ОБЩАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

 

 

 

 

О.Ф. Зятева

 

ОБЩАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

 

Лабораторный практикум

 

 

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» _____________________________________________________________ …  

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум по дисциплине “Общая инженерная геология” составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом на основе существующих стандартов и правил, методических указаний и включает задания по основным направлениям инженерной геологии.

В результате выполнения практических заданий студенты закрепляют теоретические знания и приобретают практические навыки инженерно-геологической оценки свойств горных пород и грунтов, составления инженерно-геологических классификаций процессов и явлений и выявления геодинамической обстановки, а также знакомятся с основами инженерно-геологического картирования.

ТЕМЫ ЗАДАНИЙ

и классификационных показателей   Цель. Ознакомиться с методами и методикой описания песчаных и глинистых грунтов в полевых условиях

Контрольные вопросы.

1. Перечислить основные признаки, предложенные И.Н. Филатовым для определения разновидностей глинистых грунтов.

2. В каком состоянии (консистенции) в природных условиях встречается супесь?

3. В каком состоянии (консистенции) в природных условиях встречаются суглинки и глины?

4. Назвать основные признаки, используемые для определения консистенции глинистых пород.

5. Перечислить основные визуальные признаки, используемые при определении степени влажности песчаных пород.

6. Какие выделяются разновидности песков по степени влажности?

7. Какие типы и подтипы лессовых пород выделены А.К. Ларионовым?

8. Перечислить основные полевые признаки, используемые при определении структуры лессовых пород.

Таблица 1 - Признаки для определения разновидностей глинистых пород (по И.Н. Филатову)

Породы	Ощущение при растирании породы пальцами на ладони руки	Виды растертой массы на ладони, при наблюдении в лупу, а также простым глазом	Состояние сухой породы	Состояние влажной породы	Отношение породы к скатыванию при взаимодействии ее с водой	Другие признаки
Глина	Очень трудно растираются в порошок	Однородная тонкопорошковая масса, не содержащая частиц крупнее 0.25 мм	Твердые комья не рассыпаются от удара молотком в порошок и при давлении рукой	Пластичное, липкое и мажущее	Легко дают прочный длинный шнур диаметром менее 1 мм. Легко скатывается в шарик.	При резании ножом в сыром состоянии дают гладкую поверхность, на которой не видно песчинок
Суглинки	Растертая на ладони масса не дает ощущения однородного порошка	Среди преобладающих пылевато-глинистых частиц ясно видны песчаные частицы крупнее 0.25 мм	Комья легко разваливаются при ударе молотком и при давлении рукой	Пластичное	Длинного шнура не дают. Шнур при сгибании образуется в шарик	То же, но чувствуется присутствие песчинок
Супесь	Неоднородный порошок, в котором явно чувствуется присутствие песка	Преобладают песчаные час-тицы крупнее 0.25 мм, более мелкие являются примесью	Комья легко рассыпаются от давления рукой и при растирании	Слабо пластичное	Скатываются в шнур. Шарик образует трещины на поверхности и осыпается	При резании ножом в сыром состоянии дают шероховатую поверхность

 

 

Продолжение табл.1

 

Породы	Ощущение при растирании породы пальцами на ладони руки	Виды растертой массы на ладони, при наблюдении в лупу, а также простым глазом	Состояние сухой породы	Состояние влажной породы	Отношение породы к скатыванию при взаимодействии ее с водой	Другие признаки
Песок	Ощущение песчаной массы	Состоит нацело из зерен песка	Сыпучее	При незначительном увлажнении обладает небольшой вяжущей связностью. При пере-увлажнении переходит в текучее состояние	Не скатывается в шнур и в шарик
Гравий		Присутствие частиц крупнее 2 мм свыше 50

 

Таблица 2 - Визуально определяемые признаки состояния глинистых (непросадочных) грунтов по консистенции (Справочник, 1975)

 

