Расчётно-графическая работа №1

по дисциплине «Механика грунтов» на тему:

«Обработка результатов испытания образцов грунта в лаборатории механики грунтов ПГУАС»

 

Автор работы: Лукашова Н.В. ГТС-31

Руководитель работы: Кузнецов А.А.

Работа защищена:__________Оценка___________

 

Пенза 2012

Содержание:

1. Исходные данные РГР №1

2. Определение

3. Определение плотности методом взвешивания в воде

4. Определение плотности минеральных частиц с помощью пикнометра

5. Определение

6. Определение С и

7. Сводная таблица характеристик физико-механических свойств

грунта

8. Список используемой литературы

 

1. Определение

Влажностью грунта называется отношение массы воды, содержащееся в объёме грунта, к массе высушенного грунта, выраженное в % (иногда в долях единиц).

Влажность грунта вычисляется по формуле:

,

где m – масса пустого стаканчика с крышкой, г;

- масса влажного грунта со стаканчиком и крышкой, г;

- масса высушенного грунта со стаканчиком и крышкой, г.

За величину влажности грунта принимаем среднее арифметическое результатов определений:

По консистенции различают три состояния глинистого грунта:

- твёрдое;

- пластичное;

- текучее.

Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, которые называются границей раскатывания и границей текучести. Границей раскатывания (нижний предел пластичности) называется - влажность, при которой паста, приготовленная из исследуемого грунта и воды, раскатанная в жгут диаметром 3 мм, начнёт распадаться на отдельные кусочки длиной 3...10 мм.

За границу раскатывания грунта принимаем среднее арифметическое значений результатов определений влажности:

Граница текучести (верхний предел пластичности) - влажность пасты, изготовленной из исследуемого грунта и воды, при которой стандартный конус погружается в неё под действием собственного веса за 5 секунд на глубину 10 мм.

За границу текучести принимаем среднее арифметическое значение результатов определений влажности:

Разница между пределом текучести и пределом раскатывания называется числом пластичности грунта

В соответствии с ГОСТ 25100-95 по числу пластичности определяется тип глинистого грунта. Так как значит исследуемый грунт супесь.

 

Сравнение естественной влажности грунта с влажность на границе текучести и границе раскатывания позволяет установить его состояние по консистенции. Для этого используют показатель текучести являющийся важной классификационной характеристикой глинистых грунтов:

 

 

2. Определение плотности методом взвешивания в вводе.

Плотность грунта - масса единицы объёма грунта природного сложения и влажности. Плотность грунта колеблется от 1,4...2,2 г/см³ и зависит от минерального состава, пористости и влажности грунта.

где - плотность парафина, принимаемая равной 0, 9г/см³;

- плотность воды, принимаемая 1 г/см³;

- масса грунта с парафиновой оболочкой, г;

- масса грунта с парафиновой оболочкой в воде, г;

m - масса грунта без парафиновой оболочки, г.

 

 

 

3. Определение плотности минеральных частиц с помощью пикнометра.

Плотность частиц грунта равна отношению массы твёрдых частиц грунта к их объёму. Она зависит от минералогического состава. Изменяется в узких пределах от 2,63...2,72 и определяется по формуле:

где - масса навески сухого грунта в пикнометре, г;

- масса пикнометра с водой и грунтом после кипячения,г;

- масса пикнометра с водой при той же температуре, г;

- плотность воды при той же температуре, равная 1 г/см³.

При известных величинах , вычисляем коэффициент пористости образца грунта в природном состоянии:

- плотность грунта, г/см³

- плотность частиц грунта, г/см³

- влажность грунта, %

При расчётах нагрузок на сооружения и напряжений от действия собственного веса необходимо перейти к значению удельного веса грунта. Он зависит, прежде всего, от соотношения объёмов, занятых твёрдыми частицами и порами. Для наиболее распространённых незасоленнх грунтов он составляет 13...22 кН/м³. Зная плотность грунта, можно найти удельный вес грунта по формуле:

По аналогии вычисляются удельный вес твёрдых частиц грунта:

4.Определение m_0,н-к, Е_{0, н-к}

Изменение коэффициента пористости после уплотнения от каждой ступени нагрузки определяем по формуле:

– начальная высота образца грунта, мм,

-деформаци образца грунта, мм, измеряется

Предварительно найдём величину

Деформация, зафиксированная индикатором, включает в себя и деформацию прибора. Для определения действительной деформации грунта нужно знать деформацию прибора, которую определяем при тарировке.

- отсчёты по индикатору, мм

- тарировочная поправка, мм

Зная деформацию образца грунта, найдём изменение коэффициента пористости после уплотнения от каждой ступени нагрузки:

Уплотнение и разуплотнение грунта непосредственно связаны с его пористостью. Поэтому в проектно-изыскательной практике результаты компрессионных испытаний традиционно представляют в виде компрессионной кривой.

Компрессией называется сжатие образца грунта без возможности бокового расширения. График зависимости коэффициента пористости грунта от сжимающего напряжения е=f(σ) называется компрессионной кривой.

При небольших изменениях сжимающих напряжений участок компрессионной кривой за пределами структурной прочности с достаточной точностью можно заменить отрезком прямой.

