Плешко М.С. Механика грунтов. К вып. лаб. раб. для студ. спец. Строит. ж.д. мостов. и тр. тоннелей. 2017

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ применяемые в таблицах 1.1–1.4.

Грунт скальный — грунт, состоящий из кристаллов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Грунт полускальный — грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные, связи цементационного типа.

Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (Rс>5 МПа — скальные грунты, Rc<5 МПа — полускальные грунты).

Грунтдисперсный — грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Состав грунта вещественный— категория, характеризующая химикоминеральный состав твердых, жидких и газовых компонентов.

Органическое вещество — органические соединения, входящие в состав грунта в виде неразложившихся остатков растительных и животных организмов, а также продуктов их разложения и преобразования.

Грунт глинистый - связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip>1.

Песок — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50% (Ip=0).

Грунт крупнообломочный — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50%.

Ил— водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса.

Обычно верхние слои ила имеют коэффициент пористости е>0,9, текучую консистенцию Ip>1, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30—50% по массе.

Сапропель— пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости е>3, как правило, текучую консистенцию Ip>1, высокую дисперсность — содержание частиц крупнее 0,25мм обычно не превышает 5% по массе.

Торф— органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических веществ.

Грунт заторфованный — песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50% (по массе) торфа.

13

Почва — поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов.

Грунт набухающий (ГОСТ 24143) — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания)esw> 0,04.

Грунт просадочиый — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки esl> 0,01.

Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения efn> 0,01.

Степень морозной пучинистости (ГОСТ 28622) — характеристика,

отражающая способность грунта к морозному пучению, выражается относительной деформацией морозного пучения efnд. е., которая определяется по формуле

где h0f — высота образца мерзлого грунта, см;

h0 — начальная высота образца талого грунта до замерзания, см.

Предел прочности грунта на одноосное сжатиеRc, МПа — отношение нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади первоначального поперечного сечения.

Плотность скелета грунта — плотность сухого грунта рd, г/см', определяемая по формуле:

рd = р / (1 + W) (1.4)

где р— плотность грунта, г/см3 (ГОСТ 5180); W — влажность грунта, д. е. (ГОСТ 5180).

Грунт мерзлый — грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями.

Грунт многолетнемерзлый (синоним —грунт вечномерзлый) — грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет.

Грунт сезонномерзлый — грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

Грунт морозный— скальный грунт, имеющий отрицательную температуру и не содержащий в своем составе лед и незамерзшую воду.

Грунт сыпучемерзлый (синоним —«сухая мерзлота») — крупнообломочный и песчаный грунт, имеющий отрицательную температуру, но не сцементированный льдом и не обладающий силами сцепления.

Грунт охлажденный — засоленный крупнообломочный, песчаный и глинистый грунты, отрицательная температура которых выше температуры начала их замерзания.

14

Грунт мерзлый распученный — дисперсный грунт, который при оттаивании уменьшает свой объем. Грунт твердомерзлый — дисперсный грунт, прочно сцементированный льдом, характеризуемый относительно хрупким разрушением и практически несжимаемый под внешней нагрузкой.

Грунт пластичномерзлый — дисперсный грунт, сцементированный льдом, но обладающий вязкими свойствами и сжимаемостью под внешней нагрузкой.

Температура начала замерзания (оттаивания)— температура, оС, при которой в порах грунта появляется (исчезает) лед.

Криогенные структурные связи грунта — кристаллизационные связи,

возникающие во влажных дисперсных и трещиноватых скальных грунтах при отрицательной температуре в результате сцементированная льдом.

Криогенная текстура — совокупность признаков сложения мерзлого грунта, обусловленная ориентировкой, относительным расположением и распределением различных по форме и размерам ледяных включений и льдацемента.

Лед(синоним —грунт ледяной) — природное образование, состоящее из кристаллов льда с возможными примесями обломочного материала и органического вещества не более 10 % (по объему), характеризующееся криогенными структурными связями.

Коэффициент сжимаемости мерзлого грунта — относительная деформация мерзлого грунта под нагрузкой,

Степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдоми незамерзшей водойSr, д. е., определяется по формуле

данной отрицательной температуре незамерзшей воды, д. е.; ps — плотность частиц грунта, г/см3;

ef— коэффициент пористости мерзлого грунта;

pw — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Суммарная льдистость мерзлого грунта, д. е., — отношение содержащегося в нем объема льда к объему мерзлого грунта.

Техногенные грунты — естественные грунты, измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, и антропогенные образования.

Антропогенные образования— твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья.

Природные перемещенные образования — природные грунты,

перемещенные с мест их естественного залегания, подвергнутые частично производственной переработке в процессе их перемещения.

15

Природные образования, измененные в условиях естественного залегания, — природные грунты, для которых средние значения показателей химического состава изменены не менее чем на 15 %.

Грунты, измененные физическим воздействием, — природные грунты,

в которых техногенное воздействие (уплотнение, замораживание, тепловое воздействие и т. д.) изменяет строение и фазовый состав.

Грунты, измененные химико-физическим воздействием, — природные грунты, в которых техногенное воздействие изменяет их вещественный состав, структуру и текстуру.

Насыпные грунты — техногенные грунты, перемещение и укладка которых осуществляются с использованием транспортных средств, взрыва.

Намывные грунты — техногенные грунты, перемещение и укладка которых осуществляются с помощью средств гидромеханизации.

Бытовые отходы — твердые отходы, образованные в результате бытовой деятельности человека.

Промышленные отходы — твердые отходы производства, полученные в результате химических и термических преобразований материалов природного происхождения.

Шлаки — продукты химических и термических преобразований горных пород, образующиеся при сжигании.

