязных (песчаных и крупнообломочных) грунтов классификационными характеристиками служат: гранулометрический состав, степень неоднородности, коэффициент пористости, степень плотности, содержание органических веществ, степень морозной пучинистости.

1. Гранулометрический состав - количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по ГОСТ 12536.

По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно таблице 8 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.10)

Таблица 16

Примечание - При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40 % или глинистого заполнителя более 30 % от общей массы воздушно-сухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния. Вид заполнителя устанавливается после удаления из крупнообломочного грунта частиц крупнее 2 мм.

В инженерно-геологической практике выделяют также пески глинистые, содержащие свыше 3% глинистых частиц и не обладающие свойством пластичности (Ip<1).

1 образец - песок гравелистый

2. Плотность сложения песков оценивается по величине коэффициента пористости е, таблица 9 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.18).



Таблица 17

1 образец - песок рыхлый

3. По коэффициенту водонасыщения Sr (формула 8) крупнообломочные грунты и пески подразделяют согласно таблице 10 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.17).

Таблица 18

1 образец - средней степени водонасыщения

2 образец - насыщенный водой

3 образец - насыщенный водой

4. Степень неоднородности гранулометрического состава Cu - показатель неоднородности гранулометрического состава. Определяется по формуле:

где d60, d10 - диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10 % (по массе) частиц.

Результаты гранулометрического анализа песчаных грунтов представляют в виде интегральной кривой, выполненной в полулогарифмическом масштабе.

По вертикальной оси (ординате) графика откладываются суммарные содержания фракций в процентах в масштабе 1 мм -1 %, начало координат соответствует 0. Для этого, начиная с самой мелкой фракции (<0,005мм), последовательно суммируются процентные содержания фракций до 100 %. Каждое из полученных чисел показывает суммарное процентное содержание фракций, которые меньше диаметра наиболее крупной фракции, вошедшей в данную сумму.

Рассмотрим пример вычисления суммарных процентных содержаний фракций в пробе грунта.

В задании дано процентное содержание каждой фракции:

Таблица 19

Вычислим суммарное процентное содержание фракций в пробе:

Таблица 20

По горизонтальной оси (абсциссе) показывают соответствующие процентам размеры фракции в миллиметрах, но не в обычном линейном масштабе, а в логарифмическом масштабе, начало координат соответствует 0,001 мм.

По построенной интегральной кривой гранулометрического состава кривой находят действующий (эффективный) диаметр частиц d10 и контролирующий диаметр частиц d60 (рис.3).

Рис.3. Интегральная кривая гранулометрического состава

Коэффициент неоднородности гранулометрического состава рассчитывают по формуле (7).

По степени неоднородности гранулометрического состава Сu, крупнообломочные грунты и пески подразделяют на:

- однородный грунт Сu 3;

- неоднородный грунт Сu 3.

1 образец - неоднородный грунт

5. По степени водопроницаемости грунты подразделяют согласно таблице 11(по ГОСТ 25100-95, табл.Б.6).

Степень водопроницаемости характеристика, отражающая способность грунтов пропускать через себя воду и количественно выражающаяся в коэффициенте фильтрации Кф, м/сут. Определяется по ГОСТ 12536.



Таблица 21

1 образец - сильноводопроницаемый

2 образец - неводопроницаемый

3 образец - слабоводопроницаемый

6. По относительному содержанию органического вещества Ir глинистые грунты и пески подразделяют согласно таблице 12 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.22).

Относительное содержание органического вещества Ir, д. е. -- отношение массы сухих растительных остатков к массе абсолютно сухого грунта.

Таблица 22

1 образец - с примесью органических веществ

2 образец - без примеси органических веществ

3 образец - без примеси органических веществ

7. Определяют степень морозной пучинистости грунта по его полной характеристике, таблица 7 (по ГОСТ 25100-95, табл. Б.27).

1 образец - практически не пучинистый

2 образец - среднепучинистый

3 образец - слабопучинистый

1.3 Определение нормативных механических характеристик грунтов.

По таблицам 14 и 15 (Приложение1 СНиП 2.02.01-83*) для исследованного грунта определить нормативные значения прочностных (сцепление - с, кПа, угол внутреннего трения ц, град) и деформационных (модуль общей деформации Е, МПа) показателей.

Показатели механических свойств пород рыхлых отложений.

Таблица 23

Нормативные значения удельного сцепления сn, кПа (кгс/см2), угла внутреннего трения n, град. и модуля деформации Е, МПа (кгс/см2), пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений

Таблица 24



Сделать заключение о каждом образце исследованного грунте, охарактеризовав и обобщив особенности его физического состояния, водных и механических свойств.

Результаты определений занести в таблицу 16:

1.4 Данные лабораторных исследований образцов грунтов

Таблица 25

Размещено на Allbest.ru