По результатам лабораторных исследований свойств грунтов требуется:
а) для образцов песчаного грунта построить интегральную кривую гранулометрического состава, определить тип грунта по гранулометрическому составу и степени его неоднородности, дать оценку плотности сложения и степени влажности, определить расчетное сопротивление R0;
Номер варианта | Плотность, г/см3 | Влажность, % | Содержание частиц, %, при их размере, мм | ||||||||
частиц грунта | грунта | более 2,00 | 2,00 – 0,50 | 0,50 – 0,25 | 0,25 – 0,10 | 0,10 – 0,05 | 0,05 – 0,01 | 0,01 – 0,005 | менее 0,005 | ||
2,68 | 1,89 | 8,40 | 1,0 | 31,0 | 25,0 | 10,0 | 27,4 | 3,6 | 1,2 | 0,8 |
для образцов глинистого грунта определить тип грунта, разновидность по консистенции и расчетное сопротивление R0;
Номер варианта | Плотность, г/см3 | Влажность, % | |||
частиц грунта | грунта | Природная | на границе | ||
раскатывания | текучести | ||||
2,71 | 1,87 | 22,3 | 19,4 | 30,8 |
б) построить график компрессионной зависимости вида , определить для заданного расчетного интервала давлений коэффициент относительной сжимаемости грунта, модуль деформации грунта и охарактеризовать степень сжимаемости грунта (начальная высота образца грунта h = 20 мм);
Номер варианта | Начальный коэффициент пористости e0 | Полная осадка грунта Si, мм при нагрузке Pi, МПа | Расчетный интервал давлений, МПа | |||||
0,05 | 0,10 | 0,20 | 0,30 | 0,50 | Р1 | Р2 | ||
0,540 | 0,14 | 0,29 | 0,46 | 0,59 | 0,75 | 0,05 | 0,30 |
в) построить график сдвига вида , методом наименьших квадратов определить нормативное значение угла внутреннего трения и сцепление грунта.
Номер варианта | Предельное сопротивление образца грунта сдвигу , МПа, при нормальном удельном давлении, передаваемом на образце грунта Pi, МПа | |||||
0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | |
0,074 | 0,150 | 0,225 | 0,300 | 0,375 | 0,450 |
Решение:
а) Для определения степени неоднородности гранулометрического состава песчаного грунта построим интегральную кривую гранулометрического состава:
Рис.1-1. Интегральная кривая гранулометрического состава
Степень неоднородности гранулометрического состава U определяется по формуле: где d60, d10 – диаметры частиц, меньше которых в данном грунте содержится соответственно 60 и 10% частиц по массе (принимается по интегральной кривой гранулометрического состава грунта).
В нашем случае Таким образом, можно сделать вывод, что песок неоднородный. Данный песчаный грунт относится к пескам средней крупности согласно Табл. Б10 ГОСТ 25100-95.
Величина коэффициента пористости е равна:
.
По Табл. Б18 ГОСТ 25100-95 песок средней крупности с таким коэффициентом пористости характеризуется как плотный.
Разновидность песчаных грунтов по степени водонасыщения Sr определяется согласно Табл. Б17 ГОСТ 25100-95.
.
В соответствии с вышеуказанной таблицей данные пески являются маловлажными.
Расчетное сопротивление плотных песков средней крупности .
Тип глинистого грунта и разновидность по консистенции определяются по заданным границам текучести, раскатывания и природной влажности.
Разность между влажностями на границах текучести и раскатывания называется числом (индексом) пластичности и обозначается Ip:
По Табл.Б11 ГОСТ 25100-95 данный глинистый грунт можно считать суглинком.
Показатель текучести IL определяется по формуле:
В соответствии с Табл. Б14 ГОСТ 25100-95 данный суглинок тугопластичной консистенции.
Величина коэффициента пористости е равна:
.
Расчетное сопротивление тугопластичных суглинков с показателем текучести и коэффициентом пористости будет равным .
б) Для построения графика компрессионной зависимости и определения коэффициента относительной сжимаемости грунта необходимо, прежде всего, вычислить коэффициенты пористости грунта ei, соответствующие заданным ступеням нагрузки, по формуле:
где ei – искомое значение коэффициента пористости грунта после уплотнения под нагрузкой Рi;
e0 – начальное (до уплотнения) значение коэффициента пористости грунта;
Si – полная осадка образца грунта при заданной нагрузке Рi, измеренная от начала загружения;
h – начальная (до уплотнения) высота образца грунта.
Рассчитанные коэффициенты пористости грунта ei внесем в таблицу:
Pi | 0,05 | 0,10 | 0,20 | 0,30 | 0,50 |
ei | 0,53 | 0,52 | 0,50 | 0,49 | 0,48 |
Рис.1-2. График компрессионной зависимости
Коэффициент относительной сжимаемости грунта mv определяется по формуле:
,
где m0 – коэффициент сжимаемости грунта для заданного расчетного интервала давлений:
e1 и e2 –коэффициенты пористости, соответствующие давлениям P1 и P2;
P2 – P1 – заданный расчетный интервал давлений, или так называемое действующее давление.
Коэффициент относительной сжимаемости грунта mv равен:
,
что свидетельствует о том, что грунт – среднесжимаемый.
Модуль деформации вычисляют для заданного расчетного интервала давлений по формуле:
.
в) Для определения нормативного значения угла внутреннего трения грунта и сцепления грунта следует воспользоваться формулами, составленными на основе законов математической статистики.
Для начала построим вспомогательную таблицу для нахождения искомых величин методом наименьших квадратов:
n | Рi | |||
0,074 | 0,1 | 0,0074 | 0,01 | |
0,150 | 0,2 | 0,0300 | 0,04 | |
0,225 | 0,3 | 0,0675 | 0,09 | |
0,300 | 0,4 | 0,1200 | 0,16 | |
0,375 | 0,5 | 0,1875 | 0,25 | |
0,450 | 0,6 | 0,2700 | 0,36 | |
Σ | 1,574 | 2,1 | 0,6824 | 0,91 |
Используя рассчитанные значения, находим:
.
Строим график сдвига :
|
Рис.1-3. График сдвига