рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Механика
/
Основные характеристики физических свойств грунтов, отбор образцов

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Основные характеристики физических свойств грунтов, отбор образцов

Основные характеристики физических свойств грунтов, отбор образцов - раздел Механика, МЕХАНИКА ГРУНТОВ Физические Свойства Грунтов Характеризуют Их Физическое Сост...

Физические свойства грунтов характеризуют их физическое состояние в условиях природного (ненарушенного) залегания.

Исследование свойств грунтов предусматривает получение материала горных пород для определения показателей их физико-технических свойств – отбор проб.

Количество отобранного грунта должно быть таким, чтобы состав и свойства пробы соответствовали составу и свойствам опробуемого слоя. Чем более неоднороден грунт, тем больше должна быть проба. Ее размер должен соответствовать технологическим требованиям лабораторных исследований, а общая масса материала должна быть достаточной для всего комплекса лабораторных работ.

Отбираемые пробы могут быть с нарушенным или ненарушенным сложением (монолит). Чем меньше нарушается структура грунта в процессе его отбора и на всем пути следования до лаборатории, тем больше будет достоверность показателей.

Пробы и монолиты отбирают из обнажений (мест выхода горных пород на земную поверхность) и из горных выработок (скважин, шурфов, штолен, траншей, расчисток и т. д.).

Поскольку при нарушении структурных связей грунта его свойства изменяются, желательно изучать состояние грунта при ненарушенной структуре.

Бурение скважин является основным видом разведочных работ при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях.

Буровая скважина – это цилиндрическая вертикальная (иногда наклонная или горизонтальная) горная выработка малого диаметра, выполняемая буровым инструментом. Начальную точку скважины называют устьем, а конечную забоем. Образцы горных пород, извлекаемые из скважины, называют керном, если они представляют собой монолиты цилиндрической формы, или шламом, если порода раздроблена.

Диаметр скважин, используемых при инженерно-геологических изысканиях, обычно находится в пределах от 34 до 273 мм (для гидрогеологических целей – больше). Глубина скважин определяется задачами исследований и для инженерно-строительной целей редко превышает 30 м, а при поиске вод для водоснабжения может быть более 800 м.

К преимуществам бурения относят высокую скорость проходки, возможность достижения больших глубин, механизацию операций, мобильность установок. Недостатками метода являются невозможность осмотра стенок скважины, небольшой размер образцов, необходимость промывки скважины при бурении.

По окончании полевых работ из скважин извлекают инструмент и обсадные трубы, выработки тщательно цементируют, грунт утрамбовывают, а поверхность земли выравнивают.

Проходка шурфов осуществляется путем разрушения пород в забое горной выработки и извлечения их на поверхность Земли. При небольших объемах работ разрушение
малопрочных пород производят вручную. В других случаях возможно использование пневматических молотков и даже взрывчатых веществ. В настоящее время широко внедряется механизированный способ проходки шурфов круглого сечения – дудок – с помощью специальных шурфопроходческих установок.

Недостатком шурфов является высокая стоимость и трудоемкость работ, особенно в скальных горных породах. В малоустойчивых породах стенки шурфов приходиться крепить. При проходке водонасыщенных пород организуют водоотлив. По окончании полевых работ шурфы ликвидируют аналогично скважинам (засыпка, трамбование).

Из открытых горных выработок и обнажений монолиты вырезают в форме куба или параллелепипеда со сторонами не менее 100 мм и не более 250 мм с помощью ножа и лопаты (см. рис. 2.1). Шурфы позволяют детально изучить геолого-литологический разрез участка, отобрать любые по размеру образцы грунтов и проводить опытные полевые работы.

Консервация образцов. С целью сохранения естественной влажности, отобранные монолиты и пробы подлежат немедленной консервации способом парафинирования. Монолит или керн обматывают двумя слоями марли, крупнозернистые и пористые грунты заворачивают в полиэтилен.

Транспортировка проб. Нарушенные образцы отправляют в лабораторию в жестких обоймах (металлических или пластмассовых банках). Открытые грани образцов закрывают герметичными крышками, горловину банки парафинируют. Если не требуется сохранить влажность, образцы помещают в мешочки или в ящики, снабдив двумя этикетками.

Хранение проб. Образцы хранят при температуре не менее 2 ºС и не более 20 ºС при относительной влажности не более 80 %. Монолиты грунтов текучепластичной и
мягкопластичной консистенции хранят не более 45 дней со дня отбора до лабораторных испытаний. Образцы полутвердой и твердой консистенции можно хранить до 90 дней (при температуре выше 20 ºС – до 15 дней).

