Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
M.L.Zocenko_-_Inzh_geol_Mehan_gruntiv_osnovy_i_fund.pdf
Скачиваний:
425
Добавлен:
05.02.2016
Размер:
6.57 Mб
Скачать

найбільш пухкі та сильностисливі (мули і мулисті ґрунти). Ті ж частинки можуть з’єднуватися в агрегати, подібні пачкам аркушів паперу. Якщо ці агрегати стикуються між собою як “торець до площини”, то вони утворюють текстуру типу “книжкова хатка” (рис. 4.1, б). Якщо ж вони орієнтуються паралельно та контактують плоскими поверхнями, то утворюється купкова текстура, найбільш щільна й міцна текстура глинистого ґрунту (рис. 4.1, в).

4.2. ФІЗИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ҐРУНТІВ

Для кількісної оцінки властивостей ґрунтів використовують характеристики кількох груп: класифікаційні; основні; похідні.

Згідно з ДСТУ Б В.2.1 -2-96 (ГОСТ 25100-95) класифікаційними характеристиками для великоуламкових ґрунтів і пісків є гранулометричний склад та ступінь його неоднорідності (для різновидів цих ґрунтів – ще й коефіцієнт водонасичення і ступінь щільності), а для глинистих ґрунтів – число пластичності, вміст піщаних часток за масою та показник текучості. За ними встановлюють назву ґрунтів. Відбір, пакування, транспортування й зберігання зразків ґрунтів виконують так, щоб повністю зберегти стан (структуру, вологість тощо) ґрунту в природних умовах залягання.

Під гранулометричним (зерновим) складом розуміють кількісне співвід-

ношення твердих часток різного розміру в дисперсних ґрунтах. Для його визначення звичайно використовують ситовий аналіз, який полягає в просіюванні повітряно-сухої навіски ґрунту масою 100 г через набір сит із розмірами отворів 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм із наступним виваженням кожної фракції. Приклад форми запису результатів ситового аналізу наведено в таблиці. 4.1.

Таблиця 4.1. Приклад результатів ситового аналізу гранулометричного складу піщаного

ґрунту

 

 

Діаметр отвору сита, мм

 

Показник

2

0,5

0,25

0,1

піддон

 

Розмір фракції, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> 2

2-0,5

0,5-0,25

0,25-0,1

< 0,1

 

 

 

 

 

 

Маса фракцій, г

10,5

22,6

32,8

30,9

3,2

Уміст фракцій, %

10,5

22,6

32,8

30,9

3,2

За цими даними будують сумарну криву гранулометричного (зернового)

складу (див. рис. 4.2). На такому графіку наочно видна неоднорідність ґрунту за структурою. Чим більша неоднорідність ґрунту, тим пологіша крива його зернового складу. Для кількісної оцінки неоднорідності великоуламкових ґрунтів і

пісків визначають ступінь неоднорідності гранулометричного складу:

 

Cu = d60 / d10 ,

(4.1)

де d60, d10 – діаметри часток, мм, менше від яких у ґрунті міститься відповідно 60 та 10 % (за масою) часток.

Чим ближчий ступінь неоднорідності Cu до одиниці, тим більше однорідність ґрунту за гранулометричним складом. При Cu 3 ґрунт класифікують як

82

неоднорідний.

 

 

100

 

 

 

Числом пластичності називається рі-

 

90

 

 

 

 

80

 

 

 

зниця вологостей, що відповідає двом ста-

%

 

 

 

70

 

 

 

частинок,

 

 

 

нам ґрунту: на межі текучості WL і на межі

 

 

 

60

 

 

 

розкочування WP:

 

50

 

 

 

IP =WL WP .

(4.2)

40

 

 

 

Вміст

 

 

 

Межа текучості (або

вологість на

30

 

 

 

межі текучості) – вологість ґрунту, при

 

20

 

 

 

 

10

 

 

 

якій ґрунт знаходиться на межі між пласти-

 

 

 

 

 

0

 

 

 

чним і текучим станами), що відповідає во-

 

0,01

0,05 0,10

0,5 1,0

5,0 10,0

логості тіста, виготовленого з ґрунту та во-

 

 

Діаметр частинок, мм

 

 

Рис. 4.2. Cумарна крива грануломе-

ди, коли стандартний (полірований сталь-

 

ний) конус з кутом при вершині 30° за 5 се-

 

тричного складу піску

 

 

 

 

 

 

кунд занурюється в нього на глибину 10 мм. Межа розкочування (або вологість

на межі розкочування) – вологість ґрунту, при котрій ґрунт знаходиться на ме-

жі між твердим і пластичним станами, що відповідає такій вологості ґрунтового

тіста, при якій воно розкочується в шнур діаметром близько 3 мм, після чого

починає розпадатись на окремі кусочки довжиною 3-10 мм. Звичайно такі спо-

соби находження цих границь і самі границі досить умовні, але для інженерної

практики точність визначення величин WL та WP цілком задовільна.

 

Показником текучості називається відношення різниці вологостей, що

відповідають двом станам ґрунту: природному W і на границі розкочування WP

до числа пластичності IP:

IL = W WP .

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.3)

 

IP

 

 

 

 

 

Основні фізичні характеристики: щільність ґрунту ρ, щільність частинок ґрунту ρs, природну вологість ґрунту W, – визначають безпосередньо з дослідів.

На рис. 4.3 пропонується схема складових компонентів зразка ґрунту. З неї видно, що зразок ґрунту умовно поділено на дві частини: першу, зайняту твердими частками, об’ємом V1, і другу, зайняту порами, об’ємом V2. Порожнину, зайняту порами, можна також умовно поділити на дві частини, одна з яких зайнята водою, друга – повітрям. Тоді маса твердих частинок ґрунту буде m1, а маса води – m2 (маса повітря не враховується при цих розрахунках). Тоді основні фізичні характеристики визначають таким чином.

