Инженерно-геологические изыскания для строительства пруда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования "Брестский государственный технический университет"

Кафедра геотехники и транспортных коммуникаций

Отчет по учебной практике

по дисциплине: "Инженерная геология и гидрогеология"

Место прохождения: Геополигон

Сроки проведения: 13.04.2015-25.04.2015

Исполнители: бригада № 4 группы М-142

Степанюк Н.В., Галабурда А.А.,

Иванцов А.А., Лазарь А.А.,

Маслиевич Ю.В., Пузин И.А.

Брест - 2015

Содержание

Реферат

Введение

1. Цели и задачи инженерно-геологических изысканий для строительства пруда

2. Геоморфология района

2.1 Геология

2.2 Геологическая история

2.3 Территория

2.4 Климат

2.5 Рельеф

2.6 Почвы

2.7 Полезные ископаемые

2.8 Растительность

2.9 Поверхностные воды

3. Отбор, упаковка и транспортирование образцов пород для лабораторных исследований (ГОСТ 12071-2000)

3.1 Отбор монолитов образцов грунтов из горных выработок

3.2 Упаковка образцов

3.3 Транспортирование и хранение образцов

4. Лабораторные методы и испытания грунтов

4.1 Определение гранулометрического состава песчаных грунтов ситовым методом (ГОСТ 12536-79)

4.2 Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы (ГОСТ 5180-84)

4.3 Определение плотности грунта методом режущего кольца (ГОСТ 5180-84)

4.4 Определение угла естественного откоса песчаных грунтов

5. Испытание грунтов на срез с помощью крыльчатки СК-8

6. Определение коэффициента фильтрации прибором "КФ-ООМ"

7. Определение физико-механических характеристик грунтов

8. Построение инженерно-геологического разреза

9. Определение условного сопротивления грунта методом динамического зондирования

Заключение

Список использованных источников

Реферат

В данном отчете представлены результаты инженерно-геологических изысканий для строительства пруда: 1-74 05 01 / БрГТУ; 4 бригада; группа М - 142; кафедра ГТК; г. Брест 2015. - страниц, рисунков, таблиц, источников.

Ключевые слова: гранулометрический состав, расчистка, плотность, влажность, пористость, инженерно-геологический разрез, крыльчатка и др.

В представленном отчете определены: гранулометрический состав песчаных грунтов, влажность, плотность грунтов, угол естественного откоса, коэффициент фильтрации, физико-механические свойства грунтов. Приведен инженерно-геологический разрез.

Порядок выполнения работ

Дата	Виды работ
13.04.2015 г.	Организационное собрание. Инструктаж по технике безопасности. Ознакомление с программой учебной практики "Инженерная геология и гидрогеология" и распорядком ее прохождения.
14.04.2015 г.	Комплектование бригад и их экипировка инструментами, приборами. Ознакомление с методикой отбора проб грунтов и подземных вод, их транспортировка и хранение.
15.04.2015 г.	Выход на геополигон. Рекогносцировка местности. Составление схематического плана местности.
16.04.2015 г.	Выход на геополигон. Проходка шурфов. Взятие проб грунтов на влажность, плотность и гранулометрический состав.
17.04.2015 г.	Выход на геополигон. Испытание грунта на срез с помощью крыльчатки СК-8. Проведение испытаний динамическим плотномером.
18.04.2015 г.	Работа в лаборатории: взвешивание проб на влажность и плотность, определение гранулометрического состава грунта с помощью сит разных диаметров.
20.04.2015 г.	Работа в лаборатории: определение коэффициента фильтрации вскрытых слоев грунтов.
22.04.2015 г.	Работа в лаборатории: определение удельного сопротивления грунта; расчет физико-механических, прочностных, деформационных характеристик.
23.04.2015 г.	Оформление пояснительной записки геологической практики.
24.04.2015 г.	Оформление графической части и пояснительной записки геологической практики.
25.04.2015 г.	Защита отчета геологической практики.

Введение

Инженерно-геологические исследования проводятся для обоснования проектирования различных видов и этапов строительства, разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, а также для осуществления других инженерных мероприятий. Основными задачами инженерно-геологических исследований являются: изучение геологических, геоморфологических и гидрогеологических исследований, современных геологических процессов, свойств горных пород.

В зависимости от своего назначения инженерно-геологические исследования до проектирования в период строительства и в период эксплуатации зданий и сооружений.

Изучение геологических условий местности позволяет установить лучший участок для строительства и в период эксплуатации оценить влияние сооружений на природную обстановку и влияние геоморфологических процессов на сооружение.

Изучение грунтов позволяет определить их свойства и решить вопрос о необходимости улучшения их свойств и составить представление о наличии в данном районе тех или иных строительных материалов.

Инженерно-геологические изыскания включают три этапа:

1) подготовительный;

2) полевой;

3) камеральный.

Подготовительный этап включает в себя работы по изучению района с использованием фондовых и литературных материалов. В полевой этап производят инженерно-геологические работы, предусмотренные планом для данного участка местности. В камеральный период произвести обработку полевых материалов и результатов лабораторных анализов, составляют инженерно-геологический отчет с графическими приложениями в виде карт, разрезов.

