Подразделение песков по гранулометрическому составу

Общие указания

Контрольная работа выполняется в процессе изучения дисциплины "Инженерная геология". Студенты решают 7 задач, относящихся к различным разделам дисциплины. Номер варианта должен соответствовать последней цифре шифра студента.

После указания номера задачи записываются полностью ее условия и приводятся исходные данные в соответствии с вариантом (в виде таблицы).

Контрольная работа должна быть выполнена чернилами или на компьютере. Сокращения слов, кроме общепринятых, не допускаются. Единицы измерения даются в системе СИ. Рисунки и расчетные схемы выполняются в масштабе карандашом или тушью на миллиметровке и вклеиваются в текст соответствующей задачи.

Методику решения задач в контрольной работе приводить не следует.

ЗАДАЧА 1

Определить наименование глинистого грунта, его консистенцию, а также вычислить коэффициент пористости e, пористость n, плотность сухого грунта ρ _d , удельный вес грунта γ, удельный вес частиц грунта γ _s, удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ_в, полную влагоёмкость W_п, используя данные табл. 1.

Таблица 1

Варианты задания

Номер варианта	Плотность грунта ρ, г/см³	Плотность частиц грунта ρ _s, г/см³	Влажность грунта, %
			природная W	на границе
			природная W	текучести W_L	раскатывания W_p
0	2,05	2,74	22,7	37,6	19,5
1	1,97	2,69	27,0	30,0	19,0
2	1,98	2,72	24,0	25,0	10,0
3	1,86	2,70	18,3	30,0	17,1
4	1,87	2,70	32,8	34,6	26,3
5	2,01	2,70	23,9	25,8	20,7
6	2,07	2,73	31,6	34,7	27,6
7	2,02	2,68	20,1	25,4	21,5
8	2,04	2,75	30,2	42,7	22,4
9	2,00	2,70	20,1	26,3	21,2

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 1

Наименование глинистого грунта определяют по табл. 2 в зависимости от числа пластичности J_p .

Числом пластичности J_p называется разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W_L и на границе раскатывания W_p, т.е. это диапазон влажности, при котором грунт находится в пластичном состоянии (рис. 1):

J_p= W_L - W_p . (1)

Граница текучести W_L – это влажность, при которой глинистый грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Определяют границу текучести балансирным конусом А.М. Васильева по ГОСТ 5180-84.

Граница раскатывания W_p – это влажность, при которой глинистый грунт переходит из пластичного состояния в твердое ( рис. 1). Определяют W_p раскатыванием грунта в жгут толщиной 3 мм.

Рис.1. Схема изменения состояний глинистого грунта

в зависимости от его влажности

Таблица 2

Подразделение глинистых грунтов по числу

Пластичности

Разновидность глинистых грунтов	Число пластичности
Супесь Суглинок Глина	1–7 7–17 >17

Консистенция (лат. сonsistentis – состояние) – состояние глинистого грунта, зависящее от его влажности. Консистенцию глинистого грунта оценивают показателем текучести J_L согласно табл. 3.

Показатель текучести – это отношение разности естественной влажности грунта, консистенцию которого оценивают, и влажности на границе раскатывания к числу пластичности:

J_L= (W - W_p)/J_p . (2)

Коэффициент пористости e – отношение объёма пор в грунте к объёму твёрдой части сухого грунта. Коэффициент пористости вычисляется по формуле

e = (1+ W)-1. (3)

При вычислении e природная влажность W принимается в долях единицы.

Пористость n – это отношение объёма пор в грунте к объёму всего грунта, включая поры. Определяют пористость по формуле

n = . (4)

Плотность сухого грунта ρ _d , г/см³,– это отношение массы твёрдых частиц к объёму образца грунта. Этой характеристикой пользуются для контроля качества искусственного уплотнения грунтов. Плотность сухого грунта вычисляют по формуле

, (5)

где W принимается в долях единицы.

