Механика грунтов. Журнал лабораторных работ и методические указания по их выполнению
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА
МЕХАНИКАГРУНТОВ
Журнал лабораторных работ и методические указания по их выполнению
для студентов, обучающихся по программе бакалавриата по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство», по программе специалитета по направлению подготовки 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений»
Екатеринбург Издательство Уральского университета
2017
УДК 624.131 ББК 38.58 М55
Журнал и методические указания подготовлены кафедрой оснований и фундаментов,
рекомендованы к изданию учебно-методическим советом Строительного института (протокол № 4 от 27.04.2016), методическим советом УрФУ (протокол № 1 от 01.02.2017)
Составители В. И. М ир о н ов а, Н. Ф. П ы х т е ев а, А. А. А л е х и н
Научный редактор кандидат технических наук В. В. Б у к ш а
Рецензент В. В. Ш и х и р и н, кандидат экономических наук, доцент,
заведующий кафедрой строительного производства и экспертизы недвижимости Строительного института УрФУ
Механикагрунтов:журн. лаб. работ и метод. указ. поих М55 выполнению/[сост.В.И.Миронова,Н.Ф.Пыхтеева,А. А.Алехин ; науч. ред. В. В. Букша]. – Екатеринбург : Изд-во Урал.
ун-та, 2017. – 52 с. ; илл.
Представлены описания 14 лабораторных работ с указаниями по их выполнению. В приложениях приводятся необходимые цифровые данные.
Длястудентов, обучающихсяпонаправлениюподготовки «Строительство».
УДК 624.131 ББК 38.58
© Уральский2 федеральный университет, 2017
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Указания по выполнению, оформлению |
|
|
изащителабораторныхработ..................................................................... |
5 |
|
Работа 1. |
Определение плотности грунта |
|
|
методомрежущего кольца(ГОСТ5180–2015) ........................ |
6 |
Работа2. |
Определениеудельноговеса грунта ......................................... |
7 |
Работа 3. |
Определение влажности грунта методом высушивания |
|
|
допостоянной массы (ГОСТ5180–2015) ............................... |
8 |
Работа 4. |
Определение числа пластичности грунта |
|
|
(ГОСТ5180–2015)..................................................................... |
9 |
Работа5. Определениеконсистенциигрунта ......................................... |
13 |
|
Работа 6. |
Определение характеристик глинистого грунта |
|
|
расчетнымметодом.................................................................... |
14 |
Работа 7. |
Определение гранулометрического состава грунта |
|
|
ситовым методом с промывкой водой |
|
|
(ГОСТ12536–2014) ................................................................ |
15 |
Работа 8. |
Определение степени неоднородности |
|
|
гранулометрическогосоставагрунта....................................... |
18 |
Работа 9. |
Определение разновидностей песчаного грунта |
|
|
поГОСТ25100–2011................................................................ |
20 |
Работа 10. Определение максимальной плотности грунта |
|
|
|
(ГОСТ22733–2016)................................................................. |
21 |
Работа 11. Определение модуля деформации грунта |
|
|
|
методом компрессионного сжатия |
|
|
(применительнокГОСТ 12248–2010).................................. |
25 |
Работа 12. Определение характеристик прочности грунта |
|
|
|
методом одноплоскостного среза |
|
|
(применительнокГОСТ 12248–2010)................................... |
32 |
Работа 13. Определение прочностных |
|
|
|
и деформационных характеристик грунта |
|
|
методом трехосного сжатия |
|
|
(применительнокГОСТ12248–2010).................................... |
35 |
3
Работа 14. Определение коэффициента фильтрации |
|
глинистого грунта в фильтрационном приборе |
|
(применительнокГОСТ 25584–90)........................................ |
43 |
ПриложениеА(обязательное)................................................................... |
47 |
ПриложениеБ(рекомендуемое) ............................................................... |
48 |
ПриложениеВ(обязательное)................................................................... |
49 |
ПриложениеГ(рекомендуемое) ............................................................... |
51 |
УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ, ОФОРМЛЕНИЮ И ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.Вовремялабораторныхработстудентдолженсоблюдатьправила охраны труда. Прохождение инструктажа оформляется в специальной ведомости.
