6. Физические свойства и классификационные показатели грунтов

-плотность грунта : ρ=mv(т/м3)

-плотность частиц грунта : (где мz и vz- масса и объём твердых частиц в объёме грунта)

-влажность : (где мw- масса воды)

-плотность сухого грунта : ρ=/v ; =/w+1

-пористость : n=Vп/V=1-/(гдеVп-объем пор в рассматриваемом объеме грунта)

-коэффициент пористости : e=Vп/Vz=n/1-n=/ρ(1+w)-1

-степень влажности : =w*/e*(где– плотность воды).

–число пластичности (определяется только для глин) :

где – влажность соответствующая границе текучести; – влажность соответствующая границе раскатывания

Супесь ; Суглинок; Глина

–показатель текучести (определяется только для глинистых грунтов) :

–индекс плотности – относительная плотность (только для песков)

Слабоуплотнённые

Среднеуплотненные

Сильноуплотнённые

7. Основные физические и производные характеристики грунтов

Фазовые характеристики характеризуют физическое состояние грунтов. Фазовые характеристики бывают основные (удельные вес, удельный вес частиц, влажность), которые определяют лабораторным путем, и производные (удельный вес сухого грунта, пористость, коэффициент пористости), определяемые с использованием основных.    

Удельный вес – вес единицы объема грунта с водой в его порах (зависит от влажности и мин. состава)

Удельный вес частиц грунта– отношение веса частиц скелета (получаемого испарением воды) к занимаемому ими объему(зависит от минералогического состава).

Относительная весовая влажность (w) – отношение веса воды к весу скелета.

Удельный вес сухого грунта – вес единицы объёма грунта без воды в его порах.  

Оптимальная весовая влажность—такая при которой с минимальными затратами труда достигаем максимальной степени уплотнения грунта.  

Пористость грунта – отношение объема пор ко всему объему грунта.  

Коэффициент пористости – отношение объема пор к объему скелета грунта. По нему судят о несущей способности грунта и о его строительных св-вах.

Характеристики физического состояния грунтов.

Для песчаных грунтов:

Полная молекулярная влагоемкость – это влажность песка, при которой все поры заполнены водой.

Степень влажности (индекс влажности, коэф водонасыщения) – отношение естественной влажности к полной влагоемкости.

Для глинистых грунтов:

Пластичность – способность его деформироваться под воздействием внешнего давления без разрыва сплошности масс  и сохранять принятую форму после приложения усилия.

Предел раскатывания– влажность нижнего предела пластичности, т.е. та влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое и наоборот.

Предел текучести– влажность верхнего предела пластичности, т.е. влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее и наоборот.

8.Классификационные показатели грунтов: гранулометрический состав, плотность сыпучих грунтов, число пластичности и консистенция глинистых грунтов.

Классификационные показатели грунтов применяются для отнесения грунтов к той или иной категории поведения их при возведении на них сооружений. К классификационным показателям относятся: вещественный состав (гранулометрический и минеральный), характеристики физического состояния (плотность для песчаных и консистенция для глинистых) грунтов.

Гранулометрическим составом грунта называют относительное содержание групп частиц или фракций грунта различной крупности, выраженное в процентах от общей массы абсолютно сухого грунта. Для его определения проводится гранулометрический анализ, состоящий в разделении навески грунта на составляющие его фракции частиц и обломков (от самых крупных, до очень мелких, размером тысячные доли мм) и последующем определением процентного содержания каждой фракции к массе навески.

Классификация грунтов по гранулометрическому составу, включает в себя три типа — крупнообломочный, песчаный и глинистый

Под пластичностью глинистых грунтов понимают их способность изменять форму без разрыва их сплошности и не восстанавливать её после снятия нагрузки. Пластичность зависит от содержания глинистых частиц. Чем больше содержание глинистых частиц в грунте, тем в большой степени он обладает пластичностью. Для каждого из глинистых грунтов характерно свое примерное содержание глинистых частиц (d<0,005мм): супесь 3….10%; суглинок 10….30%; глина >30%.

Для глинистых грунтов характерно изменение объема при изменении влажности — уменьшение объема при высыхании — усадка и увеличение объема при увлажнении (впитывании воды) — набухание.

При высыхании глины её объем по достижению некоторого предельного значения доли не уменьшается, хотя влага продолжает испаряться. Влагоемкость грунта в этом состоянии называется границей усадки (W_s). В верхних слоях грунта, испытывающих усадку, могут возникать трещины, свидетельствующие о появлении растягивающих усилий (напряжений), так как более глубокие слои медленнее теряют воду и медленнее сжимаются, чем верхние.

Плотность сыпучих (песчаных) грунтов, имеющая первостепенное значение для оценки их как оснований сооружений, она оценивается специальными испытаниями: 1) лабораторными — по коэффициенту пористости и по относительной плотности; 2) полевыми — зондированием (динамическим и статическим) в месте непосредственного замечания грунтов.

Лабораторными испытаниями — по коэффициенту пористости пески подразделяются на плотные, средней плотности и рыхлые:  Для характеристики плотности сложения песчаного грунта используются степень плотности сложения или коэффициент относительной плотности сложения: I_D=(l_max-l)/(l_max-l_min), По величине I_D пески подразделяют на слабоуплотненные I_D=0…0,33; среднеуплотненные I_D=0…0,33… 0,66 и сильноуплотненные I_D=0…0,66… 1.

Полевыми испытаниями — зондированием определяется относительная уплотненность грунтов. Способ статического зондирования — вдавливание в грунт стандартного конуса (Ø-36мм, площадь основания 10см², L при вершине 60⁰) и определение предельного сопротивления по динамометру.

studfiles.net

М.3. Физические свойства и классификационные показатели нескальных грунтов

М.3.1. Какие физические характеристики грунта являются основными?

Основными физическими характеристиками грунта являются:

 удельный вес грунта  ;

 удельный вес частиц грунта  _s;

 природная влажность w.

Остальные физические характеристики могут быть вычислены с их использованием.

М.3.2. Что называется удельным весом грунта  (ранее назывался объемным весом грунта)? Что называется удельным весом сухого грунта (ранее назывался объемным весом скелета грунта)?

Удельным (ранее объемным) весом грунта  называется отношение полного веса образца грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор. Размерность [кН/м3]. Удельным весом сухого грунта 

d называется отношение веса высушенного грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор.

М.3.3. Что называется удельным весом частиц грунта  _s (ранее назывался удельным весом грунта)?

Удельным весом частиц грунта  _s (ранее назывался удельным весом грунта) называется отношение веса частиц грунта к объему, который они занимают. Размерность [кН/м³].

М.3.4. Каким способом можно измерить объем глинистого грунта с целью определения его удельного веса?

Двумя способами:

1) по объему вытесненной воды при погружении в нее грунта, который предварительно парафинируется для предотвращения размокания и попадания воды внутрь образца;

2) с помощью режущего кольца, объем внутренней полости которого определяется замером и которое полностью заполняется грунтом.

М.3.5. Что больше  удельный вес грунта  или удельный вес частиц грунта  _s и почему?

