Определение физических характеристик грунта Rо

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа №1. Определение физических характеристик, классификационных показателей и условного расчетного сопротивления грунта Rо

1.1 Определение естественной влажности грунта, W

Влажность грунта, W - отношение массы воды, содержащейся в порах, к массе грунта, высушенного до постоянной массы при температуре 105оС

Таблица 1.1

Наименование	Ед. изм.	Величина
1. Номер стаканчика, крышки	-	243
2.Масса пустого стаканчика с крышкой ,m1	г	22
3.Масса стаканчика с грунтом и крышкой до высушивания, m2	г	37
4.Масса стаканчика с грунтом и крышкой после высушивания,m3	г	34,46
5.Естественная влажность грунта, W	%	20,385

, (1.1)

1.2 Определение границы текучести глинистого грунта, WL

Влажность грунта на границе текучести, WL-влажность грунта, при которой грунт находиться на границе между пластичным и текучим состояниями. Влажность на границе текучести, WL соответствует такой влажности приготовленной из грунта пасты, при которой балансирный конус погружается в нее под действием собственного веса на 10 мм за 5 с.



Рисунок 1.1 Балансирный конус: 1-подставка; 2-два балансирных цилиндра; 3-стаканчик с образцом грунта; 4-метка; 5-конус; 6-рукоятка

Таблица 1.2

Наименование	Ед. изм.	Величина
1. Номер бюкса	-	252/282
2.Масса пустого стаканчика с крышкой ,m1	г	23,02
3.Масса стаканчика с грунтом и крышкой до высушивания, m2	г	38,02
4.Масса стаканчика с грунтом и крышкой после высушивания,m3	г	34,96
5.Влажность грунта на границе текучести, WL	%	25,63

, (1.2)

влажность грунт плотность

1.3 Определение влажности грунта на границы раскатывания, W

Влажность грунта на границе раскатывания, WP-влажность грунта, при которой грунт находиться на границе между твердым и пластичным состояниями.

Таблица 1.3

Наименование	Ед. изм.	Величина
1. Номер стаканчика, крышки	-	019/243
2.Масса пустого стаканчика с крышкой ,m1	г	22,31
3.Масса стаканчика с грунтом и крышкой до высушивания, m2	г	37,31
4.Масса стаканчика с грунтом и крышкой после высушивания,m3	г	36
5.Влажность грунта на границе раскатывания , WР	%	9,57

, (1.3)

1.4 Определение плотности грунта методом режущего кольца

Плотность грунта с- масса единицы объема грунта природной структуры и влажности.

Таблица 1.4

Наименование	Ед. изм.	Величина
1.Объем режущего кольца,н	см3	50
2.Масса пустого кольца с крышками,m1	г	65,76
3.Масса кольца с грунтом и крышками,m2	г	169,37
4.Плотность грунта, с	г/см3	2,072

, (1.4)

1.5 Определение плотности частиц грунта пикнометрическим методом

Плотность частиц грунта, сs- отношение массы частиц грунта к их объему.

Таблица 1.5

Наименование	Ед. изм.	Величина
1.Масса пикнометра с воронкой, mo	г	89,79
2.Масса пикнометра с грунтом и воронкой, m	г	99,79
1.Температура воды	оС	25
2.Масса навески грунта , m1	г	10
3.Масса пикнометра с грунтом и водой после кипячения, m2	г	158,44
4.Масса пикнометра с водой, m3	г	151,98
7.Плотность частиц грунта, сs	г/см3	3,12

, (1.5)

где сw -плотность воды при температуре испытания

1.6 Определение наименования глинистого грунта и его состояния

Наименование глинистых грунтов определяют по числу пластичности J P

J P =WL-WP

При 0< J <7- супесь

7<J <17 -суглинки

J >17 -глина

Данный грунт - суглинок

Состояние глинистого грунта определяется по коэффициенту консистенции (показателю текучести). Показатель текучести (коэффициент консистенции), JL -отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания WP, к числу пластичности J P

Следовательно, суглинки мягкопластичные.

1.7 Вычисляемые характеристики грунта

Коэффициент пористости, е-отношение объема пор к объему минеральных частиц грунта.



Плотность сухого грунта(скелета грунта) сd-отношение массы твердых частиц грунта к общему объему грунта.

, (1.6)

г/cм3

Удельный вес грунта г

, (1.7)

где g-ускорение свободного падения, м/с2

кН/м3

Удельный вес частиц грунта гs

, (1.8)

кН/м3

Удельный вес сухого грунта

, (1.9)

кН/м3

1.8 Определение условного расчетного сопротивления грунтов основания Rо

Для глинистых грунтов значение Rо определяется по таблице 3 приложения 3 СНиП 2.02.01-83*, в зависимости от величины е и JL. Расчетные сопротивления грунтов Rо используются для назначения предварительных размеров фундаментов, а в случае сооружений III класса - для окончательного назначения размеров. Для грунтов с промежуточными значениями е и JL, значение Rо определяются путем линейной интерполяции в соответствии с формулой:

где e2 > e > e1 -интервал значений коэффициента пористости, в котором находится искомое значение е

Rо(1,0)-значение Rо при е=е1 и JL=0;

Rо(1,1)-значение Rо при е=е1 и JL=1;

Rо(2,0)-значение Rо при е=е2 и JL=0;

Rо(2,1)-значение Rо при е=е2 и JL=1.

