Физические свойства нескальных и скальных грунтов и методы их определения. - 106, 126



Скальные грунты представляют собой сцементированные и спаянные породы, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Они характеризуются высоким пределом прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии, а также — растворимостью и размягчаемостью в воде. Скальные грунты прочны, практически не сжимаются и не промерзают. Нескальные грунты в пределах РК имеют много разновидностей, отличающихся между собой широким диапазоном физических свойств. ФИЗ-ИЕ свойства: Грунты состоят из твердых минеральных частиц («скелет» грунта), воды и воздуха и, таким образом, представляют собой (при положительной температуре) трехфазную систему. Основными характеристиками физических свойств грунтов служат: гранулометрический состав, удельный вес грунта природного сложения, удельный вес частиц грунта, влажность, границы раскатывания и текучести. Гранулометрический состав характеризует содержание по массе групп частиц (фракций) грунта различной крупности по отношению к общей массе абсолютно сухого грунта. В зависимости от содержания в грунте частиц разных размеров определяют степень неоднородности гранулометрического состава.Степень неоднородности гранулометрического состава не может быть меньше единицы и практически не бывает больше 200. Удельным весом грунта природного сложения у называют отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему, включая поры, умноженное на ускорение свободного падения g, равное 9,81 м/с2. Пластичность и консистенция глинистых грунтов. Изменение влажности оказывает большое влияние на свойства глинистых грунтов, которые при этом могут переходить из твердого состояния в полутвердое, затем в пластичное и, наконец, в текучее или наоборот. Если образцу маловлажного глинистого грунта попытаться путем раскатывания придать форму проволоки, то он будет крошиться.

Сжимаемость нескальных грунтов. Роль пористости в механических свойствах нескальных грунтов. – 107, 127

Сжимаемостью называют способность породы к уменьшению объема под воздействием нагрузки. Показатель текучести IL характеризует консистенцию глинистого грунта. По его величине можно косвенно определить и степень сжимаемости основания. Например, если в основании залегают глинистые грунты с показателем текучести IL Ј 0, то данный слой грунта обладает низкой сжимаемостью. Значение IL і 0,75 говорит о повышенной сжимаемости основания.
Наихудшим видом основания являются илы и заторфованные грунты. Лессовые грунты в маловлажном состоянии могут служить хорошим основанием. Однако при замачивании водой они дают просадку. Пористостью n грунта называется отношение объема пор к полному объему образца грунта. Коэффициентом пористости e или относительной пористостью называется отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами - скелетом, то есть e=n/1-n
Теоретически пористость n изменяется в пределах от нуля (поры отсутствуют) до единицы (скелет отсутствует). Соответственно коэффициент пористости e изменяется от нуля (поры отсутствуют) до бесконечности (скелет отсутствует). Пористость не может быть больше единицы, в то время как коэффициент пористости может быть больше единицы (например у лессов, торфа). Коэффициент пористости равен единице, если объем пор равен объему, занятому твердыми частицами.

Лабораторные методы определения сжимаемости грунтов в приборах одноосного и трехосного сжатия. Полевые методы определения сжимаемости грунтов. – 108, 128

Испытание грунта методом одноосного сжатия проводят для определения следующих характеристик прочности: предела прочности на одноосное сжатие R для полускальных и водонасыщенных глинистых грунтов. Предел прочности на одноосное сжатие определяют как отношение приложенной к образцу вертикальной нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади его первоначального поперечного сечения. Проведение испытания. Нагружение испытываемого образца грунта производят равномерно, без ударов, увеличивая нагрузку непрерывно с заданной скоростью нагружения или скоростью деформирования образца грунта. Скорость нагружения образца полускального грунта должна составлять 0,01-0,05 МПа/с. Нагружение образца глинистого грунта производят со скоростью приращения относительной вертикальной деформации образца 0,02 за 1 мин, или скорость нагружения выбирают в зависимости от предполагаемой прочности грунта таким образом, чтобы время проведения испытания составило 5-7 мин. Испытание проводят до разрушения образца. В случае испытания образца глинистого грунта при отсутствии видимых признаков разрушения испытание прекращают при относительной вертикальной деформации образца эпсилон = 0,15. В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена.
Испытание грунта методом трехосного сжатия проводят для определения следующих характеристик прочности и деформируемости: угла внутреннего трения, удельного сцепления, сопротивления недренированному сдвигу, модуля деформации и коэффициента поперечной деформации для песков, глинистых, органо-минеральных и органических грунтов. Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в камерах трехосного сжатия. Проведение неконсолидированно-недренированного испытания. Предварительное обжатие образца осуществляют в соответствии с программой испытаний. Вертикальное нагружение испытываемого образца производят равномерно, без ударов ступенями нагрузки. Показания прибора для измерения вертикальной деформации образца грунта записывают на каждой ступени нагружения или через 15 с при непрерывном увеличении нагрузки. Испытание продолжают до момента разрушения образца или до возникновения пластического течения без приращения нагрузки. При отсутствии видимых признаков разрушения испытание прекращают при относительной вертикальной деформации образца грунта. После окончания испытания образец грунта разгружают, сбрасывают давление в камере и сливают рабочую жидкость. Образец грунта извлекают из камеры и отбирают из него пробы для контрольного определения влажности. В процессе испытания ведут журнал. Полевые испытания: Определение коэффициента фильтрации, нагнетание воды, деформируемость немерзлых грунтов, модуль деформации.

