Свойства грунтов и их влияние на устойчивость инженерных сооружений
.pdf
|
Окончание табл. К) |
|
1 |
2 |
I |
Рыхлые несвязные |
Плотность (1,40-1,90 г/см3) и пористость (25- |
|
|
40%) изменяются в широких пределах. |
|
Мягкие связные |
Плотность (от 1,10-1,20 до 1,90-2,10 г/см') и |
|
|
пористость (от 12-15 до 75-80%) изменяются в |
|
Основные характеристики физических свойств горных пород |
||
для оценки их физического состояния представлены в табл. 3. |
|
|
|
Т а б л и ц а |
3 |
Характеристики физических свойств |
|
|
Харак- |
Метод |
Грунты (область |
тер*1" |
||
СТШШ |
определения |
применимости) |
1 |
2 |
3 |
1. ПлотРежущим |
Легко поддаю- |
|
ность |
КОЛЬЦОМ |
щиеся вырезке или |
грунта |
|
не сохраняющие |
|
|
свою форму без |
|
|
кольца |
|
Взвешива- |
Пылрвато- |
|
ние в воде |
глинистые ие- |
|
парафини- |
мерзлые, склон- |
|
рованных |
ные к крошению |
|
образцов |
или трудно под- |
|
Взвешива- |
дающиеся вырезке |
|
Мерзлые |
|
|
ние в ней- |
|
|
тральной |
|
|
жидкости |
|
Обозна- |
|
|
чение, |
Формула для |
|
размер- |
вычислений |
|
ность |
|
|
4 |
, |
5 |
р , г/см3 |
_ М| -mg -и»2 |
|
|
|
{/ |
где Ж) - масса кольца с грунтом и пластинками, г; то • масса кольца, г; т2 - масса пласти-
нок, г;
V - объем грунта,
равный внутреннему объему кольца, см3;
4
11
i |
|
" > г |
2. Плот- |
Расчетный |
Все грунты |
ность |
|
|
сухого |
|
|
грунта |
|
|
3. Плот- |
Пикнометри- |
Все трумты, |
ность |
ческийс |
кроме засо- |
частиц |
водой, пиро- |
ленных н |
грунта |
метрический с |
|
|
нейтрвльмой |
Засоленные и |
|
жидкостью |
набухаюйшв |
|
Метод двух |
Засоленные |
|
пикнометров |
|
4. ВлажВысушиаяние Йсетэунш ность, в до постоянной том числе массы Гигроскопическая
(Wg)*
5. Влаж- |
Йенетрацм |
Пылевато- |
ность |
конусом |
глиннстые |
границы |
|
|
текучести |
|
|
Продолжение табл. I
4 |
" " " |
|
|
**>tf> |
Pd |
р |
|
г/См3 |
» |
; |
|
|
ш р |
1 + O.ÖUF |
|
|
* шютноеть |
|
|
|
грунта, г/см1; |
|
|
Ar. |
а . |
щ" • —fliui |
|
г/см' |
|
щ+щ-щ |
- |
гд» «ij - масса сухого грунта, г; йц - мйссв пикнометра
С водой и грунтом после кишмения при температуре йсиыта-
ния, г,
-масса «нанометра
сводой. Г>
pw - ЙЛЬТНОСТЬ воды,
r/m1 |
|
№,% |
i |
V ~ 4 |
|
И"* |
7 -100, |
7 |
8 |
где % - масса влажного грунта с бкжсой и крышкой, г, iHi - масса высушенного грунта с бюксой и крышкой, г; щ - масса пустой
бюксы с крышкой, г
к
%
12
|
|
|
|
Окончание табл. К) |
|||
1 |
.'• • 1 |
• 3 |
4 |
' |
|
3 • |
|
6. Влажность |
Раскатыва- |
flbUWMTO- |
% |
|
|
|
|
границы рас* |
ние а жгут |
глиаистые |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
катмаа^ия,. • |
Расчетный |
Все грунты |
|
|
|
|
|
7. Йодная |
W* |
|
|
|
|
||
влагоемкость |
|
|
% |
wn * |
|
- —) 100 = |
|
|
|
|
|
Pd |
р |
|
|
|
|
|
|
= — ^ |
-100 |
|
|
8. Пористость |
Расчетный |
Все грунты |
», |
pi1 - я ) |
|
||
|
|
Ра |
1 |
||||
|
Метод |
Скальные и |
% |
я ж (1 - - Й - ) . ЮО |
J |
||
9. Коэффици- |
насыщения |
пояускалыше |
|
|
|
Р |
|
Расчётный |
Все грунт |
|
|
|
|
|
|
ент пористости |
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pd |
|
|
|
|
|
- |
" |
100 |
|
10. Число |
Расчетный |
Пылевато- |
|
1 - й |
|
||
'>> |
Ip»WL-Wp |
|
|||||
пластичности |
|
глинистые |
% |
1L . |
|
|
|
Расчетный |
|
|
|
||||
11. Показатель |
Пылевато- |
4 |
E- |
|
|||
текучести |
|
глинистые |
|
|
|||
(консистенции) |
Расчетный - Все грунты |
|
|
|
|
|
|
12. Степень |
Sr |
с |
|
• W |
|
||
влажности |
|
|
|
. sr |
«г |
|
|
•Гигроскопическая влажность - влажность грунта в воздушноСухом состоянии, то есть в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха.