Вес высушенного образца грунта меньше, чем вес грунта, содержащего влагу, но полный объем грунта, содержащего поры, намного больше, чем объем, занимаемый частицами (то есть без учета пор), поэтому удельный вес частиц грунта больше, чем удельный вес грунта, то есть  _s> .

М.3.6. Что называется пористостью грунта n? Что называется коэффициентом пористости грунта e? В каких пределах могут изменяться пористость и коэффициент пористости грунта?

Пористостью n грунта называется отношение объема пор к полному объему образца грунта. Коэффициентом пористости e или относительной пористостью называется отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами  скелетом, то есть

Теоретически пористость

n изменяется в пределах от нуля (поры отсутствуют) до единицы (скелет отсутствует). Соответственно коэффициент пористости e изменяется от нуля (поры отсутствуют) до бесконечности (скелет отсутствует). Пористость не может быть больше единицы, в то время как коэффициент пористости может быть больше единицы (например у лессов, торфа). Коэффициент пористости равен единице, если объем пор равен объему, занятому твердыми частицами.

М.3.7. От чего зависит удельный вес грунта  ?

Удельный вес грунта  зависит от удельного веса частиц грунта  _s, его пористости n и влажности w.

М.3.8. От чего зависит удельный вес частиц грунта  _s?

Удельный вес частиц грунта  _s зависит от минералогического состава скелета грунта и степени их дисперсности. У глин он больше, чем у песка при одних и тех же образующих грунт минералах. В глинистом грунте поверхность частиц намного больше, чем в песчаном, поэтому и большая возможность окисления и проявления поверхностных явлений. Удельный вес частиц грунта 

s от его пористости n не зависит.

М.3.9. Что называется влажностью грунта и какой она бывает? Может ли влажность грунта быть больше единицы (100 %)?

Влажность грунта бывает весовой и объемной. Весовой влажностью называется отношение веса воды в образце грунта к весу твердых частиц грунта (скелета). Объемной влажностью называется отношение объема воды в образце грунта к объему, занимаемому твердыми частицами (скелетом грунта). Для одного и того же грунта весовая влажность меньше, чем его объемная влажность. Влажность грунта может быть больше единицы или 100 % (например у ила, торфа). Поэтому

М.3.10. Каким образом связаны между собой коэффициент пористости e, удельный вес грунта  , удельный вес частиц грунта  _s и его весовая влажность w?

Эти величины связаны формулой

М.3.11. Что называется коэффициентом (индексом) водонасыщенности грунта Sr и в каких пределах он изменяется?

Коэффициентом (индексом) водонасыщенности, или степенью влажности грунта, называется отношение природной влажности грунта w к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой, w_sat. Коэффициент водонасыщенности S_r изменяется от нуля (для абсолютно сухого грунта) до единицы (для полностью водонасыщенного грунта). Он вычисляется по формуле

где  _w удельный вес воды.

Грунты называются маловлажными при S_r<0,5, влажными при 0,5<S_r<0,8 и насыщенными водой при S_r.>0,8 (рис. 3.11).

Рис.3.11. Классификация грунтов по водонасыщенности

 

М.3.12. Чему равен удельный вес взвешенного в воде грунта?

Удельный вес взвешенного в воде грунта  _sb равен удельному весу грунта в атмосфере  за вычетом удельного веса воды  _w то есть

 _sb=   _w.

Эта формула пригодна для грунта с любой водонасыщенностью, то есть при полном и неполном заполнении пор водой (в этом случае считается, что воздух, имеющийся в грунте, не замещается водой). Удельный вес грунта, но с полностью заполненными водой порами (w=w_sat), то есть когда

может быть определен по формуле

М.3.13. Для каких целей нужны классификация грунтов и классификационные показатели?

Классификация грунтов необходима для объективного присвоения грунту одного и того же наименования и установления его состояния вне зависимости от того, кем и в каких целях они производятся. Наименование и состояние грунта устанавливаются по классификационным показателям.

М.3.14. Как подразделяются крупнообломочные грунты?

Крупнообломочные грунты подразделяются в зависимости от преобладающей крупности частиц из анализа их гранулометрического состава по степени ее убывания. Они подразделяются на валунные, галечниковые и гравийные грунты. При наличии значительного количества песчаного или глинистого заполнителя пор крупнообломочного грунта (до 3040 %) должны приводиться также сведения об этом заполнителе.

По наличию в них влаги, характеризуемой величиной S_r, крупнообломочные грунты могут быть маловлажными, влажными и насыщенными водой.

М.3.15. Как подразделяются песчаные грунты?

Песчаные грунты подразделяются в зависимости от преобладающей крупности частиц по весу на:

  гравелистые;

  крупные;

  средней крупности;

  мелкие;

  пылеватые.

По состоянию песок может быть плотным, средней плотности и рыхлым. По водонасыщению он может быть маловлажным, влажным и насыщенным водой.

Состояние песка определяется по его коэффициенту пористости e. Пески гравелистые, крупные и средней крупности при e<0,55 именуются плотными, при 0,55<e<0,7 средней плотности и при e>0,7  рыхлыми. Мелкие пески при e<0,6 плотные, при 0,6<e<0,75  средней плотности и при e>0,75 рыхлые. Пылеватые пески при e<0,6 также плотные, при 0,6<e<0,8 средней плотности и при e>0,8 они считаются рыхлыми.

М.3.16. Что называется индексом плотности и в каких пределах он изменяется? Применяется ли это понятие к глинистым грунтам? Если индекс плотности равен единице плотный или рыхлый это грунт?

Индексом плотности сыпучих грунтов I_D называется отношение

которое изменяется в пределах от нуля до единицы, где e_max  коэффициент пористости предельно рыхлого грунта, e_min  коэффициент пористости предельно плотного грунта, e  коэффициент пористости природного песка. К глинистым грунтам индекс плотности не применяется.

Если степень плотности I_D изменяется в пределах от нуля до 1/3, то грунт рыхлый, если он изменяется в пределах от 1/3 до 2/3, то песок имеет среднюю плотность, а если более 2/3, то он плотный. Предельно плотный грунт имеет I_D=1 (рис.М.3.16).

Рис. М.3.16. Классификация сыпучих грунтов по плотности

 

М.3.17. Что называется числом (индексом) пластичности I_p глинистого грунта и что оно показывает?

Числом (индексом) пластичности глинистого грунта называется разность между влажностями на границе текучести w_L и на границе раскатывания или пластичности w_p. Число (индекс) пластичности коррелятивно связано с процентным содержанием в грунте глинистых частиц и может служить классификационным показателем для отнесения глинистого грунта к супеси, суглинку или глине.

При 1<I_p 7 глинистый грунт называется супесью, при 7<I_p 17 называется суглинком и при I_p>17  глиной. В данном случае w_p и w_L выражены в процентах (рис.М.3.17).

Рис.М.3.17. Классификация глинистых грунтов: а – по числу пластичности; б – по состоянию (консистенции)

М.3.18. Зависит ли или нет число (индекс) пластичности I_p от естественной влажности глинистого грунта w или нет и почему?

От естественной влажности число пластичности I_p не зависит, поскольку влажность на границе текучести w_L и раскатывания w_p определяется на искусственно приготовленном из сухого размельченного высушенного порошка грунтовом тесте.

