624. 131. (075 80)

ӨТЕН. ИНЖЕНЕРЛІК ГЕОЛОГИЯ.Грунттану жане грунт механикасы.Оқу құралы. Қарағанда; ҚарМТУ, 1997. 94б

Оқу құралдарында тау жыныстары ретінде қарастырылған табиғи грунттардың жаратылысы, физикалық жане механикалық қасиеттері, сондай- ақ олардың кернеулі- деформациялық және шекті кернеулі күйлерінің теориясының негіздері орындалады.

Оқу құралы құрылыс мамандықтары бойынша оқитын студенттерге арналған,сонымен қатар бұл кітаптар аспиранттар, ғылыми -педагогикалық, инженер- техникалық мамандар да өздеріне керекті мағлұматтар мен кеңестер табады.

Пікір жазған: техн. ғыл. докт., профессор А.Ж.Жүсіпбеков.

Университеттің ғылыми кеңесі оқу құралы ретінде бекіткен

Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті, 1997

Алғы сөз.

Ұсынылып отырған көмекші оқу құралы автордың ұзақ жылдар Қарағанды политехникалық институтының инженерлік құрылыс факультетінің студенттеріне оқыған лекцияларының, педагогикалық ғылыми еңбектерінің негізінде жазылған. Кітаптың мазмұны «өнеркәсіптік және азаматық құрылыс» мамандығының оқу бағдарламасына сәйкес құрастырылған.

Оқу құралы бес тараудан тұрады.Оның бірінші және екінші тарауларында грунттардың физикалық -механикалық қасиеттерін, үшінші жане төртінші тарауларында олардың кернеулі- деформациялық күйлерін, іргетастардың шөгуін есептеудің әдістері, сондай ақ бесінші тарауында грунттардың шекті кернеулі күйінің теориясы оның құламалар мен сүйеме қаьырғаларды жобалау үшін қолданылып қарастырылған.

Бұл еңбек автордың ғылыми жетекшісі профессор Б.И.Да......товтың орыс тіліндегі оқулықтарының және берген құнды кеңестерінің негізінде жазылған. Автор өзінің ғұлама ұстазына шын алғысын білдіреді.

Е.С.Өтен.

I. Тарау. Тау жыныстары ретіндегі грунттардың физикалық қасиеттері

1.1. Грунттардың жаратылысы, құрамы

Грунт деп құрылыс мақсатында пайдаланылатын жер қабығының беткі қабаттарының үгілуінен түзілген сусыма құмдар, қиыршық тастар немесе байланысқан балшықты, иленгіш борпылдақ тау жыныстарын атайды.

Грунттар жаратылыс тегіне байланысты тау жыныстарының континентік (құрлықтық) немесе теңіздік шөгінділерінен пайда болуы мүмкін. Континенттік грунттарға элювиалды, делювиалды, пролювиалды, аллювиалды, дельтті, эолды және мұздық шөгінділер жатады.

Элювиалды грунттар тау жыныстарының үгілген жерінде, орын ауыстырмай пайда болған. Кесектері қырлы, қабатсыз және іргелі бойынша әркелкі болады. Мұндай грунт құрамына қарай балшықты, құмды, қиыршық тасты болып келеді.

Делювиалды және пролювиалды грунттар атмосфералық судың шаюы нәтижесінде қыраттардың беткейлерінде және етегінде үгілген тау жыныстарының басқа жерден орын ауыстырып жиналуынан пайда болған.

Аллювиалды грунттар белгілі бір арна мен ағатын су тасқындарының әрекетінен түзілетін шөгінділер ( малта тас, құм және т.б.)

Дельтті грунттар өзеннің атырау түзетін сағаларында жиналатын үйінділер. Көбінесе құмды, балшықты шөгінділерден, әктастардан тұрады.

Эолды грунттар желдің ұшырып әкелуінен жиналған құм төбелерден, шағылдардан, жалдардан тұрады.

Мұздық грунттар мұздықтың және оның еруі нәтижесінде туатын су тасқындарының әрекетінен пайда болатын – мореналар, флювиогляциялық шөгінділер.

Теңсіздік грунттарға мынадай теңіз шөгінділері жатады:

• теңіздер мен мұхиттардың түбіне шөккен материктік шөгінділер;

• судағы әр түрлі тұздардан түзілген химиялық шөгінділер;

• орнагизмдер қалдықтарының шоғырлануынан пайда болған органогендік шөгінділер.

Грунттардың жаратылу тегін білудің маңызы олардың құрылысқа қажетті қасиеттерін бағалау үшін өте зор. Сондықтан белгілі құрылыс материалдарымен салыстарғанда табиғи күйдегі грунттар өздерінің қасиеттерінің күрделілігімен, жоғары сығылғыштығымен, кеуектілігімен, су өткізгіштігімен және жалпы күйінің уақыт бойынша өзгергіштігімен ерекшеленеді.