Водные свойства roprikx пород проявляются в их способности изменять состояние, прочность и устойчивость при взаимодействии с водой, поглощать и удерживать воду или фильтровать ее.
Основными свойствами, определяющими отношение горных пород к воде, являются их водоустойчивость, влагоемкость, капиллярность и водопроницаемость (табл. 4).
13
Т а б л и ц а 10
Характеристики водных свойств
Свойства- Показатели
1 2 ВодоСкорость и устойхарактер чиразмокайия BOCTU
Величина и влажность набухания (относительное набухание)
Величина и влажность усадки (от- носитель-, иая лросадочность)
Содержание водорастворимых соединений (степень засоленности)
|
Грунты |
Метод или |
(область |
приборы для |
примени- |
определения |
мости |
|
метода) |
34
1.Прибор для Глинистые определения - скорости размокаю» ПРГ-1
2. Метод |
Глинистые |
А.М. Василь- |
|
ева |
|
3. ВысушиваГлинистые ние образца в и некототермостате рые полу-
скальные
4. Анализ |
Карбонат- |
водных и |
ные, |
солянокис- |
глинистые |
лых вытяжек |
породы |
Формула для вычислений
5
hK |
|
~hH |
bSW - |
h » |
> |
|
|
где - высота образца в кольце после набухания; А„ - высота образца до увлажнения и набухания
=2- • 100 ,
V
где V - объем режущего цилиндра;
V • объем высушенного образца
ß |
|
-"'SAL |
USAL |
- |
> |
|
|
тс.гр |
где msAL |
- масса солей в | |
|
образце; • |
|
|
тсгр - масса абсолютно сухого грунта
14
г |
2 |
3 |
4 |
|
|||
|
Размягчае- |
5. Сопротив- |
Скальные |
|
МОСТЬ |
ление породы |
н лолу- |
|
|
при одноос- |
скальиые |
|
|
ном сжатии |
|
Вла- |
Полная |
6. Расчетный. Любые |
|
гоем- |
влагоем- |
Для песков - |
|
КОСТЬ |
кость |
метод насы- |
|
|
|
щения |
|
|
Макси- |
7. Метод |
Глинистые |
|
мальная . |
влагоемких |
|
|
молекуляр- |
сред |
|
|
ная влаго- |
8. Метод |
Песчаные |
|
емкость |
высоких |
|
|
|
колонн |
|
|
|
9. Метод |
Песчаные |
|
|
центрифуги- |
|
|
|
рования |
|
|
Водоотда- |
10. Метод |
Песчаные |
|
ча. Коэф- |
высоких |
мелкозер- |
|
фициент |
колонн |
нистые, |
|
водоотдачи |
|
скальные, |
|
|
|
полу- |
|
|
|
скальные, |
|
|
|
галечники |
Продолжение табл. I
5
_ Яежм'
&СЖ.С
где Я«*,* - предел прочности ири сжатии водонасыщенного образца; Ясж.с - предел прочности при сжатии воздушно- с/хого образца
Wn = f-i |
Li. loo = |
\Pä |
P) |
= " |
.100 |
pQ-n) |
|
WM.M.