Метод испытания штампом.

Испытания статической нагрузкой при инженерно-геологической разведке участков предполагаемого строительства производится в шурфах и скважинах. Испытания проводят с помощью штампов. В процессе опытов нагрузку увеличивают ступенями до стабилизации осадки от каждой ступени. Сущность метода

Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости: модуля деформации Е для крупнообломочных грунтов, песков, глинистых, органоминеральных и органических грунтов; начального просадочного давления psl, относительной деформации просадочности esl для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием, кроме набухающих и засоленных грунтов при испытании с замачиванием.

Метод испытания радиальным прессиометром.

Прессиометрию применяют для определения деформационных свойств песчано-глинистых и щебнисто-глинистых пород в буровых скважинах.

Метод заключается в измерении осадки грунта, вскрытого в стенке скважины, под действием давления.

Упругие и остаточные деформации. Структурная прочность. Накопление остаточных деформаций при повторном нагружении. Структурно – неустойчивые грунты и причины разрушения их структуры.-109,129

Деформация — изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением. Деформации разделяют на упругие и пластические. Упругие деформации исчезают, а пластические остаются после окончания действия приложенных сил. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия; в основе пластических — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия. Чаще всего грунты природного сложения уплотнены давлением вышележащих слоев. В некоторых же случаях уплотнение происходит под действием капиллярного давления, развивающегося при высыхании грунта, или вследствие понижения уровня подземных вод. В результате уплотнения частицы грунта сблизились и между ними образовались водно-коллоидные связи. В процессе длительного существования грунтов при определенных условиях в них дополнительно могли возникнуть хрупкие кристаллизационные связи. Суммарно эти связи придают грунту некоторую прочность, которую называют структурной прочностью грунта. Структурно неустойчивые грунты – это грунты, у которых при наличии внешних воздействий достаточно резко нарушается природная структура. К ним относятся следующие грунты: лёссовые; рыхлые пески; илы; мёрзлые и вечномёрзлые; набухающие; заторфованные. При всем различии условий природного образования и последующего изменения этим грунтам свойственна общая особенность - способность к резкому снижению прочности структурных связей между частицами при некоторых обычных для строительства и эксплуатации сооружений воздействиях: при нагревании - для одних, увлажнении - для других, быстром нагружении или вибрационном воздействии - для третьих типов грунтов.
Причины указанных процессов заключаются в том, что структурные связи в этих грунтах обусловлены легко поддающимися разрушению при определенных воздействиях факторами. Поэтому такие грунты часто называют структурно-неустойчивыми грунтами.

Механические свойства грунтов. Сопротивление нескальных грунтов сдвигу. Определение параметров сопротивления на срезных приборах - лабораторных стабилометрах. Полевые методы определения параметров сопротивления сдвигу. – 110, 130

Для расчетов деформаций, устойчивости грунта и оценки прочности оснований необходимо знать механические характеристики используемых грунтов. На механические свойства оказывают влияние характер структурных связей частиц, гранулометрический и минеральный состав и влажность грунтов. Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость, сжимаемость грунтов.

Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью.
Водопроницаемость характеризуется способностью грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров и обуславливается физическим строением и составом грунта. При прочих равных условиях при физическом строении с меньшим содержанием пор, и при преобладании в составе частиц глины водопроницаемость будет меньшей, нежели у пористых и песчаных грунтов соответственно.
Показатели сопротивления грунта сдвигу определяются различными способами, среди которых можно выделить три группы:
- способы определения сопротивления сдвигу по одной или двум заранее фиксированным плоскостям в сдвиговых приборах;
- способы определения сопротивления сдвигу путем раздавливания при одноосном и трехосном сжатии;
- способ определения сопротивления сдвигу по углу естественного откоса.
Лабораторные испытания грунтов для определения показателей трения и сцепления способом поперечного сдвига производят путем среза нескольких образцов исследуемого грунта. При этом в зависимости от характера предварительной подготовки образцов к опыту различают:
а) сдвиг нормально уплотненных образцов (завершенное уплотнение), когда образцы перед опытом предварительно уплотняются под разными нагрузками до окончания процесса консолидации; срез каждого образца производится при той же вертикальной нагрузке, под которой он предварительно уплотнялся;
б) сдвиг переуплотненных образцов, когда образцы предварительно уплотняются до окончания процесса консолидации, а сдвигаются без нагрузки или при меньших нагрузках;
в) сдвиг недоуплотненных образцов (незавершенное уплотнение), когда образцы предварительно не уплотняются или уплотняются в продолжение короткого времени, за которое не наступает полная консолидация; срез производится при различных вертикальных нагрузках.

В тех случаях, когда сложно или невозможно отобрать образцы грунта ненарушенной структуры для определения деформационных и прочностных характеристик используют полевые методы испытаний.

Испытания пробной статической нагрузкой для определения модуля деформации грунтов проводятся в шурфах инвентарными жесткими штампами.

Статическое зондирование заключается в медленном задавливании в грунт стандартного зонда. Механические и прочностные характеристики определяются по величине удельного сопротивления погружению зонда.

Динамическое зондирование производится путем забивки в грунт зонда из колонки штанг с коническим наконечником. Основой для определения механических параметров грунта является показатель зондирования - число ударов, необходимых для погружения зонда на 10 см.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2039;