Механика грунтов. Журнал лабораторных работ и методические указания по их выполнению
.pdf
, кПа 300 |
с = |
кПа = |
|
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
250 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
tg = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, кПа |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
Е = |
МПа = |
кПа |
, кПа |
||
0,01 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, кПа |
0,07 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
0,09 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
0,11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
0,12 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
0 |
0 |
550 |
||||||||||
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
, кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 15. Графики испытаний:
а – круги Мора по результатам испытания серии образцов (исх. данные см. табл. 20)
и ихлинейная огибающая = f( ); б – графики |
|
= f( ) и = f( ) по результатам |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
испытания образца № 3 (исх. данные см. табл. 19) |
|
|
|
|||||||
аналитически–методомнаименьшихквадратов.Всоответствии |
||||||||||
с законом Кулона – Мора 1 3 tg |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
45 |
|
2 |
c tg |
45 |
|
|
||
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
||
экспериментальные точки должны группироваться около прямой
(см. рис. 14, в):
41
|
|
|
|
|
|
= а + b*, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
где a tg |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
45 |
|
|
, b 2 c tg |
45 |
|
|
, |
|||
2 |
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
тогда tg (a –1)/ 2
a , а с b / 2
a .
Т а б л и ц а 21
Расчет параметров a и b
i |
3р, кПа |
р3)2 |
1р, кПа |
3р 1р |
1
2
3
4
n = 4 p3 =________ p3)2 =_______ p1 |
=________ p3 p1 =_____ |
аn 3p 1p – 1p 3p n ( 3p )2 – ( 3p )2
b 1n 1p – a 3p
tg |
(a –1) |
|
|
___________ =____________ с b / 2 |
|
|
|
|
|
a |
|||||
2 |
a |
||||||
|
|
|
|
||||
=_____________.
Примечание. Правила округления полученных значений с, tg и см.
вработе 12.
*Определениепараметров a и bпрямой выполняется методом наименьших квадратов в табл. 21.
42
Работа 14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТАФИЛЬТРАЦИИ ГЛИНИСТОГО ГРУНТА
В ФИЛЬТРАЦИОННОМ ПРИБОРЕ (применительно к ГОСТ 25584–90)
Оборудование: прибор для определения коэффициента фильтрации глинистых грунтов, секундомер, термометр, фильтровальная бумага, нож.
Исходный уровень 8
|
H0 |
|
2 |
7 |
|
6 |
||
3 |
||
6 |
|
|
4 |
9 |
|
5 |
h |
|
|
1
2
Рис. 16. Схема прибора:
1 – корпус; 2 – перфорированные диски; 3 – образец грунта; 4 – кольцо; 5 – уплотнительная прокладка; 6– бумажныефильтры; 7 – зажимная гайка; 8– пьезометр (водомерная трубка); 9 – кран
43
Ход работы
1.Образец вырезают кольцом методом «режущего кольца» (ГОСТ 5180–2015). При заполнении кольца грунтом необходимо учитывать, вкакомнаправлении относительноприродногонапластования определяют коэффициент фильтрации. Для подготовки образцов глинистого грунта нарушенного сложения с заданными значениями плотности необходиморазмять грунт пестиком с резиновым наконечником до исчезновения комков крупнее 2 мм. Рассчитывают массу грунта, которая в объеме кольца должна обеспечить заданное значение плотности (ГОСТ 30416–2012).
2.На нижнюю и верхнюю поверхность грунта накладывают фильтровальную бумагу, смоченную водой и вырезанную повнутреннему диаметру кольца.
3.Заполняют поддон прибора водой до верхней поверхности металлического фильтра через пьезометр и ставят на фильтр кольцо с грунтом.
4.Металлический фильтр ставят на образец грунта и опускают винт арретира так, чтобы при насыщении водой образец не набухал.
5.Образецгрунтанасыщаютводойснизувверхчерезпьезометр. Водонасыщение следует производить не менее 2 суток для супесей
ине менее 5 суток для суглинков; продолжительность водонасыщения глин устанавливают заданием.
Пристепенивлажностигрунта более0,98водонасыщениеможно не производить.
6.Наливают водув пьезометри устанавливаютначальный напор, соответствующий заданному градиенту напора. Начальный напор равен высоте столба воды от постоянного ее уровня над образцом грунта до уровня в пьезометре.
