Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника 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

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Методические указания к лабораторным работам

Стр 1 из 10Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МЕХАНИКА

ГРУНТОВ

Методические указания к лабораторным работам

Составители С. А. Пьянков

З. К. Азизов

Ульяновск УлГТУ 2013

УДК 551 (076)

ББК 38.58я7

М55

Рецензент гл. инженер ООО «Цитрин» Ю. В. Иванов

Одобрено секцией методических пособий научно-методического совета университета

М55 Механика грунтов: методические указания к лабораторным работам /сост.: С. А. Пьянков, З. К. Азизов. – Ульяновск: УлГТУ, 2013. – 46 с.

Указания составлены в соответствии с типовой программой курса «Механика грунтов» и предназначены для студентов направления 270800.62 «Строительство» профилей подготовки «Промышленное и гражданское строительство» и «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения.

Материал подготовлен на кафедре «Строительные конструкции».

УДК 551 (076)

ББК 38.58я7

© С. А. Пьянков, З. К. Азизов, составление, 2013

Оформление. УлГТУ, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ …………………………………………………………….………4

1. Лабораторная работа № 1 Определение гранулометрического состава

грунта (полевой метод) …………………………………………………….......…...4

2. Лабораторная работа №2 Определение угла естественного откоса грунта.......7

3. Лабораторная работа №3 определение объемного веса грунта (метод режущего кольца)………………………………………………………………………….8

4. Лабораторная работа №4 Определение весовой влажности грунта, определение характерных влажностей и консистенции грунта...……....................…...10

5. Лабораторная работа №5 Определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунта в приборе стандартного уплотнения ………………...….17

6. Лабораторная работа №6 Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов…………………………………………………………..…………………..21

7. Вопросы для самоконтроля к лабораторным работам № 1-6. ……………...24

8. Задачи и решения к лабораторным работам № 1-6…………………………..25

9. Лабораторная работа № 7 Определение компрессионной зависимости

для грунта нарушенной структуры, определение модуля общей

деформации грунта и характера развития деформаций грунтов во времени.….28

10. Лабораторная работа № 8 Определение сопротивления грунта сдвигу....…36

11. Вопросы для самоконтроля к лабораторным работам № 7-8. ……………..42

12. Задачи и решения к лабораторным работам № 7-8…………………………43

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК….………………………………………….46

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемые указания к лабораторным работам по курсу «Механика грунтов» направлены на закрепление знаний, полученных студентами при изучении теоретического курса. Их последовательность соответствует изложению важнейших вопросов дисциплины и повторяет раздел «Определение физических и механических свойств грунтов».

В лабораторных работах используются размерности действующих нормативных документов.

Надежность оснований и фундаментов, удешевление работ по их устройству в значительной степени зависят от умения грамотно установить инженерно-геологические условия площадок строительства и свойства грунтов в основаниях, от рациональности выбранных типов фундаментов возводимых сооружений.

Основной целью лабораторных работ является ознакомление студентов с методами определения физико-механических характеристик и свойств грунтов, необходимых для проектирования и строительства оснований и фундаментов.

Перед началом выполнения каждой работы студенты должны ознакомиться с ее основными положениями, подготовкой образцов к испытанию, порядком выполнения работы. После выполнения лабораторной работы необходимо произвести обработку результатов испытаний и сделать необходимые выводы.

Лабораторная работа №1

Ход работы

Лабораторная работа №2

Ход работы

1. В прибор насыпается сухой песок (в малый отсек) до отметки 60 (рис. 1, а).

2. Поднять перегородку, грунт при этом осыпается (рис. 1, б), образуя угол естественного откоса, который определяется с помощью транспортира или по тангенсу:

tg a = h / ℓ, где h – высота откоса; ℓ – основание откоса.

Рис. 1. Определение угла естественного откоса песка:
а – исходное состояние грунта; б – осыпавшийся грунт

3. Опыт повторяется не менее трех раз. Расхождение между повторными определениями не должно превышать 2°.

4. За угол естественного откоса принимается среднее арифметическое значение результатов отдельных определений, выраженное в целых градусах (табл. 6).

Таблица 6

Результаты определения угла естественного откоса песка

№ определения	Угол в градусах	Среднее значение угла
1
2
3

Лабораторная работа № 3

Методом режущего кольца

Определение объемного веса грунта (метод режущего кольца)

Объемным весом грунта называется вес единицы объема грунта в его естественном состоянии.

Объемный вес грунта (без нарушения его естественного сложения) в данной работе устанавливается посредством определения веса грунта в известном объеме кольца.