Консистенция	Признак
Супесь	Твердая	Образец грунта при ударе разбивается на куски, при сжатии в ладони рассыпается, при растирании пылит. Вырезанный кусок ломается без заметного изгиба.
Пластичная	Образец грунта легко разминается рукой, хорошо формируется и сохраняет природную форму, при сжатии в ладони ощущается влажность. Иногда обладает липкостью.
Текучая	Образец грунта легко деформируется от незначительного нажима и растекается.
Суглинки и глины.	Твердая	Образец грунта при ударе разбивается на куски, иногда при сжатии в ладони рассыпается, при растирании пылит, ноготь большого пальца вдавливается в образец грунта с трудом.
Полутвердая	Вырезанный брусок грунта без заметного изгиба ломается с образованием шероховатой поверхности излома, при разминании крошится. Ноготь большого пальца вдавливается в образец грунта без особых усилий.
Тугопластичная	Вырезанный брусок грунта заметно изгибается еще до излома. Кусок грунта с трудом разминается руками; палец легко оставляет неглубокий отпечаток, но вдавливается лишь при сильном нажиме.
Мягкопластичная	Образец грунта на ощупь влажный или очень влажный. Кусок грунта легко разминается, но при формировании сохраняет приданную ему форму. Иногда приданная форма сохраняется на продолжительное время. Палец вдавливается в образец грунта при умеренном нажиме на несколько сантиметров.
Текучепластичная	Образец грунта на ощупь влажный. Кусок грунта разминается при легком нажиме пальцем, но не сохраняет форму, липкий и без просушивания не может быть раскатан в жгут толщиной 3 мм.
Текучая	Образец грунта на ощупь очень влажный. При формировании не сохраняет приданную форму, а помещенный на наклонную плоскость течет толстым слоем (языком).

Таблица 3 - Простейшие классификационные показатели грунтов

для массовых определений в поле

Признак (свойство)	Показатель	Метод определения
1. Состав и строение
Цвет	Название цвета и его оттенка для грунта с естественной влажностью	Визуальный, рекомендуется пользоваться шкалой цветов.
Минералогический состав, в особенности содержание химически нестойких минералов пирита и др.	Общая характеристика состава главных и второстепенных минералов с указанием (приблизительно) процента их содержания в грунте	Визуальный или с помощью лупы
Карбонатность	1.Известковые стяжения 2.Интенсивность вскипания с HCI	1.Визуальный. 2. Проба на вскипание с HCI
Примесь органических соединений	1. Темный или черный цвет грунта. 2. Наличие растительных остатков	1.Визуальный. 2. Растворение в щелочи (в растворе соды)
Засоленность главным образом гипсом и хлористым натрием	Наличие кристаллов легко растворимых минералов, белых и серых выцветов и налетов	1.Визуальный. 2. Простейшее опробование водной вытяжки и с помощью походной лаборатории
Оглеенность, наличие закиси железа	Серовато-зеленый цвет	Визуальный
Ожелезненность, наличие окиси железа	Бурый, красно-бурый, желто-бурый цвет	Визуальный.
Текстура	1.Степень однородности. 2.Характер слоистости. 3.Включения	Визуальный
Трещиноватость и отдельность	Густота, ориентировка и размеры трещин. Характер поверхности трещин: ровный, шероховатый и т.д. Выполнение трещин	Визуальный
Структура	1.Размер и степень однородности зерен. 2. Форма зерен, окатанность, изометричность. 3.Взаимное расположение зерен. 4. Тип цемента	Визуальный (рекомендуется пользоваться эталоном ЦНИИГРИ)     Визуальный
2. Естественное состояние
Выветрелость	Изменение характерных для данной породы признаков и свойств, в частности, цвета, уменьшение прочности, появление вторичных минералов гипса, окислов железа и др., трещиноватость	Визуальный.
Естественная влажность	Изменение состояния грунта при сжатии в руке. Характер пятна на бумаге, форма распада куска при сжатии пальцами и т.д.	Простейшее опробование (табл.1)
Естественная консистенция	Характер поведения грунта при встряхивании, раскатывании в жгут, величина вдавливания, нагрузка необходимая для конуса штампа и т.д. (см. табл.2)	1.Простейшее опробование. 2.С помощью полевого прибора типа конуса и др.

 

 

Таблица 4 - Визуально определяемые признаки степени влажности песчаных грунтов(Справочник, 1975)

 

Степень влажности грунта	Признак
Маловлажный Sr < 0.5	При сжатии образца песка в ладони ощущается влага, при встряхивании на ладони песок рассыпается на комки; на фильтровальной бумаге, на которую положен песок, образуется влажное пятно
Влажный 0.5< Sr < 0.8	При сжатии образца песка в ладони хорошо ощущается влага, образец формируется и сохраняет некоторое время форму; на фильтровальной бумаге, на которую положен песок, образуется влажное пятно
Насыщенный водой Sr > 0.8	Встряхиваемый на ладони образец располагается, образуя лепешку, или растекается

 

Тема 2. Изучение методов и методик гранулометрического состава грунтов

и способов его графического изображения

 

Цель работы. Освоить способы графического изображения гранулометрического состава грунтов и определения гранулометрических коэффициентов.

Задание.

1. Ознакомиться с методами и методиками изучения гранулометрического состава песчано-глинистых грунтов.

