Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Виды воды и газообразных включений в грунте
Вода в грунте, ее виды и свойства могут быть весьма различными в зависимости от ее содержания в грунте и величины сил взаимодействия с минеральными частицами, определяемой, главным образом, гидрофильностью минеральных частиц. Минеральные частицы грунтов заряжены отрицательно, а молекулы воды представляют диполи, заряженные положительно на одном (атом кислорода) и отрицательно на другом (два атома водорода) конце. При соприкосновении твердой минеральной частицы с водой возникают электромолекулярные силы взаимодействия, которые притягивают диполи воды к поверхности минеральных частиц с огромной силой (особенно первые слои), и чем больше удельная поверхность частиц, тем большее количество молекул воды будет находиться в связанном состоянии. Электромолекулярные силы взаимодействия, по современным данным, очень велики и у поверхности минеральных частиц (для первого ряда связанных молекул воды) составляют величину порядка нескольких сотен мегапаскалей. По мере же удаления от поверхности твердых частиц они быстро убывают и на расстоянии, равном примерно 0,5 мкм, становятся близкими к нулю. Самые близкие к минеральной частице слои в 1—3 ряда молекул воды, соприкасающиеся с твердой поверхностью, настолько связаны электромолекулярными силами притяжения с поверхностью, что их не удается удалить ни внешним давлением в несколько атмосфер, ни действием напора воды, и эти слои образуют пленки так называемой прочносвязанной адсорбированной воды. Следующие слои молекул воды, окружающей минеральные частицы, будут связываться и ориентироваться граничной фазой по мере удаления от твердой поверхности грунтовых частиц все меньшими силами; они образуют слои рыхлосвязанной (лиосорбиро-ванной) воды, которые поддаются выдавливанию из пор грунта внешним давлением до нескольких сотен килопаскалей (иногда и до нескольких мегапаскалей). Наконец, молекулы воды, находящиеся вне сферы действия электромолекулярных сил взаимодействия с поверхностью минеральных частиц, будут образовывать свободную (по проф. А. Ф. Лебедеву)— гравитационную воду, движение которой происходит под действием разности напора, и капиллярную, подтягиваемую на некоторую высоту от уровня грунтовых вод силами капиллярного натяжения воды (капиллярными менисками, образующимися под действием адсорбционных сил поверхности в тонких порах грунтов и обусловливающими ^капиллярные силы в грунтах).
На рис. 1.3 показана схема электромолекулярного взаимодействия поверхности минеральных частиц с водой. Газообразные включения (пары, газы) всегда в том или ином количестве содержатся в грунтах и могут находиться в следующих состояниях: замкнутом, располагаясь в вакуолях (пустотах) между твердыми минеральными частицами, окруженными пленками связанной воды, свободном, когда газы (воздух) соединяются с атмосферой, и, наконец, растворенными в поровой воде. Наличие пузырьков газов, как замкнутых, так и содержащихся в поровой воде, существенно сказывается на деформируемости грунтов, обусловливая сжимаемость поровой воды и увеличивая упругость грунта.Содержание же свободных газов (воздуха), соединяющихся с атмосферой, особого значения в механике грунтов не имеет, так как они практически не участвуют в распределении давлений между частицами.
