Поняття про тверді частки нескельного грунту та їх класифікацію

Поняття про тверді частки нескельного грунту та їх класифікацію

 

Грунт, состоящий из твердых частиц, все поры между которыми заполнены водой, явл. двухкомпонентной (двухфазной) системой.Иногда такой грунт наз. грунтовой массой.

В большинстве случаев в грунте, кроме твердых частиц и воды, имеется воздух или иной газ, либо растворенный в поров ой воде, или находящийся в виде пузырьков, окруженных поровой водой, либо свободо сообщающийся с атмосферой. Такой грунт явл. трехкомпонентной (трехфазной) системой.

Классификация твердых частиц по размерам:

- сыпучие или раздельнозернистые грунты (галечные или щебень) –размер частиц >10 мм

- гравелистые грунты- размер частиц d=2-10 мм

- песчаные грунты - размер частиц d= 0,05-2мм

- пылевато-глинистые - размер частиц d= 0,005-0,05 мм

- глинистые - размер частиц d < 0,005 мм

 

Форма, розмір та взаємне розташування частинок в грунті

 

В большинстве случаев раз мер частиц глинистых минералов < 0,005 мм. Частицы крупнее 0,05 мм обычно имеют остроугольную или округлую форму, а более мелкие глинистые- пластинчатую, иногда игольчатую. Песчаные частицы подразделяются на крупные, средние и мелкие, а пылеватые- на крупные и мелкие.

 

Види води в грунтах та її властивості

 

Вода в пылевато-глинистых грунтах в значительной степени предопределяет свойства грунта, которые в первую очередь зависят от ее относительного содержания. Это объясняется взаимодействием молекул воды вследствие наличия электромолекулярных сил с поверхностями коллоидных и глинистих частиц грунта. Электромолекулярные удельные силы взаимодействия между поверхностью твердой частицы и молекулами воды у самой поверхности достигают 1000МПа. По мере удаления от нее удельные силы взаимодействия быстро убывают и на некотром расстоянии уменшаються до нуля. Вне пределов, ограниченных этим расстоянием, вода обладает свойствами, при сущими ей в открытых сосудах и ее молекулы не притягиваются к поверхности твердой частицы. Эту воду принято наз. свободной (она свободна от сил взаимодействия с твердыми частицами). Свободной явл. гравитационная вода перемещающаяся под. действием силы тяжести, и капиллярная.

Вода, адсорбированная на поверхности твердых твердых частиц, наз. связанной (она связана с твердыми частицами). Эта вода создает гидратные пленки вокруг твердых частиц и ее часто наз. пленочной. Поскольку в пределах слоя адсорбированной воды удельные силы взаимодействия изменяются от очень больших величин до нуля, такой слой условно прийнято делить на слои прочносвязанной и рыхлосвязанной воды. Прочносвязанная вода, слой которой сост. из одного или нескольких слоев молекул, обладает свойствами, отличающимися от свойств свободной воды. По свойствам прочносвязанная вода скорее соотв. твердому, а не жидкому телу. Она не отделяется от твердых частиц при воздействии сил, в тысячи раз превышающих силы земного притяжения, замерзает при t<0, имеет большую, чем свободная вода плотность, обладает ползучестью; такую воду можно отделять от твердых частиц лишь выпариванием при t>100 С.

Рыхлосвязанная вода- диффузный переходный слой от прочносвязанной воды к свободной. Она обладает свойствами прочносвязанной воды, однако они выражены слабее. Это обусловлено резким уменьшением в слое рыхлосвязанной воды удельных сил взаимодействия между поверхностью твердой частицы и молекулами воды.