М.3.19. Что такое показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта и зависит ли он от естественной влажности w? В каких пределах он изменяется?

Показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта характеризует состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе и более единицы (грунты текучей консистенции). При изменении I_L в пределах от нуля до единицы грунты имеют пластичную консистенцию.

Показатель консистенции I_L определяется в долях единицы по формуле

Для суглинков и глин диапазон изменения I_L от нуля до единицы (пластичное состояние) подразделяется на четыре равных поддиапазона: грунты полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные и текучепластичные (рис.М.3.19).

М.3.20. Где и как обычно определяются показатели физических свойств грунтов?

Показатели физических свойств определяются на образцах грунтов, отобранных из грунтового массива, в стационарных лабораториях или полевых лабораториях, находящихся близ стройплощадок, по стандартизированным методикам.

Показатели некоторых физических свойств грунтов могут определяться непосредственно в полевых условиях без отбора образцов с применением косвенных способов исследования, например зондирования.

М.3.21. Что называется зондированием грунта и для чего оно служит? Что измеряется при статическом зондировании? Что измеряется при динамическом зондировании?

Зондированием грунта называется погружение в грунт конуса стандартного размера. Зондирование служит для оценки плотности песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов, выявления слабых прослоек грунта. При статическом зондировании измеряется усилие погружения (задавливания домкратом) конуса, при динамическом зондировании  количество ударов, необходимое для погружения конуса также на заданное расстояние по глубине.

В результате статического зондирования строятся графики зависимости удельного сопротивления погружению конуса с углом при вершине 60 в зависимости от глубины залегания грунтов, в которые он вдавливается. При этом боковое сопротивление погружению штанги, на которую насажен конус, исключается.

В результате динамического зондирования строятся графики зависимости количества ударов для погружения стандартного конуса (на 10 см) или пробоотборника в зависимости от залегания тех или иных пластов грунта (рис.М.3.21).

Рис.М.3.21. Интерпретация результатов зондирования по глубине, м: а – статического; б – динамического

После проведения зондирования выявляются слабые слои грунтов основания и дается не только качественная, но и количественная оценка сопротивления грунтов внедрению конуса.

М.3.22. Где и каким образом определяются характеристики (показатели) свойств грунтов?

Показатели физических свойств грунтов определяются либо на отобранных в натуре в массиве образцах грунтов, либо непосредственно путем испытания грунтов, находящихся в грунтовом массиве, то есть в полевых условиях. При испытаниях следует выполнять требования соответствующих ГОСТов, если они имеются, или ведомственных нормативных документов. Для испытаний используются стационарные либо полевые лаборатории. Предпочтительными являются прямые методы испытаний, но в ряде случаев используются результаты косвенных методов исследования.

М.3.23. Какие показатели свойств грунтов следует полагать для последующих расчетов приемлемыми?

Наиболее приемлемыми для последующего использования в расчетах следует полагать показатели (характеристики) определений, произведенных для данных конкретных разновидностей грунтов. Однако за неимением результатов таких определений можно воспользоваться результатами испытаний аналогичных грунтов, но достаточно близких к тем, которые залегают в основании сооружения. Можно иногда воспользоваться результатами, полученными в данной местности и в другое время ранее или, наконец, результатами других статистических обобщений. Все это зависит от важности, назначения и категории объекта.

М.3.24. Какое количество испытаний следует считать минимально достаточным для последующего осреднения результатов?

Минимально в математической статистике принято считать достаточным 6 определений. Однако, чем большее количество результатов определений введено в формулу для статистического нахождения среднего значения, тем “точнее” оказывается результат. В обработку вводятся результаты одной статистической совокупности, характеризующей данный массив. Если прослеживается закономерность в изменении частных интересующих нас значений показателя от точки к точки в одном направлении, то тогда их нельзя обычным путем вводить в одну статистическую совокупность.

М.3.25. Каким образом устанавливаются показатели (характеристики) физических свойств грунтов, нужные для расчетов?

Нормативными считаются средние значения показателей или характеристик, определяемые как среднеарифметические. Если характеристику обозначить через X, а X_i  ее значение, полученное в одном из опытов, число которых n, то среднее значение будет . Чтобы использовать в расчете характеристику, следует найти ее расчетное значение, где _n  безразмерный коэффициент надежности. Часто принимается, что  _n =1.

М.3.26. Какие виды ошибок бывают при определении показателей физических свойств грунтов?

Ошибки могут быть прямыми, связанными с применением неправильной методики определения или плохой аппаратурой  это ошибки систематические. Для грунтов характерно свойство флуктуации, то есть случайных отклонений величин характеристик, которые характеризуют систему из большого числа элементов, от их среднего значения. Ошибки, точнее отскоки, могут быть большими. Такие ошибки называются грубыми, и эти величины исключаются из дальнейшего рассмотрения.

Ошибки  i величин, включаемых в рассматриваемую совокупность, из которой исключены большие случайные отскоки, устанавливаются как разности . Относительные ошибки вычисляются по формулеСредние значения ошибок вычисляются либо как

,

либо как среднеквадратичные отклонения, равные

.

studfiles.net

М.3. Физические свойства и классификационные показатели нескальных грунтов

М.3.1. Какие физические характеристики грунта являются основными?

Основными физическими характеристиками грунта являются:

 удельный вес грунта  ;

 удельный вес частиц грунта  _s;

 природная влажность w.

Остальные физические характеристики могут быть вычислены с их использованием.

М.3.2. Что называется удельным весом грунта  (ранее назывался объемным весом грунта)? Что называется удельным весом сухого грунта (ранее назывался объемным весом скелета грунта)?

Удельным (ранее объемным) весом грунта  называется отношение полного веса образца грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор. Размерность [кН/м3]. Удельным весом сухого грунта  _d называется отношение веса высушенного грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор.

М.3.3. Что называется удельным весом частиц грунта  _s (ранее назывался удельным весом грунта)?

Удельным весом частиц грунта  _s (ранее назывался удельным весом грунта) называется отношение веса частиц грунта к объему, который они занимают. Размерность [кН/м³].

М.3.4. Каким способом можно измерить объем глинистого грунта с целью определения его удельного веса?

Двумя способами:

1) по объему вытесненной воды при погружении в нее грунта, который предварительно парафинируется для предотвращения размокания и попадания воды внутрь образца;

2) с помощью режущего кольца, объем внутренней полости которого определяется замером и которое полностью заполняется грунтом.

М.3.5. Что больше  удельный вес грунта  или удельный вес частиц грунта  _s и почему?

Вес высушенного образца грунта меньше, чем вес грунта, содержащего влагу, но полный объем грунта, содержащего поры, намного больше, чем объем, занимаемый частицами (то есть без учета пор), поэтому удельный вес частиц грунта больше, чем удельный вес грунта, то есть  _s> .

М.3.6. Что называется пористостью грунта n? Что называется коэффициентом пористости грунта e? В каких пределах могут изменяться пористость и коэффициент пористости грунта?

