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

1. Не менее 100 г грунта, просеянного через сито 1 мм, поместить в фарфоровую чашку и увлажнить дистиллированной водой до состояния густой пасты, перемешивая шпателем.

2.Грунтовую пасту уложить небольшими порциями в стаканчик. Заполнить стаканчик и загладить шпателем поверхность грунтовой пасты вровень с краями стаканчика.

3.Балансирный конус, смазанный слоем вазелина, поднести к стаканчику так, чтобы острие конуса касалось поверхности пасты. Отпустить конус, позволяя ему погружаться в пасту под действием собственного веса.

4.Погружение конуса в течение 5 с на глубину 10 мм показывает, что искомая влажность достигнута. В случае погружения конуса на глубину менее 10 мм грунтовую пасту перенести в фарфоровую чашку, добавить воды, перемешать пасту и повторить операции, указанные в п. 2 и 3. Добавлять сухой грунт в пасту не допускается.

5.При достижении влажности верхнего предела пластичности из грунтовой пасты отобрать пробу массой не менее 15 г и определить ее влажность весовым методом.

Определение влажности на границе пластичности

Нижний предел пластичности соответствует влажности, при которой раскатываемый грунтовый жгут диаметром 3 мм начинает распадаться на кусочки длинной 3- 10 мм. В этой работе можно использовать грунтовую пасту, приготовленную для определения верхнего предела пластичности.

Порядок выполнения работы

1.Из приготовленной грунтовой пасты взять небольшой кусочек и раскатывать ладонью на стеклянной или пластмассовой пластине до образования жгута диаметром 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет связность и пластичность, собрать его в комок и вновь раскатать. Длина жгута не должна превышать ширины ладони. Раскатывать до тех пор, пока жгут диаметром около 3 мм не начнет распадаться на кусочки длиной 3 -10 мм.

2.Кусочки жгута поместить в заранее взвешенный стаканчик и закрыть крышкой для предохранения от высыхания.

3.Когда масса кусочков жгута в стаканчике достигнет не менее 10 г, следует определить влажность грунта весовым методом.

4.Результаты определения характерных влажностей приводятся в табл.4.3.

Таблица 4.3 – Журнал определения влажности на границах текучести и раскатывания

Верхний предел пластичности

21

Нижний предел пластичности

Число пластичности IP=W1 – WP

5. Вычислить число пластичности IPи показатель текучести IL (значения природной влажности взять из работы №3). Указать разновидность глинистого грунта.

Лабораторная работа №5 Определение прочностных характеристик глинистого грунта

на приборе одноплоскостного среза

Цель работы: ознакомление с методикой определения характеристик сопротивления грунта сдвигу, приобретение навыков в работе с приборами одноплоскостного среза, определение прочностных характеристик глинистого грунта по результатам испытаний.

Оборудование и материалы:

1.Прибор одноплоскостного среза П10-С.

2.Индикаторы часового типа.

3.Фильтровальная бумага,

4.Тарированные грузы весом 1, 2, 5 Н.

5.Образец глинистого грунта.

Прибор П10-С переносной, разборный предназначен для полевых и стационарных испытаний грунтов на сдвиг (определения угла внутреннего трения и сцепления грунта) по принципу действия – односрезный (рис. 5.1).

Предельное удельное давление:

−горизонтальное - не более 6 кгс/см2;

−вертикальное - не более 6,5 кгс/см2. Масса прибора - не более 18,5 кг.

Размер: (габаритные размеры футляра с уложенным в него прибором) – 530х255х136 мм.

22

Рис.5.1 – Внешний вид прибора П10-С

Комплектация прибора П10-С:

1.Прибор для испытаний грунтов на сдвиг.

2.Рычаг составной.

3.Приспособление для замачивания образцов (2 шт.).

4.Переталкиватель.

5.Индикатор ИЧ-10 Кл.1 ГОСТ 577-68 2.

6.Струбцина.

7.Подвеска к рычагу (2 шт.).

8.Груз 500 г (15 щт.).

9.Груз 200 г (5 шт.).

10.Груз 100 г (15 шт.).

11.Противовес.

12.Рычаг компрессионной части.

13.Болванка тарировочная.

14.Паспорт, техническое описание и инструкция по эксплуатации.

15.Футляр.

Основные теоретические положения

Разрушениегрунтовыхоснованийилисооруженийизгрунтаподдействиемка

сательныхнапряженийявляетсяхарактернойформойпотериимипрочностивследс твиеслабойсопротивляемостигрунтасдвигу.

Сопротивлениегрунтасдвигузависитотвеличиныдействующихвгрунтенор мальныхкплоскостисдвиганапряжений.

Для небольших напряжений (до 300 кПа) можно считать, что сопротивление грунта сдвигу состоит из двух частей. Одна из них – удельное

23

сцепление грунта, вторая - трение. Причём, трение является функцией нормального напряжения (σ), действующего по площадке сдвига.

Условие прочности для глинистых грунтов, предложенное Ш. Кулоном в 1773 г. (закон Кулона), записывается в виде:

τпр.=σ tg + c, (5.1)

а для песчаных грунтов:

Параметры сопротивления грунта сдвигу – угол внутреннего трения и c – удельное сцепление являются двумя параметрам прочности грунта, которые используются в решениях задач, связанных с определением несущей способности оснований и сооружений, устойчивости откосов выемок и насыпей, давления грунтов на подпорные сооружения и т.д.