2. По данным табл. 6 в соответствии с указанным вариантом построить суммарные интегральные кривые песков, определить коэффициенты неоднородности С_u – d₆₀/d₁₀; средний размер частиц d₅₀; коэффициент сортировки К_s – d₉₀/d₁₀.

а) по среднему размеру частиц d₅₀ дать название песков, при d_50:

до 0,1 мм – пылеватый; 0,1–0,25 мм – мелкий:

0,25–0,5 мм – средний; 0,5 мм и более 0,5 мм – крупный;

б) по коэффициенту неоднородности С_u определить степень неоднородности и суффозионность при: С_u < 3 – однородный; С_u > 3 – неоднородный;

С_u < – несуффозионный; С_u > 10 – суффозионный.

в) по коэффициенту сортировки определить степень сортированности песка;

К_s< 3 – хорошо сортированный; К_s 3 – 5 средне сортированный;

К_s 5 – 10 плохо сортированный; К_s > 10 несортированный.

3. Построить треугольник гранулометрического состава и нанести на него данные гранулометрического анализа.

Пески: М – мелкие; С – средние; К – крупные; Р – разнозернистые

4. Дать общее заключение о породе.

Пример: Песок мелкий, однородный, несуффозионный, хорошо сортированный.

 

Контрольные вопросы.

1. Какие методы используются при изучении гранулометрического состава пород?

2. Какие практические вопросы можно решать, опираясь на результаты изучения гранулометрического состава горных пород?

 

Таблица 5 – Простейшие признаки для полевого определения структуры лессовых пород	Микротрещины нанесения трёх капель воды на монолитную поверхность	Т - 0   Т - 1	Т - 1     Т - 1	Т - 2     Т - 3
Характер, форма сечения и тип стенок макропор (признак не обязательный)	Макропоры округлые округло неправильной формы. Стенки рыхлые и слабоплотные Известковистость стенок отсутствует или незначительна	Встречаются макропоры всех типов   То же	Макропоры округлые с плотными стенками, обычно известковистые
Характер поверхности излома монолитной породы (наблюдаемый под лупой)	Ровная, рыхлая     Слабо агрегированная, менее ровная	Преобладает ровная, рыхлая. Агрегированная менее 35% Преобладает агрегированная (35-60 % площади)	Сильно агрегированная, очень неровная Слитная, резко неровная
Усилие при снятии 1-2 миллиметрового слоя ножом в сухой породе	Легко снимается тонкозернистая пыль   Легко, редко образуются агрегатики	Слегка затруднено, наряду с пылью образуются агрегаты Затруднено, образуется много агрегатов	Значительно выкрашиваются агрегаты Очень значительно выкрашиваются агрегированные участки
Усилие при изломе воздушно-сухого образца	Легко ломается     Ломается с небольшим усилием	То же   Ломается с применением значительной силы	Ломается с применением большой силы Очень крепкая. Необходимо разбивать молотком
Типы и подтипы структуры лессовых пород по А.К.Ларионову (1959)	Зернистая 1. Рыхлая     2. Слабо агрегативная	Зернисто-агрегативная 1. С преобладанием зернистых участков 2. С преобладанием агрегированных участков	Агрегативная 1. Сильно агрегированная   2. Слитая

 

3. С какой целью осуществляется предварительная подготовка, какие применяются способы и схемы подготовки грунтов?

4. Какие Вы знаете способы графического изображения результатов гранулометрического анализа? Кратко их охарактеризуйте.

5. Поясните принцип построения интегральной кривой гранулометрического анализа.

6. Какие коэффициенты можно определить по интегральной кривой гранулометрического анализа и как они определяются?

 

Таблица 6 – Данные гранулометрического анализа

 

Вариант	№ п/п	Содержание фракций, мм, в %
> 0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	< 0,001
								-	-
								-
							-	-
								-
								-

 

 

Продолжение табл.6

 

Вариант	№ п/п	Содержание фракций, мм, в %
> 0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	0,005-0,001	< 0,001
								-
								-

 

Гранулометрический состав песчаных и глинистых грунтов

Под гранулометрическим (или механическим) составомгрунта понимается относительное содержание в нем (по массе) частиц различной величины. Гранулометрический состав является одним из важных факторов, определяющих… Гранулометрический(или механический) состав характеризует осадочные породы в отношении их дисперсности, т.е., размеров…

Гранулометрический анализ состоит в разделении грунта на группы с близкими по величине частицами - так называемые фракции.

