Свойства известняка-ракушечника Одесского региона

Описание методики и результатов исследований анизотропных свойств известняка-ракушечника. Установление коэффициента анизотропии, его зависимости от вида загружения при определении различных прочностных характеристик. Размягчаемость при увлажнении.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 09.08.2021
Размер файла 1,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра оснований и фундаментов

Одесской государственной академии строительства и архитектуры

Свойства известняка-ракушечника Одесского региона

НовскийАлександр Васильевич

кандидат технических наук, профессор

Новский Василий Александрович

кандидат технических наук, доцент

Войтенко Инга Владимировна

кандидат технических наук, доцент

SPECIAL PROPERTIES OF LIMESTONE OF THE ODESSA REGION ОСОБЫЕ

Abstract

The technique and results of studies of anisotropic properties of limestone-shell rock are described. It is found that the anisotropy coefficient depends on the type of load in determining the different strength characteristics and is in the range of 1.89 - 0.86. Softness in humidification also depends on the type of load and is in the range of 0.75 - 0.90. Therefore, when considering anisotropy and softness it is necessary to consider a type of loading of limestone - shell rock.

Keywords: limestone-shell rock, anisotropy, stratification, tensile strength, shears resistance, structural strength, softness.

Аннотация

Описана методика и результаты исследований анизотропных свойств известняка-ракушечника. Установлено, что коэффициент анизотропии зависит от вида загружения при определении различных прочностных характеристик и находится в пределах 1,89 - 0,86. Размягчаемость при увлажнении также зависит от вида загружения и находится в пределах 0,75 - 0,90. Следовательно, при учете анизотропии и размягчаемости необходимо учитывать вид загружения известняка - ракушечника.

Ключевые слова: известняк-ракушечник, анизотропия, слоистость, предел прочности, сопротивление срезу, структурная прочность, размягчаемость.

Постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными практическими задачами

Грунтовая толща Одесского региона, которая используется как основание фундаментов зданий и сооружений, характеризуется наличием комплекса лессовых грунтов, которые подстилаются понтич- ними известняками, ниже которых залегают меоти- ческие глины. С повышением этажности зданий и устройством многоярусных подземных помещений возникла необходимость использования известняков в качестве несущего слоя фундаментов на естественном основании и свайных. Эти задачи обусловили проведение дополнительных исследований механических свойств известняка-ракушечника.

Анализ последних исследований и публикаций

Экспериментальных данных о строительных свойствах понтических известняков, как оснований фундаментов, не так много. В материалах изысканий для этих пород обычно приводят сведения только о пределе прочности на одноосное сжатие, как для полускальных пород. Другие параметры, определяющие прочностные и деформационные свойства, до недавнего времени отсутствовали.

Мало изученными являются вопросы анизотропии и размягчаемости. Изучением этих вопросов занимается ряд ученых, в том числе кафедры оснований и фундаментов ОГАСА, результаты которых изложены в работах [1, 2, 3]. Разработаны и апробированы методики определения механических свойств известняка, как в лабораторных, так и полевых условиях. Осуществляется накопление и обработка экспериментальных данных с целью формирования региональных норм.

Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. Установлено, что значение предельной нагрузки, приложенной вертикально к слоистости известняка, отличается от значений при приложении нагрузки в горизонтальном направлении (вдоль слоистости). Этим можно объяснить разное значение показателей деформативных и прочностных свойств в вертикальном и горизонтальном направлении. Но достаточно полных сведений об изменении свойств известняков с учетом анизотропии на сегодняшний день нет. Мало изучен вопрос о размягчаемости известняка при водо- насыщении.

