ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

Кафедра Портов, строительного производства, оснований и фундаментов

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ

по учебной дисциплине: «МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»

Специальность 270104.65 Гидротехническое строительство

код ОКСО наименование

Санкт-Петербург

2013

ПРЕДИСЛОВИЕ

Методические указания составлены в соответствии с программой и предназначены для студентов дневного и заочного отделений гидротехнического факультета.

Лабораторные работы проводятся с целью:

ознакомить студентов с методикой определения некоторых характеристик (ЛР № 1,2,3,4,5);

демонстраций практических приемов испытаний (ЛР № 6,7).

Методические указания разработаны с учетом использования тех приборов и установок, которые имеются в учебной лаборатории.

Пользование Методическими указаниями требует предварительного ознакомления с теоретическими основами по лекционным материалам и учебникам Иванова П.Л. – «Грунты и основания гидротехнических сооружений»,1991 и Костерина Э.В. – «Основания и фундаменты»,1990, а также с нормативными документами:

СНиП 2.02.01-83 – Основания зданий и сооружений.

СНиП П-16-75 – Основания гидротехнических сооружений.

СНиП 2.02.03-85 – Свайные фундаменты.

ГОСТ 25100-95 – Грунты. Классификация.

ГОСТ 5180-84 – Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

К лабораторным работам допускаются студенты, проработавшие необходимый теоретический материал.

Все лабораторные работы подлежат защите сразу после их выполнения.

Лабораторная работа №1 Определение характеристик песчаного грунта

1. Цель работы:

Определение весовых характеристик, характеристик влажности и плотности

Примечание: Определение удельного веса частиц грунта здесь не производится, так как с его определением студенты знакомятся в курсе «Строительные материалы». Поэтому для песка принято = 26,5 кН/м³

2. Приборы и оборудование:

1. Кольцо для взятия образца грунта естественного состояния:

высота h= 10 см;

внутренний диаметр d=5,4 см;

объем V_к=229 см³;

вес Р_к = (указан на кольце).

2. Пластмассовая пластина для среза образца грунта.

3. Сушильный шкаф с термометром (деления до 110^о С).

4. Технические весы /взвешивание производится с точностью до 0,01 грамма/.

3. Порядок выполнения работы:

1. Взять образец грунта ненарушенной структуры. Для этого: вдавить без вращения и раскачивания кольцо в грунт до полного погружения; подрезать пробу пластмассовой пластинкой и вынуть из массива; снять пластинкой сверху и снизу излишки грунта; очистить и взвесить образец.

2. Определить удельный вес грунта γ_о в естественном состоянии по формуле:

где Р – вес кольца с грунтом;

Р_к –вес кольца;

V_к – объем кольца.

3. Определить удельный вес скелета грунта /сухого грунта естественной плотности/. Для этого:

высыпав отобранный образец грунта на специальную металлическую форму, поставить его в сушильный шкаф, где температура около 105^о С;

по истечении некоторого времени вынуть из шкафа грунт и вновь его взвесить. Повторить эту операцию несколько раз, пока вес образца перестанет изменяться.

Если вес высушенного грунта Р_с , то удельный вес скелета грунта γ_ск:

γ_ск

4. Определить влажность w грунта по формуле:

w

5. Определить степень влажности /степень водонасыщенности/ по формуле:

S_в

где - удельный вес частиц грунта;

γ_w - удельный вес воды, равный 1гс/см³ или 10 кН/м³ .

6. Определить пористость грунта n по формуле:

n

7. Определить коэффициент пористости грунта е по формуле:

е

8. Определить удельный вес взвешенного в воде грунта по формуле:

γ_взв = γ_ск - (1-n) γ_w

1. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

2. ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.

Лабораторная работа №2

Определение гранулометрического состава песчаного грунта

1. Цель работы:

Определение гранулометрического состава и вида песчаного грунта. Определение по СНиП 2.92.01-83 нормативных и расчетных характеристик грунта /песок тот же, что и в работе №1/.

2. Приборы и оборудование:

1. Стандартный набор сит.