Щільність ґрунту – маса одиниці об’єму ґрунту. Визначається експериментально як відношення маси зразка ґрунту до його об’єму:

ρ = m1

+ m2 .

(4.4)

V

+V

 

1

2

 

Вимірюється в г/см3 або т/м3. Визначення щіль-

ності ґрунтів, які при відборі зразків зберігають структуру і в той же час піддаються обробці ножем, здій с- нюють за методом ріжучих кілець. Маса та внутрішній об’єм цих кілець відомі. Після визначення маси кільця з ґрунтом на терезах із цієї величини вираховують ма-

g2

V2

 

g1

V1

Рис. 4.3. Схема складових

компонентів зразка ґрунту

83

су кільця, а отриманий результат ділять на внутрішній об’єм кільця. Щільність скельних ґрунтів визначають методом гідростатичного зважування з попереднім парафінуванням. Іноді щільність ґрунту визначають непрямими методами, зокрема шляхом каротажу, пенетрації, зондування тощо. Щільність свідчить про потенційну можливість ущільнення ґрунту.

Щільність часток ґрунту – маса одиниці об’єму твердих часток ґрунту. Визначається експериментально, наприклад за допомогою пікнометра, як від-

ношення маси твердих часток ґрунту до їх об’єму:

 

ρs = m1 /V1.

(4.5)

Залежить лише від мінерального складу ґрунту. Для скельних ґрунтів звичайно змінюється від 2,4 до 3,3 г/см3, для нескельних – 2,4-2,8 г/см3. Орієнтовно значення щільності часток ґрунту складають: для пісків – 2,65-2,67; для супісків – 2,68-2,72; для суглинків – 2,69-2,73; для глин – 2,71-2,76 г/см3. Для лесових ґрунтів України, за даними професора І. М. Литвинова, ρs=2,68 г/см3.

Природна вологість ґрунту – відношення маси води до маси твердих частинок:

W = m2 / m1.

(4.6)

У лабораторних умовах маси води та твердих частинок визначають методом висушування при температурі 105°C, а в польових – електрометричним і радіоактивними методами.

Похідні фізичні характеристики ґрунтів, як правило, визначають шляхом розрахунку з використанням основних.

Щільність сухого ґрунту (іноді ще скелету ґрунту) ρd– відношення маси ґрунту за відрахуванням маси води та льоду в його порах до його первісного об’єму. Визначається експериментально як відношення маси твердих часток ґрунту до всього об’єму зразка непорушеної структури до висушування:

ρd

=

 

 

 

 

m1

 

,

(4.7)

V1

+V2

або розрахунком за формулою

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

 

 

 

 

ρd

=

 

 

.

 

(4.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

1+W

 

 

Вимірюється в г/см3 або т/м3. У практиці будівництва використовується для оцінювання ущільнення ґрунту, в т. ч. при контролі якості зведення штучних основ, які виготовляються без виймання ґрунту, піщаних і ґрунтових подушок. Орієнтовно глинистий ґрунт вважають достатньо ущільненим при ρd=1,55-1,6 г/см3, а піщаний – при ρd=1,65 г/см3.

Пористість ґрунту n – це відношення об’єму пор до загального об’єму зразка ґрунту:

n =V2

(V1 +V2 ).

(4.9)

Відносний вміст твердих часток в одиниці об’єму ґрунту позначають m

і знаходять відношення об’ємів твердих частинок зразка в цілому:

 

m =V1

(V1 +V2 ).

(4.10)

Тоді

 

 

84

n + m =1; n =1m.

(4.11)

Величини n та m звичайно виражають у частках одиниці, іноді у відсотках. У більшості випадків пористість нескельних ґрунтів коливається від 0,3 до 0,5, але для лесових і слабких ґрунтів вона може сягати й значно більших значень.

Використовуючи формули (4.5) та (4.8), легко отримати враховуючи (4.11), маємо

n =1ρd .

ρs

m = ρd / ρs , а

(4.12)

Коефіцієнт пористості e – це відношення об’єму пор до об’єму твердих частинок:

e =

n

 

або

e =

n

,

m

1n

 

 

 

 

звідки

e = ρs ρd

ρd

чи, враховуючи (4.8), маємо:

e = ρs (1+W ) 1.

ρ

Із визначення коефіцієнта пористості ґрунту можна отримати й

n =

e

та m =

1

.

1+ e

1+ e

 

 

 

(4.13)

(4.14)

(4.15)

(4.16)

Коефіцієнт пористості – один із найважливіших параметрів ґрунту, що характеризує щільність його будови (чим він менший, тим щільніший ґрунт, а отже, кращі його будівельні властивості) і безпосередньо використовується в розрахунках. Для пісків його використовують й у якості класифікаційного показника.

Поняття “пористість” та “вологість” ґрунту певним чином пов’язані між собою. Введемо ще й поняття вологості, що відповідає повному водонасиченню ґрунту, отже, випадку, коли всі пори заповнені водою, – Wsat. Цю величину звичайно називають повною вологомісткістю ґрунту. Тоді згідно з (4.6) отримаємо:

W

= eρw ,

(4.17)

sat

ρ

s

 

де ρw – щільність води, що дорівнює 1 г/см3.

коефіцієнтом

Ступінь заповнення пор ґрунту водою характеризується

водонасичення Sr, який дорівнює відношенню природної вологості ґрунту до

його повної вологомісткості:

 

Sr =W /Wsat .

(4.18)

Підставивши замість Wsat його значення у вигляді (4.17), знайдемо, що

Sr = Wρs .

(4.19)

eρw

 

85

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]