Електромолекулярна взаємодія поверхні мінеральних частинок з водою

 

Твердые частицы грунта, состоящие из тех или иных олбычно кристаллических минералов, имеют на поверхности заряд статического электричества, чаще всего отрицательный. Молекулы воды, являясь диполями и ионы различных веществ противоположного заряда, растворенных в грунтовой воде, попадая в поле заряда частицы грунта ориентируются и притягиваются к поверхности этой частицы. В результате поверхность твердой частицы покрывается монослоем молекул воды. Этот первый слой молекул воды, адсорбированных на поверхности твердой частицы с ее наружной стороны, будет иметь заряд, аналогичный заряду поверхности твердой частицы и, следовательно, станет воздействовать на близко расположенные другие молекулы воды. Таким образом возникают достаточно стройные цепочки молекул воды.

 

Де Wl. — вологість грунту на межі текучості, частки одиниці; Wр — вологість грунту на межі розкочування, частки одиниці.

Межа текучості визначається вологістю грунту в момент переходу його з пластичного стану в текучий. Межа розкочування визначається вологістю грунту в момент переходу його з твердого стану в пластичний.

Якщо на горизонтальній осі відкладати вологість грунту в частках одиниць, то до деякого значення вологості Wр грунт перебуватиме у твердому стані, а потім перейде в пластичний. У цьому стані він перебуватиме до значення вологості Wl. Якщо вологість грунту перевищить Wl, то грунт перейде в текучий стан. Назви глинястих грунтів визначаються за числом пластичності Ір:

Супісок 0,01 < Ip < 0,07

Суглинок 0,07 < Ip < 0,17

Глина Iр > 0,17

При наявності у глинястих грунтах від 15 до 20 % частинок крупніших за 2 мм необхідно до назви грунту додавати відповідно «з галькою» або «з гравієм», а при вмісті цих частинок від 25 до 50%— «гальковий» або «гравійний».

 

 

9.Будівельна класифікація зв`язних глинистих грунтів

Опір грунту зрізу є найважливішою характеристикою міцності. Він визначається силами тертя та зчеплення між частинками грунту. Сили зчеплення, які діють між мінеральними частинками грунту, обумовлені силами молекулярного тяжіння, природними цементуючими та структурними зв'язками і залежить від щільності та вологості. Сили тертя, які діє між окремими частинами грунту, залежать від вологості, щільності грунту, розмірів та форми частинок.

 

Виз

Послідовність роботи.

1. Зразки грунту непорушеної структури, що відібрані з глибини z від поверхні грунту, в робочих кільцях висотою h₀ = 25 мм розташовують в обоймах компресійних приладів (одометрів).

2. По індикаторах знімають початкові відліки n₀ (для першого зразка) і k₀ (для другого зразка), які відповідають навантаженню Р = 0.

3. Другий зразок грунту в компресійному приладі замочують водою до повного водонасичення (S_r = 1).

4. Обидва зразки грунту в компресійних приладах навантажують окремими ступенями навантаження Р_і з кроком DР = 0,1 МПа. Після повної стабілізації деформацій зразків від навантаження Р_і (на кожній ступені) по індикаторах приладів знімають відліки n_і та k_і. Дослідні дані заносять в таблицю 5.2.

Обробка дослідних результатів:

1. Вираховують абсолютну деформацію зразків грунту від кожної ступені навантаження Dh_nі i Dh_kі по формулам:

 

Dh_nі = n_i - n₀; Dh_kі = k_і - k₀. (5.2)

2. Визначають відносні деформації зразків грунту e_nі та e_kі на кожному кроці навантаження по формулам:

 

e_nі = Dh_nі / h₀; e_kі = Dh_kі / h₀. (5.3)

3. По значенням відносної деформації зразків обчислюють відносну просадочність грунту e_slі на кожній ступені навантаження по формулі:

 

e_slі = e_kі - e_nі (5.4)

4. Результати вимірів та обчислення заносять в таблицю 5.2., а також зображують у вигляді графіків залежності відносної деформації зразків від тиску e_kі, e_nі = ¦ (Р_і) (див. мал. 5.2) та відносної просадочності грунту від тиску e_sl = ¦ (Р_і) (див. мал. 5.3).