Таблица 3

Подразделение глинистых грунтов по показателю текучести

(ГОСТ 25100 [1])

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести J_L
Супесь: твёрдая пластичная текучая	< 0 0-1 > 1
Суглинки и глины: твёрдые полутвёрдые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие	< 0 0-0,25 0,25-0,50 0,50-0,75 0,75-1,00 > 1,00

Удельный вес грунта γ, кН/м³, можно найти через его плотность:

, (6)

где g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с².

Удельный вес частиц грунта g _s , кН/м³, вычисляют через их плотность:

. (7)

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии g _в, кН/м³, определяют для всех дисперсных грунтов, расположенных ниже уровня подземных вод, кроме глин и суглинков твёрдых и полутвёрдых, так как они являются водоупором. Вычисляют удельный вес грунта во взвешенном состоянии по формуле

, (8)

где γ _w – удельный вес воды, принимаемый равным 9,81 кН/м³.

Полную влагоёмкость W_п, %, т.е. влажность, соответствующую полному заполнению пор водой, определяют по выражению

100, (9)

где плотность воды ρ _w = 1 г/см³ .

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 1

Определить разновидность глинистого грунта, его консистенцию, а также вычислить коэффициент пористости е, пористость n, плотность сухого грунта ρ _d , удельный вес грунта γ, удельный вес частиц грунта γ _s, удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ_в, полную влагоёмкость W_п, используя данные табл. 4.

Таблица 4

Исходные данные к примеру решения задачи 1

Плотность грунта ρ, г/см³	Плотность частиц грунта ρ _s, г/см³	Влажность грунта, %
		природная W	на границе
			текучести W_L	раскатывания W_p
1,84	2,72	17,0	23,0	14,0

Вычисляем число пластичности по формуле (1):

= 23,0-14,0 = 9,0 %.

По табл. 2 определяем разновидность глинистого грунта. При J_р от 7 до 17 глинистый грунт называется суглинком.

Для определения консистенции грунта вычисляем показатель текучести по формуле (2):

J_L = = = 0,33.

По табл. 3 при 0,25< J_L <0,50 – суглинок тугопластичный.

Определяем коэффициент пористости по формуле (3):

e = (1+ W) – 1= (1+0,17) – 1= 0,72.

Пористость грунта вычисляем по формуле (4):

n = = = 0,41.

Плотность сухого грунта находим по формуле (5):

= =1,57 г/см³.

Удельный вес грунта вычисляем по формуле (6):

= 1,84 ∙ 9,81=18,05 кН/м³.

Удельный вес частиц грунта определяем по формуле (7):

=2,72 ∙ 9,81= 26,68 кН/м³.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии вычисляем по формуле (8):

= =9,80 кН/м³ .

Полную влагоёмкость определяем по выражению (9):

100 = = 26,47 %.

ЗАДАЧА 2

Определить разновидность песка и степень неоднородности гранулометрического состава по данным, приведённым в табл. 5.

Таблица 5

Варианты заданий к задаче 2

Номер варианта	Содержание фракций, %, размерами, мм
Номер варианта	2,0-10,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,10	0,10-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	Менее 0.005
0	0,4	2,7	8,3	44,6	26,8	6,6	5,4	4,4	0,8
1	-	1,6	3,4	28,0	45,6	10,0	6,0	3,0	2,4
2	29,7	26,0	27,3	3,8	4,2	2,5	2,5	2,8	1,2
3	-	1,2	5,0	45,8	18,4	17,6	5,7	4,3	2,0
4	-	-	3,3	5,0	30,7	43,8	10,2	6,0	1,0
5	1,8	5,4	8,6	9,2	6,4	56,2	8,0	1,6	2,8
6	31,2	25,3	20,2	6,6	3,6	5,4	5,6	1,4	0,7
7	-	-	23,1	27,6	26,9	5,0	4,3	10,2	2,9
8	-	3,0	17,3	14,6	20,0	18,7	17,1	6,9	2,4
9	-	4,5	14,2	5,0	22,8	33,5	13,0	5,6	1,4

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 2

Песок – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2,0 мм составляет более 50 %. Образуется в результате разрушения различных горных пород. Состоит из зерен минералов (кварца, полевого шпата и др.), обломков пород и иногда скелетов организмов.