2.К лабораторнымработам допускаютсястуденты, прослушавшие лекционный курс по темам «Природа, физические свойства
иклассификация грунтов» и «Механические свойства грунтов».
3.Физические характеристики следует определять не менее чем для двух параллельных проб, отбираемых из исследуемого образца грунта. Значениехарактеристиквычисляют как среднеарифметическое значение из результатов параллельных определений. Разница между параллельными определениями не должна превышать значений, указанных в Приложении А. Если разница превышает допустимую, количество определений следует увеличить.
4.Результаты измерения заносят в таблицы карандашом. Обработка результатов проводится во время лабораторных занятий или после их завершения (по указанию преподавателя, ведущего занятия).
5.При обработке результатов определений значения показателей следуетзаписатьвжурналсточностью,оговореннойвГОСТ30416–2012. При округлении результатов вычислений необходимо сохранить количество значащих цифр исходной характеристики. Например, при вычислении удельного веса грунта по его плотности значение плотности(1,94 т/м3 –тризначащихцифры)следуетумножитьна значение ускорения свободного падения (9,81 м/с2), а результат вычисления(19,0314)округлитьдотрехзначащихцифр, т. е.записатьзначение удельного веса 19,0 кН/м3.
6.По результатам защиты лабораторных работ по темам студентполучаетзачет. Вконтрольныевопросывключен материалтем «Природа, физическиесвойства иклассификациягрунтов», «Механические свойства грунтов» (Приложение Г).
7.Студентами заочной формы обучения выполняются работы с 1-й по 9-ю.
Работа 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ РЕЖУЩЕГО КОЛЬЦА
(ГОСТ 5180–2015)
Оборудование: весы, режущие кольца размером d 50 мм; 0,8d h > 0,3d для глинистогогрунта, измерительный инструмент, гладкие пластинки.
Ход работы
1.Взвешивают кольцо (m0).
2.Вычисляют внутренний объемкольца сточностью до0,1 см3.
3.Гладкие пластинки взвешивают (m2).
4.Кольцосмазываютсвнутреннейсторонывазелиномили консистентной смазкой.
5.Устанавливаютрежущийкрайкольцанаровнуюповерхность и, вдавливая кольцо в грунт, фиксируют границу образца.
6.Грунт снаружи кольца обрезают на глубину 5–10 мм ниже режущего края, формируя столбик диаметром на 1–2 мм больше диаметра кольца.
7.Надевая кольцо на грунт, заполняют его, срезая излишки. При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов вдавливают в него и удаляют грунт вокруг кольца.
8.Закрывают торцы пластинками и взвешивают (m1). Данные заносят в табл. 1.
При обработкерезультатовиспытанийплотностьгрунта вычис-
ляют с точностью до 0,01 г/см3. Значение результата вычисляют как среднеарифметическое из двух параллельных результатов испытания.
Расчет: |
|
|
|
V = A h, см3; |
(1) |
||
= (m – m – m )/ V, г/см3. |
(2) |
||
1 |
0 |
2 |
|
1 =____________________; |
2 =_______________________ |
||
6
Определение плотности грунта |
Та блица 1 |
||
|
|||
Наименование показателя |
Обозначения |
Данные |
|
2 |
|||
|
1 |
||
Высота кольца, см |
h |
|
|
Площадь кольца, см2 |
A |
|
|
Внутренний объем кольца, см3 |
V |
|
|
Масса кольца, г |
m0 |
|
|
Масса грунта с кольцом |
m1 |
|
|
и пластинками, г |
|
||
|
|
||
Масса пластинок, г |
m2 |
|
|
Плотность грунта, г/см3 |
|
|
|
Среднее значение, г/см3 |
|
|
|
Заключение. Плотностьгрунта = ______________________
Работа 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ВЕСА ГРУНТА
Удельный вес грунта определяется расчетным методом на основании предварительно установленного значения его плотности (см. работу 1) по формуле
= g, кН/м3, |
(3) |
где – плотность грунта, т/м3; g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с2.
