Плешко М.С. Механика грунтов. К вып. лаб. раб. для студ. спец. Строит. ж.д. мостов. и тр. тоннелей. 2017
.pdf
РОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО РГУПС)
М.С. Плешко, М.В. Плешко
МЕХАНИКА ГРУНТОВ
Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ
для студентов специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»
Ростов-на-Дону
2017
УДК 624.195(07) + 06
Рецензент – доктор технических наук, профессор В.И. Куштин
Плешко, М.С.
Механика грунтов: учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ для студентов специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» / М.С. Плешко, М.В. Плешко; ФГБОУ ВО РГУПС. – Ростов н/Д, 2017. – 28 с.
Приведены общие положения для выполнения лабораторных работ. Учебно-методологическое пособие предназначено для студентов
«Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» всех форм обучения, а также магистрантов и аспирантов, выполняющих лабораторные работы по курсу «Механика грунтов».
Одобрено к изданию кафедрой «Изыскания, проектирование и строительство железных дорог».
© Плешко М.С., Плешко М.В., 2017 © ФГБОУ ВО РГУПС, 2017
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………….…..... …4
Лабораторная работа №1……………………………………………………… ….5
Лабораторная работа №2………………………………………………………....16
Лабораторная работа №3………………………………………………………....18
Лабораторная работа №4………………………………………………………. ..19
Лабораторная работа №5………………………………………………………. ..22
Библиографический список……………………………………………….…......27
3
Введение
Всоответствии со стандартом специальности «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», учебными планами и типовыми программами дисциплина «Механика грунтов» предваряется теоретической подготовкой по дисциплинам: «Инженерная геология», «Материаловедение и технология конструкционных материалов».
Врезультате изучения данной дисциплины студент должен:
Знать
-физико-механические характеристики грунтов и горных пород;
-основные законы электротехники, гидравлики и инженерной гидрологии;
-основные породообразующие минералы и горные породы, их физикомеханические характеристики, основные физико-геологические процессы, влияющие на устойчивость сооружений различного типа и назначения, методы инженерно-геологических исследований.
Уметь:
-определять физикомеханические характеристики строительных материалов и грунтов;
-применять методы автоматизированного проектирования и расчетов.
Владеть:
-методами определения физико-механических свойств грунтов, расчета напряжений, деформаций, несущей способности, устойчивости грунтовых массивов.
4
Лабораторная работа №1 Классификация грунтов
Все грунты классифицируются в соответствии с ГОСТ 25100-2011, применяемом при инженерно-геологических изысканиях, проектировании и строительстве любых сооружений. При этом грунт рассматривается как однородный элемент грунтового массива.
Все природные грунты подразделяются на 4 класса в соответствии с таблицами 1.1–1.4.
Для практических целей в дорожном строительстве при наименовании грунтов главное значение принадлежит генезису, возрасту, виду и разновидностям грунтов, которые определяются по составу, состоянию и их свойствам. Наименования грунтов должны соответствовать частным классификациям, приведенным в таблицах 1.5–1.38.
ГОСТ 25100 позволяет введение дополнительных разновидностей на основе ряда определений и свойств, которые необходимы для учета специфики дорожного строительства. К таким свойствам относятся:
Оптимальная влажность (Wопт) – влажность при которой достигается максимальная плотность сухого (скелета) грунта, определяется по ГОСТ 22733.
Коэффициент увлажнения (КW) - отношение природной влажности грунта к его оптимальной влажности, определяется по формуле:
КW = W / Wопт |
(1.1) |
Коэффициент уплотнения (Ку)– отношение плотности сухого грунта в слое к максимальной плотности сухого грунта, определяется по формуле:
Ку = рdсл / рdmax |
(1.2) |
где рdсл - плотность сухого грунта в уплотняемом слое, рdmax - максимальная плотность сухого грунта.
В дорожном строительстве выделяют грунты:
-«слабые» – грунты, которые имеют прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0.075 МПа и/или модуль деформации ниже 5 МПа (модуль осадки более 50 мм/м) при нагрузке 0.25 МПа.
-глинистые переувлажненные – имеющие природную влажность более оптимальной влажности.
