Свойства грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристики физических свойств грунтов

Грунт представляет собой дисперсную систему, состоящую из минеральных частиц, воды и газа. Содержание воды и газов в одном и том же грунте может изменяться под влиянием различных факторов, поэтому для грунтов различают несколько показателей массы. Характеристики физических свойств грунтов определяются двумя путями: опытным, в основном в лаборатории, и расчетом. Опытным путем определяют основные и классификационные характеристики, а расчетом - производные.

Основные характеристики:

с - плотность грунта (т/м³, г/см³);

с_s - плотность частиц грунта (т/м³, г/см³);

щ - природная влажность.

Классификационные характеристики:

щ_p - влажность на границе раскатывания;

щ_L - влажность на границе текучести;

гранулометрический состав.

Расчетные характеристики (производные):

с_d - плотность сухого грунта (т/м³, г/см³);

n - пористость (%);

е - коэффициент пористости;

S_r - степень влажности;

I_P - число пластичности;

I_L - показатель текучести.

Природная влажность (щ) - отношение массы воды, содержащейся в порах, к массе минеральных частиц, выраженное в долях единиц. Природная влажность определяется путем выпаривания грунта в сушильном шкафу.

Плотность (с) - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему. На практике чаще всего плотность определяют методом непосредственных измерений, парафинирования или режущих колец.

Плотность частиц грунта (с_s) - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта. Плотность частиц грунта определяется с помощью пикнометра.

Граница текучести (щ_L) - влажность, при превышении которой глинистые грунты переходят в текучее состояние.

Граница раскатывания (щ_P) - влажность, при превышении которой глинистый грунт переходит в пластичное состояние.

Расчетные показатели определяются из выражений:

Плотность грунта в сухом состоянии (с_d) - отношение массы сухого грунта (без массы воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая поры):

с_d = с / (1 + щ)

Коэффициент пористости (е) - отношение объема пор к объему твердых частиц грунта:

е = (с_S / с_d) - 1

Коэффициент водонасыщения (S_r) - степень заполнения объема пор водой:

S_r = (щ · с_S )/ (е · с_щ ),

где: с_щ = 1 т/м³ - плотность воды.

Число пластичности (I_P) - разность влажностей, соответствующих двум состояниям глинистого грунта на границе текучести и на границе раскатывания:

I_P = щ_L - щ_P

Показатель текучести (I_L) - характеристика состояния глинистого грунта:

I_L = (щ - щ_P) / I_P

2. Классификация песчаных грунтов

а) по плотности

Таблица 1.2

б) по степени влажности

Таблица 1.3

3. Классификация глинистых грунтов

а) по числу пластичности

Таблица 1.4

б) по показателю текучести

Таблица 1.5

Характеристика сжимаемости грунтов

Таблица 1.6

4. Построение инженерно-геологического разреза

Геологический разрез представляет собой вертикальное сечение участка земной коры по линии расположения разведывательных геологических выработок. Верх скважины называют устьем, а низ - забоем. Как правило, отметки устья и забоя указываются в абсолютных отметках Балтийской системы.

Методика выполнения работы

Инженерно-геологический разрез выполняется на листе формата А3 в вертикальном масштабе - 1:100 (1:200) и горизонтальном - 1:500 (1:1000) и включает собственно разрез с таблицей и условные обозначения к нему.

Пример построения разреза приведен на рис.2.1. Разрез строится в следующей последовательности:

1. Предварительно определяют отметки забоев скважин, максимальные размеры разреза в натуре по горизонтали (сумма расстояний между скважинами) и вертикали (разность максимальной отметки устья и минимальной отметки забоя скважин, участвующих в разрезе) и на основании полученных данных выбирают вертикальный и горизонтальный масштабы с таким расчетом, чтобы собственно разрез мог разместиться на площади листа слева.

2. По имеющимся значениям и в соответствии с горизонтальным масштабом строят таблицу.

Вычисляются значения для таблицы, располагающейся в нижней части разреза, в строки которой заносят в:

1-ю - номер скважин;

2-ю - абсолютную отметку устья скважин;

3-ю - расстояние между скважинами;

4-ю - абсолютные отметки забоя скважин, величины которых получают путем вычитания суммарной мощности слоев из абсолютной отметки устья;

5-ю - абсолютные отметки уровня подземных вод.

3. Строится вертикальный линейный масштаб в виде 2-х линеек, расположенных на 2 см левее первой и правее последней скважины. Их высота равна разности между максимальной отметкой устья и минимальной отметкой забоя среди всех скважин.

4. Строится топографический профиль. От устья каждой скважины до отметки ее забоя проводится жирная линия, ограниченная снизу горизонтальной черточкой длиной 3-5 мм.