1. Цели и задачи инженерно-геологических изысканий для строительства пруда

В результате рекогносцировки местности обследования территории и ее увязки с топографическим планом местности масштаба 1:10000 выбирается выемка, оставшаяся от карьера, на месте которой предполагается построить условный пруд. Его назначение - аккумуляция вод местного стока используемых для полива сельскохозяйственных культур.

Перед нами ставятся следующие задачи:

1) охарактеризовать литологический состав и физические свойства грунтов, слагающие откосы и дно проектируемого пруда;

2) определить коэффициент фильтрации зоны аэрации на исследуемом участке в полевых условиях;

3) определить коэффициент фильтрации зоны насыщения грунтовой водой в полевых условиях.

Для решения этих задач мы делаем расчистку откосов проектируемого пруда, проходим шурфы на его дне до грунтовой воды, производим отбор грунтов для лабораторного испытания, выполняем исследования фильтрационных свойств грунтов.

2. Геоморфология района

2.1 Геология

В тектоническом отношении территория города Бреста отнесена к Брестской тектонической впадине. Кристаллический фундамент залегает на глубине 950-1600 м ниже уровня моря. Сверху он перекрыт осадочными породами верхнего протерозоя, нижнего палеозоя и нижнего девона. Выше залегают отложения мезозоя и кайнозоя. Мощность антропогеновых отложений 40-60 м, в окрестностях к югу от Бреста - 20 м. Они представлены аллювиальными песками, супесями, суглинками и глинами.

2.2 Геологическая история

Формирование суши на территории Бреста началось в среднем девоне. На протяжении мезозоя, палеогена и неогена эта территория неоднократно опускалась и покрывалась морем, что обусловлено накоплением толщи мезо-кайнозойских отложений. В антропогеновый период территория области три раза покрывалась ледником.

2.3 Территория

Территория, на которой расположен Брест, представляет собой равнину Брестского Полесья. На этой территории много рек и заболоченных участков. Кроме этого, в пределах равнины встречается много, то узких, то широких долин. В целом поверхность равнины приподнята над уровнем моря 130-140 м. Территория расположена на западе Русской платформы, фундамент, которой состоит из кристаллических пород (гранит, габбро и др.).

2.4 Климат

Климат города умеренно-континентальный, но в отдельные года приближается к морскому.

Формирование климата находится в непосредственной связи с общей циркуляцией воздуха, существенную роль в которой играют воздушные массы западного атлантического переноса. На протяжении года они приносят влагу, усиливая колебания и уменьшая температуру зимних и летних температур. Влияют на климат Бреста восточные ветра Сибирского антициклона. На понижение температур зимой оказывает влияние Арктика. Летом арктические воздушные массы на своем пути трансформируются в состояние погоды.

Средняя температура составляет +5,5 °С. Теплый период длится около 10 месяцев. Продолжительность вегетационного периода равна 200-205 дней. Самый теплый месяц июль, самый холодный - январь. Среднегодовая величина атмосферного давления составляет 748,3 мм рт. ст. Большую роль в формировании климата играет высота солнца. В декабре она составляет 14°24'.

Высотная влажность способствует развитию облачности. Количество выпадающих осадков колеблется в пределах от 530 до 600 мм. Минимальное количество осадков приходится на ноябрь-февраль.

Преобладают ветра западных направлений. Средняя годовая скорость ветра 3,5 м/с.

2.5 Рельеф

Рельеф равнинный, местами плосковогнутый. Колебания высот около 20 м. Абсолютная высота от 130,8 м над уровнем моря до 151,0 м. Много заболоченных участков.

2.6 Почвы

Согласно почвенно-геологическому районированию Беларуси - территория Бреста входит в состав Брестско-Дрогиченского-Ивановского агропочвенного района. В скверах, парках, приусадебных участках преобладают дерново-подзолистые почвы с нормальными и местными временного избыточного увлажнения почвы. В понижениях рельефа и заболоченных участках почвы дерново-подзолистые и супесчаные, песчаные и рыхло-супесчаные, в поймах рек - пойменные дерново-болотные и торфяно-болотные. Почвенный покров в пределах города сильно изменен, на приусадебных участках - окультурен.

2.7 Полезные ископаемые

До глубины 100-300 м воды пресные, используемые для водоснабжения. Глубже 500 м размещается зона солоноватых вод с минерализацией от 3 до 11 г/л, используемых в лечебных целях. Известны крупные запасы глин и суглинков, гравия, гальки, песка, мела, торфа.

2.8 Растительность

На территории Бреста встречаются деревья и кустарники других географических зон. Каштан толстый, акация, клен светлый, лиственница, тополь.

На лесных массивах произрастают широколиственные и мелколистные деревья. В их состав входят береза пушистая и другие ее виды. К почвенным условиям береза не требовательна.

В виде примесей в таких лесах встречаются: ель, сосна, ива и др.

2.9 Поверхностные воды

Реки, протекающие по территории Бреста по водному режиму, относят к равнинным, имеют небольшие уклоны и скорости течения. В черте города берега рек завышены земляными дамбами, в некоторых случаях даже забетонированы. В пределах города река судоходна, продолжительность навигационного периода 240-250 дней. Вода используется для бытового водоснабжения.