Таблица 1.6

	JL=0	Jo=0,87	J?=1
e1=0,7	250	231,17	180
eo=0,813	231,17	200,55	149,87
e2=1,0	200	149,87	100

Па

Па

Па

Па

Лабораторная работа №2. Определение гранулометрического состава песчаного грунта

Гранулометрический (зерновой) состав песчаного грунта определяется в соответствии с ГОСТ 12536-79 (3) по весовому содержанию в нем частиц различной крупности, выпаженному в процентах по отношению к весу сухой пробы грунта. При выделении зерен песка крупностью от 10 мм до 0,1 мм используется ситовой метод с промывкой водой .

Потерю грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их массе. Результаты заносят в таблицу

, масса чаши, г

, масса чаши с грунтом после высушивания, г

Таблица 2.1 Результаты ситового анализа песчаного грунта

Масса пробы грунта, г	Масса фракций грунта, г
	более 2мм	2-1мм	1-0,5мм	0,5-0,25мм	0,25-0,1мм	менее 0,1мм
	-	0,2	10,07	33,25	42,76	13,72

Содержание в грунте каждой фракции вычисляют по формуле:

, (2.1)

где mф -масса данной фракции грунта ,г

m- масса средней пробы грунта ,взятой для анализа, г

Таблица2.2 Гранулометрический состав грунта

Фракции, мм	Содержание, %
Более 2	-
2-1	100
1-0,5	99,8
0,5-0,25	89,73
0,25-0,1	56,48
Менее 0,1	13,72

Гранулометрический (зерновой) состав графически изображают в виде суммарной кривой, которая строится в полулогарифмическом масштабе. По оси ординат откладывают в процентах сумму фракций частиц менее определенного диаметра, а по оси абсцисс логарифмы диаметров частиц.

Суммарная кривая гранулометрического состава построена в соответствии с рисунком А1.

, (2.2)

По степени неоднородности гранулометрического состава пески подразделяют на:

однородные С< 3

неоднородные C >3

Так как 3,37>3, следовательно, пески неоднородные.

Лабораторная работа №3. Исследование сжимаемости грунтов способом компрессии в одометре

Цель работы: определение показателей сжимаемости (деформируемости) грунтов:

mо -коэффициент сжимаемости;

mн -коэффициент относительной сжимаемости;

Е- модуль линейной деформации.

Оборудование:

компрессионный прибор (одометр);

индикаторы часового типа-2шт;

влажные бумажные фильтры-2шт;

образец грунта ;

грузы-3 шт. по 4кг;

Исходные данные:

площадь образца А=60 смІ;

высота образца h=31,5 мм;

коэффициент рычажной передачи n=1:10;

начальный коэффициент пористости ео .

Компрессия - метод испытания грунтов вертикальным нагружением, исключая горизонтальную деформацию.



Рисунок 3.1- Схема компрессионного прибора: 1-индикатор часового типа; 2- верхний и нижний дырчатый штамп; 3- влажный бумажный фильтр; 4-рабочая обойма; 5- центрирующий шарик, передающий напряжение

Рисунок 3.2- Индикатор часового типа: 1-циферблат; 2-ободок; 3-стрелка; 4-указатель; 5-гильза; 6-измерительный стержень; 7-измерительный наконечник; 8-указатель нуля допуска

Вертикальное напряжение вычисляется по формуле:

, (3.1)

где P -масса гирь на подвеске, кг

g -ускорение свободного падения, м/с2

А -площадь образца, м2

n -коэффициент рычажной передачи

МПа

МПа

МПа

Таблица 3.1 Результаты лабораторных испытаний

Масса гирь на подвеске Р, кг	Вертикальное напряжение у , МПа	Время наблюдения t, мин	Показания индикаторов	Осадка образца
			rл, мм	rп, мм
4	0,065	1	0,25	0,31	0,28
		2	0,29	0,34	0,315
		4	0,31	0,38	0,345
		8	0,34	0,422	0,381
		12	0,368	0,458	0,413
8	0,131	1	0,53	0,64	0,585
		2	0,565	0,65	0,6025
		4	0,60	0,67	0,635
		8	0,657	0,692	0,6745
		12	0,695	0,71	0,7025
12	0,196	1	0,789	0,759	0,774
		2	0,803	0,77	0,7865
		4	0,829	0,79	0,8095
		8	0,89	0,801	0,8455
		12	0,94	0,81	0,875

Шкала деления индикатора 100 дел, 1 оборот равен 1мм. ЦД=0,01мм.

График зависимости осадки S от времени t построен в соответствии с рисунком Б1.