» B |
- »V .v |
|
|
^B |
|
|
» |
|
где К, - объем воды, |
|
|
свободно вытекающей из |
|
|
породы, загруженной в |
|
|
трубку; |
|
|
V„ - объем породы, |
|
|
загруженной в трубку |
| |
|
15
Продолжение табл. I
1 |
i |
1 1 |
•V |
Ка- |
Высота |
11. Стеклян- |
Пески |
пнл- |
капилляр- |
ная трубка |
мелкие и |
|л*р- |
ного под- |
длиной 80» |
тонкозер- |
[ностъ |
нятия |
100 см, ка- |
нистые. |
|
|
пилляриметр |
Глинистые |
|
|
конструкции |
пароды |
|
|
Г.Н. Камен- |
|
|
|
скбго |
|
ВодоКоэффици- |
12. Прибор |
Песчаные |
|
Про- |
ент фильт- |
Союздорнии |
|
ни- |
рации |
для опреде- |
|
цае- |
|
ления коэф- |
|
МОСТЪ |
|
фициента |
|
|
|
фильтрации |
|
|
|
13. Прибор |
Песчаные |
|
|
Г.Н. Камен- |
и глини- |
|
|
ского для |
стые |
|
|
определения |
|
|
|
коэффициен- |
|
|
|
та фильтра- |
|
|
|
ции |
|
|
|
14. Прибор |
Рыхлые |
|
|
Г. Тиме * |
несвязные |
|
|
|
парушей- |
|
|
|
ного |
|
|
|
слоцсения |
|
|
15. Прибор |
Песчаные |
|
|
Д. Квпецкого |
и глини- |
|
|
|
сты.* |
|
|
16. Трубка |
Песчаные |
|
|
Г.Н. Камен- |
|
|
|
ского |
Песчаные |
|
|
17. Трубка |
|
|
|
СПЕЦГЕО |
и глини- |
|
|
|
стые |
Г' 1 |
•' |
864-h S
=t-т - « H o h
где 864 - переводной коэффициент из см/с в м/сут;
h - высота образца, см; t - время Падения уровня аоды, с; 7^(0,7+0,037^) - поправка температуры;
Тф - фактическая температура воды, °С;
р( S ) -безразмерный
Но
коэффициент, определяемый По таблице (ГОСТ 25384-90)
16
|
|
Окончание табл. К) |
|
2 |
3 |
4 |
5 |
|
}8. Компрессионно- |
Глинистые |
|
|
фильтрационный |
|
|
|
Прибор |
Глинистые |
|
|
19. Прибор ПВ кон- |
|
|
|
струкции |
|
|
|
Д.И. Знаменского - |
|
|
|
В.И. Хаустова |
Глинистые |
|
|
20. Прибор |
|
|
|
Ю.М. Абелева т- |
|
|
|
А.Н. Озерецковского |
|
|
Механические свойства горных пород определяют их поведение под влиянием внешних усилий - нагрузок. Они проявляются и оцениваются прочностью и деформируемостью горных пород.
Свойство горных пород воспринимать нагрузки нр разрушаясь называется прочностью, а изменять под нагрузкой форму сложения и объем - деформацией
Основные зависимости, характеризующие закономерности изменений деформаций и прочности горных пород, приведены в табл. 5.
Минеральный состав, структура, текстура, условия залегания, физическое состояние и физико-механические свойства являются основными генетическими признаками, определяющими петрографический состав горных пород. Различные генетические и петрографические типы пород объединяются в группы по физикомеханическим свойствам, характеризующиеся определенными строительными качествами. По этим признакам выделяются пять групп горных пород (табл. 2);
1)твердые - скальные;
2)относительно Твердые - полускальные;
3)рыхлые несвязные;
4)мягкие связные;
5)особого состава, состояния и свойств.
17
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 10 |
||
|
Характеристики механических свойств |
|
|
|||||
Харак- |
Метод |
Названия |
Грунты |
|
|
|
|
|
тери- |
применяет |
(область |
|
Формула для |
||||
определе- |
|
|||||||
стики |
мых |
применимости |
|
вычислений |
|
|||
|
ния |
Приборов |
метода) |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
2 |
3 |
4 |
|
|
|
5 |
|
|
1. МоИспытание |
Рычажный |
Мягкие |
|
я |
P |
D0-M2) |
||
дуль |
на одноос- |
пресс, |
связные |
üv = |
4 |
• |
|
- » |
упру- |
ное сжатие |
испыта- |
глинистые и |
у |
|
5у |
|
|
гости |
|
тельная |
полускальные |
|
|
|
|
|
|
|
машина |
с Н^ж^.ЗМПа |
где — - коэффициент, |
||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
учитывающий жест- |
||||
|