7.Открывают кран, соединяющий пьезометрсприбором, и отмечают время начала фильтрации воды. Замеряют числа делений, на которые опустился уровень воды в пьезометре, через одинаковые промежутки времени и температуру воды. Отсчеты по пьезометру производят в зависимости от скорости фильтрации. Промежутки времени отсчетов могут быть 5, 10, 15, 30 минут, 1 час
44
при медленной фильтрации – два раза, в начале и конце рабочего дня. Производят не менее шести отсчетов.
8.Вычисления коэффициента фильтрации грунта (К10), м/сут, приведенные к условиям фильтрации при температуре 10 °С, выполняются в табл. 22 и по формулам (19)–(20).
Безразмерный коэффициент (S/H0) определяется по Приложению В.
Коэффициент фильтрации вычисляют для каждого отсчета по пьезометру.
За коэффициент фильтрации образца грунта принимают среднееарифметическоеотдельныхвычисленныхзначений.Коэффициент фильтрации выражаютсточностью довторойзначащей цифры.
9.Определяют разновидность грунта по таблице Б.7 ГОСТ
25100–2011.
Т а б л и ц а 22
Расчеткоэффициента фильтрации
Наименование показателя |
|
Номер испытаний |
|
|
||
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||
1 |
||||||
Площадь |
|
|
40 |
поперечного сечения кольца А |
, см2 |
|
|
|
|
||
к |
|
|
|
Высота образца грунта, |
|
|
3,5 |
равная высоте кольца h, см |
|
|
|
|
|
|
|
Площадь |
|
|
0,9 |
поперечного сечения пьезометра А |
, см2 |
||
|
п |
|
|
Переводной коэффициент
864
(из см/с в м/сут)
Начальный напор H0, см Градиент напора J
Время падения уровня воды t, с
Падение уровня воды в пьезометре S, см
45
О к о н ч а н и е т а б л. 22
Номер испытаний
Наименование показателя
1 2 3 4 5 6
Безразмерный коэффициент (S/H0)
Фактическая температура воды Тф, °С
Поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре Т, 10 °С
Коэффициент фильтрации К10, м/сут
Среднее значение К10, м/сут
Расчет:
|
Т = (0,7 + 0,03 · Тф); |
|
(19) |
|||||||
|
s |
|
|
|
A |
|
h |
|
|
|
К10 |
|
/t |
|
п |
|
|
864. |
(20) |
||
H0 |
Ак |
|
||||||||
|
|
|
|
|
T |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Т = ______________________________
К10 = _______________________________
Заключение. Коэффициент фильтрации грунта равен ______
_______________. Разновидность грунта по ГОСТ 25100–2011
______________________________.
46
Приложение А (обязательное)
ДОПУСТИМАЯ РАЗНИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ
|
|
Влажность грунта w, % |
|
||
|
До 5 |
> 5 |
> 10 |
> 50 |
> 100 |
, % |
0,2 |
0,6 |
2,0 |
4,0 |
5,0 |
|
Влажность грунта на границе текучести wL, % |
||||
|
|
До 80 |
|
80 и более |
|
, % |
|
2,0 |
|
4,0 |
|
|
Влажность грунта на границе раскатывания wp, % |
||||
|
|
До 40 |
|
40 и более |
|
, % |
|
2,0 |
|
4,0 |
|
|
|
Плотность грунта , г/см3 |
|
||
|
Песчаные грунты |
|
Глинистые грунты |
||
, г/см3 |
|
0,04 |
|
0,03 |
|
|
|
Плотность частиц грунта , г/см3 |