5
Класс |
Группа |
Подгруппа |
|
|
|
|
|
|
|
Скальные |
Скальные |
|
|
|
(с жесткими структурными |
|
|
|
|
связями- |
|
|
|
|
кристаллизационными и |
|
|
|
|
цементационными) |
|
|
Интрузивные |
|
|
|
Магматические |
Силикатные |
|
Эффузивные
Таблица 1.1 – 1 класс природных скальных грунтов
Тип |
Вид |
|
Разновидности |
|
|
|
|
|
|
Ультра- |
Перидотиты, дуниты, |
|
Выделяются по: |
|
основного |
пироксениты |
1 |
пределу прочности на |
|
состава |
|
одноосное сжатие в |
||
|
|
водонасыщенном состоянии; |
||
Основного |
Габбро, нориты, |
|||
состава |
анортозиты, диабазы, |
2 |
плотности скелета грунта; |
|
|
диабазовые порфириты, |
3 |
коэффициенту |
|
|
долериты |
выветрелости; |
||
|
|
4 |
степени размягчаемости; |
|
Среднего |
Диориты, сиениты, |
|||
5 |
степени растворимости; |
|||
состава |
порфириты, ортоклазовые |
|||
6 |
степени |
|||
|
порфиры |
|||
|
водопроницаемости; |
|||
Кислого |
Граниты, гранодиориты |
|||
7 |
степени засоленности; |
|||
состава |
кварцевые, сиениты, |
|||
8 |
структуре и текстуре; |
|||
|
диориты, кварцевые |
|||
|
9 |
температуре |
||
|
порфиры, кварцевые |
|||
|
|
|
||
|
порфириты |
|
|
|
Основного |
Базальты, долериты |
|
|
|
состава |
|
|
|
|
Среднего |
Андезиты, |
|
|
|
состава |
вулканогеннообломочные |
|
|
|
|
грунты*, |
|
|
|
Кислого |
Липариты, дациты, |
|
|
|
состава |
риолиты |
|
|
|
|
|
|
|
|
* Грунты одного вида, отличающиеся по значению прочности на одноосное сжатие
6
Класс
Скальные (с жесткими структурными связями-
кристаллизационными и цементационными)
|
|
|
|
Окончание таблицы 1.1 |
Группа |
Подгруппа |
Тип |
Вид |
Разновидности |
|
|
|
|
|
Скальные |
Метаморфи |
Силикатные |
Гнейсы, сланцы, кварциты |
|
|
ческие |
|
|
|
|
|
Карбонатные |
Мраморы, роговики, |
|
|
|
|
скарны |
|
|
|
Железистые |
Железные руды |
|
|
|
|
|
|
|
Осадочные |
Силикатные |
Песчаники, конгломераты, |
|
|
|
|
брекчии, туффиты |
|
|
|
|
|
|
|
|
Карбонатные |
Известняки*, доломиты |
|
|
|
|
|
|
Полу- |
Эффузивны |
Силикатные |
Вулканогенно-обломочные |
|
скальные |
е |
|
грунты* |
|
|
|
|
|
|
|
Осадочные |
Силикатные |
Аргиллиты, алевролиты, |
|
|
|
|
песчаники |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кремнистые |
Опоки, трепела, диато- |
|
|
|
|
миты |
|
|
|
Карбонатные |
Мела, мергели, извес- |
|
|
|
|
тняки* |
|
|
|
Сульфатные |
Гипсы, ангидриты |
|
|
|
|
|
|
|
|
Галоидные |
Галиты, карнолиты |
|
|
|
|
|
|
7
Класс |
Группа |
Подгруппа |
Дисперсные |
|
|
(с механическими и водно- |
|
|
коллоидными |
|
|
структурными связями) |
|
|
Связные |
Осадочные |
Таблица 1.2. – 2 класс природных дисперсных грунтов
|
Тип |
Вид |
|
Разновидности |
|
|
Силикатные |
Глинистые грунты |
Выделяются по: |
||
|
|||||
Минеральные |
Карбонатные |
|
1 гранулометрическому |
||
Железистые |
|
составу (крупнообломочные |
|||
Полиминеральные |
|
грунты и пески); |
|||
|
|
||||
|
|
|
2 |
числу пластичности и гра- |
|
|
|
|
нулометрическому составу |
||
|
|
|