Эта характеристика используется в фундаментостроении при определении нормативного давления на основание, напряжений от собственного веса грунта, давления на ограждающие конструкции, расчете устойчивости откосов и т. д. По объемному весу можно судить о плотности грунта.

Необходимое оборудование и материалы:

· кольцо с заточенной кромкой

· нож с прямым лезвием

· весы лабораторные

· штангенциркуль

· монолит грунта

Ход работы

1. С помощью штангенциркуля измеряют высоту и внутренний диаметр режущего кольца с точностью до 0,1 мм. Вычисляют внутренний объем кольца. Результаты записывают в журнал.

2. Кольцо взвешивают с точностью до 0,01 г.

3. Кольцо ставят заостренной стороной на зачищенную поверхность монолита грунта.

4. Легким надавливанием на кольцо погружают его в грунт на 2 – 3 мм.

5. Затем, обрезая грунт ножом с внешней стороны кольца, осаживают его на грунтовый столбик диаметром на 0,5 – 1 мм больше наружного диаметра кольца до полного его заполнения.

6. Грунт ниже кольца подрезается на конус. Кольцо извлекают из монолита.

7. Излишки грунта, выступающего из кольца, осторожно срезают от центра к краям вровень с уровнем кольца (рис. 2).

8. Кольцо с грунтом протирают снаружи и взвешивают.

Рис. 2. Погружение кольца в грунт

Обработка результатов

9. Удельный вес g, кН/м³, определяют по формуле

, (1)

где m – масса кольца, г; m ₁– масса кольца с грунтом, г;

V – объем грунта, в кольце, см³; g – ускорение свободного падения, для инженерных расчетов принимают равным 10 м/с², (Н/кг).

10. Результаты вычислений записывают в таблицу 7. Преподаватель проверяет выполнение задания в течение занятия.

Таблица 7

Номер кольца	Объем кольца V, см³	Масса кольца m, г	Масса кольца с грунтом, m ₁ _, г	Масса грунта m ₁ - m, г	Удельный вес грунта , кН/м³

Лабораторная работа № 4

Определение весовой влажности грунта, определение характерных влажностей и консистенции грунта

Ход работы

1. Взвешивают две пустые бюксы с крышками с точностью до 0,01 г.

2. Помещают в бюксы пробы влажного грунта массой по 15–20 г, закрывают крышками и взвешивают.

3. Пробы грунта высушивают в бюксах с открытыми крышками в сушильном шкафу до постоянной массы. Влажность глинистых грунтов, содержащих органические вещества в количестве не более 5 % (к массе сухого образца), допускается определять однократным высушиванием пробы грунта при температуре (105 ± 2)ºС в течение восьми часов для глинистых и четырех часов для песчаных грунтов.

4. Охлаждают бюксы с грунтом, закрыв их крышками, после чего взвешивают.

5. Результаты взвешиваний записывают в тетрадь.

Обработка результатов

6. Влажность грунта определяют по формуле

или , (2)

где m – вес пустой бюксы, г; m ₁ – вес бюксы с влажным грунтом, г; m₂– вес бюксы с сухим грунтом, г.

Для каждого образца грунта необходимо произвести не менее двух определений влажности и найти ее среднеарифметическое значение. При расхождении результатов двух параллельных определений более чем на 2%, количество определений необходимо увеличить до трех и более.

7. Результаты вычислений записывают в таблицу 8.

Таблица 8

Результаты вычислений

Номер бюкса

Вес бюкса

m, г

Вес бюкса с

Влажным грунтом

m ₁, г

Вес бюкса с

Сухим грунтом

m ₂, г

Влажность

д.ед.

На основе полученных результатов определения объемного веса g и влажности W рассчитываются по формулам следующие физические характеристики грунта:

1. Удельный вес грунта в сухом состоянии, g _d, кН/м³:

. (3)

Удельный вес грунта в сухом состоянии – отношение веса высушенного грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор.

2. Коэффициент пористости:

. (4)

Коэффициент пористости – отношение объема пустот к объему твердой фазы грунта, выраженному в долях единицы.

Удельный вес частиц грунта g _s устанавливается опытным путем. Однако ввиду того, что эта характеристика не определялась, а значение ее колеблется в узких пределах, величину удельного веса для расчета можно принять
g _s = 27,0 кН/м³.

3. Пористость, n, %:

. (5)

Пористость – суммарный объем всех пор в единице объема грунта, независимо от их величины, заполнения и характера взаимосвязи.