|
||
|
|
|
|
s |
|
|
До 2,75 |
|
2,75 и более |
|
|
, г/см3 |
|
0,02 |
|
0,03 |
|
47
Приложение Б (рекомендуемое)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ПО ЗНАЧЕНИЮ tg
Десятки |
|
|
|
|
Градусы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
градусов |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
0,00 |
0,02 |
0,03 |
0,05 |
0,07 |
0,09 |
0,11 |
0,12 |
0,14 |
0,16 |
10 |
0,18 |
0,19 |
0,21 |
0,23 |
0,25 |
0,27 |
0,29 |
0,31 |
0,32 |
0,34 |
20 |
0,36 |
0,38 |
0,40 |
0,42 |
0,45 |
0,47 |
0,49 |
0,51 |
0,53 |
0,55 |
30 |
0,58 |
0,60 |
0,62 |
0,65 |
0,67 |
0,70 |
0,73 |
0,75 |
0,78 |
0,81 |
40 |
0,84 |
0,87 |
0,90 |
0,93 |
0,97 |
1,00 |
1,04 |
1,07 |
1,11 |
1,15 |
48
S
ЗНАЧЕНИЯ H0
Приложение В (обязательное)
S
И H0
|
S |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H0 |
H0 |
|||||
|
|
|
|
|
S |
|
S |
|
S |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|||||||
|
H0 |
|
H0 |
|
H0 |
|||
|
S |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H0 |
H0 |
|||||
|
|
|
|
S
H0
0,01 |
0,010 |
0,19 |
0,210 |
0,37 |
0,462 |
0,55 |
0,799 |
0,02 |
0,020 |
0,20 |
0,223 |
0,38 |
0,478 |
0,56 |
0,821 |
0,03 |
0,030 |
0,21 |
0,236 |
0,39 |
0,494 |
0,57 |
0,844 |
0,04 |
0,040 |
0,22 |
0,248 |
0,40 |
0,510 |
0,58 |
0,868 |
0,05 |
0,051 |
0,23 |
0,261 |
0,41 |
0,527 |
0,59 |
0,892 |
0,06 |
0,062 |
0,24 |
0,274 |
0,42 |
0,545 |
0,60 |
0,916 |
0,07 |
0,073 |
0,25 |
0,288 |
0,43 |
0,562 |
0,61 |
0,941 |
0,08 |
0,083 |
0,26 |
0,301 |
0,44 |
0,580 |
0,62 |
0,967 |
0,09 |
0,094 |
0,27 |
0,315 |
0,45 |
0,598 |
0,63 |
0,994 |
0,10 |
0,105 |
0,28 |
0,329 |
0,46 |
0,616 |
0,64 |
1,022 |
0,11 |
0,117 |
0,29 |
0,346 |
0,47 |
0,635 |
0,65 |
1,050 |
0,12 |
0,128 |
0,30 |
0,357 |
0,48 |
0,654 |
0,66 |
1,079 |
0,13 |
0,139 |
0,31 |
0,371 |
0,49 |
0,673 |
0,67 |
1,109 |
0,14 |
0,151 |
0,32 |
0,385 |
0,50 |
0,693 |
0,68 |
1,139 |
0,15 |
0,163 |
0,33 |
0,400 |
0,51 |
0,713 |
0,69 |
1,172 |
0,16 |
0,174 |
0,34 |
0,416 |
0,52 |
0,734 |
0,70 |
1,204 |
0,17 |
0,186 |
0,35 |
0,431 |
0,53 |
0,755 |
0,71 |
1,238 |
0,18 |
0,196 |
0,36 |
0,446 |
0,54 |
0,777 |
0,72 |
1,273 |
49
О к о н ч а н и е т а б л и ц ы
|
S |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H0 |
H0 |
|||||
|
|
|
|
|
S |
|
S |
|
S |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|||||||
|
H0 |
|
H0 |
|
H0 |
|||
|
S |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H0 |
H0 |
|||||
|
|
|
|
S
H0
0,73 |
1,309 |
0,80 |
1,609 |
0,87 |
2,040 |
0,94 |
2,813 |
0,74 |
1,347 |
0,81 |
1,661 |
0,88 |
2,120 |
0,95 |
2,996 |
0,75 |
1,386 |
0,82 |
1,715 |
0,89 |
2,207 |
0,96 |
3,219 |
0,76 |
1,427 |
0,83 |
1,771 |
0,90 |
2,303 |
0,97 |
3,507 |
0,77 |
1,470 |
0,84 |
1,833 |
0,91 |
2,408 |
0,98 |
3,912 |
0,78 |
1,514 |
0,85 |
1,897 |
0,92 |
2,526 |
0,99 |
4,605 |
0,79 |
1,561 |
0,86 |
1,966 |
0,93 |
2,659 |
|
|
50