|
|
|
кость штампа; |
|
|||
|
|
|
|
Р - нагрузка; |
|
|||
|
|
|
|
D - диаметр штампа; |
||||
|
|
|
|
ц - коэффициент |
|
|||
|
|
|
|
Пуассона; |
|
|
||
|
|
|
|
8у - упругая деформация |
||||
2. МоИспытание |
Рычажный |
Скальные и |
|
|
о |
РЬЬ |
||
дуль |
на одноос- |
пресс, |
полускальные |
|
|
|||
Ед |
~ |
|
~ |
> |
||||
1дефор-ное сжатие |
испыта- |
|
. |
|
S |
F |
h |
|
мации |
|
тельная |
|
где и |
- напряжение; |
|||
|
|
машина |
Песчаные и |
S -относительная |
||||
|
Компрес- |
Компресси- |
деформация; |
|
||||
|
сионные |
онный |
глинистые |
Р - нагрузка; |
|
|||
|
испытания |
прибор |
|
ДА - величина дефор- |
||||
|
|
КПр1 |
|
мации; |
|
|
|
|
|
|
|
|
F - площадь поперечно- |
||||
|
|
|
|
го сечения; |
|
|
||
3. МоКомпрес- |
Компресси- |
Песчаные и |
h - высота образца |
|
||||
|
ер |
= 10005 , |
||||||
дуль |
сионные |
онный |
глинистые |
|
|
ДА |
|
|
осад- |
испытания |
прибор |
|
|
|
- относи- |
||
ки |
|
КПр1 |
|
где Ö = — |
||||
|
|
|
|
А |
|
|
||
|
|
|
|
тельная деформация |
||||
18
\ |
2 |
3 |
4 |
••.Пре- |
Испыта- |
Испы- |
Скальные, |
дел |
ние на |
татель- |
полускаль- |
проч- |
одноос- |
ная |
ные, укреп- |
ности |
ное |
машина,, ленные |
|
при |
сжатие |
пресс |
|
сжатии |
|
|
|
3. Ко- |
Измере- |
Прибор |
Мягкие |
эффи- |
ние про- |
дай |
связные, |
циент |
дольных |
измере- |
глинистые |
попе- |
и попе- |
ния про- |
и полу- |
речной |
речных |
дольных |
скальные с |
дефор- |
дефор- |
и попе- |
FU<2,3MNA |
мации |
маций |
речных |
|
(коэф- |
образца |
дефор- |
|
фици- |
при его |
маций |
|
ент |
испыта- |
образца |
|
Пуас- |
нии на |
|
|
соня) |
одноос- |
|
|
|
ное |
|
|
|
сжатие |
|
|
Продолжение табл. I
5
R СЖ |
* |
где Р - разрушающая нагрузка, кН;
F - первоначальная площадь основания образца
_ $ поп
8пр
где 8 п о п - относительная поперечная деформация; бПр - относительная продольная деформация.
Для скальных и полускальных
грунтов ц =0,1-0,4;
для крупнообломочных
И =0,27;
для песков и супесей /и =0,30;
для суглинков fi =0,35; для глин /I =0,42
6. Ко- |
Расчет- |
|
Песчаные, |
эффи- |
ный |
|
глинистые |
циент |
метод |
|
|
боко- |
Метод |
Стаби- |
Полускаль- |
вого |
трехос- |
лометр |
ные, рых- |
давле- |
ного |
|
лые несвяз- |
ния |
сжатия |
|
ные, мягкие |
|
|
|
связные |
X |
V |
. |
• » = .1 |
- f i |
; |
2
где tp - угол внутреннего трения.
Для скальных грунтов £ =0-
0,1;
для полускальных £ =0,2-0,3;
для песков £ =0,35-0,41;
для суглинков н глин
4 =0,2-0,75
19
1 |
2 |
3 |
4 |
7. Коэф- |
Компрес- |
Компрессион- |
Породы |
фициент |
сионные но-фильтраци- |
естествен- |
|
сжимае- |
испыта- |
ониый прибор |
ного |
мости |
ния |
конструкции |
сложения - |
|
|
H.H. Масдова, |
песчаные и |
|
|
прибор конст- |
нарушен-. |
|
|
рукции Гвдро- |
ного |
|
|
проекга |
сложения - |
8. Коэф- |
Компрес- |
Прибор конст- |
глинистые |
Песчаные |
|||
фициент |
сионные |
рукции Гидро- |
и глини- |
относииспытапроекта |
стые |
||
тельной |
ния |
|
нарушен- |
сжимае- |
|
|
ного и |
мости |
|
|
естествен- |
|
|
|
ного |
9. Про- |
|
|
сложения |
Компрес- |
Компрессион- |
Лессовые, |
|
садоч- |
сионные |
ный прибор |
глинистые |
ность |
испыта- |
|
|
|
ния |
|
|
Продолжение табл. I
5
h-Pi
где е\ - коэффициент пористости при давлении Р\, ег - коэффициент
пористости при давлении Рг
ДА
ап =100-— ,
0 h
где ДА - изменение высоты образца; А - первоначальная высота образца
А- hK h
s d - d |
. |
|
V |
где h, t/,v- начальные значения высоты, диаметра и объема образца;
А*, dK, гк - конечные
значения высоты, диаметра и объема
20