Оценка строительных свойств грунтов.
Строительная квалификация грунтов (ГОСТ 25100-95) принимается в соответствии с их физическими характеристиками. Различают основные и производственные характеристики. Основные определяются только экспериментальным путем, а производственные вычисляются по формулам.
Производственные характеристики.
1. Удельный вес представляет собой вес единицы объема грунта в естественном состоянии:
;
где:
- плотность грунта;
– ускорение
свободного падения, равное 9,81 м/с2
=
9810 Н/м3
1
=
1,85
9810 = 18148,5
Н/м3
2 = 1,86 9810 = 18246,6 Н/м3
3 = 1,88 9810 = 18442,8 Н/м3
4 = 2,17 9810 = 21287,7 Н/м3
5 = 2,0 9810 = 19620 Н/м3
2. Удельный вес сухого грунта:
;
где:
- определяется по формуле:
=
1,47
=
1,48
=
1,49
=
1,87
=
1,47
следовательно:
=
26678,3
Н/м3
=
27004,9
Н/м3
=
27479,8
Н/м3
=
39808
Н/м3
=
31392
Н/м3
3. Удельный вес частиц грунта определяется отношением веса сухого грунта к объему, занимаемому частицами грунта:
;
где:
- плотность твердых частиц.
26683,2
Н/м3
=
26683,2
Н/м3
=
26879,4
Н/м3
=
21287,7
Н/м3
=
25996,5
Н/м3
4. Удельный вес грунта, облегченного весом вытесненной воды:
=
(
где:
=
9810 Н/м3
удельный
вес воды.
=
(
= 9111,5
Н/м3
2
= (
= 9111,5
Н/м3
=
(
= 9217,5
Н/м3
=
(
= 8034,4
Н/м3
=
(
= 9711,9
Н/м3
m – содержание в единичном объеме твердых частиц, определяется по сл. формуле:
m
=
m1
=
= 0,54
m2
=
= 0,54
m3
=
= 0,54
m4
=
= 0,7
m5
=
= 0,6
5. Расчетной характеристикой грунтов является коэффициент пористости, который определяется отношением объема пор к объему минеральной части грунта:
e
=
;
e1
=
= 0,85
e2
=
= 0,84
e3
=
= 0,84
e4
=
= 0,43
e5
=
= 0,66
Характеристика песчаных грунтов по степени плотности:
-
Разновидность грунта
Коэффициент пористости e, д.е.
Плотные
Средней плотности
Рыхлые
< 0,55
0,55 – 0,70
> 0,70
По коэффициенту пористости е пески подразделяют:
Разновидность песков |
Коэффициент пористости е |
||
Пески гравелистые, крупные и средней крупности |
Пески мелкие |
Пески пылеватые |
|
Плотный Средней плотности Рыхлый |
< 0,55 0,55 - 0,70 > 0,70 |
< 0,60 0,60 - 0,75 > 0,75 |
< 0,60 0,60 - 0,80 > 0,80 |
6. Содержание в единичном объеме пор:
n = 1 – m
n1 = 1 – 0,54 = 0,46;
n2 = 1 – 0,54 = 0,46;
n3 = 1 – 0,54 = 0,46;
n4 = 1 – 0,7 = 0,3;
n5 = 1 – 0,6 = 0,4
7. Полная влагоемкость представляет собой такую влажность, когда все поры грунта заполнены водой:
Wsat
=
Wsat1
=
= 0,31
Wsat2
=
= 0,31
Wsat3
=
= 0,31
Wsat4
=
= 0,16
Wsat5
=
= 0,25
Классификационные характеристики.
