Анализ инженерно - геологических условий площадки строительства. Физические и механические характеристики грунтов.
Задачи и объем инженерно-геологических изысканий устанавливается проектной организацией в зависимости от специфики проектируемого здания и грунтовых условий. Результаты изысканий представляются фирмой в виде отчета или заключения. Главные разделы: план расположения скважин, геологические профили площадки, результаты испытаний грунтов, графики компрессионных и сдвиговых испытаний, сводные данные по характерным грунтам площадки, заключения, выводы. Это исходный документ для проектирования оснований и фундаментов.
Одной из основных характеристик грунта является плотность. Для грунтов различают: плотность частиц грунта ρs — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта; плотность грунта ρ — отношение массы грунта (включая массу воды в порах) к занимаемому этим грунтом объему; плотность сухого грунта ρd — отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющиеся в этом грунте поры). Плотность частиц песчаных и пылевато-глинистых грунтов приведена в табл. 1.2.
Плотность грунта определяется путем отбора проб грунта ненарушенного сложения и последующего анализа в лабораторных условиях. В полевых условиях плотность грунта определяется зондированием и радиоизотопным методом, а для крупнообломочных грунтов — методом «шурфа–лунки».
Плотность сложения грунта (степень уплотненности) характеризуется пористостью n или коэффициентом пористости е и плотностью сухого грунта (табл. 1.3).
ТАБЛИЦА 1.3. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ
Характеристики |
Формула |
Плотность сухого грунта, г/см3 (т/м3) |
ρd = ρ/(1 + w) |
Пористость % |
n = (1 − ρd /ρs)·100 |
Коэффициент пористости |
e = n/(100 − n) или e = (ρs − ρd)/ ρd |
Полная влагоемкость |
ω0 = eρw /ρs |
Степень влажности |
|
Число пластичности |
Ip = ωL − ωp |
Показатель текучести |
IL = (ω − ωp)/(ωL − ωp) |
Плотность сложения песчаных грунтов определяется также в полевых условиях с помощью статического и динамического зондирования.
М.3.1. Какие физические характеристики грунта являются основными?
Основными физическими характеристиками грунта являются:
удельный вес грунта ;
удельный вес частиц грунта s;
природная влажность w.
Остальные физические характеристики могут быть вычислены с их использованием.
М.3.2. Что называется удельным весом грунта (ранее назывался объемным весом грунта)? Что называется удельным весом сухого грунта (ранее назывался объемным весом скелета грунта)?
Удельным (ранее объемным) весом грунта называется отношение полного веса образца грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор. Размерность [кН/м3]. Удельным весом сухого грунта d называется отношение веса высушенного грунта к полному объему, который он занимает, включая объем пор.
М.3.3. Что называется удельным весом частиц грунта s (ранее назывался удельным весом грунта)?
Удельным весом частиц грунта s (ранее назывался удельным весом грунта) называется отношение веса частиц грунта к объему, который они занимают. Размерность [кН/м3].
М.3.4. Каким способом можно измерить объем глинистого грунта с целью определения его удельного веса?
Двумя способами:
1) по объему вытесненной воды при погружении в нее грунта, который предварительно парафинируется для предотвращения размокания и попадания воды внутрь образца;
2) с помощью режущего кольца, объем внутренней полости которого определяется замером и которое полностью заполняется грунтом.
М.3.5. Что больше удельный вес грунта или удельный вес частиц грунта s и почему?
Вес высушенного образца грунта меньше, чем вес грунта, содержащего влагу, но полный объем грунта, содержащего поры, намного больше, чем объем, занимаемый частицами (то есть без учета пор), поэтому удельный вес частиц грунта больше, чем удельный вес грунта, то есть s> .
М.3.6. Что называется пористостью грунта n? Что называется коэффициентом пористости грунта e? В каких пределах могут изменяться пористость и коэффициент пористости грунта?
Пористостью n грунта называется отношение объема пор к полному объему образца грунта. Коэффициентом пористости e или относительной пористостью называется отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами скелетом, то есть
Теоретически пористость n изменяется в пределах от нуля (поры отсутствуют) до единицы (скелет отсутствует). Соответственно коэффициент пористости e изменяется от нуля (поры отсутствуют) до бесконечности (скелет отсутствует). Пористость не может быть больше единицы, в то время как коэффициент пористости может быть больше единицы (например у лессов, торфа). Коэффициент пористости равен единице, если объем пор равен объему, занятому твердыми частицами.