(глинистые грунты и илы); |
||
|
|
|
3 |
степени неоднородности |
|
|
|
Илы |
|||
|
|
гранулометрического |
|||
Органо- |
Сапропели |
||||
состава (пески); |
|||||
минеральные |
Заторфованные |
||||
4 |
показателю текучести |
||||
|
|
грунты |
|||
|
|
(глинистые грунты); |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
Органические |
Торфы и др. |
5 |
относительной |
||
деформации набухания без |
|||||
|
|
|
|||
|
|
|
нагрузки |
||
|
|
|
(глинистые грунты); |
||
|
|
|
6 |
относительной |
|
|
|
|
деформации просадочности |
||
|
|
|
(глинистые грунты); |
||
|
|
|
7 |
коэффициенту |
|
|
|
|
водонасыщения |
||
|
|
|
|
(крупнообломочные грунты |
|
|
|
|
и пески); |
||
|
|
|
8 |
коэффициенту |
|
|
|
|
|
пористости (пески) |
|
|
|
|
9 |
плотности (пески) |
|
8
Класс |
Группа |
Подгруппа |
|
|
|
Несвязные |
Осадочные |
Минеральные |
|
|
|
|
Окончание таблицы 1.2 |
Тип |
Вид |
Разновидности |
||
|
Силикатные |
Пески |
10 коэффициенту |
|
|
||||
|
Карбонатные |
Крупнообломочные |
выветрелости |
|
|
Полимине- |
грунты |
(Крупнообломочные грунты) |
|
|
ральные |
|
11 коэффициенту |
|
|
|
|
истираемости |
|
|
|
|
(Крупнообломочные грунты) |
|
|
|
|
12 |
относительному |
|
|
|
содержанию органического |
|
|
|
|
вещества (пески и глинистые |
|
|
|
|
грунты); |
|
|
|
|
13 |
степени разложения |
|
|
|
(Торфы) |
|
|
|
|
14 |
степени зольности |
|
|
|
15 |
степени засоленности; |
|
|
|
16 |
относительной |
|
|
|
деформации пучения; |
|
|
|
|
17 |
температуре |
|
|
|
|
|
Примечание — Почвы (щебенистые, дресвяные, песчаные, глинистые, торфяные и др.) выделяются по совокупности признаков как соответствующий вид и разновидность грунта
9
Класс |
Группа |
|
Скальные |
|
|
Мерзлые |
|
(с криогенными |
|
структурными |
Полу- |
связями) |
скальные |
|
|
|
Связные |
Ледяные
Таблица 1.3 – 3 класс природных мерзлыхгрунтов
Подгруппа |
Тип |
Вид |
Разновидности |
|
|
|
|
|
|
|
Интрузивные |
|
|
Выделяются по: |
|
Эффузивные |
|
Те же, что и для |
1 льдистости за счет видимых |
|
Метаморфические |
Ледяные |
скальных грунтов |
ледяных включений; |
|
Осадочные |
минеральные |
|
2 температурно-прочностным |
Промерзшие |
Эффузивные |
|
|
свойствам; |
Осадочные |
Ледяные |
|
3 степени засоленности; |
|
|
|
4 криогенной текстуре |
||
|
|
Ледяные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
минеральные |
|
|
|
Осадочные |
|
Те же, что и для |
|
|
|
|
||
|
|
органо- |
дисперсных |
|
|
|
грунтов |
|
|
|
|
минеральные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ледяные |
|
|
|
|
органические |
|
|
|
|
|
|
|
Конституционные |
Льды |
Льды— |
|
|
(внутригрунтовые) |
|
сегрегационные, |
|
|
|
|
|
инъекционные, |
|
|
|
|
ледниковые |
|
Погребенные |
|
Льды—наледные, |
|
|
|
|
|
речные, озерные, |
|
|
|
|
морские, донные, |
|
|
|
|
инфильтрационные |
|
|
|
|
(снежные) |
|
|
|
|
|
|
Пещерно-жильные |
|
Льды—жильные, |
|
|
|
|
|
повторножильные, |
|
|
|
|
пещерные |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