Определение гранулометрического состава необходимо для реше­ния ряда практических вопросов, важнейшими из которых являются [2]:

- классификация грунтов по гранулометрическому составу;

- приближенное вычисление водопроницаемости рыхлых несвязных грунтов по эмпирическим формулам;

- оценка пригодности грунтов для использования их в качестве насыпей для дорог, дамб, земляных плотин;

- выбор оптимальных отверстий для фильтров буровых скважин;

- оценка возможных явлений суффозии в теле фильтрующих плотин и их основаниях, в стенках котлованов, бортах выемок и т. д. и расчет обратных фильтров;

- оценка рыхлых несвязных грунтов как строительного материала и, главным образом, как – заполнителя при изготовлении бетона.

В настоящее время разработано много методов гранулометрического анализа грунтов. Эти методы объединены [6] в следующие группы:

1. Глазомерный или визуальный. Метод основан на сравнении на глаз или с помощью лупы изучаемого грунта с эталонами, гранулометрический состав которых известен.

2. Полевые методы. Наиболее распространенный и простой метод Рутковского. В основу метода положены, способность глинистых частиц набухать в воде и различная скорость падения частиц в воде в зависимости от их размера.

3. Ситовой метод – рассеивание грунта на ситах.

4. Гидравлические методы. Методы основаны на различии в скорости падения в воде частиц разной крупности. Среди методов этой группы различают:

а) методы отмучивания в спокойной воде – Сабанина, Аттерберга и др.;

б) методы разделения током воды, например, способ Щене.

5. Непрерывные методы анализа, среди которых можно выделить:

а) методы, основанные на последовательном взятии проб из приготовленных суспензий (пипеточный анализ);

б) методы, заключающиеся в непосредственном взвешивании осадков последовательно выпадающих из суспензии при ее отстаивании (способ Овен-Одела);

в) методы, основанные на учете изменения плотности или гидростатического давления суспензии (ареометрический анализ и метод Вигнера).

6. Центрифугирование. Этот метод гранулометрического анализа основан на разной скорости осаждения частиц грунта разной крупности центробежной силой, развивающейся при вращении центрифуги.

Наибольшее распространение в инженерно-геологической практике получили ситовый анализ, метод двойного отмучивания, пипеточный метод, ареометрический анализ и полевой метод Рутковского.

Лабораторное определение гранулометрического состава должно проводиться в соответствии с ГОСТ 12536–79 "Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава".

 

Предварительная подготовка связных грунтов

К гранулометрическому анализу

Существующие способы подготовки грунта к гранулометрическому анализу можно разделить на три группы: 1) механические; 2) химические;

Способы графического изображения

Гранулометрического состава грунтов

  2.3.1. Циклограмма гранулометрического состава Площадь круга, очерченного произвольным диаметром, разбивается на секторы с длинами дуг, пропорционально содержанию…

Суммарная кривая гранулометрического состава

Способ суммарной кривой гранулометрического состава имеет наибольшее распространение. Кривая гранулометрического состава может быть построена в…    

Влажность грунта следует определять как отношение массы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

Подготовка к испытаниям

Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15–50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой.

Пробы грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 10 – 20 г отбирают способом квартования из грунта в воздушно-сухом состоянии растертого, просеянного сквозь сито с сеткой № 1 и выдержанного открытым не менее 2 ч при данной температуре и влажности воздуха.

Проведение испытаний

Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные – в течение 5 ч. Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, остальных… Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания… После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием до температуры помещения и…

Обработка результатов.

  W = 100 (т1- то)/ (то- т), (1)

Плотность грунта определяется отношением массы образца грунта к его объему.

Подготовка к испытаниям.

Кольца–пробоотборники изготавливают из стали с антикоррозионным покрытием или из других материалов, не уступающих по твердости и коррозионной… Кольца нумеруют, измеряют внутренний диаметр и высоту с погрешностью нe более… Пластинки с гладкой поверхностью (из стекла, металла и т. д.) нумеруют и взвешивают.

Проведение испытаний.

Грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачищают поверхность грунта вровень с краями кольца и закрывают торцы пластинками. При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов вдавливают в…

Обработка результатов.

  ρ = (т1 - m о - m2 ) / V (2)  

Границу текучести следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм.

Подготовка к испытаниям

Для определения границы текучести используют монолиты или образцы нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, Для грунтов, содержащих органические вещества, границу текучести определяют… Образец грунта природной влажности разминают шпателем в фарфоровой чашке или нарезают ножом в виде тонкой стружки (с…

Подготовка к испытаниям

  Проведение испытаний Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемешивают, берут небольшой кусочек и раскатывают ладонью на стеклянной или…

Контрольные вопросы.

1. В чем заключается сущность метода одноплоскостного среза?