В нормативной литературе за критерий оценки анизотропных свойств скальных и полускальных пород принят коэффициент анизотропии ка, значение которого определяют отношением показателя предела прочности на одноосное сжатие в горизонтальном направлении Кс>а к его значению при вертикальном векторе приложения нагрузки Ис. Нами установлено, что подобное соотношение между другими показателями механических характеристик известняка-ракушечника, которыми является структурная прочность, сопротивление срезу, сопротивление сжатию в массиве, отличаются от коэффициента анизотропии по значениям предела прочности на одноосное сжатие. Поэтому, в расчетах, где используется структурная прочность и сопротивление срезу, в том числе вдоль боковой поверхности буронабивных свай, нужно использовать соответствующие коэффициенты анизотропии.

Постановка задачи

Перед исследованиями была поставлена задача определить коэффициенты анизотропии и размягчаемости известняка-ракушечника Одесского региона при определении предела прочности на одноосное сжатие, сопротивления срезу по боковой поверхности буронабивных свай и структурной прочности в массиве.

Изложение основного материала

Пильный известняк-ракушечник Одесского региона является органогенной породой, обладающей анизотропными свойствами и способностью размягчаться при увлажнении. Его толща состоит из скопления скелетов моллюсков, сцементированных на контактах прочными кристаллизационными связями. Прочность на раздавливание зависит от направления усилия. Значение предельной нагрузки, приложенной вертикально к плоскости их накопления, отличается от значений при горизонтальном приложении нагрузки (вдоль слоистости).

Коэффициент анизотропии при определении предела прочности на одноосное сжатие

Коэффициент анизотропии кадс при определении предела прочности на одноосное сжатие был определен по пяти сериям испытаний образцов известняка-ракушечника с размерами граней 70 мм, основные результаты которых приведены в табл. 1.

Таблица 1 Соотношения показателей предела прочности на одноосное сжатие известняка-ракушечника вдоль и поперек слоистости

Серия

Количество

испытаний

Значение показателя предела прочности, МПа.

Коэффициент анизотропии,

ka, Rc

Поперек слоистости, Rc,

Вдоль слоистости,

Ro, a

1

10

0,84

1,28

1,52

2

10

0,50

1,32

2,64

3

10

0,98

2,12

2,16

4

10

0,52

1,13

2,17

5

10

0,89

1,27

1,43

Среднее

50

0,75

1,42

1,89

Таким образом, по результатам проведенных исследований, предел прочности на одноосное сжатие поперек слоистости меньше, чем вдоль слоистости. При этом коэффициент анизотропии составил 1,89.

Коэффициент анизотропии при определении структурной прочности

Как известно, предел прочности на одноосное сжатие не отражает фактического значения сопротивления разрушению и последующего уплотнения известняка в массиве. От давлений, передаваемых фундаментом на основание, в грунтовой толще возникают напряжения на участках поверхности частиц скелета в точках их контактов. Векторы напряжений направлены хаотично. От суммы их проекций на вертикальную ось «Е» возникают напряжения, вызывающие уплотнения с2. От суммы их проекций на ось «Х» или «У» возникает напряжение, вызывающее боковые давления Су или сх. При возникновении горизонтального давления при раздавливании кубика отсутствует сопротивление вдоль его боковых граней, что снижает значение Яс при разрушении в отличии от структурной прочности в массиве.

Определение р^ в лабораторных условиях проведены в приборе (см. рис. 1), в котором боковое давление грунта под штампом уравновешивается структурной прочностью испытываемой породы, препятствуя разрушению его в стороны.

Рис.1. Внешний вид и схема прибора для определения структурной прочности 1 - направляющее кольцо; 2 - штамп; 3 - образец грунта; 4 - корпус; 5 - индикатор часового типа; 6 - нижнее кольцо; 7 - верхнее кольцо

В табл. 2 приведены результаты определения партии без соблюдения их синхронизации, по- р^ поперек и вдоль слоистости на образцах одной этому, коэффициент анизотропии определен по средним значениям, полученным в испытаниях.

Таблица 2 Результаты определения р^ поперек и вдоль слоистости в известняках-ракушечниках в воздушно-сухом состоянии

Серия

Количество

испытаний

Значение показателя структурной прочности, МПа.