Порядок выполнения работы

Испытания выполняются на образцах ненарушенной структуры, отобранных методом режущих колец и предварительно уплотненных в компрессионном приборе. Последовательность проведения опыта:

1. Снимается верхняя часть прибора с поршнем.

2. Верхняя и нижняя часть разрезной гильзы выравниваются относительно друг друга и каретка нижней подвижной части гильзы фиксируется горизонтальными упорными винтами.

3.В верхней части разрезной гильзы устанавливается грунтоотборное кольцо с грунтом режущей заостренной частью вверх.

4.На заостренную часть кольца с грунтом устанавливается направляющий цилиндр и поршнем выталкивателя грунт перемещается в прибор.

5.Устанавливается верхняя часть прибора, поршень доводится до соприкосновения с грунтом и закрепляется зажимным винтом.

6.Монтируются индикаторы часового типа: один для замера вертикальных деформаций; второй для замера деформаций сдвига. Поворотные шкалы индикаторов устанавливаются на ноль.

7.Рычаг для вертикальной нагрузки переводится в рабочее положение, полностью раздвигаются плечи и уравновешиваются: на короткое плечо навешивается контргруз ≈10 Н.

8.Отпускается зажимный винт поршня.

9.Приводится в рабочее положение рычаг для горизонтальных нагрузок.

10.Прикладывается к образцу заданная вертикальная нагрузка в один прием с выдержкой до условной стабилизации (приращение деформации образца при полной вертикальной нагрузке не должно превышать 0,01 мм в минуту).

11.С помощью 4-х подъемных гаек между верхней и нижней частями разрезной гильзы создают зазор в 1-2 мм.

12.Полностью вывинчивают горизонтальные упорные винты каретки и приступают к испытаниям на сдвиг.

24

13.Горизонтальную нагрузку прикладывают ступенями по 0,01 или 0,02 МПа в зависимости от величины вертикальной нагрузки; каждую ступень горизонтальной нагрузки выдерживают до условной стабилизации деформации сдвига (скорость сдвига меньше или равна 0,01 мм в минуту). Вертикальное давление, ступени сдвигающих нагрузок и соответствующие им перемещения сдвига записывают в журнале (таблица 5.1). Начало разрушения образца грунта определяют по двум признакам: – резкое нарастание незатухающих деформаций сдвига; – полное перемещение сдвига превышает в опыте 4 мм.

14.За предельную сдвигающую нагрузку принимается нагрузка на рычаге

сучетом его собственного веса (собственный вес рычага создает касательное напряжение 0,01 МПа).

Таблица5.1 – Пример заполнения журнала результатовиспытаний

определяетсяпредельноесопротивлениегрунтасдвигуτпризаданныхвертикальны хдавленияхР1, Р2, Р3 (табл. 5.2), строится график зависимости τ = f (Р) (рис. 5.2).

Таблица5.2 – Пример таблицы данных для построения паспорта прочности

16. На графике (рис. 2) давления Р и τ откладываются в одном и том же масштабе (2 см – 0,1 МПа). По полученным опытным точкам (табл. 2) проводится усредненная прямая до пересечения с осями координат.

25

Рис.5.2 – График зависимости предельного сопротивления грунта сдвигу от нормального напряжения (паспорт прочности).

17. Угол внутреннего трения , определяетсяпотангенсуугланаклонапрямойкосиабсциссилитранспортиромсточ ностьюдоодногоградуса. Удельное сцепление определяется из формулы:

или по масштабу, как отрезок, отсекаемый на оси ординат с точностью до 0,001 МПа.

ВеличинаРеназываетсядавлениемсвязностиииногдаиспользуетсявуравнен ияхпрочностикакпараметрпрочностиРе /ctg в место удельного сцепления с. Для песчаных (несвязных) грунтов Ре = 0ис = 0, а график на рис. 2 проходит через начало координат.

26

Библиографический список

1 СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП

2.05.03-84*. – М. : ОАО «ЦПП», 2011. – 341 с.

2 СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85. – М. : ОАО «ЦПП», 2011. – 86 с.

3 Глотов Н. М. Основания и фундаменты мостов: справочник / Н.М. Глотов; Н.М. Глотов, Г.П. Соловьев. – М. : Транспорт, 1990. – 240 с.

4 Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: учеб. пособие / под ред. Б.И. Долматова – М. : АСВ, 2001. – 440 с.

5 Механика грунтов, основания и фундаменты : учеб. пособие / И.И. Бахарев, В.И. Бахарев, Н.П. Грачева. – Хабаровск : ДВГУПС, 2008. – 93 с.

27

Учебное издание

Плешко Михаил Степанович Плешко Марианна Викторовна

МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Печатается в авторской редакции

Технический редактор А.В. Артамонов

Подписано в печать 29.12.17. Формат 60×84/16 Бумага газетная. Ризография. Усл. печ. л. 1,63.

Тираж экз. Изд. № 901509. Заказ .

Редакционно-издательский центр ФГБОУ ВО РГУПС.

____________________________________________________________________

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д. 2.

28