Расчет:
= ___________________
Заключение.Удельный весгрунта =____________________
7
Работа 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ ВЫСУШИВАНИЯ ДО ПОСТОЯННОЙ МАССЫ
(ГОСТ 5180–2015)
Оборудование:бюксы(металлическиеили стеклянныестаканчики), весы, сушильный шкаф.
Ход работы
1.Пробувлажногогрунта массой 15–50гпереносятвпредвари- тельно взвешенный бюкс (m) и снова взвешивают (m1).
2.Бюкс ставят в сушильный шкаф на высушивание при температуре (105±2) °С на 5 часов для глинистого грунта или 3 часа для песчаного грунта.
3.Бюкс с высушенным грунтом охлаждают до температуры по-
мещения и взвешивают (m0).
Влажность грунта определяют не менее чем для двух параллельныхпроб, отбираемыхизисследованногообразца грунта. Данные заносят в табл. 2.
Определение влажности |
Та блица 2 |
||
|
|||
Наименование показателя |
Обозначения |
Данные |
|
2 |
|||
|
1 |
||
Номер бюкса |
№ |
|
|
Масса пустого бюкса, г |
m |
|
|
Масса влажного грунта |
m1 |
|
|
с бюксом, г |
|
||
Масса высушенного грунта |
m0 |
|
|
с бюксом, г |
|
||
Влажность, % |
w |
|
|
Среднее значение, % |
w |
|
|
8
При обработке результатов испытаний влажность грунта вычисляют с точностью при влажности до 30 % включ. – 0,1 %; 30 % и выше – 1 %. Значение результата вычисляют как среднеарифметическое из двух параллельных результатов испытания.
Расчет:
w = 100 (m1 – m0) / (m0 – m), %. |
(4) |
w1 = ____________________; w2 =_______________________
Заключение.Влажностьравна __________________________
Работа 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПЛАСТИЧНОСТИ ГРУНТА
(ГОСТ 5180–2015)
Оборудование:весы, ситосотверстиями 1мм, эксикатор, приборА.М. Васильева(балансирныйконуссцилиндрическойчашкой), сушильныйшкаф,стаканыскрышками(бюксы),стеклянная(пластмассовая) пластинка, ступка, пестик с резиновым наконечником.
Ход работы
Работа выполняется в несколько этапов:
1.Подготовка основной пробы.
2.Определение влажности на границе текучести.
3.Определение влажности на границе раскатывания.
4.Расчет числа пластичности.
5.Определение разновидности глинистого грунта.
4.1.Подготовка основной пробы
4.1.1.Грунт растираютв ступкепестикоми просеиваютчерезси-
то 1 мм.
9
4.1.2.Готовят грунтовую пасту(тесто), которая не должна рассыпаться, растекаться и прилипать к рукам.
4.1.3.Приготовленноегрунтовоетестовыдерживают в эксикаторе (стеклянном сосуде) не менее 2 часов.
4.1.4.Грунт делят на двечасти и используют 1/2 для определения влажности на границе текучести, 1/2 для определения влажности на границераскатывания.
4.2. Определение влажности на границе текучести
Границу текучести следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственной массы за 5 секунд на глубину 10 мм.
Подготовленную пасту небольшими порциями плотно укладывают в чашку к балансирному конусу. Поверхность заглаживают шпателем вровень с краями чашки. Балансирный конус, смазанный тонкимслоемвазелина, подводяткповерхности пастытак, чтобы его острие касалось грунта. Затем плавно опускают конус, позволяяемупогружатьсявгрунтподдействиемсобственноговеса.
При погружении конуса в пасту на глубину менее или более 10 мм в грунт добавляют воду или его подсушивают.
В предварительно взвешенный бюкс переносят 15–30 г грунта, достигшегограницытекучести.Дальнейшиедействияаналогичны определению влажности грунта методом высушивания до постоянной массы (см. работу 3).
Данные заносят в табл. 3.
При обработке результатов испытаний влажность грунта вычисляют с точностью при влажности до 30 % включ. – 0,1 %; 30 % и выше – 1 %. Значение результата вычисляют как среднеарифметическое из двух параллельных результатов испытания.
Расчет производится по формуле (4).
wL,1 =_____________________; wL,2 =______________________
10