Коэффициент анизотропии,

k^Pstr

Поперек слоистости, pstr,

Вдоль слоистости, pstr,a

6

1

2,48

7

3

1,72

8

2

1,62

9

4

0,95

10

4

2,87

11

4

2,46

12

4

3,29

13

4

2,29

14

3

1,93

15

4

2,20

16

4

3,01

17

4

2,65

18

3

3,16

19

4

1,95

20

4

2,10

Среднее

52

2,16

2,73

1,26

Таким образом, по результатам проведенных исследований, структурная прочность поперек слоистости меньше, чем вдоль слоистости. При этом коэффициент анизотропии ка,р^ составил 1,26.

анизотропный известняк ракушечник

Коэффициент анизотропии при определении сопротивления срезу вдоль боковой поверхности буронабивных свай

Одной из прочностных характеристик известняка-ракушечника является сопротивление срезу по боковой поверхности буронабивных свай. Стенки скважин буронабивных свай обладают высокой ноздреватостью. Цементное молоко при бетонировании сваи проникает в крупные пустоты пор, образуя шероховатую поверхность сопряжения между стволом сваи и окружающей породой. Сопротивление срезу определяется не трением, а прочностью известняка, находящегося за пределами поверхности ствола сваи, пропитанного затвердевшим цементным раствором. Следовательно, разрушение при «срыве» происходит по известняку. Схема и внешний вид силового устройства для испытаний моделей свай приведены на рис. 2, а результаты исследований в табл. 3.

Рис. 2. Схема и внешний вид силовой установки для испытания известняка-ракушечника моделями буронабивных свай 1, 2 - неподвижные плиты; 3 - образец известняка; 4 - модель сваи; 5 - динамометр; 6 - индикаторы часового типа; 7 - домкрат; 8 - полость под пятой сваи

В скважинах, пройденных поперек слоистости, ноздреватость стенок выше, чем в скважинах вдоль слоистости. Предельное значение сопротивления сдвигу определено по результатам сорока испытаний известняка модельными сваями в поперечном и продольном направлениях по отношению к слоистости.

Таблица.3 Соотношения показателей сопротивления срезу известняка-ракушечника по боковой поверхности буронабивных свай вдоль и поперек слоистости

Серия

Количество

испытаний

Значение показателя сопротивления срезу, МПа.

Коэффициент анизотропии,

ka,f

Поперек слоистости, fo,

Вдоль слоистости, fa,а

21

4

0,93

0,81

0,87

22

4

0,86

0,71

0,83

23

4

1.46

1.20

0,82

24

4

0,97

1,02

1,05

25

4

1,24

0,90

0,73

Среднее

20

1,09

0,93

0,86

Таким образом, по результатам проведенных исследований, сопротивление сдвигу поперек слоистости больше, чем вдоль слоистости. При этом коэффициент анизотропии кад составил 0,86.

Коэффициент размягчаемости при определении предела прочности на одноосное сжатие

Одним из особых свойств известняка-ракушечника является размягчаемость при увлажнении. Водонасыщение оказывает влияние на снижение показателей прочностных свойств грунтов. Она оценивается коэффициентом размягчаемости, определяемом отношением пределов прочности в водонасыщенном и воздушно-сухом состояниях. Согласно нормативным документам породы по этому показателю делятся на размягчаемые и не размягчаемые. К не размягчаемым относятся породы со значением к^ > 0,75, а к размягчаемым - при к^ < 0,75.

Значения коэффициента размягчаемости, полученные по соотношению предела прочности на одноосное сжатие, отличаются от значений при определении структурной прочности и сопротивления сдвигу вдоль боковой поверхности буронабивных свай. Испытания по определению коэффициентов размягчаемости по значению структурной прочности и сопротивления сдвигу выполнены при приложении вертикальной нагрузки поперек слоистости. Водонасыщение опытных образцов выполнялось в течение 15 суток.