Рис. 2.1. Отбор монолитов грунта:
1 – стенки шурфа; 2 – останец; 3 – монолит; 4 – место среза; 5 – вырезанный монолит; 6 – контейнер

Подготовка проб к исследованию. Для непосредственной подготовки пробы к анализу ее сокращают методом квартования. Для этого из общей пробы воздушно-сухого грунта отбирают не менее 100 г мелко- и среднезернистых песков, не менее 400 г крупнозернистых песков и гравия, не менее 4 кг щебня и галечника. Грунт тщательно перемешивают и распределяют по ровной поверхности слоем около 0,5 см. Затем двумя взаимно перпендикулярными линиями разделяют на 4 равные части – квадранты. Два противоположных по диагонали квадранта оставляют в качестве сокращенной пробы, два других удаляют. Эти действия продолжают до тех пор, пока не остается необходимый объем грунта.

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

Также непосредственно в полевых условиях (визуально) можно предварительно определить вид грунта (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Определение вида грунта в полевых условиях (визуально)

Грунт	Ощущения при растирании в руке	Вид в лупу	Состояние в сухом виде

Глинистый	Песчаные частицы не чувствуются, комочки раздавливаются с большим трудом	Песчинок не видно	Очень твердый в кусках
Суглинистый	Чувствуются песчаные частицы. Отдельные комочки раздавливаются легче	Ясно видно присутствие песчинок на фоне тонкого грунта	Комья и куски менее твердые, при ударе молотком рассыпаются в мелочь
		Окончание табл. 2.1

Суглинистый пылеватый	Песок не чувствуется, комочки раздавливаются сравнительно легко	Песка очень мало, видны тонкие пылеватые частицы	Комья и куски менее твердые, при ударе молотком рассыпаются в мелочь
Пылеватый	Производит впечатление сухой муки	Песка очень мало, пылеватых частиц очень много	Комья очень непрочные и легко рассыпаются
Супесчаный	Песчаные частицы преобладают, комочки раздавливаются без труда	Песчаные частицы преобладают над глинистыми и пылеватыми	Комья легко рассыпаются от давления руки
Песчаный	Глинистые частицы не чувствуются, рыхлая, несцементированная масса	Видны только песчаные частицы	Цементация отсутствует, сыпучий грунт

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.

Вследствие неоднородности любого рассматриваемого слоя грунта и ошибок при измерениях во время экспериментального определения характеристик грунта эти величины находят многократно, и полученные результаты обрабатывают методами математической статистики.

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.

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

При переходе к расчетному значению учитывается, что среднее значение вследствие неоднородности грунта и ограниченного числа определений может содержать ошибку, которая должна быть исключена. 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 e_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 .

При испытаниях следует выполнять требования соответствующих государственных стандартов, если они имеются, или различных ведомственных нормативных документов. Для испытаний используются стационарные, либо полевые лаборатории. Предпочтительными являются прямые методы испытаний, но в ряде случаев используются результаты косвенных методов исследования.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет... С А Пьянков...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Основные характеристики физических свойств грунтов, отбор образцов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

МЕХАНИКА ГРУНТОВ
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 27010265 «Промышленное и гражданское строительство» и 27010965 «Теплогазоснабжение и вентиляция

Пьянков, С. А., Азизов З. К.
П 87 Механика грунтов : учебное пособие / С. А. Пьянков, З. К. Азизов ; Ульян. гос. техн. ун-т. – Ульяновск : УлГТУ, 2008. – 97 с. ISBN 5-89146-700-0

Выписка из ГОС ВПО
ОПД.Ф.07 Механика грунтов: состав, строение и состояние грунтов; физико-механические свойства грунтов основания; распределение напряжений в грунтовом массиве; расчет о

Образование грунтов (генезис).
Континентальные отложения: · элювиальные (форма зерен угловатая); · делювиальные (перемещенные атмосферными водами и силами тяжести, напластования н

Структура, текстура и структурные связи грунта.
Следует различать структуру грунта, т. е. взаимное расположение частиц грунта и характер связи между ними и текстуру грунта, т. е. сложение грунта в массиве. Под структуро

Состав грунтов.
Грунты состоят из: твердых частиц; воды в различных видах и состояниях (в том числе льда при нулевой или отрицательной температуре грунта); газов (в том числе и воздуха). Вода и газы наход

Свойства твердых частиц.
Твердая минеральная масса состоит из первичных зерен скелета грунта (обломков горных пород и минералов) и вторичных частиц, служащих цементирующим веществом грунта. С

Свойства воды.
Свойства всех разновидностей грунтов, особенно песчаных, пылеватых и глинистых, самым существенным образом зависят от состава и содержания в них воды. В грунте различают кристаллизационную, или хим

Свойства газа.
Содержание воды и газа в грунте зависит от объема его пор: чем больше поры заполнены водой, тем меньше в них содержится газов. В самых верхних слоях грунта газообразная составляющая представлена ат