Коэффициент пористости и пористость грунта связаны соотношением
.

4. коэффициент водонасыщения:

, (6)

где g _w – удельный вес воды; g _w =10 кН/м³.

к оэффициентом водонасыщения называют отношение объема воды к объему пор.

5. Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды, g _sb, кН/м³:

. (7)

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды определяется для грунтов, расположенных ниже уровня грунтовых вод.

Порядок выполнения работы

1. Увлажняют грунтовое тесто дистиллированной водой и тщательно перемешивают до состояния грунтовой пасты.

2. Подготовленную грунтовую пасту укладывают небольшими порциями в металлическую чашку, не допуская образования в тесте пузырьков воздуха. Поверхность грунтовой пасты заглаживают шпателем вровень с краями чашки.

3. Балансирный конус подносят к поверхности грунтовой пасты так, чтобы его острие касалось поверхности пасты, и отпускают, позволяя ему погружаться в пасту под действием собственного веса (рис. 3).

4. При погружении конуса на глубину менее 10 мм грунтовую пасту следует вынуть из стаканчика, присоединить к оставшейся пасте, добавить немного дистиллированной воды, тщательно перемешать и повторить операции, указанные в пп. 2 и 3.

5. При погружении конуса на глубину более 10 мм грунтовую пасту из стаканчика следует переложить в фарфоровую чашку, подсушить на воздухе, непрерывно помешивая шпателем, затем повторить операции, указанные в пп. 2 и 3.

6. Погружение конуса в пасту в течение 5 с на глубину 10 мм показывает, что грунт имеет влажность, соответствующую границе текучести.

7. По достижении границы текучести из грунтовой пасты отбирают две пробы массой не менее 15 г в заранее подготовленные и взвешенные бюксы и определяют влажность грунта на границе текучести w_L весовым способом по методике, описанной ранее.

Рис. 3. Балансирный конус Васильева:
1 – конус; 2 – ручка; 3 – балансирное устройство;

4 – чаша; 5 – грунт; 6 – подставка

8. Результаты определений записывают в таблицу 8.

Порядок выполнения работы

1. Подготовленное грунтовое тесто тщательно перемешивают, берут небольшой кусочек и раскатывают ладонью на пластмассовой пластинке до образования жгута диаметром около 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет связность и пластичность, его собирают в комок и вновь раскатывают до образования жгута диаметром около 3 мм. Раскатывать следует, слегка нажимая на жгут, длина жгута не должна превышать ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут диаметром около 3 мм не начнет распадаться на кусочки длиной 3 – 10 мм.

2. По достижении границы раскатывания кусочки распадающегося жгута собирают в заранее подготовленные и взвешенные бюксы (не менее двух проб) и определяют их влажность на границе раскатывания w _p весовым способом по методике, описанной ранее.

Результаты определений записывают в таблицу 9.

Таблица 9

Результаты определений характерных влажностей

Характерные влажности

Номер бюкса,

№

Вес бюкса

m, г

Вес бюкса с

влажным грунтом m ₁, г

Вес бюкса с

сухим грунтом m ₂, г

Влажность

д.ед % W_L W_p

Пылевато-глинистые грунты

Коэффициент пористости

Значения R ₀, кПа, при показателе текучести

е I_L =0 I_L =1 Супеси 0,5 0,7 300 250 350 200 Суглинки 0,5 0,7 1,0 300 250 200 350 180 100 Глины 0,5 0,6 0,8 1,1 600 500 300 250 400 300 200 100

Примечание. Для промежуточных значений I _L и е – R ₀ определяется по интерполяции. Значение I _L <0принимается I _L =0, I _L > 1 принимается I _L =1.

Лабораторная работа № 5

Ход работы

1. Испытание заключается в уплотнении грунта в стандартной форме слоями по 5–6 см 40 ударами груза, падающего с высоты 30 см, по каждому слою. Последний слой грунта засыпается после установки насадки на форму (рис. 4).

2. Уплотнения в форме проводят, последовательно увеличивая влажность грунта, в соответствии с табл. 13, до снижения или стабилизации плотности грунта:

таблица 13

№

П/п

Грунт

Влажность, %

начальная добавленная Песок крупный и средней крупности Песок мелкий и пылеватый Супесь, суглинок легкий Суглинок тяжелый, глина 4 6 6-8 10-12 1 -2 1 -2 2-3 2-3

Грунт увлажняют до требуемой влажности, перемешивают, закладывают в цилиндр прибора и уплотняют.