3. Отбор, упаковка и транспортирование образцов пород для лабораторных исследований (ГОСТ 12071-2000)

Достоверность результатов лабораторного изучения физико-механических свойств горных пород (грунтов) зависит от правильности отбора образцов, сохранения их природного состояния в процессе отбора, транспортировки и хранения.

3.1 Отбор монолитов образцов грунтов из горных выработок

Отбор монолитов (образцов грунта) производят из горных выработок (шурфов, скважин) с помощью ножа, лопаты, грунтоноса. Монолит, сохраняющий форму без жесткой тары, необходимо отбирать в виде куска породы, из которого затем следует вырезать образцы необходимого размера. При отборе монолита не допускается нарушения сложения грунта.

Монолит, не сохраняющий форму без жесткой тары, следует отбирать методом режущего кольца. Для этого, предварительно зачистив поверхность грунта, устанавливают на ней кольцо режущим краем вниз. Придерживаем кольцо рукой, острым ножом вырезают столбик грунта высотой 5-10 мм и диаметром на 1-2 мм больше наружного диаметра кольца. Затем кольцо как бы насаживают на столбик грунта, срезая лишний грунт с боков. Перекосы кольца при этом не допускаются. Операцию вырезания столбика грунта и погружения кольца в грунт продолжают до полного заполнения кольца. После заполнения кольца грунт, выступающий сверху, срезают ножом вровень с краями кольца, осторожно очищают от грунта наружную поверхность кольца и накрывают крышкой. Затем, поддерживая кольцо с грунтом рукой, подрезают столбик грунта на 8-10 мм ниже низа кольца, отделяют кольцо с грунтом и, перевернув, производят зачистку второй поверхности. После этого закрывают кольцо второй крышкой.

3.2 Упаковка образцов

Образцы породы нарушенного сложения, для которых не требуется сохранения природной влажности, следует укладывать в тару (обычно мешочки из плотной материи, плотной водостойкой бумаги или синтетических пленок).

Образцы породы нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, необходимо укладывать в коррозионностойкие металлические или пластмассовые банки с герметически закрывающимися крышками.

Образцы породы нарушенного сложения, предназначенные для определения природной влажности, допускается укладывать в мешочки из синтетической пленки при условии взвешивания образцов немедленно после их отбора. инженерный геологический геоморфология грунт

Вместе с образцом нарушенного сложения внутрь тары, не имеющей выгравированного номера, следует вкладывать этикетку, завернутую в кальку и покрытую слоем парафина; второй экземпляр этикетки необходимо наклеить на тару. Содержание этикетки допускается надписывать на таре. Если тара имеет выгравированный номер, то все записи следует делать в журнале со ссылкой на номер тары.

Монолиты, отобранные из горных выработок и буровых скважин, необходимо немедленно изолировать от наружного воздуха.

Монолит, не помещаемый в жесткую тару, следует запарафинировать. Для этого его туго обматывают слоем марли, предварительно пропитанной расплавленным парафином, смешанным с гудроном. Затем весь монолит в марле покрывают слоем парафина, обматывают вторым слоем марли (также пропитанной парафином) и еще раз покрывают слоем парафина толщиной не менее 1 мм. До парафинирования на верхнюю поверхность монолита следует положить этикетку, завернутую в кальку и покрытую парафином. Второй экземпляр этикетки, смоченной расплавленным парафином, необходимо прикрепить сверху запарафинированного монолита и также покрывать тонким слоем парафина.

Монолиты, отобранные в жесткую тару, необходимо упаковывать в этой же таре. Открытые торцы тары следует закрывать жесткими крышками с резиновыми прокладками. Если резиновые прокладки отсутствуют, места соединения крышки с тарой надлежит покрыть двойным слоем изоляционной ленты или залить расплавленным парафином. При отсутствии жестких крышек торцы следует парафинировать. В последнем случае перед заливкой парафина на открытые торцы необходимо положить два-четыре слоя марли, пропитанной парафином. Сверху монолита между резиной и крышкой или между слоями парафина следует положить этикетку, вторую этикетку необходимо прикрепить на боковой поверхности жесткой тары.

Парафин, применяемый для изоляции монолитов, должен иметь температуру несколько выше точки его плавления (обычно 57-60 °С).

Для увеличения пластичности парафина в него необходимо добавлять 35-50 % (по массе) гудрона. Для изоляции монолитов допускается применение, вместо смеси парафина с гудроном, заменителей (например, смесь 60 % парафина, 25 % воска, 10 % канифоли и 5 % минерального масла или смесь 37,5 % воска, 37,5 % канифоли, 25 % окиси железа).

На этикетке образца должны быть указаны:

1) наименование организации, проводящей изыскания;

2) название или номер изыскательской партии (экспедиции) (группа №, бригада №);

3) наименование объекта (участка);

4) номер образца;

5) название выработки и ее номер;

6) глубина отбора образца;

7) название породы по визуальному определению;

8) должность и фамилия лица, производившего отбор образца, и его подпись;

9) дата отбора образца.

Этикетки следует заполнять четко, простым графитовым карандашом, чтобы исключить возможность обесцвечивания или расплывания записей. Образцы породы, предназначенные для транспортирования в лаборатории, расположенные на значительном расстоянии от места отбора, необходимо упаковывать в ящики.