5. По графіку залежності відносної просадочності грунту від тиску e_sl = ¦ (р_і) (див. мал. 5.3) визначають початковий просадочний тиск р_sl, який відповідає відносній просадочності e_sl = 0.01.

рsl

esl=0,01

esl

e

Мал. 5.2. Графік залежності відносної деформації зразків від тиску

 

esl

 

Мал. 5.3. Графік залежності відносної просадочності грунту від тиску

Знайдені значення відносної просадочності e_sl дозволяють визначити розрахункову просадку товщі просадочного грунту висотою h_sl по формулі:

(5.5)

де: n – кількість елементарних шарів, на які поділена просадочна товща (зона просідання); e_sl,і - відносна просадочність і-го елементарного шару грунту; h_і – товща і-го шару (см) (не більше 2 метрів) (∑h_і = h_sl); k_sl,i – коефіцієнт, що приймається:

Ø - для фундаментів шириною b ≥ 12 м та для випадку визначення просадки від власної ваги грунту - рівним 1,0;

Ø - для фундаментів шириною b ≤ 3 м по формулі:

(5.6)

де Р - середній тиск під підошвою фундаменту (кПа); Р_sl,i – початковий просадочний тиск грунту і-го шару (кПа); Р₀ – тиск, що дорівнює 100 кПа;

Ø - для фундаментів шириною 3 м < b < 12 м – знаходиться по інтерполяції між значеннями k_sl,i, що отримані при b =3 м та b =12 м.

Грунтові умови будівельних майданчиків, що складені просадочними грунтами, в залежності від можливості прояви просадки грунтів від власної ваги поділяються на два типи:

І тип – грунтові умови, в яких можлива в основному просадка від зовнішнього навантаження, а просадка грунтів від власної ваги відсутня або не перевищує 5 см;

ІІ тип – грунтові умови, в яких, крім просадки грунтів від зовнішнього навантаження, можлива їх просадка від власної ваги і її розмір перевищує 5 см.

 

 

Где - полное давление на площадке уже в полностью консолидированном состоянии, а разность (-u) представляет эффективное давление, то есть давление, приходящееся на скелет грунта. Строго говоря, j и c следует рассматривать лишь как параметры линейного графика среза связного грунта.

 

 

Предельная нагрузка на грунт (ПНнГ)

ПНгГ соответствует полному исчерпанию несущей спосоности массива, прочностные параметры которого определяются удельным сцеплением и углом внутреннего трения.

В практических расчетах при аналитическом определении нагрузки на грунт используется классическое решение Пузыревского:

 

Сила предельного сопротивления основания (кН) определяется в зависимости от геометрических параметров фундаментов и грузовых коэффициентов , зависящих от угла внутреннего трения грунта и угла наклона внешней нагрузки. .

ПНнГ НЕ обладающий ТРЕНИЕМ: только сцепление определяет прочность!

Поняття про тверді частки нескельного грунту та їх класифікацію

 

Грунт, состоящий из твердых частиц, все поры между которыми заполнены водой, явл. двухкомпонентной (двухфазной) системой.Иногда такой грунт наз. грунтовой массой.

В большинстве случаев в грунте, кроме твердых частиц и воды, имеется воздух или иной газ, либо растворенный в поров ой воде, или находящийся в виде пузырьков, окруженных поровой водой, либо свободо сообщающийся с атмосферой. Такой грунт явл. трехкомпонентной (трехфазной) системой.

Классификация твердых частиц по размерам:

- сыпучие или раздельнозернистые грунты (галечные или щебень) –размер частиц >10 мм

- гравелистые грунты- размер частиц d=2-10 мм

- песчаные грунты - размер частиц d= 0,05-2мм

- пылевато-глинистые - размер частиц d= 0,005-0,05 мм

- глинистые - размер частиц d < 0,005 мм