Пористостью n грунта называется отношение объема пор к полному объему образца грунта. Коэффициентом пористости e или относительной пористостью называется отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами  скелетом, то есть

Теоретически пористость n изменяется в пределах от нуля (поры отсутствуют) до единицы (скелет отсутствует). Соответственно коэффициент пористости e изменяется от нуля (поры отсутствуют) до бесконечности (скелет отсутствует). Пористость не может быть больше единицы, в то время как коэффициент пористости может быть больше единицы (например у лессов, торфа). Коэффициент пористости равен единице, если объем пор равен объему, занятому твердыми частицами.

М.3.7. От чего зависит удельный вес грунта  ?

Удельный вес грунта  зависит от удельного веса частиц грунта  _s, его пористости n и влажности w.

М.3.8. От чего зависит удельный вес частиц грунта  _s?

Удельный вес частиц грунта  _s зависит от минералогического состава скелета грунта и степени их дисперсности. У глин он больше, чем у песка при одних и тех же образующих грунт минералах. В глинистом грунте поверхность частиц намного больше, чем в песчаном, поэтому и большая возможность окисления и проявления поверхностных явлений. Удельный вес частиц грунта  _s от его пористости n не зависит.

М.3.9. Что называется влажностью грунта и какой она бывает? Может ли влажность грунта быть больше единицы (100 %)?

Влажность грунта бывает весовой и объемной. Весовой влажностью называется отношение веса воды в образце грунта к весу твердых частиц грунта (скелета). Объемной влажностью называется отношение объема воды в образце грунта к объему, занимаемому твердыми частицами (скелетом грунта). Для одного и того же грунта весовая влажность меньше, чем его объемная влажность. Влажность грунта может быть больше единицы или 100 % (например у ила, торфа). Поэтому

М.3.10. Каким образом связаны между собой коэффициент пористости e, удельный вес грунта  , удельный вес частиц грунта  _s и его весовая влажность w?

Эти величины связаны формулой

М.3.11. Что называется коэффициентом (индексом) водонасыщенности грунта Sr и в каких пределах он изменяется?

Коэффициентом (индексом) водонасыщенности, или степенью влажности грунта, называется отношение природной влажности грунта w к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой, w_sat. Коэффициент водонасыщенности S_r изменяется от нуля (для абсолютно сухого грунта) до единицы (для полностью водонасыщенного грунта). Он вычисляется по формуле

где  _w удельный вес воды.

Грунты называются маловлажными при S_r<0,5, влажными при 0,5<S_r<0,8 и насыщенными водой при S_r.>0,8 (рис. 3.11).

Рис.3.11. Классификация грунтов по водонасыщенности

 

М.3.12. Чему равен удельный вес взвешенного в воде грунта?

Удельный вес взвешенного в воде грунта  _sb равен удельному весу грунта в атмосфере  за вычетом удельного веса воды  _w то есть

 _sb=   _w.

Эта формула пригодна для грунта с любой водонасыщенностью, то есть при полном и неполном заполнении пор водой (в этом случае считается, что воздух, имеющийся в грунте, не замещается водой). Удельный вес грунта, но с полностью заполненными водой порами (w=w_sat), то есть когда

может быть определен по формуле

М.3.13. Для каких целей нужны классификация грунтов и классификационные показатели?

Классификация грунтов необходима для объективного присвоения грунту одного и того же наименования и установления его состояния вне зависимости от того, кем и в каких целях они производятся. Наименование и состояние грунта устанавливаются по классификационным показателям.

М.3.14. Как подразделяются крупнообломочные грунты?

Крупнообломочные грунты подразделяются в зависимости от преобладающей крупности частиц из анализа их гранулометрического состава по степени ее убывания. Они подразделяются на валунные, галечниковые и гравийные грунты. При наличии значительного количества песчаного или глинистого заполнителя пор крупнообломочного грунта (до 3040 %) должны приводиться также сведения об этом заполнителе.

По наличию в них влаги, характеризуемой величиной S_r, крупнообломочные грунты могут быть маловлажными, влажными и насыщенными водой.

М.3.15. Как подразделяются песчаные грунты?

Песчаные грунты подразделяются в зависимости от преобладающей крупности частиц по весу на:

  гравелистые;

  крупные;

  средней крупности;

  мелкие;

  пылеватые.

По состоянию песок может быть плотным, средней плотности и рыхлым. По водонасыщению он может быть маловлажным, влажным и насыщенным водой.

Состояние песка определяется по его коэффициенту пористости e. Пески гравелистые, крупные и средней крупности при e<0,55 именуются плотными, при 0,55<e<0,7 средней плотности и при e>0,7  рыхлыми. Мелкие пески при e<0,6 плотные, при 0,6<e<0,75  средней плотности и при e>0,75 рыхлые. Пылеватые пески при e<0,6 также плотные, при 0,6<e<0,8 средней плотности и при e>0,8 они считаются рыхлыми.

М.3.16. Что называется индексом плотности и в каких пределах он изменяется? Применяется ли это понятие к глинистым грунтам? Если индекс плотности равен единице плотный или рыхлый это грунт?

Индексом плотности сыпучих грунтов I_D называется отношение

которое изменяется в пределах от нуля до единицы, где e_max  коэффициент пористости предельно рыхлого грунта, e_min  коэффициент пористости предельно плотного грунта, e  коэффициент пористости природного песка. К глинистым грунтам индекс плотности не применяется.

Если степень плотности I_D изменяется в пределах от нуля до 1/3, то грунт рыхлый, если он изменяется в пределах от 1/3 до 2/3, то песок имеет среднюю плотность, а если более 2/3, то он плотный. Предельно плотный грунт имеет I_D=1 (рис.М.3.16).

Рис. М.3.16. Классификация сыпучих грунтов по плотности

 

М.3.17. Что называется числом (индексом) пластичности I_p глинистого грунта и что оно показывает?

Числом (индексом) пластичности глинистого грунта называется разность между влажностями на границе текучести w_L и на границе раскатывания или пластичности w_p. Число (индекс) пластичности коррелятивно связано с процентным содержанием в грунте глинистых частиц и может служить классификационным показателем для отнесения глинистого грунта к супеси, суглинку или глине.

При 1<I_p 7 глинистый грунт называется супесью, при 7<I_p 17 называется суглинком и при I_p>17  глиной. В данном случае w_p и w_L выражены в процентах (рис.М.3.17).

Рис.М.3.17. Классификация глинистых грунтов: а – по числу пластичности; б – по состоянию (консистенции)

М.3.18. Зависит ли или нет число (индекс) пластичности I_p от естественной влажности глинистого грунта w или нет и почему?

От естественной влажности число пластичности I_p не зависит, поскольку влажность на границе текучести w_L и раскатывания w_p определяется на искусственно приготовленном из сухого размельченного высушенного порошка грунтовом тесте.

М.3.19. Что такое показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта и зависит ли он от естественной влажности w? В каких пределах он изменяется?

Показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта характеризует состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе и более единицы (грунты текучей консистенции). При изменении I_L в пределах от нуля до единицы грунты имеют пластичную консистенцию.

Показатель консистенции I_L определяется в долях единицы по формуле

Для суглинков и глин диапазон изменения I_L от нуля до единицы (пластичное состояние) подразделяется на четыре равных поддиапазона: грунты полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные и текучепластичные (рис.М.3.19).