Количество воды Q, необходимое для получения требуемой влажности грунта, определяют по формуле

Q = P·(W_тр - W_н)·0,01, (10)

где Р – вес грунта, подлежащего уплотнению, в г;

W_тр, W_н – влажность, соответственно требуемая и начальная, в %.

Для определения влажности уплотненного грунта отбирают пробы по 15 – 20 г из верхней, средней и нижней частей образца.

3. Данные заносим в таблицы 14 и 15.

Таблица 14

Определение влажности грунта

№ п/п	Номер бюкса	Масса бюкса	Масса бюкса с влажным фунтом, г	Влажность
1
2
3
4
5
6
7

Таблица 15

Определение плотности сухого грунта

№ п/п	Масса воды в грунте	Масса грунта	Объем грунта V, см³	Плотность грунта ρ_i, г/см³	Плотность сухого грунта ρ_di, г/ см³	Влажность
1
2
3
4
5
6
7

3. По полученным результатам уплотнения рассчитывают плотности влажного (ρ_i) и сухого (ρ_di) грунта. Затем строят кривую зависимости ρ_diот влажности, по пику которой определяют максимальную плотность ρ_dmax и оптимальную влажность (W₀) грунта (рис. 5, 6). Масштаб графиков: по горизонтали 1 см – 1 % для w; по вертикали 1 см – 0,02 г/см³ для ρ_d.

Рис. 5. Образец графического оформления результатов испытания

грунта методом стандартного уплотнения для связных грунтов

Рис. 6. Образец графического оформления результатов испытания

грунта методом стандартного уплотнения для несвязных грунтов

4. По окончании лабораторной работы делается вывод и указываются оптимальная влажность (W₀) и максимальная плотность ρ_dmax.

Лабораторная работа № 6

Ход работы

1. Заранее определяют максимальную плотность ρ_dmax и оптимальную влажность (W₀).

2. Сухой песок весом в 450 г доводят до оптимальной влажности и рассчитывают необходимую массу навески, г, для заполнения фильтрационной трубки по формуле 11:

. (11)

3. Отмеренную навеску грунта делят на три и засыпают в трубку с уплотнением каждого слоя 40 ударами груза трамбовки. После заполнения рабочего объема трубки (по линейке), на поверхности грунта засыпают слой гравия (фракция 2 – 5 мм) толщиной 5 – 10 см.

4. Образец насыщают водой, поместив фильтрационный прибор в стакан, заполняя его водой до уровня 10 – 15 см выше слоя гравия. Долив воду в верхнюю часть трубки на 1/3 высоты, вынимают ее из стакана и устанавливают на поддон с водой (градиент напора равен единице).

5. Доливают воду в трубку до 5 мм по шкале пьезометра и включают секундомер, определяя время падения уровня воды по шкале пьезометра от
5 до 0.

6. Испытание повторяется не менее 4 раз. За расчетную величину (t) принимают среднеарифметическое значение отсчетов.

7. Коэффициент фильтрации песчаного грунта К_f₁₀, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10 °С, вычисляют по формуле 12:

, (12)

где h – высота образца грунта в трубке, см; S – наблюдаемое падение уровня воды в пьезометре, отсчитанное от первоначального уровня, см; H₀ – начальный напор, см;

– безразмерный коэффициент, определяемый по таблице 16.

Т = (0,7 + 0,03 Т_ф) – поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 °С, где Т_ф– фактическая температура воды при испытании, °С;

864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сут).

Таблица 16

Значения и


0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15	0,010 0,020 0,030 0,040 0,051 0,062 0,073 0,083 0,094 0,105 0,117 0,128 0,139 0,151 0,163	0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48	0,416 0,431 0,446 0,462 0,478 0,494 0,510 0,527 0,545 0,562 0,580 0,598 0,616 0,635 0,654	0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81	1,109 1,139 1,172 1,204 1,238 1,273 1,309 1,347 1,386 1,427 1,470 1,514 1,561 1,609 1,661

окончание таблицы 16


0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33	0,174 0,186 0,196 0,210 0,223 0,236 0,248 0,261 0,274 0,288 0,301 0,315 0,329 0,346 0,357 0,371 0,385 0,400	0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66	0,673 0,693 0,713 0,734 0,755 0,777 0,799 0,821 0,844 0,868 0,892 0,916 0,941 0,967 0,994 1,022 1,050 1,079	0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99	1,715 1,771 1,833 1,897 1,966 2,040 2,120 2,207 2,303 2,408 2,526 2,659 2,813 2,996 3,219 3,507 3,912 4,605

Полученные данные заносят в таблицу 17.