2. Охарактеризуйте основные схемы испытаний грунтов методом одноплоскостного среза. Каковы основные критерии выбора схемы испытаний и размера ступеней нагрузок?

3. Охарактеризовать принципиальные особенности установки, используемой для испытаний образцов грунта методом одноплоскостного среза

4. В чем заключаются особенности проведения испытаний образцов по схеме консолидированного-дренированного одноплоскостного среза?

5. В чем заключаются особенности проведения испытаний образцов по схеме неконсолидированного-недренированного одноплоскостного среза?.

6. Какие способы используются при обработке результатов, полученных при испытании образцов грунтов методом одноплоскостного среза? В чем суть этих способов?

 

6.1. Общие сведения о методе одноплоскостного среза

и используемом оборудовании

Испытание грунта методом одноплоскостного среза проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления грунта срезу (τ, МПа); угла внутреннего трения(φ^о); удельного сцепления (С, МПа) для песков (кроме гравелистых и крупных), глинистых и органо-минеральных грунтов.

Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем сдвига одной части образца относительно другой его части касательной нагрузкой при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза. Недопускается испытывать грунты, выдавливаемые в процессе испытания в зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки.

Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором образец грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном напряжении. Для определения удельного сцепления (С, МПа) и угла внутреннего трения (φ^о) необходимо провести не менее трех испытаний при различных значениях нормального напряжения.

Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или в водонасыщенном состоянии, или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности (в т.ч. при полном водонасыщении), или образцы, отобранные из уплотненного массива, для искусственно уплотненных грунтов.

Образцы просадочных грунтов испытывают в водонасыщенном состоянии. В необходимых случаях сопротивление срезу для просадочного грунта может определяться при природной влажности или при влажности на границе раскатывания, если последняя превышает природную.

Образцы набухающих грунтов испытывают при природной влажности. В необходимых случаях - в условиях полного водонасыщения после стабилизации свободного набухания или набухания (уплотнения) при заданном нормальном давлении.

Образцы засоленного грунта испытывают после предварительно выщелоченного грунта после стабилизации суффозионной осадки при заданном нормальном давлении.

Образцы насыпных грунтов – при их максимальной, требуемой или достигаемой плотности.

Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3 диаметра. Для однородных глинистых грунтов (без включений) допускается при испытаниях в полевых лабораториях уменьшать диаметр образца до 56 мм.

В состав установки для испытания грунта методом одноплоскостного среза должны входить:

- срезная коробка, состоящая из подвижной и неподвижной частей и включающая рабочее кольцо с внутренними размерами не менее 70 мм, жестких сплошного и перфорированного штампов;

- механизм для вертикального нагружения образца;

- механизм создания касательной нагрузки;

- устройства для измерения деформаций образца и прикладываемой нагрузки.

Для испытания образца песчаных грунтов применяют срезную коробку с нижней подвижной частью. Конструкция срезного прибора должна обеспечивать первоначальное вертикальное давление на образец (от веса штампа и измерительных приборов на нем) не более 0,025 МПа. При тарировке срезной коробки в соответствии с паспортом на прибор устанавливают поправки на преодоление трения подвижной части срезной коробки.

При необходимости предварительного уплотнения образца могут применяться уплотнители, позволяющие производить уплотнение при заданном давлении и сохранении природной или заданной влажности, а также в условиях полного водонасыщения.

В состав уплотнителя должны входить следующие основные узлы:

- цилиндрическая обойма, в которую помещается рабочее кольцо с образцом;

- жесткий перфорированный штамп;

- механизм для вертикального нагружения образца;

- ванна для водонасыщения образца;

- гидроизолирующие элементы;

- устройство для измерения вертикальных деформаций образца.

 

6.2. Методика испытаний

6.2.1. Подготовка к испытаниям

 

Испытания проводят по следующим схемам:

- консолидированно-дренированное испытание – для песков и глинистых грунтов независимо от их степени влажности в стабилизированном состоянии;

- неконсолидированно-недренированное испытание – для водонасыщенных глинистых и органо-минеральных грунтов в нестабилизированном состоянии и просадочных грунтов, приведенных в водонасыщенное состояние замачиванием без приложения нагрузки.

Изготовленный образец взвешивают и в зависимости от схемы испытания и вида грунта приступают или к его предварительному уплотнению, или сразу к испытанию на срез.

Предварительное уплотнение образца при консолидированно-дренированном испытании проводят непосредственно врабочем кольце срезного прибора или в уплотнителе.