Структурно-неустойчивые грунты
Структурно-неустойчивыми называют такие грунты, которые обладают способностью изменять свои структурные свойства под влиянием внешних воздействий с развитием значительных осадок, п

Мерзлые и вечномерзлые грунты.
Грунты всех видов относят к мерзлым грунтам, если они имеют отрицательную температуру и содержат в своем составе лед. Вечномерзлыми называют грунты, которые находятся в мерзлом состоянии н

Лёссовые грунты.
Лёссовые грунты по своей структуре и составу значительно отличаются от других видов грунтов. У лёссовых грунтов размер пор значительно превышает размер твердых частиц, такие грунты по-другому назыв

Слабые водонасыщенные грунты.
К слабым водонасыщенным грунтам относят илы, ленточные глины и другие виды глинистых грунтов, характерными особенностями которых являются их высокая пористость в природном состоянии, насыщенность в

Торфы и заторфованные грунты.
Торф – это органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных остатков. Состав болотных остатков в них – не менее 50%. Песчаные пылеват

Основные расчетные модели грунтов
Требования к расчетным моделям Точность прогнозов в механике грунтов в большой степени определяется тем, с какой полнотой в уравнениях состояния отражаются особенности деформирования грунт

Условия работы грунтов в массиве. Основные законы и свойства, механические характеристики
Механическими называются те свойства грунтов, которые характеризуют их поведение под нагрузкой. Под действием передаваемых сооружением вертикальных или наклонных сил в массиве основ

Физические представления
Так как грунт состоит из твердых частиц и пор, которые частично или полностью заполнены водой, теоретически при его сжатии должны уменьшаться объемы всех трех компонентов – твердых частиц, воздуха

В полевых условиях с помощью штампов.
Выполняя отбор проб для испытания грунтов, мы нарушаем его структуру и, следовательно, нарушаем его свойства. Поэтому производят полевые испытание грунта штампами: большого и малого диаметра.

Закон сопротивления сдвигу для различных грунтов, характерные зависимости. Угол внутреннего трения и угол естественного откоса, трение и сцепление
Сдвиг – процесс изменения расположения частиц грунта под действием внешних сил. Грунты в основании сооружений, а также при неодинаковых отметках их поверхности испытывают

Предельное сопротивление грунтов сдвигу есть функция первой степени нормального напряжения.
τ = σ · tgφ + c, (3.6) где τ – сопротивление сдвигу; σ – нормальное напряжение (давление)

Коэффициент фильтрации
Водопроницаемость связана с уплотнением грунта, так как при уплотнении из грунта в первую очередь извлекается влага. В строительстве фильтрационные свойс

Влияние подземных вод на строительные свойства грунтов и на фундаменты
На различной глубине от поверхности земли встречаются грунты, пропитанные водой. Эти воды называются грунтовыми, а верхняя поверхность их – уровнем грунтовых вод.

Влияние грунтовых вод на устойчивость и прочность основания
Изменение уровня грунтовых вод после возведения сооружения может резко понизить прочность основания и вызвать серьезные деформации сооружения в следующих случаях: · при наличии в грунте ле

Агрессивность грунтовых вод
Грунтовые воды, способные разрушать цементные бетоны и растворы, называются агрессивными. Агрессивность их зависит от химического состава растворенных в них солей и кислот. Эти вещества попа

Влияние физических и механических характеристик на строительные свойства грунтов
Характерные свойства грунтов длительное время воспринимать внешние нагрузки при деформациях оснований, не препятствующих нормальной эксплуатации зданий и сооружений, называют их строительными св

Фазы напряженно-деформированного состояния грунта
Фазы напряженно-деформированного состояния грунтаизучаются с целью установления расчетных моделей деформирования грунтового основания, приемлемых для инженерных расчетов его прочности, устойчивости

Доказательство применимости теории упругости к грунтам (постулаты теории упругости).
1. Деформации пропорциональны напряжениям Рис. 4.2. За

Определение напряжений в массиве грунта при действии единичной вертикальной силы N, приложенной к границе грунтового основания.
Решение задачи Буссинеска. Основано на следующих гипотезах (впоследствии подтвержденных точными решениями): а) нормальные напряжения на площадках, касательных к сферическо

Определение напряженийσzпри действии местного равномерно распределенного давления (метод угловых точек).
Если закон распределения давления по поверхности изотропного линейно-деформируемого полупространства известен, то элементарное суммирование можно заменить интегрированием.

Линейные и нелинейные деформации.
В общем случае грунтам свойственна нелинейная деформируемость, причем в пределах фаз I и II, в некотором начальном интервале изменения напряжений она достаточно близка к линейной.