Таблица 17

Краткое описание грунта …...................................................................................	№ опыта
	1	2	3	4
Температура воды, Т, ° С
Время фильтрации, t, с
Коэффициент фильтрации, K _ф, см/с
Средний коэф. фильтрации, К_ср, см/с
Средний коэф. фильтрации, К_ср, м/сут

Вопросы для самоконтроля к лабораторным работам № 1 – 6

1. Что называется гранулометрическим составом грунта?

2. Как производится отбор пробы для определения физических характеристик песчаного грунта?

3. Что такое удельный вес грунта, удельный вес частиц грунта, удельный вес сухого грунта?

4. Что такое пористость и коэффициент пористости грунта? Как они определяются и где используются?

5. Что такое степень влажности грунта и для чего она определяется?

6. Что необходимо знать для определения расчетного или условного сопротивления грунта?

7. Что такое угол естественного откоса песчаного грунта, как он определяется и для чего используется?

8. Что такое удельный вес частиц грунта?

9. Как определяется плотность глинистого грунта?

10. Что такое влажность грунта и как она определяется?

11. Как определяется влажность на границе текучести?

12. Что такое граница раскатывания и как она определяется?

13. Что такое число пластичности и для чего оно определяется?

14. Для чего определяется показатель текучести?

15. Как определяется наименование и состояние глинистого грунта?

16. Как влияет влажность глинистого грунта на его расчетное сопротивление?

17. Что необходимо знать для определения расчетного сопротивления глинистого грунта?

18. Как определяется оптимальная влажность грунта?

19. Как определяется максимальная плотность грунта?

20. Как определяется коэффициент фильтрации?

Задача 1

Определить удельный вес глинистого грунта методом режущего кольца, если известно: объем кольца V = 50 см³, масса влажного грунта в объеме кольца m = 90 г.

Решение:

1. Определяем удельный вес грунта, кН/м³, по формуле (1):

= (90/50)·10 = 18 кН/м³.

Задача 2

Определить влажность и пористость глинистого грунта, если масса образца во влажном состоянии m ₁ = 30 г, а в сухом состоянии m ₂ = 25 г.

При этом удельный вес равен g = 18 кН/м³, удельный вес частиц грунта g _S = 27 кН/м³.

Решение:

1. Определяем влажность грунта по формуле (2):

= (30 – 25)/25 = 0,2.

2. Определяем удельный вес сухого грунта по формуле (3):

= 18/(1 + 0,2) = 15 кН/м³.

3. Определяем пористость грунта по формуле (5):

= (1 – 15/27)∙100 = 45 %.

Задача 3

Определить наименование, консистенцию и условное сопротивление глинистого грунта плотностью g = 18 кН/м³, с естественной влажностью w = 24 %, влажностью на границе раскатывания w_p = 20 %, на границе текучести w _l= 30 % при плотности частиц g _S = 27 кН/м³.

Решение:

1. Определяем число пластичности грунта по формуле (8):

I _Р = w_L – w_P = 30 – 20 = 10.

2. Определяем наименование грунта по табл. 10. Это суглинок.

3. Определяем показатель текучести грунта по формуле (9):

I _L = (w – w _P )/( w _L – w _P ) = (24 – 20)/(30 – 20) = 0,4.

4. Определяем состояние грунта по табл. 10. Это суглинок тугопластичный.

5. Определяем удельный вес сухого грунта по формуле (3):

= 18/(1 + 0,24) = 14,5 кН/м³.

6. Определяем коэффициент пористости грунта по формуле (4):

= = 27/14,5 – 1 = 0,86.

7. Определяем условное сопротивление этого грунта по табл. 12.

Для грунтов с промежуточными значениями е и J_L, значение R_оопределяется путем линейной интерполяции в соответствии с формулой:

где e ₂ > e > e ₁ – интервал значений коэффициента пористости, в котором находится искомое значение е.

R _о (1,0) – значение R _о при е = е₁ и J_L =0;

R _о (1,1) – значение R _о при е = е₁ и J_L =1;

R _о (2,0) – значение R _о при е = е₂ и J_L =0;

R _о (2,1) – значение R _о при е = е₂ и J_L =1.

Для суглинка при показателе текучести I_L = 0,4 и коэффициенте пористости е = 0,86 – R ₀ = 188,9 кПа.