М.3.20. Где и как обычно определяются показатели физических свойств грунтов?

Показатели физических свойств определяются на образцах грунтов, отобранных из грунтового массива, в стационарных лабораториях или полевых лабораториях, находящихся близ стройплощадок, по стандартизированным методикам.

Показатели некоторых физических свойств грунтов могут определяться непосредственно в полевых условиях без отбора образцов с применением косвенных способов исследования, например зондирования.

М.3.21. Что называется зондированием грунта и для чего оно служит? Что измеряется при статическом зондировании? Что измеряется при динамическом зондировании?

Зондированием грунта называется погружение в грунт конуса стандартного размера. Зондирование служит для оценки плотности песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов, выявления слабых прослоек грунта. При статическом зондировании измеряется усилие погружения (задавливания домкратом) конуса, при динамическом зондировании  количество ударов, необходимое для погружения конуса также на заданное расстояние по глубине.

В результате статического зондирования строятся графики зависимости удельного сопротивления погружению конуса с углом при вершине 60 в зависимости от глубины залегания грунтов, в которые он вдавливается. При этом боковое сопротивление погружению штанги, на которую насажен конус, исключается.

В результате динамического зондирования строятся графики зависимости количества ударов для погружения стандартного конуса (на 10 см) или пробоотборника в зависимости от залегания тех или иных пластов грунта (рис.М.3.21).

Рис.М.3.21. Интерпретация результатов зондирования по глубине, м: а – статического; б – динамического

После проведения зондирования выявляются слабые слои грунтов основания и дается не только качественная, но и количественная оценка сопротивления грунтов внедрению конуса.

М.3.22. Где и каким образом определяются характеристики (показатели) свойств грунтов?

Показатели физических свойств грунтов определяются либо на отобранных в натуре в массиве образцах грунтов, либо непосредственно путем испытания грунтов, находящихся в грунтовом массиве, то есть в полевых условиях. При испытаниях следует выполнять требования соответствующих ГОСТов, если они имеются, или ведомственных нормативных документов. Для испытаний используются стационарные либо полевые лаборатории. Предпочтительными являются прямые методы испытаний, но в ряде случаев используются результаты косвенных методов исследования.

М.3.23. Какие показатели свойств грунтов следует полагать для последующих расчетов приемлемыми?

Наиболее приемлемыми для последующего использования в расчетах следует полагать показатели (характеристики) определений, произведенных для данных конкретных разновидностей грунтов. Однако за неимением результатов таких определений можно воспользоваться результатами испытаний аналогичных грунтов, но достаточно близких к тем, которые залегают в основании сооружения. Можно иногда воспользоваться результатами, полученными в данной местности и в другое время ранее или, наконец, результатами других статистических обобщений. Все это зависит от важности, назначения и категории объекта.

М.3.24. Какое количество испытаний следует считать минимально достаточным для последующего осреднения результатов?

Минимально в математической статистике принято считать достаточным 6 определений. Однако, чем большее количество результатов определений введено в формулу для статистического нахождения среднего значения, тем “точнее” оказывается результат. В обработку вводятся результаты одной статистической совокупности, характеризующей данный массив. Если прослеживается закономерность в изменении частных интересующих нас значений показателя от точки к точки в одном направлении, то тогда их нельзя обычным путем вводить в одну статистическую совокупность.

М.3.25. Каким образом устанавливаются показатели (характеристики) физических свойств грунтов, нужные для расчетов?

Нормативными считаются средние значения показателей или характеристик, определяемые как среднеарифметические. Если характеристику обозначить через X, а X_i  ее значение, полученное в одном из опытов, число которых n, то среднее значение будет . Чтобы использовать в расчете характеристику, следует найти ее расчетное значение, где _n  безразмерный коэффициент надежности. Часто принимается, что  _n =1.

М.3.26. Какие виды ошибок бывают при определении показателей физических свойств грунтов?

Ошибки могут быть прямыми, связанными с применением неправильной методики определения или плохой аппаратурой  это ошибки систематические. Для грунтов характерно свойство флуктуации, то есть случайных отклонений величин характеристик, которые характеризуют систему из большого числа элементов, от их среднего значения. Ошибки, точнее отскоки, могут быть большими. Такие ошибки называются грубыми, и эти величины исключаются из дальнейшего рассмотрения.

Ошибки  i величин, включаемых в рассматриваемую совокупность, из которой исключены большие случайные отскоки, устанавливаются как разности . Относительные ошибки вычисляются по формулеСредние значения ошибок вычисляются либо как

,

либо как среднеквадратичные отклонения, равные

.

studfiles.net

23. Чему равна плотность взвешенного в воде грунта?

Плотность взвешенного в воде грунта ρ_sb равен плотности грунта в атмосфере ρ за вычетом плотности воды ρ_w, то есть:

Эта формула пригодна для грунта с любой водонасыщенностью, то есть при полном и неполном заполнении пор водой (в этом случае считается, что воздух, имеющийся в грунте, не замещается водой). Удельный вес грунта, но с полностью заполненными водой порами (W =W_sat ), то есть когда

Плотность взвешенного в воде грунта может быть определена по формуле:

24. Для каких целей нужны классификация грунтов и классификационные показатели?

Классификация грунтов необходима для объективного присвоения грунту одного и того же наименования и установления его состояния вне зависимости от того, кем и в каких целях они производятся. Наименование и состояние грунта устанавливаются по классификационным показателям.

25. Что называется числом (индексом) пластичности Iр глинистого грунта и что оно показывает?

Числом (индексом) пластичности глинистого грунта называется разность между влажностями на границе текучести W_L и на границе раскатывания или пластичности W_p. Число (индекс) пластичности связано с процентным содержанием в грунте глинистых частиц и может служить классификационным показателем для отнесения глинистого грунта к супеси, суглинку или глине. Т.е. число пластичности необходимо для определения вида глинистого грунта.

При 1<I_p≤7 глинистый грунт называется супесью, при 7<I_p≤17 называется суглинком и при I_p >17 – глиной. (Здесь І_p в процентах).

26. Что такое показатель консистенции Il (индекс текучести) глинистого грунта и зависит ли он от естественной влажности w? в каких пределах он изменяется?

Показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта характеризует состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе и более единицы (грунты текучей консистенции). При изменении I_L в пределах от нуля до единицы грунты имеют пластичную консистенцию.

Показатель консистенции I_L определяется в долях единицы по формуле:

Для суглинков и глин диапазон изменения I_L от нуля до единицы (пластичное состояние) подразделяется на четыре равных поддиапазона: грунты полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные и текучепластичные.

27. Где и каким образом определяются характеристики (показатели) свойств грунтов?

Показатели физических свойств грунтов определяются либо на отобранных в натуре в массиве образцах грунтов естественного сложения, т.е. ненарушенной структуры , либо непосредственно путем испытания грунтов, находящихся в грунтовом массиве, то есть в полевых условиях. При испытаниях следует выполнять требования соответствующих ГОСТов или ведомственных нормативных документов. Для испытаний используются стационарные либо полевые лаборатории. Предпочтительными являются прямые методы испытаний, но в ряде случаев используются результаты косвенных методов исследования.