Көбінесе грунттар мынадай үш бөліктен тұрады: ірілігі әр түрлі қатты түйіршектер (қатты дене), су (сұйық дене), немесе газ, (газ тәрізді дене). Сөйтіп грунтты құрайтын денелер ( заттар) үш түрлі күйде болуы мүмкін: қатты, сұйық және газ тәрізді.

Кейбір жағдайларда грунттың құрамында басқада заттар болуы мүмкін, мысалы: мұз, тұз, органикалық қалдықтар. Жалпы грунттардың қасиеттері олардың құрамындағы әр түрлі күйдегі заттардың үлесті мөлшеріне байланысты кең аралықта өзгеруі мүмкін.

1.2. Грунттың қатты түйіршіктері

Кез келген грунттың қаңқасы ірілігі, пішіні, қасиеттері әр түрлі қатты түйіршіктердің жиынтығынан тұрады. Грунттардың құрылысқа пайдалы қасиеттерін бағалау үшін олардың қатты түйіршіктерін ірілігі және минералогиялық құрамы бойынша жіктеп қарастырады. Грунт құрамындағы қатты түйіршіктердің шамасы бірнеше сантиметрден бір микрометрге дейінгі аралықта болуы мүмкін. Қатты түйіршіктер шамасына байланысты мына кесте бойынша жіктеледі:

Қатты түйіршіктердің аты	Қатты түйіршіктердің шамасы, мм
Қиыршық тасты Құмды Тозаңды Балшықты (сазды)	20-2 2-0.0.5 0.05-0.005 <0.005

Қиыршық тасты түйіршектерден тұратын грунттарға қатаң қаңқа, яғни жоғары көтергіштік қабілет және өте зор су өткізгіштік қасиет тән. Құмды түйіршіктерден тұратын сусыма грунттарда жоғары су өткізгіштігімен, көтергіштігімен, статикалық жүктердің әсерінен төмен сығылғыштығымен ерекшеленеді. Сондай-ақ мұндай грунттар алғашқы тығыздық күйіне байланысты динамикалық жүктердің әсерінен көп мөлшерде нығыздалып шөгуі мүмкін.

Тек қана балшықты түйіршіктерден тұратын грунт көбінесе су өткізбейді, ылғалды күйінде иленгіш және статикалық жүктің әсерінен көп мөлшерде сығылғыш қасиетке ие болады. Мұндай грунттар динамикалық жүктердің әсерінен көтергіштік қабілетін төмендетіп, орнықтылығын жоғалтуы мүмкін.

Тозаңды түйіршіктерден тұратын грунттарға құмдар мен балшықтарға тән барлық кемшіліктерді жатқызуға болады. Тозаңды грунт суда нашар өткізеді.

Табиғи жағдайда грунттың құрамына қатты түйіршіктердің жоғарыда көрсетілген барлық түрі әртүрлі мөлшерде енуі мүмкін.

Сусыма (қиыршық тасты, құмды) грунттардың қатты түйіршіктері көбінесе мынадай минералдардан түзіледі: кварц, дала шпаты, слюда. Құрамында слюда бар құмдардың түйіршіктердің өзара үйкеліс күші аз болғандықтан беріктілігі, орнықтылығы төмен болады.

Балшықты грунттардың құрамында мынадай минералдар жиі кездеседі: каолинит, монтмориллонит, гидрослюда. Монтмориллонитті балшық қатты түйіршіктерінің су молекулаларымен өзара әрекеттері белсенді түрде болатындықтан, суланғанда күрт ісініп бастапқы көлемін ұлғайтады.

Құрылыс тәжірибесінде көбінесе құмды, тозаңды және балшықты түйіршіктердің табиғи қоспасынан тұратын грунттар қолданылады. Грунттардың қасиеті негізінен олардың құрамындағы өте ұсақ балшықты түйіршіктердің үлесті мөлшеріне байланысты болады. Өйткені түйіршіктердің шамасы неғұрлым ұсақ болса, соғұрлым олардың үлесті беті ( ) үлкен болады. Мұндай грунттың қатты түйіршіктерінің және олардың су молекулаларымен өзара әрекеттері белсенді түрде жүреді. Мысалы, түйіршіктердің өлшемдері мен пішіндеріне сәйкес балшықты минерал коалиниттің түйіршіктерінің үлесті беті 10 шамада, ал минерал монтмориллониттің түйіршіктерінің үлесті беті 800 шамасында болады. Осыған байланысты грунттардың көптеген қасиеттері де өзгеше болып келеді. Мысалы, монтмориллонитті балшық суланғанда ісінеді.

Грунттарды жүктегенде баста фактор ретінде олардың құрамындағы балшықты түйіршіктердің мөлшері ескеріледі. (1.1 - кесте)

1.1 - кесте

Грунттың жіктелуі

Грунттың аты	Масса бойынша балшықты түйіршіктердің мөлшері, %
Балшық (саз) Саздақ Құмайт Құм	>30 30…10 10…3 <3