При предварительном уплотнении в уплотнителе рабочее кольцо с подготовленным образцом грунта следует поместить в обойму уплотнителя, а затем собранную обойму установить в ванну уплотнителя на перфорированный вкладыш (предварительно торцы образца необходимо покрыть влажным бумажным фильтром). Далее необходимо установить на образец перфорированный штамп, произвести регулировку механизма нагрузки, установить приборы для измерения вертикальных деформаций грунта и записать их начальные показания.

Для испытаний образцов грунта в условиях полного водонасыщения необходимо предварительно замочить образцы, заполнив ванну уплотнителя водой.

При испытании просадочных грунтов, имеющих природную влажность меньше W_p, необходимо доувлажнить образцы до влажности, равной W_p.

Образцам набухающих грунтов, предназначенным для определения сопротивления срезу в условиях полного водонасыщения после стабилизации деформаций набухания при заданном нормальном давлении σ, необходимо передать до начала замачивания давление σ. Время насыщения образцов водой должно быть не менее значений, указанных в таблице 22.

При проведении испытаний на повторный срез образец грунта разрезают на две части острым ножом или леской по плоскости первого среза, тщательно заравнивают торцевые поверхности обеих половин, соединяют их между собой и помещают в рабочее кольцо срезного прибора.

Проведение испытаний

Проведение консолидированно-дренированного испытания

Предварительное уплотнение образца (за исключением образцов просадочных грунтов, испытываемых в водонасыщенном состоянии), производят при нормальных… Каждую ступень давления при предварительном уплотнении выдерживают в течение…  

Проведение неконсолидированно-недренированного испытания

Рабочее кольцо с образцом грунта помещают в срезную коробку и закрепляют в ней. Далее устанавливают сплошной штамп, Производят регулировку механизма… На образец грунта передают сразу в одну ступень нормальное давление σ ,… Если при давлениях 0,125 и 0,15 МПа происходит выдавливание грунта в зазор между подвижной и неподвижной частями…

Обработка результатов

τ = Q/ А; (8)   σ = F/ A, (9)

Варианты заданий для выполнения работы

 

Во всех вариантах (табл. 26) применена схема испытаний на одноплоскостной срез – быстрое испытание, без уплотнения при естественной влажности. Высота кольца – 35 мм, площадь кольца – 40 см².

 

 

Таблица 26 – Результаты определения сопротивления образца грунта срезу

 

Нормальное давление при срезе, σ, МПа	Сопротивление грунта срезу, τ, МПа
Варианты
0,1	0,060	0,055	0,080	0,060	0,065	0,065	0,070	0,085	0,075	0,060
0,2	0,110	0,093	0,105	0,115	0,118	0,135	0,125	0,110	0,100	0,135
0,3	0,145	0,120	0,135	0,165	0,175	0,175	0,155	0,130	0,118	0,170

 

Продолжение табл. 26

 

Нормальное давление при срезе, σ, МПа	Сопротивление грунта срезу, τ,МПа
Варианты
0,1	0,065	0,088	0,090	0,060	0,065	0,065	0,035	0,080	0,065	0,080
0,2	0,130	0,120	0,120	0,135	0,130	0,100	0,060	0,110	0,110	0,120
0,3	0,170	0,185	0,131	0,170	0,170	0,140	0,085	0,160	0,170	0,180

 

График зависимости сопротивления грунта срезу от нормального давления τ = ƒ (σ) построить согласно рекомендаций, приведенных на рис. 7.

 

Угол внутреннего трения φ^о и удельное сцепление С,МПа вычислить по формулам (12) и (13).

Вывод о прочности исследованного образца грунта. Например. Угол внутреннего трения (φ^о) и удельное сцепление (С,МПа) равны 15 град и 0,02 МПа, соответственно. Значения прочностных характеристик полученных графическим и аналитическим методами близки (отличаются незначительно).

 

Тема 7. Классификации инженерно-геологических

Процессов и явлений

Задание. 1. Ознакомиться с известными классификации и принципами их составления. 2. Составить инженерно-геологическую классификацию и описать геодинамическую обстановку на территории (по карте,…

Классификации инженерно-геологических процессов и явлений

И принципы их составления

Общие классификации составляются для всех геологических и инженерно-геологических процессов и явлений в целом. Региональные классификации процессов и явлений разрабатываются применительно к… Частные классификации составляются для отдельных процессов и явлений по различным признакам.

Общие сведения о картах и картировании

Инженерно-геологические карты различаются по масштабу, назначению, принципам составления и содержанию.

В соответствии с масштабами съемок инженерно-геологические карты разделяются на мелкомасштабные (масштаб 1:1 000 000 и мельче), среднемасштабные (масштаб 1:500 000 – 1:100 000) и крупномасштабные (масштаб 1:50 000 и крупнее). Взависимости от масштаба они имеют различное назначение.