Гранулометрический состав – это соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах.

Для определения гранулометрического состава песка выполняют анализ, заключающийся в разделении грунта на фракции и установлении их процентного содержания. Фракциями называют частицы одной группы размеров (например, от 0,5 до 0,25 мм). Фракции размером до 0,10 мм определяют рассевом пробы грунта на ситах с отверстиями различного диаметра. Фракции размером менее 0,10 мм определяют ареометрическим методом, основанным на различной скорости падения разных по размеру частиц в жидкой среде [2].

Разновидность песка определяют по табл. 6

Таблица 6

Подразделение песков по гранулометрическому составу

Разновидность песка	Размер зерен частиц d, мм	Содержание зерен частиц, % по массе
Гравелистый Крупный Средней крупности Мелкий Пылеватый	>2 >0,5 >0,25 >0,10 <0,10	>25 >50 >50 >75 <75

Для установления разновидности песка последовательно суммируют проценты содержания фракций: сначала крупнее 2 мм, затем крупнее 0,50 мм, крупнее 0,25 мм и.т.д.

Разновидность песка определяют по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в табл. 6.

Степень неоднородности гранулометрического состава С _V, т.е. показатель неоднородности гранулометрического состава, определяют по формуле

C_V = d₆₀ / d₁₀, (10)

где d₆₀, d₁₀ – диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10 % (по массе) частиц.

По степени неоднородности гранулометрического состава пески подразделяют:

– на однородный С _V < 3;

– на неоднородный С _V > 3.

Для определения d₆₀ и d₁₀ строят суммарную кривую гранулометрического состава грунта в полулогарифмическом масштабе. При построении суммарной кривой гранулометрического состава откладывают по оси абсцисс логарифмы значений диаметров частиц в миллиметрах. В начале координат ставят число 0,001. Затем, принимая lg10 равным произвольному отрезку, откладывают этот отрезок вправо от начала координат четыре раза, делая метки и ставя против них числа 0,01; 0,10; 1,0; 10,0. Расстояние между каждыми двумя метками делят на девять частей пропорционально логарифмам чисел 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. В первом от начала координат выделенном отрезке будут абсциссы, соответствующие диаметрам частиц от 0,001 до 0,01 мм, в четвёртом – от 1,0 до 10 мм.

Например, если принять, что lg10, равный единице, соответствует отрезку длиной 5 см, то lg2=0,301 будет соответствовать отрезку 0,301∙5=1,505 см; lg3=0,447 – отрезку 0,447∙5=2,38 см; lg4=0,602 – отрезку 0,602∙5=3,01 см и т.д. Указанные отрезки откладывают по оси абсцисс от начала координат и от каждой метки, ограничивающей отрезок длиной 5 см. По оси ординат откладывают содержание частиц от 0 до 100 %.

Затем последовательно суммируют содержание частиц, начиная с более мелкой и кончая наиболее крупной, и по этим числам строят суммарную кривую. Каждое из полученных чисел показывает суммарное содержание фракций меньше определённого диаметра.

Диаметр частиц, меньше которого в грунте содержится 60 %, т.е. d₆₀, определяют следующим образом: из точки по оси ординат, соответствующей 60 %, проводят прямую линию параллельно оси абсцисс до пересечения с кривой; из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс; полученная на оси абсцисс точка покажет значение диаметра частиц, меньше которого в грунте содержится 60 %. Аналогично находят d₁₀, проводя прямую линию параллельно оси абсцисс из точки на оси ординат, соответствующей 10 %, и опуская перпендикуляр из точки пересечения этой линии с кривой на ось абсцисс (рис. 2).

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 2

Определить разновидность песка и степень неоднородности гранулометрического состава по данным, приведенным в табл. 7.

Таблица 7

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 140; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!