Средневзвешенные значения коэффициента размягчаемости, полученные по результатам определения предела прочности образцов в воздушно - сухом состоянии Ис и после водонасыщения по испытаниям в каждом состоянии приведены в табл. 4.

Таблица 4 Соотношение показателей предела прочности одноосному сжатию в воздушно-сухом и водонасыщенном состоянии

Серия

Количество

испытаний

Значение показателя предела прочности, МПа

Коэффициент раз- мягчаемости, ks

В сухом состоянии R.

В водонасыщенном состоянии, Я^аС

26

4+4

0,95

0.76

0,80

27

4+4

0,97

0,65

0,67

28

3+3

0,83

0,48

0,58

29

4+4

0,44

0,44

1,00

30

4+4

0,42

0,25

0,60

31

4+4

0,41

0,42

1,02

Среднее

23+23

0,67

0,50

0,75

Таким образом, «пильный» известняк-ракушечник по результатам испытаний на одноосное сжатие можно отнести, как к размягчаемым, так и не размягчаемым. Среднее значение этого показателя по 46 опытам равно 0,75.

Коэффициент размягчаемости при определении структурной прочности

Ниже приведены результаты 32 испытаний по определению показателей структурной прочности разных образцов известняка-ракушечника по 16 для каждого состояния по влажности. Основные результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5 Соотношение показателей структурной прочности известняка-ракушечника в водонасыщенном и воздушно-сухом состоянии

Серия

Количество

испытаний

Значение показателя структурной прочности, МПа.

Коэффициент размягчаемости,

ks,Pstr

В сухом состоянии, pstr

В водонасыщенном состоянии, pstr,sat

32

2+2

0,98

0.92

0,94

33

3+3

1,66

0,95

0,57

34

2+2

2,27

1,17

0,54

35

3+3

1,02

0,89

0,87

36

3+3

1,95

1,13

0,58

37

3+3

1,81

1,02

0,56

Среднее

16+16

1,61

1,01

0,63

Таким образом, известняк-ракушечник по результатам 32 испытаний по определению структурной прочности можно отнести к размягчаемым, так как среднее значение этого показателя равно 0,63. Полученные результаты свидетельствуют о незначительных отклонениях коэффициента размягчае- мости для разных образцов от средневзвешенного.

Коэффициент размягчаемости при определении сопротивления срезу вдоль боковой поверхности буронабивных свай

Исследованиями [1, 2] установлено, что сдвиг вдоль боковой поверхности буронабивных свай в известняке-ракушечнике, происходит не по поверхности ствола, а на расстоянии от него, равном проникновению цементного молока в породу. В проведенных испытаниях моделей свай это расстояние изменялось от 2 до 3 мм, в среднем - 2,5 мм. Сдвиг определяли разрушением известняка в результате перемещения ствола после «срыва». Установлено, что известняк-ракушечник по результатам 48 испытаний по определению сопротивления сдвигу вдоль боковой поверхности буронабивных свай можно отнести к не размягчаемому, так как среднее значение этого состоянии показателя равно 0,90.

Таблица 6 Соотношение показателей сопротивления срезу известняка-ракушечника вдоль боковой поверх ности буронабивных свай после водонасыщения и при воздушно-сухом

Серия

Количество

испытаний

Значение показателя сопротивления срезу, МПа.

Коэффициент анизотропии,

ks, fc

В сухом состоянии, f

В водонасыщенном состоянии, f;,sat

38

4+4

1,03

1,24

1,20

39

4+4

1,23

1,19

0,97

40

4+4

1,72

1,35

0,78

41

4+4

0,65

0,59

0,91

42

4+4

0,65

0,49

0,75

43

4+4

0,87

0,68

0,56

Среднее

24+24

1,02

0,92

0,90

Таким образом, по результатам 48 испытаний известняк можно отнести к не размягчаемому, так по определению сопротивления сдвигу вдоль боко- как среднее значение этого показателя равно 0,90. вой поверхности буронабивных свай исследуемый.

