ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
__________________________________________________________________
КАФЕДРА «МЕХАНИКА ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА,
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
А. Н. АЛЕХИН
А. А. А АЛЕХИН
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ПО МЕХАНИКЕ ГРУНТОВ
Часть 1
Описание лабораторных работ
Екатеринбург
2012
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
__________________________________________________________________
КАФЕДРА «МЕХАНИКА ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА,
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
А. Н. АЛЕХИН
А. А. А АЛЕХИН
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ПО МЕХАНИКЕ ГРУНТОВ
Учебно-методическое руководство к выполнению
лабораторных работ по курсу
«Механика грунтов, основания и фундаменты
для студентов дневной и заочной форм обучения специальностей:
270102 « Промышленное и гражданское строительство »;
270204 « Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство »;
270201 « Мосты и транспортные тоннели »;
270100 « Строительство »
Часть 1
Описание лабораторных работ
Екатеринбург
2012
УДК 624.131
Алехин А.Н., Алехин А.А.
Лабораторные работы по механике грунтов. Часть 1: учеб-метод. руководство /А.Н.Алехин, А.А.Алехин. – Екатеринбург. УрГУПС, 2012.-55 с.
В учебно-методическом руководстве приведены сведения о содержании, и последовательности выполнения лабораторных работ по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты», а также указаны требования к оформлению отчета.
Учебно-методическое руководство предназначено для студентов специальностей: 270102 «Промышленное и гражданское строительство»; 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»; 270201 «Мосты и транспортные тоннели». 270100 «Строительство»Руководство рекомендуется использовано при подготовке к сдаче зачетов и экзаменов по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты».
Предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения специальностей:
270102 « Промышленное и гражданское строительство »;
270204 « Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство »;
270201 « Мосты и транспортные тоннели »;
270100 « Строительство »
УДК 624.131
Рекомендовано к печати
На заседании кафедры «Механика деформированного твердого тела, основания и фундаменты», протокол № 4 от февраля 2012 г.
Авторы:
к.т.н., доцент Алехин А.Н. – УрГУПС,
ассистент Алехин А.А. – УрГУПС
Рецензенты:
д.т.н., профессор Румянцев С.А. – УрГУПС,
к.т.н., доцент Букша В.В. – УрФУ.
© Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 2012
Введение
Целью лабораторных работ является ознакомление студентов с методикой определения характеристик физико – механических свойств грунтов.
Основаниями инженерных, а также материалами земляных сооружений, как правило, служат рыхлые горные породы – песчаные и пылевато-глинистые грунты. Грунты как многофазные природные тела обладают большим разнообразием физических и механических свойств и, соответственно, характеризующих их параметров (характеристик).
Здесь термин "характеристика" рекомендуется понимать, как величину объективно присущую грунту в силу его происхождения и не зависящую от нашего субъективного взгляда на грунт, как среду (например, природная влажность или удельный вес). А термин "параметр" рекомендуется применять для величин, значения которых хотя и отражают объективную природу грунта, но зависят от принятой нами для его анализа модели (прочностные и деформационные параметры).
Обычно принято все характеристики (параметры) грунта делить на 3 группы, перечисленные ниже.
Физические характеристики – определяют плотность сложения, соотношение различных фаз (твердой – жидкой – газообразной), а также состояние грунта. Часть характеристик этой группы используется для классификации грунтов, т.е. для определения наименования грунта.
Физические характеристики, как правило, определяются в лабораторных условиях ( в так называемых грунтовых лабораториях)
Обычно по способу определения эти группу характеристик делят еще на 2 подгруппы:
основные характеристики, определяемые в результате стандартных (по ГОСТ) и при этом в целом простейших манипуляций с пробами грунта (взвешивание, высушивание, просеивание, раскатывание и т.п.); значения этих характеристик определяются в работах №№1, 2, 3, 4, 6;
2) вычисляемые ( производные) характеристики, которые вычисляются по значениям основных; именно вычисляемые характеристики в основном служат в качестве квалификационных параметров грунта; значения этих характеристик вычисляются в работе №4.
Механические характеристики (параметры) – используются для расчета прочности и деформации грунта, в том числе и во времени; значения этих параметров определяются в работах №№ 9, 10, 11; причем параметр скорости фильтрации воды, определяемый в работе № 9, можно даже позиционировать и как объективную характеристику грунта.
Механические характеристики (параметры) могут определяться, как в лабораторных условиях, так и в полевых; для естественных оснований полевые данные значительно точнее и обоснованнее лабораторных, но при этом полевые испытания на порядок сложнее и дороже лабораторных; в этой связи одной из важных задач планирования исследований грунтов является выбор оптимального соотношения различных методов; в работах №№ 9,10,11 определяются фильтрационная, деформационные и прочностные параметры грунта лабораторными методами.
Специальные характеристики (параметры) – определяются для специфических разновидностей грунтов (просадочные, набухающие, пучинистые); эти характеристики могут быть как физическими, так и механическими; одна из таких механических характеристик для набухающего ( от воды) грунта определяется в работе №5; кроме того, эти характеристики определяются для искусственных сооружений и для особых условий работы грунтов (насыпи, динамические нагрузки); в работе №8 определяются специальные характеристики для проектирования земляной насыпи.
Надежность расчетов оснований и грунтовых сооружений в большой степени зависит от качества определения характеристик грунтов, а также достаточной представительности результатов испытаний. Для получения статистически обоснованных результатов проводится, как правило, не менее 6-ти – 7-ми параллельных определений каждой характеристики для каждой разности грунтов (инженерно-геологического элемента – ИГЭ).
Ниже приводится графическое изображение, так называемой, трехфазной модели грунта (частицы- твердая фаза – вода-жидкость – воздух-газ), помогающей понять содержательный смысл его физических характеристик.
Схема фазового состава грунта и поясняющие ее обозначения:
– полный объем грунта;
– полная масса данного объема грунта;
– объем твердых частиц грунта;
– масса твердых частиц грунта;
– объем пор грунта;
– объем воды в порах;
– масса воды в порах;
– объем воздуха в порах.
Примечание: 1) кроме указанных на схеме составляющих в грунте могут присутствовать органические частицы и лед, однако первые из них можно отнести к твердой фазе, а лед – к жидкой;
2) кроме (или вместо) воздуха в грунте могут присутствовать другие газы, очень часто аммиак.