Укладка монолитов в ящик должна быть плотной, с заполнением свободного пространства между ними влажными (для монолитов немерзлой породы) древесными опилками, стружкой или аналогичными им по свойствам материалами. При укладке в ящик между монолитами и стенками его следует проложить слои заполнителя толщиной 3-4 см, а между монолитами - слои толщиной 2-3 см.

Внутрь ящика под верхнюю крышку необходимо положить завернутый в кальку список образцов со сведениями, указанными в этикетке. Ящики следует пронумеровать, сделать надписи: "Верх", "Не бросать" и "Не кантовать", а также написать адрес получателя и отправителя.

3.3 Транспортирование и хранение образцов

Транспортирование образцов (без упаковки в ящики) в лаборатории, расположенные в непосредственной близости от пункта отбора, следует производить обязательно в сопровождении лица, ответственного за сохранность доставляемых образцов.

Монолиты (образцы) при транспортировании не должны подвергаться резким динамическим и температурным воздействиям.

Монолиты немерзлой породы, упакованные в ящики, необходимо транспортировать при положительной температуре окружающего воздуха.

Образцы немерзлой породы, для которых требуется сохранение природной влажности, следует хранить в помещениях или камерах с относительной влажностью воздуха 50-60 % при температуре не ниже +2 °С и не выше +20 °С.

Срок хранения упакованных образцов нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, не должен превышать двух суток, считая с момента отбора образцов до их лабораторных исследований.

Образцы породы нарушенного сложения, требующие сохранения природной влажности и взвешенные немедленно после их отбора, допускается хранить более двух суток.

Сроки хранения упакованных монолитов (с момента отбора до начала лабораторных исследований) в помещениях или камерах не должны превышать: для немерзлых скальных, маловлажных песчаных, а также глинистых пород твердой и полутвердой консистенции - трех месяцев; для других видов немерзлых пород - полутора месяца.

Срок хранения упакованных монолитов (с момента отбора до начала лабораторных исследований) при отсутствии помещений или камер не должен превышать 15 суток.

Монолиты, имеющие повреждения гидроизоляционного слоя и дефекты упаковки или хранения, следует принимать к лабораторным испытаниям только как образцы породы нарушенного сложения.

4. Лабораторные методы и испытания грунтов

4.1 Определение гранулометрического состава песчаных грунтов ситовым методом (ГОСТ 12536-79)

Под гранулометрическим составом грунта понимают относительное содержание частиц различной крупности, выраженное в процентах от общей массы грунта. Гранулометрический состав является одним из важных факторов, определяющих физические свойства грунтов. От него зависят такие свойства, как пластичность, пористость, сопротивление сдвигу, сжимаемость, усадка, набухание, высота капиллярного поднятия, водопроницаемость и др.

Гранулометрический анализ на ситах является основным методом определения гранулометрического состава песчаных грунтов. Он заключается в просеивании пробы воздушно-сухого грунта через сита с диаметром отверстий 2,0; 0,5; 0,25 и 0,1 мм.

Порядок выполнения работы:

1. Сита собирают в колонку так, чтобы диаметры их отверстий уменьшались сверху вниз. Нижнее сито закрывают поддоном.

2. Осуществляют отбор средней навески, для чего высушенный на воздухе образец тщательно перемешивают, затем шпателем или линейкой распределяют на листе бумаги тонким слоем толщиной в несколько миллиметров и двумя взаимно перпендикулярными линиями разделяют на равные части (квадранты). Два противоположных квадранта (по диагонали) оставляют в качестве сокращенной пробы, а два других удаляют. Такое деление производят до тех пор, пока не останется необходимое количество грунта ? 100 г.

3. Взвешенную пробу (100 г) помещают на верхнее сито собранной колонки, закрывают крышкой и просеивают до полной сортировки частиц грунта на ситах. Контроль полной сортировки частиц грунта осуществляют просеиванием содержимого каждого сита над листом бумаги. При выпадении частиц содержимое бумаги необходимо высыпать на нижележащее сито, снятое сито поставить на место и продолжить обработку до тех пор, пока процесс деления грунта по крупности не будет завершен.

4. Содержимое каждого сита высыпают на предварительно взвешенные листки бумаги, взвешивают с точностью до 0,001 г и вычисляют массу каждой фракции. Суммарная масса всех фракций не должна отличаться более чем на 0,5 % от массы образца, взятой для анализа.

Вычисляют процентное содержание каждой фракции по формуле:

(4.1)

где Х - процентное содержание фракций в грунте;

А - масса фракции, г;

В - масса навески, г.