Задача 4

Суглинок в природном залегании имеет плотность g ₁= 18 кН/м³при влажности w ₁= 0,15. В насыпь суглинок должен укладываться с влажностью
w ₂ = 0,19. Какое количество воды потребуется добавить на 1 м³ суглинка для увеличения его влажности?

Решение:

1. Определяем удельный вес сухого суглинка по формуле (3):

= 18/(1 + 0,15)= 15,7 кН/м³.

2. Определяем удельный вес суглинка после добавления в него воды до влажности w₂= 0,19 из формулы (3):

g ₂ = g _d ∙(1 + w) = 15,7∙(1 + 0,19) = 18,7 кН/м³.

3. Определяем количество воды, добавленной на 1 м³суглинка:

m_w = g ₂ – g ₁= 18,7 – 18 =0,7 кН/м³ или 70 л.

Лабораторная работа № 7

Определение компрессионной зависимости для грунта нарушенной структуры, определение модуля общей деформации грунта и характера развития деформаций грунтов во времени

Нарушенной структуры

Основные положения

Наиболее важным деформационным свойством грунтов является их сжимаемость. Сжимаемостью грунтов называется их способность уменьшаться в объеме под действием внешней нагрузки. Сжимаемость зависит от пористости грунтов, гранулометрического и минералогического состава, природы внутренних структурных связей и характера нагрузки.

Характеристиками сжимаемости являются: коэффициент сжимаемости m ₀, МПа^–1; коэффициент относительной сжимаемости m_V, МПа^–1; модуль общей деформации Е _о, МПа, и структурная прочность грунта Р_стр, МПа.

Одним из способов определения характеристик сжимаемости в лабораторных условиях являются компрессионные испытания. Это испытания грунта в условиях одноосного сжатия без возможности бокового расширения. Компрессионное сжатие моделирует процесс уплотнения грунта под центром фундамента. Компрессионные испытания грунтов производят в одометрах – приборах с жесткими металлическими стенками, препятствующими боковому расширению грунта при сжатии его вертикальной нагрузкой. При испытаниях происходит уплотнение грунта за счет уменьшения объема пор и влажности. Для оценки сжимаемости грунта строят график зависимости коэффициента пористости от вертикального давления, получают так называемую компрессионную кривую (рис. 8).

Компрессионная зависимость состоит из двух ветвей: кривой уплотнения и кривой набухания. Кривая набухания получается при разгрузке первоначально сжатого образца. В этом случае будет происходить увеличение объема и пористости образца.

Увеличение объема грунта при снятии нагрузки характеризует упругие деформации, а разность между первоначальным объемом и объемом образца после разгрузки – остаточные деформации. Во многих случаях в пределах небольших изменений давлений компрессионная кривая сравнительно близка к секущей прямой (хорде) АВ. Тангенс угла наклона этой прямой к оси абсцисс характеризует сжимаемость грунта и называется коэффициентом
сжимаемости.

Коэффициент сжимаемости есть отношение изменения коэффициента пористости к разности давлений. Значение коэффициента сжимаемости определяется по формуле

m ₀ = tg a = (е ₁ – е ₂)/(p ₂ – p ₁), (13)

где е ₁ – значение коэффициента пористости при давлении p ₁; е ₂ – значение коэффициента пористости при давлении p ₂.

Рис. 8. Компрессионная кривая

Коэффициентом относительной сжимаемости называется относительная деформация, приходящаяся на единицу давления. Определяется по формуле

m _V = D h_i / h p_i = m ₀ /(1+ е ₀), (14)

где D h_i – деформация (осадка) образца грунта при изменении давления от 0 до p ₁ по компрессионной кривой, мм; h – первоначальная высота образца грунта, мм; е ₀ – начальное значение коэффициента пористости.

Кроме коэффициентов сжимаемости, по результатам компрессионных испытаний может быть определен модуль общей деформации грунта E ₀, МПа, по следующей формуле:

Е ₀ = = ∙b = b / m _V, (15)

где b – поправка, учитывающая отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе.

Модулем общей деформации называется коэффициент пропорциональности между относительной деформацией и вертикальным давлением. Модуль общей деформации используется при расчете осадок фундаментов.

Стандартный метод определения компрессионных характеристик

Необходимое оборудование:

· компрессионный прибор

· набор гирь

· фильтровальная бумага

· оборудование для определения физических характеристик грунта

Подготовка к испытанию

1. Предварительно определяют физические характеристики грунта.

2. Компрессионный прибор устанавливают в лаборатории на жесткое основание, исключающее вибрацию.

3. Определяют диаметр и высоту рабочего кольца с точностью до 0,01 мм и взвешивают его.