6.Особенности уплотнения песчаных и глинистых грунтов. Компрессионные испытания, обработка результатов. Для установления основных показателей сжимаемости грунта производят испытания его на уплотнение под нагрузкой в условиях одномерной задачи, когда деформации грунта могут развиваться только в одном направлении и никакие другие силы, кроме внешней нагрузки, не действуют. Опытами (проф. К. Терцаги и др.) было установлено, что для водонасыщенных, но маловодопроницаемых глинистых грунтов каждому приращению внешнего давления соответствует вполне определенное изменение влажности. Зависимость между влажностью и Давлением можно изобразить в виде кривой (рис. 2.2, а), которая носит название компрессионной кривой. Так как для полностью водонасыщенных грунтов существует закономерная связь между влажностью и коэффициентом пористости [зависимость (1.7)], то компрессионную кривую (рис. 2.2, а) легко перестроить в координатах «коэффициент пористости — давление»Более общим методом построения компрессионных кривых является метод определения коэффициента пористости по осадкам образцов грунта при уплотнении их в компрессионном приборе. Если обозначить:ен — начальный коэффициент пористости грунта; вычисляется по формулам (1.П и (1.2) и данным удельного веса сухого грунта, влажности и удельного веса частиц грунта;еi— коэффициент пористости грунта при любой ступени нагрузки;Si — полная осадка образца при данной нагрузке (pi), измеренная от начала загружения;Дя/— изменение пористости грунта (объема пор) от начала загружения;h—начальная высота образца грунта.ei=eн-(1+eн)Si/h –компрессионная зависимостьЕсли ограничиться небольшим изменением давлений (порядке 0,1—0,3 МПа, что обычно и имеет место в основаниях сооружеЯ ний), то с достаточной для практических целей точностью можнЛ принять отрезок прямой к1 компрессионной кривой) за прямую. el = eQ — tgapl. Тангенс угла наклона отрезка компрессионной кривой к оси давлений tga характеризует сжимаемость грунта в рассматриваемом диапазоне давлений (от р\ до рй), так как чем больше уголЯ наклона а, тем больше будет и сжимаемость грунта. Эта величина носит название коэффициента сжимаемости грунта и обозначается то, т. е.m0 = tga. Коэффициент сжимаемости может быть выражен через з или, обозначив р2—р\ = р (где р — приращение давлений, или так лазываемое действующее давление), будем иметь
6. m0 = (el — e2)/pt т е. коэффициент сжимаемости равен отношению изменения коэффициента пористости к величине действующего давления.Подставляя в уравнение (2.3) вместо tga величину т0, получим уравнение прямолинейного отрезка компрессионной кривой в видеel = e0—mGpi.Для отрезка к’l’ (рис. 2.5) кривой набухания (разгрузки) точно таким же путем получимe'(==e0-tgz'Pi, где tg a' — коэффициент набухания.При расчетах осадок уплотнения грунтов часто пользуются так называемым коэффициентом относительной сжимаемости tnv, равным mv=m0/(\ + eQ). значения р и е для крайних точек к и I прямолинейного отрезка (рис. 2.5): Закон уплотнения. Уравнение (2.3') описывает изменение коэффициента пористости лишь для спрямленного участка компрессионной кривой, поэтому является уравнением приближенным. Если - изменения давлений будут бесконечно малыми, то изменения коэффициента пористости будет строго (точно) пропорциональны изменению давления. Дифференцируя уравнение (2.3'), получим de = — mQdp. Этот закон формулируется следующим образом: бесконечно1 малое изменение относительного объема пор грунта прямо пропорционально бесконечно малому изменению давления. При небольших изменениях давлений уравнение (2.6) можно распространить и на конечные изменения величин вир ег — ez = m0 (р2 –р1) Тогда закон уплотнения может быть сформулирован следующим образом; при небольших изменениях уплотняющих давлений изменение коэффициента пористости прямо пропорционально изменению давления. Зависимость между, влажностью, давлением и коэффициентом пористости. Для установления основных показателей сжимаемости грунта производят испытания его на уплотнение под нагрузкой в условиях одномерной задачи, когда деформации грунта могут развиваться только в одном направлении и никакие другие силы, кроме внешней нагрузки, не действуют.При испытании водонасыщенного грунта его поверхность покрывают слоем воды, что позволяет избежать высыхания грунта в процессе опыта (который длится обычно от нескольких часов до нескольких дней), а следовательно, избежать развития в нем сил капиллярного давления.При испытании грунта на сжимаемость используют приборы с жесткими стенками (одометры) для обеспечения сжатия грунта только в одном направлении (без возможности его бокового расширения, рис. 2.1, а). Подобные граничные условия соответствуют в натуре сжатию отдельного слоя грунта под действием сплошной равномерно распределенной нагрузки (например, веса вышележащих слоев грунта, рис. 2.1, б). Нагрузку на поверхность грунта прикладывают отдельными возрастающими ступенями (например, 0,005;0,010; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4 МПа), так как чем более будет уплотнен грунт предыдущей ступенью нагрузки, тем меньше будут его деформации и требуется большая точность измерений.