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ.

studfiles.net

Механика грунтов. Ответы на вопросы. I механика грунтов

1   2   3   4   5   6   7   8
М.3.11. Что называется коэффициентом (индексом) водонасыщенности грунта Sr и в каких пределах он изменяется?

Коэффициентом (индексом) водонасыщенности, или степенью влажности грунта, называется отношение природной влажности грунта w к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой, w_sat. Коэффициент водонасыщенности S_r изменяется от нуля (для абсолютно сухого грунта) до единицы (для полностью водонасыщенного грунта). Он вычисляется по формуле

где  _w удельный вес воды.

Грунты называются маловлажными при S_rS_rS_r.>0,8 (рис. 3.11).

Рис.3.11. Классификация грунтов по водонасыщенности

 

М.3.12. Чему равен удельный вес взвешенного в воде грунта?

Удельный вес взвешенного в воде грунта  _sb равен удельному весу грунта в атмосфере  за вычетом удельного веса воды  _w то есть

 _sb=   _w.

Эта формула пригодна для грунта с любой водонасыщенностью, то есть при полном и неполном заполнении пор водой (в этом случае считается, что воздух, имеющийся в грунте, не замещается водой). Удельный вес грунта, но с полностью заполненными водой порами (w=w_sat), то есть когда

может быть определен по формуле

М.3.13. Для каких целей нужны классификация грунтов и классификационные показатели?

Классификация грунтов необходима для объективного присвоения грунту одного и того же наименования и установления его состояния вне зависимости от того, кем и в каких целях они производятся. Наименование и состояние грунта устанавливаются по классификационным показателям.

М.3.14. Как подразделяются крупнообломочные грунты?

Крупнообломочные грунты подразделяются в зависимости от преобладающей крупности частиц из анализа их гранулометрического состава по степени ее убывания. Они подразделяются на валунные, галечниковые и гравийные грунты. При наличии значительного количества песчаного или глинистого заполнителя пор крупнообломочного грунта (до 3040 %) должны приводиться также сведения об этом заполнителе.

По наличию в них влаги, характеризуемой величиной S_r, крупнообломочные грунты могут быть маловлажными, влажными и насыщенными водой.

М.3.15. Как подразделяются песчаные грунты?

Песчаные грунты подразделяются в зависимости от преобладающей крупности частиц по весу на:

  гравелистые;

  крупные;

  средней крупности;

  мелкие;

  пылеватые.

По состоянию песок может быть плотным, средней плотности и рыхлым. По водонасыщению он может быть маловлажным, влажным и насыщенным водой.

Состояние песка определяется по его коэффициенту пористости e. Пески гравелистые, крупные и средней крупности при eee>0,7  рыхлыми. Мелкие пески при eee>0,75 рыхлые. Пылеватые пески при eee>0,8 они считаются рыхлыми.

М.3.16. Что называется индексом плотности и в каких пределах он изменяется? Применяется ли это понятие к глинистым грунтам? Если индекс плотности равен единице плотный или рыхлый это грунт?

Индексом плотности сыпучих грунтов I_D называется отношение

которое изменяется в пределах от нуля до единицы, где e_max  коэффициент пористости предельно рыхлого грунта, e_min  коэффициент пористости предельно плотного грунта, e  коэффициент пористости природного песка. К глинистым грунтам индекс плотности не применяется.

Если степень плотности I_D изменяется в пределах от нуля до 1/3, то грунт рыхлый, если он изменяется в пределах от 1/3 до 2/3, то песок имеет среднюю плотность, а если более 2/3, то он плотный. Предельно плотный грунт имеет I_D=1 (рис.М.3.16).

Рис. М.3.16. Классификация сыпучих грунтов по плотности

 

М.3.17. Что называется числом (индексом) пластичности I_p глинистого грунта и что оно показывает?

Числом (индексом) пластичности глинистого грунта называется разность между влажностями на границе текучести w_L и на границе раскатывания или пластичности w_p. Число (индекс) пластичности коррелятивно связано с процентным содержанием в грунте глинистых частиц и может служить классификационным показателем для отнесения глинистого грунта к супеси, суглинку или глине.

При 1I_p7 глинистый грунт называется супесью, при 7I_p17 называется суглинком и при I_p>17  глиной. В данном случае w_p и w_L выражены в процентах (рис.М.3.17).

Рис.М.3.17. Классификация глинистых грунтов: а – по числу пластичности; б – по состоянию (консистенции)

М.3.18. Зависит ли или нет число (индекс) пластичности I_p от естественной влажности глинистого грунта w или нет и почему?

От естественной влажности число пластичности I_p не зависит, поскольку влажность на границе текучести w_L и раскатывания w_p определяется на искусственно приготовленном из сухого размельченного высушенного порошка грунтовом тесте.

М.3.19. Что такое показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта и зависит ли он от естественной влажности w? В каких пределах он изменяется?

Показатель консистенции I_L (индекс текучести) глинистого грунта характеризует состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе и более единицы (грунты текучей консистенции). При изменении I_L в пределах от нуля до единицы грунты имеют пластичную консистенцию.

Показатель консистенции I_L определяется в долях единицы по формуле

Для суглинков и глин диапазон изменения I_L от нуля до единицы (пластичное состояние) подразделяется на четыре равных поддиапазона: грунты полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные и текучепластичные (рис.М.3.19).

М.3.20. Где и как обычно определяются показатели физических свойств грунтов?

Показатели физических свойств определяются на образцах грунтов, отобранных из грунтового массива, в стационарных лабораториях или полевых лабораториях, находящихся близ стройплощадок, по стандартизированным методикам.

Показатели некоторых физических свойств грунтов могут определяться непосредственно в полевых условиях без отбора образцов с применением косвенных способов исследования, например зондирования.

М.3.21. Что называется зондированием грунта и для чего оно служит? Что измеряется при статическом зондировании? Что измеряется при динамическом зондировании?

Зондированием грунта называется погружение в грунт конуса стандартного размера. Зондирование служит для оценки плотности песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов, выявления слабых прослоек грунта. При статическом зондировании измеряется усилие погружения (задавливания домкратом) конуса, при динамическом зондировании  количество ударов, необходимое для погружения конуса также на заданное расстояние по глубине.

В результате статического зондирования строятся графики зависимости удельного сопротивления погружению конуса с углом при вершине 60 в зависимости от глубины залегания грунтов, в которые он вдавливается. При этом боковое сопротивление погружению штанги, на которую насажен конус, исключается.

В результате динамического зондирования строятся графики зависимости количества ударов для погружения стандартного конуса (на 10 см) или пробоотборника в зависимости от залегания тех или иных пластов грунта (рис.М.3.21).

Рис.М.3.21. Интерпретация результатов зондирования по глубине, м: а – статического; б – динамического

После проведения зондирования выявляются слабые слои грунтов основания и дается не только качественная, но и количественная оценка сопротивления грунтов внедрению конуса.

М.3.22. Где и каким образом определяются характеристики (показатели) свойств грунтов?