5. По каждой скважине, начиная от устья, последовательно сверху вниз отмечаются в масштабе мощности пройденных ею пород. Слева от линии скважины записывается относительная глубина залегания подошвы каждого пласта, справа - соответствующие абсолютные отметки и отметки установившегося уровня грунтовых вод.

6. Подошва каждого пласта по всем скважинам соединяется между собой плавными кривыми линиями в одно целое.

7. Каждый из пластов штрихуется и окрашивается соответствующим образом в соответствии с таблицами 4.1...4.3, а в средней части в кружке указывается порядковый номер пласта.

8. Приводятся в соответствии с ДСТУ БА 2.4.-13-97 условные обозначения пластов.

5. Построение карты гидроизогипс

В процессе решения этой задачи необходимо построить карту гидроизогипс, указать направления движения грунтовых потоков, вычислить их характерные уклоны и скорость фильтрации.

На план в масштабе 1:10000 или 1:5000 в определенном порядке, на заданных расстояниях наносят устья и номера скважин, подписывают на них отметки уровней грунтовых вод в скважинах. Между отметками соседних скважин методом интерполяции (через 1,0 или 0,5 м) определяют точки с промежуточными отметками.

Таким образом, намечают точки прохождения горизонталей между всеми остальными парами скважин. Соединяя плавными кривыми точки с равными отметками, получаем систему гидроизогипс (рис. 3.1.).

Карта гидроизогипс характеризует поверхность грунтовых вод и дает возможность определить:

- направление грунтового потока - определяется путем опускания перпендикуляра от гидроизогипсы с большей отметкой на гидроизогипсу с меньшей отметкой;

- уклон грунтового потока того или иного участка - для его вычисления разность в отметках между двумя выбранными гидроизогипсами делится на расстояние между ними по нормальному к ним направлению;

- скорость фильтрации.

Например, определить уклон I=h/1 и скорость v = К_ф·i грунтового потока, где К_ф - коэффициент фильтрации, (см. рис.3.1.)на участках:

А-А': i=(11,0-9,0) / 190=0,01; v=15·0,01=0,15м/сут;

В-В': i=(11,0-7,0) / 250=0,016; v=15·0.016=0,24м/сут;

С-C': i=(12,0-4,0) /150=0,053; v=15 0,053=0,79м/сут.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

6. Определение притока подземных вод к водозаборным сооружениям

Приток воды к скважине или котловану определяется при условии, что подземные воды ненапорные и движение их ламинарное, подчиняющееся закону Дарси. Скважины и котлованы подразделяются на совершенные и несовершенные. Совершенная скважина и совершенный котлован прорезают весь водоносный горизонт и проходят, или даже заглубляются, в слой водоупора. Несовершенная скважина и несовершенный котлован не прорезают водоносный горизонт и не доходят до поверхности водоупора.

Определение дебита (водопритока) совершенной скважины (котлована) (рис. 4.1а, 4.1б) производится по формуле Дюпюи:

Q=1,366 К_ф (2H-S) S / (lg R- lg r), (1)

Или

Q=1,366 К_ф (Н² - h²) / (lg R - lg r), (2)

где: К_ф - коэффициент фильтрации;

Н - мощность водоносного слоя;

h - уровень воды в скважине (котловане);

S - величина водопонижения;

r - радиус скважины;

R - радиус влияния, приближенно определяемый по формуле И.П. Кусакина:

(3)

Приток воды к несовершенным скважине и котловану (рис. 4.2а, 4.2б ) определяется по формуле:

Q=1,366 К_ф (Н_о² - h_о²) / (lg R - lg r) (4)

где - К_ф, R, r - то же, что и в формулах (1), (3);

Н_о - глубина активной зоны, равная Н_о=1,333 Hi; (5)

H_l - высота столба воды в скважине (котловане) до водопонижения;

h_o - уровень воды в колодце от условного горизонта

h_о=Н₀ -S; (6)

S - то же, что в формулах (1), (3).

При расчете притока воды к котловану в формулы (1), (2), (4) вместо г и R подставляются, соответственно, r_о и R_k. Приведенный радиус r_о равновеликого по площади «А» круглого котлована определяется по формуле:

, (7)

где: А= а · b - площадь прямоугольного котлована.

Радиус влияния для котлована R_k определяется по формуле:

R_k= r_о + R, (8)

где: R - определяется по формуле (3).

В данном задании приток воды к котловану определяется из условия отсутствия уровня воды в котловане.

Рис. 4.1 Схема к расчету водопритока к а) совершенной скважине, б) несовершенной скважине

грунт инженерный геологический разрез

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на Allbest.ru