Данные анализа заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Результаты просеивания на ситах

Точка отбора	Глубина отбора, м	№ слоя	Наименование показателей	Размеры фракций грунта, мм	Наименование грунта
				> 2	2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	< 0,1
Шурф № 4	0,25	1	Масса фракций грунта, г	0,47	2,19	12,36	76,45	8,53	Песок мелкий
			Содержание фракций, %	0,47	2,19	12,36	76,45	8,53
			Содержание частиц крупнее данного диаметра, %	0,47	2,66	15,02	76,45	100
			Содержание частиц менее данного диаметра, %	100	99,53	97,34	84,98	8,53
	0,60	2	Масса фракций грунта, г	-	0,05	6,98	87,84	5,13	Песок мелкий
			Содержание фракций, %	-	0,05	6,98	87,84	5,13
			Содержание частиц крупнее данного диаметра, %	-	0,05	7,03	94,87	100
			Содержание частиц менее данного диаметра, %	-	100	99,95	92,97	5,13
	0,85	3	Масса фракций грунта, г	-	0,04	8,32	87,47	4,17	Песок мелкий
			Содержание фракций, %	-	0,04	8,32	87,47	4,17
			Содержание частиц крупнее данного диаметра, %	-	0,04	8,36	95,83	100
			Содержание частиц менее данного диаметра, %	-	100	99,96	91,64	4,17
	2,00	4	Масса фракций грунта, г	-	0,69	34,68	61,46	3,17	Песок мелкий
			Содержание фракций, %	-	0,69	34,68	61,46	3,17
			Содержание частиц крупнее данного диаметра, %	-	0,69	35,37	96,83	100
			Содержание частиц менее данного диаметра, %	-	100	99,31	64,63	3,17

По данным таблицы 4.1 подсчитываем сумму процентов по массе частиц крупнее 2; 0,5; 0,25 и 0,1 мм. Наименование песка по крупности устанавливаем по таблице 1 [1] по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований грунтов (сверху вниз).

Для большей наглядности и удобства сравнения различных грунтов между собой гранулометрический состав обычно изображают графически. Кривая гранулометрического состава строится в системе прямоугольных координат, в полулогарифмическом масштабе.

По оси абсцисс откладывают логарифмы диаметров частиц, а по оси ординат - суммарные процентные содержания частиц менее данного размера. Для этого последовательно суммируют содержание фракций, начиная с самой мелкой. По кривой гранулометрического состава (рисунок 4.1) находят показатель максимальной неоднородности - меру неоднородности гранулометрического состава песка, который определяют по формуле:

(4.2)

где , , - диаметры частиц, мм, процентное содержание которых в грунте соответственно менее 95 %, 50 % и 5 %.

Чем выше , тем зерновой состав грунта более неоднороден.

Рассматриваемые песчаные грунты классифицируются по показателю максимальной неоднородности следующим образом:

- однородные: < 4;

- среднеоднородные: 4 ? ? 20;

- неоднородные: 20 < ? 40;

- повышенной неоднородности: > 40.

По данным определения гранулометрического состава составляем заключение по наименованию песчаного грунта с учетом его показателя максимальной неоднородности.

4.2 Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы (ГОСТ 5180-84)

Влажностью грунта называют отношение массы воды к массе сухого грунта, высушенного при температуре 105 °С до постоянной массы. Влажность грунта является важнейшей характеристикой физического состояния грунта. Влажность выражается в процентах либо в долях единицы.

Порядок выполнения работы:

1. Взвешивают пронумерованный бюкс с крышкой (m₁, г).

2. В бюкс помещают пробу грунта массой 15-20 г, закрывают крышкой и взвешивают (m₂, г).

3. Сняв крышку, бюкс помещают в нагретый сушильный шкаф, где грунт высушивают до постоянной массы при температуре (105±2) °С. Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные - в течение 5 ч, после чего производят взвешивание (m₃, г). Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, остальных - в течение 2 ч, затем снова взвешивают. Высушивание производят до получения разности масс грунта со стаканчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.

Вычисляют влажность грунта по формуле:

. (4.3)

Для каждой пробы грунта делают два параллельных определения. Все взвешивания производят на технических весах с точностью до 0,01 г. Результаты вычислений выражают с точностью до 0,1 %. Расхождение между определениями более 2 % не допускается.

Полученные данные записываем в таблицу 4.2.

Среднее значение влажности определяют по формуле:

(4.4)

где n - число определений влажности.

Таблица 4.2 - Результаты определения влажности грунта

Точка отбора	Глубина отбора, м	№ слоя	№ бюкса	Масса пустого бюкса (m1), г	Масса бюкса с влажным грунтом (m2), г	Масса бюкса с сухим грунтом (m3), г	Влажность, %
							опытные данные ()	средний результат ()
Шурф № 4	0,25	1	400	27,57	61,69	59,83	5,77	5,09
			264	21,07	63,81	62,00	4,42
	0,60	2	286	22,14	57,14	55,81	3,95	4,08
			302	21,74	63,92	62,22	4,20
	0,85	3	311	22,09	62,49	60,79	4,39	4,44
			353	21,69	57,26	55,73	4,49
	2,00	4	357	21,98	57,44	55,93	4,45	4,30
			059	20,57	44,45	43,50	4,14

График зависимости влажности грунта от глубины представлен на рисунке 4.2.

4.3 Определение плотности грунта методом режущего кольца (ГОСТ 5180-84)

Плотностью грунта называют отношение массы образца грунта к его объему. Плотность грунта зависит от минералогического состава, пористости, влажности грунта. Максимального значения плотность при данной пористости достигает при полном заполнении пор водой. Изменяется плотность для большинства видов грунтов в пределах от 1,4 г/см³ до 2,2 г/см³.

Используют плотность грунта в расчетах оснований, земляных сооружений, подземных коммуникаций, а также при установлении объема земляных работ.