Мелкомасштабные карты предназначены для планирования отраслей народного хозяйства, составления схем развития отраслей хозяйства, составления рабочих гипотез об инженерно-геологических условиях при отсутствии более детальных сведений, разработки региональных мероприятий по охране и рациональному использованию геологической среды.

Среднемасштабные карты предназначены для решения вопросов планирования на стадиях ТЭО, районной планировки городов и поселков, выбора вариантов трасс линейных сооружений и т.д.

Крупномасштабныекарты предназначены для предпроектных проработок, обоснования строительного проектирования, сравнения и выбора вариантов, составления и выбора вариантов генпланов городов, поселков, компоновки сооружений, разработки защитных мероприятий, выборов типов фундаментов

На инженерно-геологических картах отображаются различные категории пород.

Под категориями пород или геологическими телами понимается определенный объем пород, выделенный по возрастным, генетическим, петрографическим признакам, по однородности состояния и свойств.

Впервые разделение горных пород на категории для отображения на инженерно-геологических картах было предложено И.В. Поповым [11]. Он предложил выделять следующее категории пород:

Формации – крупные комплексы горных пород сформировавшихся под влиянием одних геотектонических и палеоклиматических факторов. Выделяются платформенные и геосинклинальные формации осадочных, магматических и метаморфических горных пород;

Сратиграфо-генетические комплексы – породы одного генезиса, сформировавшиеся в одной физико-географической обстановке, Выделяются на основе геологических схем стратиграфических подразделений отложений для разных регионов.

Петрографические или литологические типы выделяются по минералогическому и петрографическому составу;

Инженерно-геологические виды и разновидности – по химическим, минералогическим, петрографическим и физико-механическим свойствам;

Инженерно-геологические группы – объединяют виды и разновидности, если их разделение вызывает затруднение. Группы обособляются по однородности инженерно-геологических свойств.

В зависимости от масштаба инженерно-геологических карт на них выделяются различные категории пород (табл. 28).

 

Таблица 28 – Категории пород, выделяемые на инженерно-геологических картах

 

Группы карт по масштабам	Категории выделяемых пород
Мелкомасштабные	Формации, стратиграфо-генетические комплексы, с характеристикой классов по характеру структурных связей
Среднемасштабные	Стратиграфо-генетические комплексы с характеристикой групп, типов и разновидностей пород и их соотношением в разрезе по ГОСТ 25100–95 "Грунты. Классификация"
Крупномасштабные	Стратиграфо-генетические комплексы с характеристикой типов и разновидностей пород и их соотношением в разрезе по ГОСТ 25100–95 " Грунты. Классификация". Инженерно-геологические элементы по ГОСТ 20522–76" Методы статистической обработки результатов испытаний"

 

На инженерно-геологических картах отображаются основные факторы инженерно-геологических условий: горные породы, геоморфологические и гидрогеологические условия, а также геологические процессы и явления.

Способы изображения этих факторов регламентируются нормативным документом [13]. Практически же используются общепринятые в соответствующих отраслях знаний способы их обозначения (табл. 29).

 

Таблица 29 – Способы отображения на картах различных факторов ИГУ

 

Факторы ИГУ	Способ отображения
1. Горные породы	Возраст – индексом; генезис – цветом; состав – штриховкой; состояние – знаки различного цвета; условия залегания – общепринятые обозначения.
2. Геоморфология и рельеф	Геоморфология – общепринятые обозначения; рельеф – изолинии.
3. Гидрогеологические условия	Общепринятые обозначения, изолинии, значки, штриховка и т.д.
4. Геологические процессы и явления	Цветом и значками.

 

По содержанию и принципам составления В.Т. Трофимов (14) разделяет их на 4-ре группы:

1. Карты инженерно-геологических условий. При этом рекомендуется разделять их на общие (синтетические и аналитические) и специальные (синтетические и аналитические).

На общих синтетических картах следует отображать весь комплекс природных факторов, отобранных для всех видов строительства.

На специальных синтетических картах следует отображать весь комплекс природных факторов, отобранных для конкретных видов строительства.

На общих аналитических (или частных) – отображать один или несколько факторов инженерно-геологических условий (карты грунтовых толщ, просадочности, современных процессов и явлений, трещиноватости и т.д.).

На специальных аналитических – тоже, но применительно к конкретным видам строительства.

2. Карты инженерно-геологического районирования.Разделяются на общие и специальные. Это карты, на которых обособляются территории, участки однородные по инженерно-геологическим условиям.