Показатели физических свойств грунтов определяются либо на отобранных в натуре в массиве образцах грунтов, либо непосредственно путем испытания грунтов, находящихся в грунтовом массиве, то есть в полевых условиях. При испытаниях следует выполнять требования соответствующих ГОСТов, если они имеются, или ведомственных нормативных документов. Для испытаний используются стационарные либо полевые лаборатории. Предпочтительными являются прямые методы испытаний, но в ряде случаев используются результаты косвенных методов исследования.

М.3.23. Какие показатели свойств грунтов следует полагать для последующих расчетов приемлемыми?

Наиболее приемлемыми для последующего использования в расчетах следует полагать показатели (характеристики) определений, произведенных для данных конкретных разновидностей грунтов. Однако за неимением результатов таких определений можно воспользоваться результатами испытаний аналогичных грунтов, но достаточно близких к тем, которые залегают в основании сооружения. Можно иногда воспользоваться результатами, полученными в данной местности и в другое время ранее или, наконец, результатами других статистических обобщений. Все это зависит от важности, назначения и категории объекта.

М.3.24. Какое количество испытаний следует считать минимально достаточным для последующего осреднения результатов?

Минимально в математической статистике принято считать достаточным 6 определений. Однако, чем большее количество результатов определений введено в формулу для статистического нахождения среднего значения, тем “точнее” оказывается результат. В обработку вводятся результаты одной статистической совокупности, характеризующей данный массив. Если прослеживается закономерность в изменении частных интересующих нас значений показателя от точки к точки в одном направлении, то тогда их нельзя обычным путем вводить в одну статистическую совокупность.

М.3.25. Каким образом устанавливаются показатели (характеристики) физических свойств грунтов, нужные для расчетов?

Нормативными считаются средние значения показателей или характеристик, определяемые как среднеарифметические. Если характеристику обозначить через X, а X_i  ее значение, полученное в одном из опытов, число которых n, то среднее значение будет . Чтобы использовать в расчете характеристику, следует найти ее расчетное значение , где  _n  безразмерный коэффициент надежности. Часто принимается, что  _n =1.

М.3.26. Какие виды ошибок бывают при определении показателей физических свойств грунтов?

Ошибки могут быть прямыми, связанными с применением неправильной методики определения или плохой аппаратурой  это ошибки систематические. Для грунтов характерно свойство флуктуации, то есть случайных отклонений величин характеристик, которые характеризуют систему из большого числа элементов, от их среднего значения. Ошибки, точнее отскоки, могут быть большими. Такие ошибки называются грубыми, и эти величины исключаются из дальнейшего рассмотрения.

Ошибки  i величин, включаемых в рассматриваемую совокупность, из которой исключены большие случайные отскоки, устанавливаются как разности . Относительные ошибки вычисляются по формуле Средние значения ошибок вычисляются либо как

,

либо как среднеквадратичные отклонения, равные

.

М.4. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

М.4.1. Чем обусловливается сжимаемость грунтов? За счет чего происходит сжатие полностью водонасыщенных грунтов?

Сжимаемость грунтов обусловливается изменением их пористости вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Сжатие полностью водонасыщенных грунтов возможно только при условии вытеснения воды из пор грунта.

М.4.2. Для чего служит одометр? Начертите его схему. Какие условия применительно к напряжениям и деформациям в ней накладываются на образец грунта?

Рис. М.4.2 Схема одометра (компрессионного прибора)

Одометр  прибор, служащий для определения сжимаемости грунта. Деформации в одометре возможны только в вертикальном направлении, горизонтальные деформации отсутствуют. Вертикальное напряжение изменяется ступенями и является известным, боковые напряжения реактивные и остаются неизвестными. Деформации измеряются в зависимости от усилия, приложенного на штамп. На рис. М.4.2. показана схема одометра.

М.4.3. В каких координатах изображается компрессионная кривая? Какой вид имеет зависимость между осадкой штампа одометра и вызывающей ее нагрузкой? Начертите график.

Компрессионная кривая изображается в координатах: коэффициент пористости e  давление p, МПа. Для полностью водонасыщенных глинистых грунтов она может быть представлена в координатах: влажность w  давление p, МПа. Зависимость осадки штампа s, мм, от нагрузки p, МПа, представлена на графике (рис.М.4.3.).

Рис. М.4.3. Компрессионная кривая

С увеличением давления кривая становится более пологой, так как грунт при этом постепенно уплотняется и становится менее сжимаемым.

М.4.4. Как записывается закон сжимаемости в дифференциальной и разностной формах?

Закон сжимаемости в дифференциальной форме имеет вид

где e  коэффициент пористости, p  давление, m₀  коэффициент сжимаемости, МПа1. Знак минус перед m₀ вызван тем, что при увеличении давления коэффициент пористости уменьшается. В разностной форме этот закон записывается в следующем виде:

и формулируется так: отношение приращений коэффициента пористости и давления есть величина постоянная, равная коэффициенту сжимаемости с обратным знаком.

М.4.5. Что называется коэффициентом сжимаемости m₀ и коэффициентом относительной сжимаемости m_v? Какова их размерность?

Коэффициентом сжимаемости называется отношение приращений коэффициента пористости и давления m₀. Коэффициент относительной сжимаемости m_v, то есть величина m₀, деленная на

где  коэффициент пористости в естественных условиях.

Рис.М.4.5. Спрямление компрессионной кривой

Величины m₀ и m_v измеряются в МПа1.

Компрессионную кривую для практических расчетов обычно спрямляют, пользуясь точками, расположенными в средней части этой кривой. Поэтому начальный коэффициент пористости часто не совпадает с расчетным значением коэффициента пористости , определенным для испытываемого образца грунта, то есть  e₀ (рис. М.4.5).

1   2   3   4   5   6   7   8

topuch.ru

39. Что такое открытая и закрытая системы испытаний глинистого грунта?

При открытой системе вода имеет возможность под действием передающегося на нее давления выходить из пор грунта наружу, то есть отфильтровываться. При закрытой системе вода не имеет возможности выходить из грунта, то есть вода полностью остается в порах грунта и не перемещается.

40. Что такое полное, эффективное и нейтральное давления? Что называется гидростатическим и поровым давлениями?

Полное давление – это все давление, приходящееся на данную площадку. Эффективное давление – это часть полного давления, воспринимаемая минеральным скелетом грунта.

Нейтральное давление – давление, воспринимаемое водой. Таким образом, эффективное и нейтральное давления составляют полное давление. Гидростатическое и поровое давления составляют в сумме давление в воде, то есть нейтральное давление. Гидростатическое давление – это давление, которое установится в воде, когда полностью исчезнет избыточное по отношению к нему давление, то есть поровое давление.

Эффективным давление на скелет грунта называется потому, что оно повышает сопротивление грунта срезу.

41. Каково минимальное число опытов для определения угла внутреннего трения φ и удельного сцепления с?

Поскольку неизвестных две величины, то и минимальное число опытов – два (потом решаются два уравнения с двумя неизвест­ными). Для несвязного грунта, у которого с = 0, минимально воз­можен один опыт, с помощью которого устанавливается величина угла внутреннего трения φ. Это и есть минимальное количество опытов, но исключающее возможность статистической обработки результатов.