Зная плотность грунта, можно найти его удельный вес по формуле:

, кН/м ³ (4.5)

где с - плотность грунта, г/см ³;

g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с ².

Этот метод применяют для связных грунтов, легко поддающихся вырезке, а также песчаных грунтов ненарушенного сложения и естественной влажности.

Порядок выполнения работы:

1. Определяют массу (m₁, г) режущего кольца вместе с крышками.

2. Определяют внутренний объем кольца (V, см ³).

3. Зачистив поверхность грунта, устанавливают на ней кольцо режущим краем вниз. Придерживая кольцо рукой, острым ножом вырезают столбик грунта высотой 5-10 мм и диаметром на 1-2 мм больше наружного диаметра кольца. По мере срезания грунта, легким нажимом на верхний край насаживают кольцо на столбик грунта, не допуская перекосов. Операция вырезания столбика грунта и погружения кольца в грунт продолжается до полного заполнения кольца. При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов, вдавливают в него и удаляют грунт вокруг кольца.

4. После заполнения кольца грунт, выступающий сверху, срезают, зачищая поверхность вровень с краями кольца, и накрывают крышкой. Поддерживая кольцо рукой, подрезают грунт на 8-10 мм ниже режущего кольца и отделяют его. Затем производят зачистку нижней поверхности и закрывают кольцо второй крышкой.

5. Кольцо с грунтом и крышками взвешивают (m₂, г).

Определяют плотность грунта по формуле:

,г/см ³. (4.6)

Для каждого образца грунта количество параллельных определений должно быть не менее двух. Расхождение в результатах параллельных определений более 0,03 г/см ³ не допускается.

Полученные данные записываем в таблицу 4.3 и определяем среднее значение плотности по формуле:

, г/см ³ (4.7)

где n - количество опытов.

Таблица 4.3 - Результаты определения плотности грунта

Точка отбора	Глубина отбора, м	№ слоя	№ кольца	Масса кольца, г	Объем кольца, V, см 3	Плотность грунта, сi, г/см 3	Среднее значение плотности грунта, сср., г/см 3
				пустого с крышками, m1	с крышками и грунтом, m2
Шурф № 4	0,25	1	14	97,57	337,85	150	1,60	1,66
			3	251,91	508,65	150	1,71
	0,60	2	2	98,96	338,93	150	1,60	1,59
			51	109,62	346,94	150	1,58
	0,85	3	30	252,53	492,34	150	1,60	1,60
			25	252,87	491,78	150	1,59
	-	4	-	-	-	150	-	-
			-	-	-	150	-

График зависимости плотности грунта в зависимости от глубины представлен на рисунке 4.3.

4.4 Определение угла естественного откоса песчаных грунтов

Углом естественного откоса называется угол между горизонталью и поверхностью наиболее крутого свободного откоса песчаного грунта, при котором он сохраняет равновесие.

Значение угла естественного откоса грунта для сухих песков в рыхлом состоянии практически совпадает с углом внутреннего трения, но определяется значительно проще последнего.

Угол естественного откоса сыпучего грунта является одной из расчетных характеристик при проектировании многих земляных сооружений.

Угол естественного определяют в воздушно-сухом состоянии и водонасыщенном (под водой).

Для определения угла естественного откоса песчаных грунтов служит прибор, который состоит из круглой перфорированной подставки с вертикальной стойкой в центре, на которую нанесена шкала в градусах, и полого корпуса в виде усеченного конуса.

Порядок выполнения работы:

1. Собирают прибор, устанавливают в стеклянную чашку и постепенно заполняют песком до краев корпуса. Избыток песка удаляют с помощью линейки.

2. Коническую часть прибора плавно, без толчков и сотрясений, приподнимают на 1-2 мм над подставкой так, чтобы песок очень медленно высыпался из прибора в стеклянную чашку. После того, как песок перестанет осыпаться, конус приподнимают вверх и снимают с прибора.

3. Оставшийся на подставке песок образует конус с минимальным углом естественного откоса для данного песка. Значение угла естественного откоса определяют по шкале на стойке прибора.

4. Опыт повторяют трижды. Расхождение в определении угла естественного откоса между повторными определениями не должно превышать 1 °. Результаты заносим в таблицу 4.4.

5. Вычисляют среднее значение угла естественного откоса воздушно-сухого песчаного грунта.

Определение угла естественного откоса водонасыщенного песка (под водой):

1. Прибор устанавливают в стеклянную чашку и заполняют воздушно-сухим песком.

2. Осторожно наполняют стеклянную чашку водой так, чтобы она лишь на 2-3 мм не доходила до верха прибора. После насыщения песка водой через перфорированную подставку, что видно по изменению цвета песка, опыт продолжают.

Результаты определения заносим в таблицу 4.4.

Графики зависимостей угла естественного откоса в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях от глубины представлены на рисунках 4.4-4.5.

