Введение

Курсовая работа по дисциплине «Дорожное грунтоведение, механика земляного полотна дорог» позволяет:

- закрепить теоретические знания по дисциплине;

- выработать практические навыки расчёта грунтов как оснований;

- научиться пользоваться справочной и нормативной литературой.

Исходными данными для выполнения курсовой работы служат схема напластования грунтов и материалы инженерно-геологических и гидрологических изысканий с результатами лабораторных и полевых испытаний грунтов (таблицы 1-3).

Схема напластований грунтов представлена тремя слоями: первый – песчаный грунт; второй и третий – глинистый грунт.

В таблице 1 приведены исходные физические характеристики песчаного грунта; в таблице 2 – глинистого грунта; третий слой-глина ленточная со следующими физическими характеристиками: природная влажность w=0,16; влажность на границе текучести w_L=23%; влажность на границе раскатывания w_P=15%,плотность грунта ρ=2,16% г/см³;плотность частиц грунта ρ_s=2,73 г/см³.

Кроме того, исходными данными для расчётов является компрессионные испытания грунтов (таблица 3).

Номер варианта определяется двумя последними цифрами учебного шифра: число десятков – 8 и единиц - 1.

Таблица 1 – Физические характеристики песчаного грунта (слой № 1)

Число единиц шифра	Стратигра-фический индекс	Мощность слоя, м	Наименование песчаного грунта	Плотность грунта ρ, г/см3	Плотность частиц грунта ρsг/см3	Влаж ность w, %
1	mQ4	1,9	крупный	2,05	2,67	22

Таблица 2 – Физические характеристики глинистого грунта (слой № 2)

Число десятков шифра	Стратигра-фический индекс	Мощность слоя, м	Предел прочности			Плотность грунта ρ, г/см3		Плотность частиц грунта ρsг/см3		Влажность w, %
			wl, %	wp,%
8	ed	5,0	23	15	2,16		2,73		16

Таблица 3-Результаты компрессионных испытаний песчаного грунта (слой № 1)

P, МПа	e
0	0
0,05	0,525
0,1	0,459
0,2	0,375
0,3	0,324
0,4	0,308

1. Построение геологической колонки, изучение напластований грунтов.

Масштаб геологической колонки принимаем 1 : 100.

Абсолютная отметка устья скважины (точка пересечения ствола скважины с по­верхностью земли) равна +135,6 м.

Напластованиями грунтов является – слоистое, слои грунта залегают горизонтально и каждый подстилающий слой менее сжимаем, чем несущий.

Мощность первого слоя равна глубине залегания его подошвы – 1,9 м. Абсолютная отметка подошвы первого слоя: 135,6-1,9=133,7 м. Абсолютная отметка подошвы второго слоя: 135,6-1,9-5=128,7 м. Абсолютная отметка подошвы третьего слоя: 135,6-1,9-5-16=112,7. Глубина залегания подошвы второго слоя – 1,9 + 5 = 6,9 м. Глубина залегания подошвы третьего слоя – 6,9 + 16 = 22,9 м.

Абсолютные отметки подошвы слоев определяют как разность абсо­лютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы со­ответствующего слоя.

Абсолютная отметка забоя скважины равна 135,6 – 22,9 = 112,7 м.

В середине графы двумя ли­ниями обозначают ствол скважины и с обеих сторон от ствола пока­зывают условными обозначениями литологический состав пород каждого слоя. Ствол скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняют.

Геологическая колонка бурой скважины приведена на рисунке 1.

2. Классификация песчаного грунта.

Определение нормативных значений прочностных и

деформационных свойств грунтов и значений

условного расчётного сопротивления грунта.

По данным лабораторных исследований песчаного грунта известны: вид грунта – песок крупный; плотность грунта ρ = 2,05г/см³; плотность частиц грунта ρ_s = 2,67 г/см³; природная влажность w = 22 %.

Необходимо определить: плотность сухого грунта ρ_dг/см³; плотность водонасыщенного грунта ρ_sb г/см³; пористость грунта n; коэффициента пористости е;степень влажности S_r. Установить разновидность грунта по степени влажности и по плотности сложения. Определить нормативные значения прочностных и деформационных свойств грунтов (c_r, φ_n, E_n) и значение условного расчётного сопротивления грунта (R₀). Дать наименование грунта по имеющимся характеристикам.

Плотность сухого грунта ρ_d(отношение массы твёрдой компоненты грунта при естественной структуре, исключая массу воды в его порах, к занимаемому этой породой объёму ) определяется по формуле:

(2.1)

где ρ – плотность грунта; ρ = 2,05г/см³;

w– природная влажность в долях единиц, w = 22 %.

Определяем плотность сухого грунта ρ_d:

г/см³.

Плотность водонасыщенного грунта ρ_sb (массы единицы объёма при естественной пористости под водой) определяется по формуле:

, (2.2)

где ρ_s – плотность частиц грунта; ρ_s = 2,67 г/см³;

– плотность воды; = 1 г/см³;

Е – коэффициент пористости.

Коэффициент пористости е (отношение общего объёма пор в грунте к объёму только грунтовых частиц):

, (2.3)

где ρ_s – плотность частиц грунта; ρ_s = 2,67 г/см³;

ρ_d– плотность сухого грунта; ρ_d= 1,68 г/см³.

Определяем коэффициент пористости:

Определяем плотность водонасыщенного грунта ρ_sb:

г/см³.

Пористость грунта n(суммарный объём всех пор в единице объёма грунта) рассчитывается по формуле:

где ρ_s – плотность частиц грунта; ρ_s= 2,67 г/см³;

ρ_d– плотность сухого грунта; ρ_d= 1,68 г/см³.

Определяем пористость грунта n:

.

Степень влажности S_r (влажность, характеризующая степень заполнения пор грунта водой) вычисляется по формуле:

,

где w– природная влажность в долях единиц;w =0,22.

ρ_s – плотность частиц грунта;ρ_s = 2,67 г/см³;

е – коэффициент пористости; е = 0,589;

– плотность воды; = 1 г/см³.

Определяем степень влажности S_r:

Наименование грунта:

- по плотности сложения, определяемой через коэффициент пористости е = 0,589 – песок средней плотности (приложение 1, таблица 1.1);

- по степени влажности – водонасыщенный (приложение 1, таблица 1.2).

Наименование грунта – песок средней плотности водонасыщенный.

Определение нормативных значений прочностных и деформационных свойств грунтов (c_r, φ_n, E_n) проводим используя нормативные таблицы, приведенные в приложении 1,таблице 1.3 и значения коэффициента пористости е = 0,589 методом интерполяции:

кПа, т.к. нет необходимости использовать интерполяцию.

град;

Мпа.

Расчётное сопротивление песка средней плотности независимо от степени водонасыщения, R₀ = 500кПа (приложение 1, таблица 1.4).