Вычисляют значения коэффициента пористости по формуле:

, (3.2)

где ео- начальный коэффициент пористости;

ее -относительная вертикальная деформация образца, найденная как:

, (3.3)

где Si-осадка образца, соответствующая давлению уi, мм

h-высота образца, мм

Таблица 3.2 Расчет коэффициента пористости

Вертикальное нагружение на грунт уi ,МПа	Условно стабилизированная осадка образца Si ,мм	Относительная вертикальная деформация образца	Изменение коэффициента пористости ?ei =еe (1+eо )	Значение коэффициента пористости, соответствующее напряжению уi еi =ео -?еi
0	0	0	0
0,065	0,5	0,016	0,029	0,784
0,131	0,7	0,022	0,0398	0,773
0,196	0,98	0,031	0,056	0,757

Компрессионная кривая построена в соответствии с рисунком Б2.

Коэффициент сжимаемости, mо- отношение относительной вертикальной деформации (изменения коэффициента пористости) к давлению, вызвавшему эту деформацию. Определяется по формуле:

, (3.4)

-1,

где и еi+i -коэффициенты пористости, соответствующие напряжениям уi и уi+1

Коэффициент относительной сжимаемости определяют по формуле:

, (3.5)

-1

Модуль деформации определяют с точностью 0,1 МПа по формуле:

, (3.6)

-1

где в-коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе и вычисляемый по формуле:

, (3.7)

где н- коэффициент поперечной деформации, определяемый по результатам испытаний в приборах трехосного сжатия.

При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать н равным:

0,30-0,35-для песков и супесей;

0,35-0,37-для суглинков;

0,2-0,3 при IL <0;

0,3-0,38 при 0<IL<0,25;

0,38-0,45 при 0,25< IL <1,0 - для глин.

При этом меньшее значение н принимают при большей плотности грунта.

Лабораторная работа №4. Исследование предельного сопротивления сдвига глинистого грунта

Под действием внешней нагрузки в отдельных областях грунта эффективные напряжения могут превзойти внутренние связи , при этом возникнет сдвиг одних частиц относительно других.

Показатели сопротивления сдвигу- это основные прочностные показатели сопротивления тел внешним силам.

Предельное сопротивление зависит от нормальных плоскостей сдвига, напряжений, и описывается условием прочности по закону Кулона:

Цель работы: определить параметры прочности грунта:

удельное сцепление с

угол внутреннего трения ц

Оборудование:

одноплоскостной срезной прибор ГГП-30;

индикатор часового типа ;

образцы грунта;

набор грузов.

Исходные данные:

А=40 смІ-площадь среза образца;

h=35мм-высота образца;

nв =0,1-отношение плеч рычага для передачи вертикальной нагрузки;

nг =0,1- отношение плеч рычага для передачи сдвигающей нагрузки.

Удельное сцепление, с-параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат.

Угол внутреннего трения, ц- параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как угол наклона этой прямой к оси абсцисс.

Рисунок 4.1- Схема прибора ГГП-30: 1-подъемный винт; 2-противовесы; 3-тормоз; 4-кронштейн рычага; 5-трос горизонтальной тяги; 6-секторный рычаг; 7-винт; 8-кронштейн срезывателя; 9-держатель индикатора; 10-упор индикатора; 11-срезыватель; 12-индикатор; 13-панель рабочего столика; 14-подвижная плита; 15-вертикальная тяга; 16-скользящий рычаг вертикальной тяги; 17-ползун; 18-ванна

Касательное напряжение определяется по формуле:

, (4.1)

где Т- масса гирь на подвеске горизонтальной тяги ,кг;

g- ускорение свободного падения, м/с2

А-площадь среза образца,м2

nг-коэффициент рычажной передачи

Таблица 4.1 Результаты испытания грунта на срез

Масса гирь на подвеске Р,кг	Вертикальное напряжение на срезе у ,МПа	Масса гирь на подвески горизонтальной тяги Т ,кг	Касательное напряжение на срезе ф, МПа	Горизонтальная деформация образца д,мм
4	0,1	0,2	0,0049	0,45
		0,4	0,0098	1,41
		0,6	0,0147	срез
8	0,2	0,2	0,0049	0,46
		0,4	0,0098	1,38
		0,6	0,0147	2,68
		0,8	0,0196	срез
12	0,3	0,2	0,0049	0,12
		0,4	0,0098	0,28
		0,6	0,0147	0,52
		0,8	0,0196	0,80
		1,0	0,0245	1,70
		1,2	0,0294	2,43
		1,4	0,0343	срез

График зависимости горизонтальной деформации от касательного напряжения построен в соответствии с рисунком В1.

Диаграмма сопротивления срезу построена в соответствии с рисунком В2.

На прямой необходимо выбрать две точки и с учетом формулы



определить нормативные значения угла внутреннего трения ц и удельного сцепления с.

, (4.2)

=0,016 МПа

0,022 МПа

=0,12 МПа

=0,2 МПа

о

, (4.3)

мм

Список использованных источников

1. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/ Госстрой России. - М.: Стройиздат, 1985. - 40 с.

2. Куликов О.В., Курамшина Р.П. Механика грунтов. Методические указания. / О.В. Куликов. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ»,2006.-37 с.

Размещено на Allbest.ru

...