Таблица 4.4 - Результаты определения угла естественного откоса

Точка отбора	Глубина отбора, м	№ слоя	Воздушно-сухой песок	Водонасыщенный песок
			№ опыта	Угол, в градусах	Среднее начение угла, в градусах	№ опыта	Угол, в градусах	Среднее значение угла, в градусах
Шурф № 4	0,25	1	1	31	31	1	29
			2	30
			3	31
	0,60	2	1	31	31	2	29
			2	32
			3	31
	0,85	3	1	30	30	3	29
			2	31
			3	30
	2,00	4	1	34	35	4	31
			2	35
			3	35

5. Испытание грунтов на срез с помощью крыльчатки СК-8

Опытные сдвиги могут проводиться в шурфах или скважинах. Результатом испытаний являются графики зависимости сдвигающих усилий от величины нормального давления.

В однородных иловатых и пластичных глинистых породах часто сопротивление сдвигу определяется крыльчаткой - сдвигомером с лопастным прибором.

Рисунок 5.1 - Определение сдвига через скважину (а) и схема крыльчатки (б): 1 - скважина; 2 - крыльчатка; 3 - штанга; 4 - измерительный прибор

Прибор состоит из четырех- лопастной крыльчатки и измерительного устройства. Крыльчатка штангой вдавливается в грунт, а затем поворачивается.

При повороте измеряется крутящий момент. После этого, зная размеры лопастей, рассчитывают сопротивление сдвигу по формуле:

, кПа (5.1)

где м - крутящий момент, кН·м;

d - диаметр цилиндра вращения, см;

h - высота цилиндра вращения, см.

Сдвигомер - крыльчатка СК-8 используется для определения сопротивления сдвигу грунтов естественной структуры. При отсутствии бытового давления или внешней нагрузки определяется величина сцепления грунта. Такие испытания проводят с поверхности и в шурфах.

Прибор состоит из крыльчатки, штанг, рукоятки. Размеры крыльчатки по высоте бывают 120 и 150 мм, по диаметру 60 и 75 мм. Крыльчатка вдавливается в грунт и с помощью рукоятки и штанги поворачивается вокруг вертикальной оси на 360°. По индикатору, закрепленному на рукоятке, измеряется деформация упругой пластины. По тарировочному графику, построенному в координатах - показания индикатора и крутящий момент, определяется . Сопротивление грунта сдвигу определяют по формуле:

, (5.2)

; (5.3)

D - диаметр крыльчатки, см;

h - высота крыльчатки, см.

На основе двух-трех испытаний составляют график зависимости сдвигающего усилия от глубины. Прибор состоит из четырехкрыльной крыльчатки, штанги и измерительного прибора. Опыты проводили в шурфе, вдавливая крыльчатку несколько раз в грунт.



Рисунок 5.2 - Крыльчатка СК-8: 1 - штанга; 2 - крыльчатка; 3 - измерительный прибор

Таблица 5.1 - Результаты тарировки крыльчатки СК-8

Момент, М, кН·м	Деформация, мм
1	2
6	0,30
12	0,60
18	0,90
24	1,19
30	1,47
36	1,75
42	2,02
48	2,30
54	2,58
60	2,87
66	3,14
72	3,42
78	3,70

Результаты таблицы 5.1 отображены графически - рисунок 5.3.

Таблица 5.2 - Определение крутящего момента

Название горной выработки	Глубина отбора, м	Показания измерительного прибора, д, мм	Среднее значение измерения прибора, дср, мм	Крутящий момент, М, кН·м
Шурф № 4	0,35	1,11	1,19	24,00
		1,31
		1,16
	0,70	0,69	0,57	11,90
		0,51
		0,50
	1,20	0,53	0,56	11,80
		0,50
		0,66

Примечание: пользуясь результатами тарировки крыльчатки СК-8, методом интерполяции определяем значение крутящего момента.

Шурф № 1. Диаметр крыльчатки D = 6 см, высота крыльчатки h = 12 см. Тогда:

м ³.

Полученные данные, используем для определения сопротивлений грунта сдвигу:

МПа;

МПа;

МПа.

Результаты расчета представим в виде графика зависимости тарировки от деформации (рисунок 5.4).

6. Определение коэффициента фильтрации прибором "КФ-ООМ"

Прибор предназначен для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов с нарушенным и ненарушенным сложением, в основном, в лабораторных условиях. Однако он может быть применен также для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов ненарушенного сложения, слагающих зону насыщения подземной водой, и в полевых условиях. Прибор состоит из фильтрационной трубки, винтового телескопического приспособления и корпуса с крышкой. Фильтрационная трубка состоит из металлического цилиндра с заостренным краем дна, которое надевается на нижнюю часть цилиндра, и сетки, вставляемой в дно. На верхней части цилиндра устанавливается муфта с сеткой и со стеклянным баллоном, на одной стороне которого нанесена шкала в мл. Для определения коэффициента фильтрации исследуемых грунтов, принимая во внимание их водопроницаемость, можно пользоваться только одной фильтрационной трубкой (рисунок 6.1). При этом градиент напора будет равен 0,6.

Рисунок 6.1 - Схема прибора "КФ-ООМ": 1 - мерный баллон; 2 - муфта; 3 - латунная сетка; 4 - планка; 5 - металлический цилиндр; 6 - дно; 7 - латунная сетка; 8 - винт; 9 - крышка; 10 - корпус; 11 - подставка

Методика проведения опыта состоит в следующем:

- в дно шурфа, вскрывшего подземную воду, вдавливают стальной цилиндр так, чтобы он полностью заполнился грунтом ненарушенного сложения. Затем лопатой подрезают грунт ниже вдавленного цилиндра и извлекают последний наружу. Зачищают грунт вровень с краями цилиндра, не нарушая при этом сложения заполняющего его грунта. Если при этой операции естественное сложение грунта у краев цилиндра нарушилось, ее повторяют заново до получения грунта ненарушенного сложения во всем объеме цилиндра.