Таблица 7 Значения коэффициентов размягчаемости при определении разных показателей механических свойств известняка-ракушечника

Показатели механических свойств

Предельное значение показателей, МПа при испытаниях

Коэффициент

размягчаемости

ksof

В воздушно-сухом состоянии

После

водонасыщения

Rc

0,67

0,50

0,75

Pstr

1,61

1,01

0,63

fc

1,02

0,92

0,90

Выводы и рекомендации

На основании выполненных исследований установлено, что анизотропные свойства известняка-ракушечника существенным образом зависят от определяемых механических характеристик, при этом соотношение между коэффициентом анизотропии составляет 2,2 раза. Наибольшие значения получены при определении предела прочности на одноосное сжатие (1,89) и наименьшие - при определении сопротивления срезу вдоль боковой поверхности буронабивных свай (0,86). Коэффициент размягчаемости в меньшей мере зависит от определяемых механических характеристик и находится в пределах 0,75 - 0,90.

Таким образом, при выполнении расчетов с учетом анизотропии, необходимо использовать соответствующие коэффициенты, характерные тем либо иным показателям механических свойств известняка-ракушечника.

Список литературы

1. Новский В.А. Исследование прочностных и деформативных свойств известняка-ракушечника а лабораторных условиях /В. А. Новский// Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури.- Одесса, 2008. - Вип. 29, ч. 2. - с. 289-295.

2. Новский А.В. Известняк-ракушечник. Исследование и использование в качестве основания фундаментов / Новский А.В., Новский В.А., Туга- енко Ю.Ф./ Астропринт. Одесса, 2014. С. 92.

3. Kornienko N.U. Mechanical Properties of Semi-Rocks Soils and Methods of Their Determination / N.U. Kornienko, A.V. Novskiy, A.P. Tkalich, Y.F. Tugaenko // Proceedings of the 15th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. - Part 1. Athens, 2011. - p. 43-49.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Известняк как осадочная горная порода органического или хемогенного происхождения. Классификация сырья для производства известковых вяжущих веществ. Технология переработки известняка, обзор применяемого оборудования. Процесс дробления и сушки известняка.

    курсовая работа [3,3 M], добавлен 24.05.2014

  • Технология дробления и измельчения твердых материалов. Описание двухстадийной схемы дробления известняка. Молотковые и щековые дробилки. Расчет минимального суммарного расхода электроэнергии. Параметры молотковой дробилки при оптимальных условиях.

    курсовая работа [650,4 K], добавлен 09.01.2013

  • Изучение свойств и определение назначения портландцементного клинкера как продукта совместного обжига известняка и глины. Особенности быстротвердеющего высокопрочного портландцемента. Общее строительное применение гидрофобного шлакового портландцемента.

    реферат [41,7 K], добавлен 14.08.2013

  • Основные свойства гранита, мрамора, известняка и вулканического туфа. Древесноволокнистые плиты, их свойства и области применения. Приготовление газобетона и пенобетона. Область применения армированного стекла. Классификация строительных растворов.

    контрольная работа [212,8 K], добавлен 06.11.2013

  • Заготовка сырья в карьере. Изготовление портландцементного клинкера. Получение портландцемента совместным помолом глины, доломита и известняка. Расчет щековой дробилки с простым качением щеки. Причины отказов, поломок и аварий дробильного оборудования.

    курсовая работа [50,5 K], добавлен 05.12.2014

  • Разработка месторождения цементного сырья открытым способом. Технология дробления известняка. Первичная обработка глины. Обжиг цементного клинкера по мокрому способу в печи. Принцип работы холодильника. Модернизация шаровой мельницы для помола цемента.

    реферат [4,9 M], добавлен 07.12.2014

  • Сырьевые и готовые материалы из природного камня. Получение щебня дроблением горных пород. Песок - осадочная горная порода. Органическое происхождение мела, гравия, известняка. Доломит - породообразующий минерал класса карбонатов. Виды готовых материалов.