Метод послойного суммирования
В большинстве практических случаев основание сложено по глубине разнородными грунтами, представленными в материалах инженерно-геологических изысканий инженерно-геологическими элементами (ИГЭ). Мето

Порядок расчета
1. Строим расчетную схему. 2. Разбиваем грунтовый массив ниже подошвы фундамента шириной b на элементарные слои, исходя из следующих условий: · мощность любого элементарног

Допущения при расчете по этому методу
1. Линейная зависимость между напряжениями и деформациями. 2. Осадки рассматриваются, исходя из maxPz – под центром фундамента. 3. Не учитывается, как правило, с

Затухание осадки во времени
Затухание осадки грунтов во времени (их консолидация) является сложным процессом, на который оказывают влияние водопроницаемость, структура, поровое давление, ползучесть скелета грунта, сжимаемость

Реология и нелинейная механика грунтов
Реология как наука, изучающая вопросы течения материалов, имеет три основных направления исследований: медленно развивающихся во времени деформаций – деформаций ползучести; расслабл

Длительная прочность грунта и релаксация напряжений
Если образец грунта подвергать деформациям сдвига, осевого сжатия или растяжения при различных нагрузках, то можно отметить, что чем большая нагрузка приложена к образцу, тем скорее наступает стади

Деформации ползучести грунта при уплотнении
Если деформацию образца водонасыщенного грунта в одометре или осадку слоя грунта без возможности бокового расширения изобразить во времени кривой в полулогарифмической системе координат, то она буд

Вопросы нелинейной механики грунтов
Ранее отмечалось, что близкая к линейной зависимость при небольших давлениях наблюдается в пределах фазы упругих деформаций и фазы уплотнения и местных сдвигов. Если давление по подошве жестких фун

Виды неравномерных осадок сооружений
Причины развития неравномерных осадок в сооружении. Равномерная осадка сооружений обычно никаких трудностей не вызывает. (Известны отечественные с

Причины развития неравномерных осадок выпирания
Данные осадки возникают за счет появления зон пластических деформаций оснований и выдавливания грунта в стороны (рис. 5.25). При давлении Р = R глубина зон п

Причины развития неравномерных осадок разуплотнения
Sразупл. – развивается под действием нагрузки, не превышающей величину природной, т. е. нагрузки, равной весу вынутого грунта при откопке котлована. Эт

Причины развития неравномерных осадок расструктуривания
Наибольшее влияние на развитие общих осадок могут оказать осадки расструктуривания, Sрасстр., вызванные нарушением структуры грунтов основания при отрывке котлованов и устройстве

Причины развития неравномерных осадок в период эксплуатации
1. Уплотнение грунтов после начала эксплуатации Sэкспл. сооружения: · деформации ползучести грунта и процесс фильтрационной консолидации;

Особенности деформирования различных типов грунтов
Особенности деформирования грунтов по-разному проявляются у различных видов грунтов и существенно зависят от состояния грунта и интенсивности действующих нагрузок. Монолитные ска

Мероприятия по повышению устойчивости сооружений, откосов и склонов
Первое основное направление – это уменьшение суммарных активных воздействий на сооружение, способных вызвать нарушение их устойчивости. Примерами таких мероприятий в рассмотренных на рис.

Общие положения.
Ограждающие конструкции предназначены для того, чтобы удерживать от обрушения находящийся за ними грунтовый массив. Характерным примером ограждающей конструкции является подпорная стенка – к

Определение активного давления на вертикальную гладкую стенку при горизонтальной поверхности засыпки.
Рассмотрим простейший случай, когда засыпка представлена идеально сыпучим грунтом (рис. 6.8). Поскольку принято, что стенка имеет абсолютно гладкую грань, т. е. трение грунта о стенку отсутствует (

Учет нагрузки на поверхности засыпки.
При наличии на поверхности сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью (рис. 6.9, а) выражение (6

Учет наклона, шероховатости задней грани стенки и наклона поверхности засыпки.
Этот случай является общим. Рассмотрим предельное равновесие призмы обрушения ОАВ согласно расчетной схеме, представленной на рис. 6.9, а. Здесь

Определение активного давления при ломаной форме грани стенки и неоднородных грунтах засыпки.
В этом случае стенка и грунты засыпки разделяются по горизонтали на отдельные участки, в пределах которых угол наклона стенки и физико-механические характеристики грунтов (

Определение пассивного давления.
Как указывалось выше, пассивное давление возникает при перемещении стенки в сторону грунта засыпки. Характерный пример такого случая показан на рис. 6.12, а. Под действием активного давления справа

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Механика грунтов – научная дисциплина, изучающая напряженно-деформированное состояние грунтов, условия их прочности, давление на ограждения, устойчивость грунтовых массивов и др. В механике грунтов