При зачистке грунта цилиндр должен находиться в горизонтальном положении.

При вдавливании цилиндра в дно шурфа не следует забивать его штыком лопаты, во избежание его порчи. На цилиндр сверху следует положить дощечку, а затем по возможности мягко надавливать ногой.

- не меняя горизонтального положения цилиндра с зачищенным грунтом ненарушенного сложения, на его концы одевают муфту с сетками. Одна будет дном, другая - верхом столбика испытуемого грунта.

- цилиндр с грунтом ставят дном на любую ровную поверхность. Стеклянный баллон заполняют водой, предварительно измерив ее температуру, зажимают его отверстие большим пальцем и, быстро опрокинув, вставляют в верхнюю муфту цилиндра так, чтобы горлышко баллона соприкасалось с сеткой.

В таком виде в мерном баллоне будут равномерно подниматься мелкие пузырьки воздуха.

- приступают к замерам объема профильтровавшейся воды (вытекшей из баллона) за выбранный интервал времени.

Опыт выполняют до получения стабильных значений объема профильтровавшейся воды за одинаковый интервал времени (с точностью до 0,01 см ³).

- по данным опыта производят расчет коэффициента фильтрации по формуле:

, м/сут (6.1)

где 864 - коэффициент, полученный в результате перевода размерностей входящих в формулу величин;

W - стабильный объем профильтровавшейся воды за интервал времени ?t;

r - температурная поправка:

r = 0,7 +0,03·t°С;

t °С - температура фильтрующейся воды;

F - площадь поперечного сечения цилиндра, заполненного грунтом, равна 25 см ²;

I - градиент напора, равный 0,6.

Результаты исследований приведены в таблице 6.1, температура фильтрующейся воды равна 18 °С.

Таблица 6.1 - Результаты наблюдения за фильтрацией воды

Название горной выработки	Номер слоя	Интервал времени, t, с	Объем профильтровавшейся воды, W, см 3	F, см 2	I	кф, м/сут
Шурф № 4	1	240	50	25	0,6	9,68
	2	390	50	25	0,6	5,90
	3	670	50	25	0,6	3,50
	4	400	50	25	0,6	5,80

7. Определение физико-механических характеристик грунтов

Плотностью сухого грунта называется отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к его объему (включая имеющиеся в грунте поры).

Плотность сухого грунта вычисляют по формуле:

, г/см ³ (7.1)

где с - плотность грунта, г/см ³;

W - влажность грунта, %.

Пористостью грунта называется отношение объема пор к общему объему грунта. Пористость определяется по формуле:

, (7.2)

где - плотность частиц грунта, г/см ³.

Коэффициентом пористости называется отношение объема пор к объему твердых (скелетных) частиц грунта. Коэффициент пористости определяется по формуле:

. (7.3)

Песчаные грунты по плотности их сложения разделяют, в зависимости от коэффициента пористости, на: прочные (плотные), средней прочности (средней плотности), малопрочные (рыхлые) - таблица 3 [3].

Степень влажности грунта характеризует долю заполнения пор водой.

Степень влажности вычисляется по формуле:

, (7.4)

где - плотность воды, г/см ³.

В зависимости от степени влажности песчаные грунты разделяют на маловлажные, влажные и насыщенные водой, таблица 4 [3].

Полученные показатели песчаных грунтов применяют для классификации грунтов.

По полученным результатам определяют полное наименование грунта.

Результаты расчетов представим в виде таблицы 7.1.

Таблица 7.1 - Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

№ слоя	Наименование грунта	Мощность слоя, м	с, г/см 3	сs, г/см 3	сd, г/см 3	W, %	Wl, %	Wp, %	Ip, %	Il	е	Sr	Сn, кПа	цn, °	Е, МПа	R0, кПа	кf, м/сут
			г, кН/м 3	гs, кН/м3	гd, кН/м3
1	Песок мелкий, средней плотности, маловлажный	0,35	1,66	2,66	1,58	5,09	-	-	-	-	0,68	0,20	1,40	30,8	25,00	300	9,68
			16,28	26,09	15,50
2	Песок мелкий, средней плотности, маловлажный	0,35	1,59	2,67	1,53	4,08	-	-	-	-	0,75	0,14	0,00	28	18,00	300	5,90
			15,60	26,19	15,01
3	Песок мелкий, средней плотности, маловлажный	0,50	1,60	2,66	1,53	4,44	-	-	-	-	0,74	0,16	0,20	28,4	19,00	300	3,50
			15,70	26,09	15,01
4	Песок мелкий, рыхлый, маловлажный	-	1,57	2,67	1,51	4,30	-	-	-	-	0,77	0,15	-	-	-	-	5,80
			15,40	26,14	14,81

Примечание: слои являются пригодными в качестве оснований для строительства зданий и сооружений, так как R0 > 200 кПа.

8. Построение инженерно-геологического разреза

Инженерно-геологический р...