Коэффициент пористости, соответствующий каждой ступени давления, вычисляют по формуле:

Вычисляя из показаний индикаторов, полученных в процессе испытания, начальный отсчёт, находят суммарную деформацию образца грунта и прибора для каждой ступени давления (среднее значение по показаниям обоих индикаторов).

Для количественной оценки деформационных свойств грунтов по компрессионной кривой определяют коэффициент m₀, называемый коэффициентом сжимаемости (коэффициентом уплотнения):

Где - изменение коэффициента пористости в рассматриваемом интервале давления от точки «Н» до точки «К».

- изменение давления, кПа.

В ряде случаев удобно пользоваться параметром, называемым коэффициентом относительной сжимаемости:

Так как - то грунт средней сжимаемости в интервале давлений 100-200 кПа и 200-300 кПа.

В качестве деформационной характеристики грунта часто используют модуль общей деформации Е₀

- начальный коэффициент пористости грунта.

– коэффициент сжимаемости, .

– коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения

(коэффициента Пуассона).

Для глины коэффициент бокового расширения (коэффициент Пуассона)

=0,3.

Таким образом, модуль деформации грунта, определяемый по результатам компрессионных испытаний в некотором интервале изменения напряжений, непосредственно связан с изменением его коэффициента пористости.

Модуль деформации грунта является важным показателем его деформационных свойств, характеризующим уплотняемость грунта при расчёте осадок сооружений на грунтовых основаниях.

Определение значения полевого модуля деформации осуществляется по формуле:

Этот модуль деформации в зависимости от вида грунта в 2...6 раз больше, чем соответствующий компрессионный модуль общей деформации.

Вычисляем по таблице 1.16(6) коэффициент (для супеси с е₀=0,56)

Состояние грунтов по водонасыщенности устанавливается в зависимости от степени влажности, которая равна отношению естественной влажности грунта и влажности, соответствующей полному заполнению пор водой, т. е. полной влажности:

 

Так как – то грунт маловлажный.

Отношение объёма пор в образце к объёму самого образца называется пористостью грунта:

5 Определение С и

График зависимости сопротивления сдвигу от нормального напряжения образцов глинистых грунтов в интервале изменения σ может быть выражен криволинейной зависимостью. Сопротивление сдвигу обуславливается не только силами трения, возникающими между перемещающимися частицами, но и связностью грунта, т.е. сложными процессами нарушения пластичных цементационных связей. Зависимость сопротивления сдвигу от нормального напряжения обычно представляется в виде уравнения отрезка прямой:

- угол внутреннего трения грунта, град.

С – удельное (отнесённое к единице площади) сопротивление грунта, МПа.

- коэффициент внутреннего трения грунта.

Это уравнение называют законом Кулона, формулируя этот закон в таком виде: сопротивления грунтов сдвигу, есть функция первой степени от нормального давления. Параметры С и лишь условно могут быть названы углом внутреннего трения и удельным сопротивлением, т.к. физика процесса разрушения грунта значительно сложнее.

На самом деле это всего лишь параметры зависимости =f() данного грунта, полученного опытным путём.

При оценке результатов опыта предполагается, что касательные напряжения по всей плоскости среза распределяются равномерно и при этих условиях определяется по формуле:

А – площадь поперечного сечения образа, м²

- вертикальное давление на образец, Па.

По найденному определим угол внутреннего трения ⁰

Удельное сцепление вычисляют при найденном значении по формуле:

Вывод:

По результатам лабораторных испытаний образца грунта установлено, что исследуемый грунт супесь, маловлажная, средней сжимаемости. Такой грунт пригоден для использования в качестве естественного основания фундаментов.

 

 

Физико-механиеческие характеристики глины

 

Наиме-нование грунта				пределы пластичности					МПа		, град	с, кПа
супесь	17,75	26,39			6,975	3,975	0,503	0,56	0,07	3,645	0,258	5,7

 

Значение коэффициента

наименование грунта	значение коэффициента пористости
Супесь Суглинок Глина	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
-	-	3,5 4,5		5,5	- 2,5	- 4,5

 

 

Литература для выполнения РГР№1 по «Механике грунтов»

 

1. Бартоломей А.А. Механика грунтов: Учебное издание/ АСВ, Москва, 2004.304с

2. Цытович Н.Аю Механика грунтов (краткий курс): Учебник для строительных вузов -4-е изд., перераб. и доп. – М.:Высш.шк.,1983. 288с

3. Малышев М.В., Болдырев Г.Г. Механика грунтов. Основания и фундаменты (в вопросах и ответах): Учебное пособие – ПГАСА; изд-во АСВ. – М., 1999. 320с.

4. Кузнецов А.Н., Муратова Н.В. Лабораторный практикум по определению физико-механических характеристик грунтов. Учебное пособие. – Пенза: ПГАСА, 1998, 32 с.

5. Механика грунтов, Основания и фундаменты: Учебное пособие для строит. спец. вузов / С.Б. Ухов, В.В. Семёнов и др.; Подред. С.Б. Ухова – 2-е изд., перераб. и до. – М.: Высш.шк, 2002. 565с.

6. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичёв, В.И. Крутов и др.; Под – общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова – М.: Стройиздат, 1985-480с.

7. ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация». – М.: Минстрой России, 1996г.