- •Министерство образования российской федерации
- •Тюменская государственная архитектурно-строительная академия
- •Кафедра механики грунтов, оснований и фундаментов
- •Методические указания к лабораторным работам
- •Содержание
- •Введение
- •Основные понятия механики грунтов
- •1.Физические свойства грунтов
- •1.Механические свойствагрунтов
- •Лабораторная работа № 1 Определение плотности грунта методом режущих колец
- •Лабораторная работа №2 Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы
- •Лабораторная работа №3 Определение границ пластичности и текучести глинистых грунтов
- •Определение границы текучести глинистых грунтов
- •2.Определение границы раскатывания глинистых грунтов
- •Лабораторная работа №4 Определение максимальной плотности грунта при оптимальной влажности грунта
- •Лабораторная работа № 5 Определение угла естественного откоса песчаного грунта
- •1. Определение угла естественного откоса песков в сухом состоянии
- •2. Определение угла естественного откоса песков в подводном состоянии
- •Лабораторная работа № 6 Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта
- •1.Формирование образца
- •2.Насыщение образца водой.
- •3.Проведение испытаний.
- •Лабораторная работа №7 Определение сопротивления грунтов одноплоскостному срезу
- •1. Предварительное уплотнение образца перед срезом при консолидированно-дренированном испытании
- •2. Срез грунта при консолидированно-дренированном испытании.
- •Лабораторная работа №8 Определение компрессионного сжатия грунтов
- •Проведение испытания для определения характеристик mo, е и рstr
- •Литература
Основные понятия механики грунтов
Механика грунтов - научная дисциплина, в которой изучаются напряженно-деформированное состояние грунтов и грунтовых массивов, условия прочности грунтов, давления на ограждения, устойчивость грунтовых массивов против сползания и разрушения, взаимодействие грунтовых массивов с сооружениями и ряд других вопросов. Механика грунтов является составной частью геомеханики.
Грунт - горные породы, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-строительной деятельности человека.
Грунты могут служить:
1)материалом оснований зданий и сооружений;
2)средой для размещения в них сооружений;
3)материалом самого сооружения.
Для рационального использования грунтов в строительной практике проводят физико-механические исследования грунтов, включающие определение физических и механических (прочностных и деформационных) характеристик отобранных проб грунта. Комплексные исследования осуществляются как в лабораторных, так и в полевых условиях.
Структура грунта —размер, форма и количественное (процентное) соотношение слагающих грунт частиц.
Текстура грунта —пространственное расположение слагающих грунт элементов с разными составом исвойствами.
1.Физические свойства грунтов
Плотность грунта - это отношение массы грунта к его объему. Эта характеристика зависит от плотности слагающих грунт минералов.
Плотность частиц грунтаs– отношение массы твердых (скелетных) частиц грунта к их объему.
Плотность сухого грунта (плотность скелета грунта)d- отношение массы грунта за вычетом массы воды и льда в его порах к его первоначальному объему, вычисляют по формуле:
где — плотность грунта, г/см3;
W —влажность грунта, д. е.
Коэффициент пористостие– отношение объема пор к объему твердых частиц грунта. Определяется по формуле:
гдеs —плотность частиц грунта, г/см3;
d —плотность сухого грунта, г/см3.
Пористость - суммарный объем всех пор в единице объема грунта, независимо от их величины, заполнения и характера взаимосвязи.
Степень водопроницаемости характеристика, отражающая способность грунтов пропускать через себя воду и количественно выражающаяся в коэффициенте фильтрацииКф, м/сут.
Коэффициент фильтрации Кф- это численная характеристика водопроницаемости (способности грунта фильтровать воду).
Градиент напора– отношение разности напора воды к длине путифильтрации.
Коэффициент водонасыщения Sr,д. е. —степень заполнения объема пор водой. Определяется по формуле:
гдеW—природная влажность грунта, д. е.;
е —коэффициент пористости;
s —плотность частиц грунта, г/см3;
w —плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.
Влажность грунта w- отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.
Гигроскопическая влажность wg– влажность грунта в воздушно-сухом состоянии, т.е. в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха.
Влагоемкость(гигроскопическая, максимальная молекулярная)- способность грунтов вмещать в порах и удерживать на поверхности частиц то или иное количество воды.
Водоотдача- способность грунта, насыщенного водой, отдавать ее под действием силы тяжести.
Водопроницаемость- способность грунта пропускать через себя некоторое количество воды в единицу времени.
Водонасыщение- это свойство дисперсных грунтов впитывать и удерживать в себе свободную воду.
Граница текучести wL— влажность грунта, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояний.
Граница раскатывания (пластичности) wp —влажность грунта, при которой грунт находится на границе твердого и пластичного состояний.
Число пластичности Ip —разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WLи на границераскатывания Wp.
Показатель текучести IL —отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественномуWи на границе раскатыванияWp,к числупластичности Ip.
Оптимальная влажность грунта Wопт – влажность грунта, при которой достигнута максимальная плотностьскелета грунта.
Угол естественного откоса песков- это предельный угол свободного отсыпания песка, при котором грунтовая масса находится в устойчивом состоянии.
Консистенция- степень подвижности частиц глинистого грунта, обусловленная различным содержанием в нем воды. Характеризует глинистые грунты и бывает твердой, пластичной или текучей.
Пластичность- способность грунта изменять форму без нарушения сплошности под воздействием внешних усилий и сохранять приданную форму после устранениявоздействия.