42. Какие методы определения характеристик прочности грунтов в полевых условиях вы знаете?

В полевых условиях в основном распространены следующие методы испытаний: 1) сдвиг штампа, прибетонированного к грунту; 2) срез целика, помещенного в обойму и нагруженного сверху нагрузкой; 3) испытание крыльчаткой; 4) зондирование с помощью конуса.

При сдвиге штампа он обычно прибетонируется к основанию и часть цементного раствора затекает в грунт, обеспечивая контактное сцепление. Сдвиг целика по существу воспроизводит срезной прибор. Нагрузка сверху и сдвигающие усилия создаются домкратами, упирающимися в вертикальный портал и в упорный массив. Об испытании крыльчаткой и зондированием см.вопрос 43.

43. Что такое крыльчатка и какую характеристику прочности можно получить с ее помощью?

Крыльчатка представляет собой две одинаковые прямоугольные взаимно перпендикулярные, расположенные в вертикальной плоскости пластинки, насаженные на вертикальную ось (см. рис.). К этой оси прикла- дывается крутящий момент М и измеряется его предельная величина. По крутящему моменту вычисляется сопротивление сдвигу глинистого грунта τ_s, имея в виду, что τ_s определяется сцеплением грунта (трение не учитывается, поэтому результаты более надежны для грунтов с относительно малым углом внутреннего трения и при малых глубинах испытаний, где давление от собственного веса грунта невелико).

При расчетах принимают обычно, что получаемое по лопастным испытаниям сопротивление сдвигу τ_s приближенно равно общему сцеплению грунта, т.е. τ_s≈ с.

44. Принцип линейной деформируемости? Какова зависимость между общими деформациями и напряжениями?

При не очень больших изменениях внешних давлений (1-3кгс/см²), а для плотных и твердых (5-7кгс/см²) с достаточной для практических целей точностью зависимость между деформациями ε и напряжениями σ может приниматься линейной. Это значительно упрощает расчеты и не вносит в них недопустимых погрешностей.Как показано проф. Н.М.Герсевановым (1931), если зависимость между общими деформациями и напряжениями линейна, то для определения напряжений в грунтах полностью будут применимы решения теории упругости.

Изложенное позволяет сформулировать принцип линейной деформируемости:

-при небольших изменениях давлений, грунты можно рассматривать как линейно деформируемые тела.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТОВОМ МАССИВЕ.

studfiles.net

3. Классификационные показатели глинистых грунтов.

3.1. Классификационные показатели глинистого грунта в строительной практике.

Глинистые грунты содержащие достаточное количество глинистых частиц и достаточное количество влаги проявляют свойства пластичности, т.е. способность изменять под воздействием внешних сил свою форму без разрывов оплошности и трещин.

Глинистые частицы образовались в процессе выветривания горных пород под воздействием химических процессов, и характеризуется очень малыми размерами d<0,005мм при опытном определении по методике Сабанина и d≤0,002 по методу Стокса. Глинистые частицы состоят из разных минералов обладающих разной активностью взаимодействия с водой. Основные группы минералов глинястых частиц: коаланита, гидрослюд и монтмориллонита. При взаимодействии с водой вокруг глинистых частиц образуются пленки прочносвязанной и рыхлосвязанной воды. Оболочки прочносвязанной воды не могут быть удалены от частиц применением давления, оболочки рыхлосвязанной воды могут быть удалены при давлении P75кг/см2().

При наличии в глинистых грунтах только связанной воды они не проявляют свойств пластичности. При наличии в грунте связанной и свободной (гравитационной) воды они проявляют свойства пластичности. Эта особенность взаимодействия с водой была положена в основу методики оценки границы перехода глинистых грунтов из твердого в пластичное состояние. При значительном количестве свободной воды в глинистом грунте он теряет свойства пластичного тела и переходит в состояние вязкой жидкости. Эта особенность взаимодействия с водой была положена в основу определения границы перехода из пластичного состояния в текучее. Глинистые грунты с различным количеством глинистых частиц, отличающихся размерами, минеральным составом, различающихся составом солей, содержащихся в оболочке рыхлосвязанной воды, характеризуются разными показателями влажностей, соответствующих границам перехода из твердого в пластичное () и из пластичного в текучее состояние (). Влажности на границе раскатывания () и на границе текучести () определяются опытным путем на образцах нарушенной структуры.

В практике использования грунтов для строительных целей, классификация глинистых грунтов по содержанию и активности глинистых частиц осуществлялась по индексу пластичности

Содержание глинистых частиц по массе определяется опытом путем основанным на скорости падения частиц в воде. При известном содержании глинистых частиц Мг (в %) можно оценивать их коллоидно-химическую активность

А_к=I_p/М_Г

I_p – число пластичности в %;

При А_к>1,25 – глины с высокой коллоидной активностью, характеризуются высокой влагоемкостью, набухают при замачивании, могут значительно менять прочностные и деформационные свойства при увлажнении, могут резко менять свои свойства при замачивании техногенными жидкостями.

При 0,75<А_к<1,25 – глинистые грунты с нормальной коллоидной активностью, при взаимодействии с водой их свойства меняются в меньшей степени чем для грунтов с высокой активностью.

При 0,75>А_к – глинистые грунты с низкой коллоидной активностью.

Классификация глинистых грунтов по показателю I_p выполняется по таблице 3.1

Таблица 3.1.

Виды глинистых грунтов	Число пластичности Ip
Супесь	0,01≤Ip≤0,07
Суглинок	0,07<Ip≤0,17
Глина	0,17<Ip

Глины в природном состоянии обладают различной величиной влажности, которая может изменяться в процессе строительства и в процессе эксплуатации. Фактической влажности может соответствовать различное состояние грунта по пластичности, что в значительной мере может повлиять на его деформационные, прочностные и другие свойства. Классификационные состояния глинистого грунта по степени пластичности осуществляется по индексу текучести

Классификация глинистых грунтов по индексу текучести приведена в таблице 3.2.

Таблица 3.2.

Наименование грунта	Показатели индекса текучести
Супеси: -твердые -пластичные -текучие	IL<0 0≤IL≤1 1<IL
Суглинки и глины: -твердые -полутвердые -туго пластичные -мягко пластичные -текуче пластичные -текучие	IL<0 0≤IL≤0,25 0,25<IL≤0,50 0,50<IL≤0,75 0,75<IL≤1,0 1,0<IL

Состояние глинистого грунта по пластичности сильно влияет на изменение его строительных свойств, при устройстве фундаментов неглубокого заложения в качестве опорного слоя основания не рекомендуется применять глинистый грунт с I_L>0,75 а при устройстве свайных фундаментов I_L>0,6.

Оценка уплотнённости глинистого грунта может быть выполнена по коэффициенту уплотненности

e, e_p, e_L – коэффициенты пористости грунта естественного сложения на границе раскатывания и на границе текучести.

; .

– плотность вещества частиц грунта;

– плотность воды принимается 1г/см³.

При К_е<0 глинистый грунт не до уплотнен.

При К_е>1 глинистый грунт сильно уплотнен.

При К_е<1 грунт характеризуется средним уплотнением.

studfiles.net