Шламы — высокодисперсные материалы, образующиеся в горнообогатительном, химическом и некоторых других видах производства.

Золы— продукт сжигания твердого топлива.

Золошлаки — продукты комплексного термического преобразования горных пород и сжигания твердого топлива

Лабораторная работа №2 Определение плотности грунта методом режущего кольца

Цель работы: определить плотность грунта в естественном состоянии методом режущего кольца.

Оборудование и материалы:

1.Глинистый грунт.

2.Кольцо – пробоотборник.

3.Ручной пресс.

4.Лабораторные весы.

5.Нож.

6.Вазелин или консистентная смазка.

Основные теоретические положения

Плотностью грунта ρ [г/см3, т/м3] называется отношение массы грунта природного сложения к занимаемому этим грунтом объему. Плотность является

16

важным показателем физических свойств грунта и используется для характеристики сложения и расчета ряда показателей (пористость, коэффициент водонасыщения и т.д.).

Один из методов определения плотности грунта – метод режущего кольца поГОСТ 5180-84, который применяют для связных грунтов, легко поддающихся вырезке. Плотность вычисляется с точностью до 0,01 г/см3. Разница между двумя параллельными определениями не должна превышать 0,03 г/см3.

Для проведения испытаний используют кольцо – пробоотборник, размеры которого должны удовлетворять требованиям табл. 2.1.

Таблица 2.1 – Определение размеров режущего кольца-пробоотбойника

Порядок выполнения работы

1.Кольцо-пробоотборник смазать с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки.

2.Кольцо – пробоотборник взвесить (m0), измерить с точностью до 0,1 мм его внутренний диаметр и высоту. Вычислить объем кольца (V) с точностью до 0,1 см3.

3.Кольцо режущим краем установить на выровненную поверхность образца грунта и слега придавить. Ножом обрезать грунт вокруг и с помощью насадки постепенно вдавливать кольцо в грунт. После заполнения кольца отделить его от монолита грунта. Выровнять грунт заподлицо с краями кольца.

4.Взвесить кольцо с грунтом (m1).

5.Вычислить плотность грунта по формуле:

6.Определить влажность грунта весовым методом и вычислить плотность сухого грунта.

7.Результаты записать в табл. 2.

Таблица 2.2 – Журнал определения плотности грунта методом режущего кольца

8. Сделать вывод по результатам проведенных исследований.

Лабораторная работа №3

Определение влажности грунта методом Высушивания до постоянной массы

Цель работы: определить влажность глинистого грунта в естественном состоянии методом высушивания до постоянной массы.

Оборудование и материалы:

1.Глинистый грунт.

2.Алюминиевый стаканчик с крышкой (бюкса).

3.Сушильный шкаф.

4.Лабораторные весы.

5.Нож.

Основные теоретические положения

Природной влажностью грунта W называется отношение массы воды в объеме грунта, удаленной из него высушиванием до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

Природная влажность является важной характеристикой физического состояния грунта и служит показателем, необходимым для вычисления плотности сухого грунта, показателя текучести и др.

Влажность грунта определяется весовым методом. Значение влажности выражается в процентах или в долях единицы. Для каждого образца грунта выполняют не менее двух параллельных определений влажности. При расхождении результатов больше чем на 2% количество определений необходимо увеличить. Значение влажности вычисляют как среднее арифметическое результатов определений.

Порядок выполнения работы

1.Взвесить пустой алюминиевый стаканчик с крышкой (m).

2.Поместить в стаканчик пробу грунта естественной влажности массой 15 – 50 г и взвесить стаканчик с грунтом (m1).

3.Стаканчик с открытой крышкой поместить в сушильный шкаф и высушивать до постоянной массы при t = 105оС в течение: песчаные грунты – 3ч; глинистые – 5ч.

18

4.Стаканчик с высушенным грунтом закрыть и поместить в эксикатор для охлаждения до комнатной температуры.

5.Охлажденный стаканчик с грунтом взвесить (m0).

6.Вычислить величину влажности грунта с точностью до 0,1% по

формуле:

Лабораторная работа №4 Определение характерных влажностей. Консистенции и вида глинистого грунта

Цель работы: определить лабораторным путем влажности глинистого грунта на границе текучести и пластичности, рассчитать число пластичности и показатель текучести, определить тип и консистенцию глинистого грунта.

Оборудование и материалы:

1.Глинистый грунт.

2.Дистиллированная вода.

3.Бюксы.

4.Сито 1 мм.

5.Фарфоровая чашка и ступка.

6.Шпатель.

7.Лабораторные весы.

8.Балансирный конус.

9.Вазелин или консистентная смазка.

Основные теоретические положения

Глинистые грунты в зависимости от содержания воды могут иметь твердую, пластичную или текучую консистенции

19

Для определения консистенции грунта находят характерные влажности, соответствующие границе пластичности WP и границе текучести WL. Влажность, при которой грунт переходит из пластического состояния в текучее, называется верхним пределами пластичности или влажностью на границе

текучести (WL).

Разность между верхним и нижним пределами пластичности называется числом пластичности:

В зависимости от числа пластичности глинистые грунты подразделяются на литологические разновидности по ГОСТ 25100-95 (табл. 4.1).

Таблица 4.1 – Подразделение глинистых грунтов по числу пластичности

Важным показателем состояния глинистого грунта является его консистенция, характеризуемая показателем текучести (табл. 4.2).

Свойства глинистых грунтов с изменением влажности меняются постепенно, и введение границ между состояниями грунта достаточно условно, но они необходимы для характеристики строительных свойств грунтов и их классификации.

Определение влажности на границе текучести

Верхний предел пластичности определяют, как влажность грунтовой пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм.

Порядок выполнения работы

20