7. Какие сущ-т хар-ки сжимаемости грунтов и методы их определения. Как изменяются хар-ки сжимаемости под влиянием внешних воздействий и изменения физич. состояния грунтов. Сжимаемость грунтов – характернийшее их св-во, и заключается в способности грунтов изменять свое строение(упаковку твердых частиц) под влиянием внешних воздействий (сжимающей нагрузки, высыхания, коагуляции коллоидов и пр.) на более компактное за счет уменьшения пористости грунта. Уменьшение пористости грунтов при более компактной упаковке частиц происходит как вследствие возникновения некотор. местных сдвигов частиц и соскальзывания более мелких частиц в поры грунта, так(особенно водонасыщенных глинистых грунтов) и вследствие изме нения толщины водно-коллоидных оболочек минеральных частиц под влиянием увеличения давления, высыхания, коагуляции и пр. На переупаковку частиц влияет ползучесть скелета грунта и оболочек прочносвязанной воды(их также можно относить к скелету грунта), обусловлен. искажением формы кристал- лич. решеток минеральных частиц и медленным вязким течением молекулярных слоев проч- носвязанной воды. Для полностью водонасыщ. грунтов изменение пористости возможно лишь при изменении их влажности и некоторого внутри-объемного сжатия газовых включений; для неводонасыщ оно может происходить и при сохранении их влажнос ти. Основной процесс изменения объема грунтов – уплотнение их под нагрузкой, а изменения объема пор дисперсных грунтов при высыхании, а также в рез-те медленных физико-хим. процессов учит. лишь в отдельных исключит. случаях.
Различают уплотняемость грунтов при кратковременном действии динамич. нагрузок (механич) и уплотнение при длительном действии постоянной статич. нагрузки(компрессию, консолидацию и пр.). При механич. воздействии вибрационными, трамбующими и подобными механизмами хоро шо уплотняются лишь маловлажн. рыхлые песчаные и неводонасыщ. грунты, имеющие жесткие контакты между минеральн. частицами, которые при этих воздействиях легко нарушаются, что и обуславливает перегруппировку частиц и более плотную их упаковку. В водонасыщ. же песках динамич. нагрузки вызывают значит. напоры в воде, грунт взвеши -вается в некотор. области и при определенных условиях разжижается, растекаясь по большой площади. Однако чем больше внешнее давление на пов-ть, грунта подвергаемого динамич. воздействию, тем менее оно эффективно, т.к. труднее преодолеваются усилия в точках контакта частиц. В глинистых грунтах возникающие в воде напоры при незначит. их водопроницаемости погашаются на весьма малом расстоянии и разжижения не происходит. При уплотнении грунтов сплошной постоянной нагрузкой следует рассматр., по крайней ме ре 2 диапазона давлений: 1- когда внешнее давление < прочности структурных связей и 2- когда эти связи преодолены. В первом случае уплотнения грунтов не происх., т.к. возникающие под действием внешней нагрузки деформации в этом случае будут упругими деформациями структурных связей и грунт будет деф ормироваться как сплошное квазитвердое тело. Во 2-м случае грунты будут уплотняться значит-но, причем для грунтов с водно-коллоидны- ми связями уплотнение происх. за счет сжатия водно-коллоидных оболочек минеральных частиц с выдавливанием некотор. кол-ва воды, а также и за счет ползучести скелета грунта. Выдавливание же воды для данных глинистых грунтов возможно лишь при напоре, вызыва емом действием внешней нагрузки, большем некоторой начальной величины. Компрессионное сжатие-- сжатие без возможности бокового расширения. Колич-ные хар-ки сжимаемости: 1)коэф-т уплотнения или сжатия; 2) модуль осадки; 3)модуль деформации. В данной хар-ке опред-ся: 1) лабораторными методами в компрессионных приборах для испытания грунта на сжимаемость (одометры, стабилометры); 2) полевые при помощи штампа в скважинах и шурфах; строят график осадки; опред-ют модуль деформации грунта (по уже полученным результатам.) Схемы компрессионного сжатия грунта а)в жестком кольце б) при сплошной нагрузке
|
||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-16; просмотров: 1047; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.213.110.162 (0.025 с.) |