Наобщих картах отображаются однородные по инженерно-геологическим условиям территории, пригодные для всех видов массового строительства.

На специальных картах – территории, пригодные для конкретного вида строительства.

3. Прогнозные инженерно-геологические карты – это карты, отображающие пространственно-временной прогноз изменения инженерно-геологических условий в процессе освоения территорий. Разделяются на общие и специальные.

На общих картах – прогноз изменения ИГУ вод воздействием основных видов массового освоения. На специальных картах – под воздействием конкретного вида строительства.

4. Карты изменчивости геологической среды –это новый вид карт, разрабатываемый в последнее десятилетие. На этих картах отображается комплекс природных и антропогенных геологических процессов и оценивается степень изменчивости геологической среды под влиянием деятельности человека. Эти карты содержат элементы карт ИГУ и карт районирования, но представляют самостоятельный тип. Разделяются на общие и частные.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Грунтоведение / Под ред. Е.М.Сергеева. - М.: МГУ, 1983.

2, Трофимов В.Т., Королев В.А. Грунтоведение. М., Изд-во Моск. ун-та, Наука, 2005. – 1023с.

2. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. – М.: Недра, 1984. – Том 2. Лабораторные методы.

3. ГОСТ 12536–79. Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического состава.

4. ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических свойств грунтов.

5. ГОСТ 12248–96 Грунты. Методы лабораторного определения прочности и деформируемости.

6. Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований. Учебное пособие. – Л.: Недра, 1990.

7. Строкова Л.А. Грунтоведение. Лабораторный практикум. – Томск: Изд-во ТПУ, 2002.

8. СНиП 2.01.15–90. Строительные нормы и правила. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. – М.: 1991.

9. Золотарев Г.С. Инженерная геодинамика. – М.: Изд-во МГУ, 1983.

10. Ломтадзе В.Д. Инженерная геодинамика. – М.: Недра, 1977.

11. Емельянова Т.Я. Инженерная геодинамика. Учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2002.

12. Попов И.В. Инженерная геология СССР. – М.: Изд-во МГУ, 1961–1971. –ТТ. 1–4.

13. ГОСТ 21.302–96. Условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям. – М., 1996

14. Трофимов В.Т., Красилова Н.С. Инженерно-геологические карты. Учебное пособие. М.: Изд.-во КДУ, 2007. – 384с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение………………………………………………………………………..
Тема 1. Визуальное описание глинистых грунтов и классификационных показателей……...………………………………………………………..........
Тема2. Изучение методов и методик гранулометрического состава грунтов и способов его графического изображения …………………………...
2.1. Гранулометрический состав песчаных и глинистых грунтов……..
2.2. Предварительная подготовка связных грунтов к гранулометрическому анализу………………………………………………………………
2.3. Способы графического изображения гранулометрического состава грунтов…………………………………………………………………..
Тема 3. Физико-механические свойства горных пород………………….....
Тема 4. Методы и методика изучения показателей физических свойств грунтов…………………………………………………………………………
4.1. Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы………………………………………………………………..
4.2. Определение плотности грунта методом режущего кольца……….
4.3. Определение границы текучести…………………………………….
4.4. Определение границы раскатывания………………………………...
Тема 5. Компрессионные свойства грунтов. Методика изучения. Обработка результатов……………………………………………………………...
5.1. Общие сведения о методе компрессионного сжатия используемом оборудовании………….…………………………………………………...
5.2. Методика компрессионных испытаний……………………………...
5.3. Варианты заданий для определения характеристик mo, Е………….
Тема 6. Прочностные свойства грунтов. Методика изучения. Обработка результатов…….……………………………………………………………….
6.1. Общие сведения о методе одноплоскостного среза и используемом оборудовании…………………………………………………………
6.2. Методика испытаний………………………………………………….
6.3. Варианты заданий для выполнения работы
Тема 7. Классификации инженерно-геологических процессов и явлений...
7.1. Основополагающие термины и понятия инженерной геодинамики…
7.2. Классификации инженерно-геологических процессов и явлений и принципы их составления…………...…………………………………….
Тема 8. Геологические и инженерно-геологические процессы и явления...
Тема 9. Инженерно-геологические карты и принципы их составления…...
Литература…………………………………………………………………….

 

Ольга Филипповна Зятева

 

 

ОБЩАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

 

 

Лабораторный практикум

 

 

Подписано к печати

Формат: 60 х 84/ 16. Бумага офсетная

Печать RISO. Усл. печ. л. . Уч. из.л.________

Тираж 100 экз. Заказ № Цена свободная

Издательство ТПУ. 634034, Томск, пр.Ленина, 30.