2. Сушильный шкаф с термометром.

3. Технические весы.

III) Порядок выполнения работы.

1. Определить гранулометрический состав грунта /состав грунта по крупности частиц/ ситовым методом.

Для этого:

пропустить испытуемый грунт весом в 100 грамм через стандартный набор сит. Результаты просеивания занести в таблицу 1. При этом взвешивание остатка на сите и на поддоне выполняется с точностью до 0,1гр. При сравнении суммы остатков на ситах и на поддоне с общим весом грунта расхождение не должно больше 0,5%.

построить интегральную кривую гранулометрического состава грунта /см. рис. 2,1/;

найти на гранулометрической кривой коэффициент неоднородности (ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация) по формуле:

где d₆₀, d₁₀ - диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10 % (по массе) частиц.

2. По гранулометрическому составу определить вид песчаного грунта.

Согласно ГОСТ 5180-84 Методы лабораторного определения физических характеристик песчаные грунты подразделяются на следующие виды:

Разновидность грунтов	Размер зерен, частиц d, мм	Содержание зерен, частиц, % по массе
Крупнообломочные:
- валунный (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый)	> 200	> 50
- галечниковый (при неокатанных гранях - щебенистый)	> 10	> 50
- гравийный (при неокатанных гранях - дресвяный)	> 2	> 50
Пески:
- гравелистый	> 2	> 25
- крупный	> 0,50	> 50
- средней крупности	> 0,25	> 50
- мелкий	> 0,10	³ 75
- пылеватый	> 0,10	< 75

Примечание: Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю /в порядке расположения наименований/

Таблица 1. Результаты просеивания

Диаметр отверстий сита, мм	7	5	2	1	0,5	0,25	<0,25	Всего
Остаток на сите, %
Прошло через сито, %

Прошло через сито, %

Рис. 2.1. График интегральной кривой гранулометрического состава грунта

3. По значениям е и S_к (см. работу №1) определить состояние грунта по плотности и влажности. Согласно ГОСТ (ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация) песчаные грунты подразделяются:

а) по плотности /см. таблицу 2/:

Таблица 2. Деление песков по коэффициенту пористости е

Разновидность песков	Коэффициент пористости е
	Пески гравелистые, крупные и средней крупности	Пески мелкие	Пески пылеватые
Плотный	< 0,55	< 0,60	< 0,60
Средней плотности	0,55 - 0,70	0,60 - 0,75	0,60 - 0,80
Рыхлый	> 0,70	> 0,75	> 0,80

б) по коэффициенту водонасыщения S_r крупнообломочные грунты и пески подразделяются (ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация) /см. таблицу 3/:

Таблица 3. Коэффициент водонасыщения S_r грунтов и песков

Разновидность грунтов	Коэффициент водонасыщения Sr, д. е.
Малой степени водонасыщения	0 - 0,50
Средней степени водонасыщения	0,50 - 0,80
Насыщенные водой	0,80 - 1,00

На основании полученных в работах №1 и №2 данных /гранулометрический состав и коэффициент пористости/ определить по СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений, табл.1-3 приближенные нормативные /см. таблицу 4-6/ и расчетные характеристики для данного песчаного грунта : j_n - угол внутреннего трения; с_n -удельное сцепление; Е - модуль деформации. Расчетные значения характеристик принимаются при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

для угла внутреннего трения песчаных грунтов g_g(j) = 1,1;

для удельного сцепления g_g(с) = 1,5;

Примечания (СНиП 2.02.01-83): 1. Нормативные значения угла внутреннего трения j_n, удельного сцепления с_n и модуля деформации Е допускается принимать по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1. Расчетные значения характеристик в этом случае принимаются при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

в расчетах оснований по деформациям g_g = 1;

в расчетах оснований по несущей

способности:

для удельного сцепления g_g(с) = 1,5;

для угла внутреннего трения

песчаных грунтов g_g(j) = 1,1;

то же, пылевато-глинистых g_g(j) = 1,15.

Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливаются на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522-96 Грунты. Метод статистической обработки результатов определений характеристик.