    презентация [2,9 M], добавлен 17.02.2013

  • Что такое архитектурно-пространственные формы, их свойства и роль в создании единства архитектурной композиции из множества составляющих. Изучение композиции объемно-пространственной формы, описание ее геометрического вида и свойств, сферы применения.

    контрольная работа [2,5 M], добавлен 19.02.2011

  • Принципиальные требования к объемно-планировочным и технологическим решениям строительных конструкций, используемых на нефтегазовых месторождениях. Расчет нагрузок, прочностных и деформативных характеристик материалов. Эксплуатация и ремонт объектов.

    реферат [1,5 M], добавлен 24.02.2015

  • Исходные материалы, физико-механические свойства, геометрические размеры. Модель конструкции, свойства углепластиков. Расчет упругих характеристик слоистого композита по заданным характеристикам слоя. Определение коэффициента запаса прочности, массы.

    курсовая работа [94,2 K], добавлен 30.04.2007

  • Природа грунтов и показатели физико-механических свойств. Напряжения в грунтах от действия внешних сил. Разновидность песчаных грунтов по степени водонасыщения. Построение графика компрессионной зависимости и определение коэффициента сжимаемости грунта.

    курсовая работа [610,6 K], добавлен 11.09.2014

  • Исследование строения, химического состава, физических и механических свойств бетона и железобетона. Уход за свежеуложенным бетоном. Изучение визуальных и геометрических характеристик кирпича. Влажность древесины и свойства, связанные с ее изменением.

    реферат [841,6 K], добавлен 08.02.2014

  • Конструирование крытого перрона для автовокзала. Характеристика покрытия, подбор материала обшивки, расчет прогонов. Статистический расчет поперечной рамы, особенности конструктивного расчета. Определение прочностных свойств ригеля, подкоса, стойки.

    курсовая работа [156,1 K], добавлен 04.10.2010

  • Контролируемые параметры для металлических конструкций: размеры элементов; прогибы, искривления, смещения; предел текучести и временное сопротивление металла; относительное удлинение. Определение прочностных характеристик стали. Испытание на растяжение.

    презентация [1,6 M], добавлен 26.08.2013

  • Оценка инженерно-геологических условий, прочностных параметров грунтов, их дополнительных физических характеристик. Расчет размеров фундамента, исходя из конструкционных требований. Расчет осадки основания. Подбор и обоснование свайного фундамента.

    курсовая работа [2,8 M], добавлен 16.01.2015

  • Оценка инженерно-геологических и грунтовых условий строительной площадки. Определение прочностных и деформативных характеристик для грунта. Расчет фундаментов свайного и мелкого заложения глубины заложения, размеров подошвы. Проверка подстилающего слоя.

    курсовая работа [348,1 K], добавлен 13.09.2015

  • Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунтов основания. Определение размеров подошвы фундамента гражданского здания. Расчет осадки основания. Определение несущей способности свай. Последовательность конструирования фундамента.

    курсовая работа [297,8 K], добавлен 20.11.2014

  • Виды систем отопления и режим их работы. Преимущества и недостатки систем отопления в зависимости от вида теплоносителя. Нормативные тепловые условия для различных помещений. Правильность расстановки отопительных приборов и повышение их эффективности.

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 20.06.2014

  • Архитектурно-конструктивное решение жилого пятиэтажного здания. Сбор нагрузок, расчёт несущей брусковой перемычки над оконным проёмом. Определение прочностных характеристик многопустотной панели перекрытия. Расчет ленточного фундамента под наружную стену.

    курсовая работа [793,1 K], добавлен 10.10.2012

  • Проектирование железобетонных конструкций 2-х этажного жилого дома в г.п. Ветка. Сбор нагрузок покрытия в подвале, первого этажа и кровли. Определение прочностных характеристик материалов. Расчет ленточного фундамента под внутреннюю стену здания.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 10.10.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.