8. Степенью влажности грунта называется отношение природной влажности к его полной влагоемкости:
Sr
=
Sr
=
= 0,83
– грунт насыщенный водой
Sr
=
= 0,84
– грунт насыщенный водой
Sr
=
= 0,85
– грунт насыщенный водой
Sr
=
= 0,99
– грунт насыщенный водой
Sr
=
= 1
– грунт насыщенный водой
Характеристика крупнообломочных грунтов и песка по степени влажности:
Разновидность грунтов |
Коэффициент водонасыщения Sr, д.е. |
Малой степени водонасыщения Средней степени водонасыщения Насыщенные водой |
0 - 0,50 0,50 - 0,80 0,80 - 1,00 |
9. Число пластичности – разность влажностей на границах текучести и пластичности:
Ip = WL - Wp;
Ip1 = 0,31 - 0,20 = 0,11 - суглинок
Ip2 = 0,31 - 0,20 = 0,11 - суглинок
Ip3 = 0,42 - 0,23 = 0,19 - глина
Ip4 = 0,18 - 0,12 = 0,06 - супесь
Ip5 = 0 - 0 = 0 - песок
Характеристика глинистых грунтов по числу пластичности:
Разновидность глинистых грунтов |
Число пластичности |
Супесь Суглинок Глина |
1-7 7-17 >17 |
10. Показатель консистенции (текучести) – показатель состояния грунта нарушенного сложения:
IL
=
;
IL
=
= 0,54
– суглинок мягкопластичный
IL = = 0,54 – суглинок мягкопластичный
IL
=
= 0,16
– глина полутвердая
IL
=
= 0,67
– супесь пластичная
IL
=
= 0
- песок
По показателю текучести IL глинистые грунты подразделяются:
Разновидность глинистых грунтов |
Показатель текучести IL |
Супесь: - твердая - пластичная - текучая |
< 0 0 – 1 > 1 |
Суглинки и глины: - твердые - полутвердые - тугопластичные - мягкопластичные - текучепластичные - текучие |
< 0 0 – 0,25 0,25 – 0,50 0,50 – 0,75 0,75 – 1,00 > 1,00 |
11. Дисперсным называется грунт, который состоит из: объема твердых частиц, объема пор и объема воды находящейся в порах:
Д
=
;
где: k – коэффициент, численно равный 1,85 10-4;
d – средний диаметр частиц, вычисляемый из выражения:
d
=(
+
+…..+
)-1
где: p – содержание отдельных фракций грунта в долях единицы, %;
d – средний диаметр агрегатов (частиц) отдельных фракций.
d1
=(
+
+
)-1
= 0,064 см
d2
=(
+
+
)-1
= 0,06 см
d3
=(
+
+
)-1
= 0,047 см
d4
=(
+
+
)-1
= 0,075 см
d5
=(
+
+
)-1
= 0,097 см
Д1
=
=
0,053
Д2
=
=
0,061
Д3
=
=
0,099
Д4
=
=
0,076
Д5
=
=
0,030
12. Степень морозостойкости – способность грунта сохранять свои свойства при переменном замораживании и оттаивании.
Rf
= 0,012
+
где: M0 – безразмерный коэффициент, численно при открытой поверхности промерзающего грунта абсолютному значению среднезимней температуре воздуха для г. Липецк.
M0 = (10,3 + 9,5 + 4,4 + 1,5 + 7,1) / 5 = 6,6
Wcr – расчетная критическая влажность, ниже значения которой прекращается перераспределение влаги в промерзающем грунте (определяется по графику, пособию по проектированию к СНиП 2.02.01 – 83 в зависимости от Ip и WL).
Rf1
= 0,012
+
= 0,00779 суглинок практически непучинистый
Rf2 = 0,012 + = 0,00779 суглинок практически непучинистый
Rf3 = 0,012 + = 0,00234 глина практически непуничистая
Rf4
= 0,012
+
= 0,00331 супесь практически непучинистая
Rf5
= 0,012
+
= 0,0174
песок
Наименование грунтов и пределы нормативных значений числа пластичности |
Значение параметра Rf 102 для грунта |
||||
Практически непучинистого f ≤ 0,01 |
Слабо-пучинистого
0,01< f ≤ 0,035 |
Средне-пучинистого
0,035< f ≤ 0,07 |
Сильно-пучинистого
0,07< f ≤ 0,12 |
Чрезмернопучинистого f > 0,12 |
|
Супесь: 0,02< Ip ≤ 0,07 0,02< Ip ≤ 0,07 |
< 0,14 < 0,09 |
0,14 – 0,49 0,09 – 0,30 |
0,49 – 0,98 0,30 – 0,60 |
0,98 – 1,69 0,60 – 1,03 |
> 1,69 > 1,03 |
Суглинок 0,07< Ip ≤ 0,17 0,07< Ip ≤ 0,13 0,13< Ip ≤ 0,17 |
< 0,10 < 0,08 < 0,07 |
0,1 – 0,35 0,08 – 0,27 0,07 – 0,23 |
0,35 – 0,71 0,27 – 0,54 0,23 – 0,46 |
0,71 – 1,22 0,54 – 0,93 0,46 – 0,79 |
> 1,22 > 0,93 > 0,79 |
Глина Ip > 0,17 |
< 0,12 |
0,12 – 0,43 |
0,43 – 0,86 |
0,86 – 1,47 |
> 1,47 |