Характеристики, що розраховуються

Характеристики, що визначаються дослідним шляхом

ТЕМА 1.ХАРАКТЕРИСТИКА ФІЗИЧНИХ СТАНІВ І ВЛАСТИВОСТЕЙ ГРУНТІВ.

Зміст теми.

1. Характеристики, що визначаються досліднИм шляхом.

2. Характеристики, що визначаються розрахунком.

3. Характкристики фізичного стану.

В розділі курсу-інженерна геологія було показано, що дослідним шляхом можна отримати такі характеристики як щільність та вологість. Також було зазначено, що грунт можна розглядати як трьохкомпонентну систему, яка складається з твердих частинок (тверде тіло) ),води (рідина ), і газу (газоподібное тіло ). Для отримання необхідних залежностей введемо наступні позначення:

m1,V1 -відповідно маса і об’єм твердих частинок грунту;

m2 V2 -відповідно маса води і об’єм порожнин (вода і газ );

V -об’єм зразка в 1 см.³

1. Щильність непорушеного грунтуρ визначаємо за формулою:

ρ=(m1 + m2) / V1+ V2 г/м3 ( a ) aбо . ρ =(m1+ m2) /V ( b ).

Питома вага визначається за формулою: . γ = ρ g КН/м3, g=9,8 м/с . γ = (15…22)

2. Щільність твердих частинок ( скелет) ρо визначається за формулою:

ρό =m /V

Питома вагавизначається за формулою; γό = ρό g γό =(25….28)

3. Вагова вологість визначається за формулою:

w=m2 / m1

Вона змінюється у широких границях і особливо для глинистих грунтів.

1.Щільність сухого грунту, скелета (об’еєної маси) визначається за формулою:

ρd = m2 / (V1+ V2 ) але V= V1 + V2 та ρd =m₂ / V

Питома вагавизначається за формулою: γd =ρd g

Формулу(b )напишемо у видіm2=ρV-m1)тодиформула (а ) прийме вид;w= ρ V-m1 /m1= ρ V/ m1 -1= ( ρ- ρd ) 1/ ρd

Звидси маємо,що щільність

ρ d = ρ /1+w

Питома вага сухого грунту: γd = ρd g , γd =( 10….19 ), а твердих частинок: γs= g ρs

2. Пористість грунту n :

n=V2 /V1 +V2 = V / V2.100 %

Введемо позначення:

m= V1 / V1+ V2 = V1 / V

Тоді можемо отримати:

m+n=1 n=1-m

Величини n і відповідають об’ємам пор та твердих частинок і їх значення можна отримати з виразів:

m= ρd / ρs n=1- ρd / ρs

3.Коефіцієнт пористості eце вираз e= n / m, для торфу е=0,5…..1

e=( ρ_s - ρ_d )/ ρ_d

Маємо, що m= ρ_d / ρ_s

тоді e= (1-m) / m =1- ρ_d / ρ_s : ρ_d / ρ_s = (ρ_s – ρ_d) / ρ_d

e= (ρ_s – ρ_d) / ρ_d e=n/m=n / (1-n);

n= e/ (1+e ) ; m= 1/(1+ e).

4.Коефіцієнт водонасичення ( ступінь вологості )- Sr

Це відношення природної вологості w до вологості при повному зоповненні пор вдою w₀ , тобто:

S_r = w / w₀

Тут w -природна воогість;

W₀-вологість при повному зоповненні пор.

Згідно до зазначеного вище визначення маємо, що

W₀=n ρ_w / m ρ_s w₀ = e ρ_w / ρ_s

При сумісному розвязанні цих виразів маємо

S_r= w ρ_s / e ρ_w = w γ_s / e γ_w

Тут ρ_w -щільність ( об’ємна маса ) води-приблизно 1 г/см3.

Розрізняють за ступенем вологості наступні грунти:

мало вологи 0 <Sr<,=0,5

вологі 0,5 <Sr<,=0,8

насичені 0,8 <Sr <,=1

Якщо Sr =0 та Sr =1 грунти духфазні, якщо 0=< Sr <=1 - грунти трифазні.

При повному водонасиченні тобто S r=1 на основі зазначених вище залежностей для Sr маемо:

е= w _ss / ρ_w

Різниця між питомою вагою грунту γ і води γ_w - - γ₀ визначається для залягаючих пластів грунту, що нижче рівня ґрунтових вод визначається згідно закону Архімеда за формулою:

γ₀ = (γ_s – γ_w) / 1+ е

5. Пластичність. Визначається згідно СНиП 2.82.01.83*. При цьому визначають характеристики вологостіЮ тобто межу розкочування – пластичність (w_p ) та межу текучості ( w_l ). Тут w_p –вологість грунту, коли він перестає розкочуватися в шнур діаметром в 2..3 мм; w_l -вологість грунту, при якій стандартний конус зануриться на глибину 10мм. Тоді число пластичності:

I_p=w_l – w_p

Число пластичностиі I_p використовується для устоновлення назви грунту, наприклад якщо це 0,17…0,07-суглинок; ).0,07..0,001-супісь; більше 0,17-глина.

5а. Показник текучості – I_l дозволяє порівняти природну вологість з вологістю на межі розкочування, яка визначається за формулою:

I_l= ( w- w_p ) / ( w_l – w_p )

Глини і суглинки мають наступний стан в залежності від значення даного показника: якщо він менше 0-тверди; 0,25..0,5-тугопластичні,

0,75…1-текучепластичні, більше 1-текучі.

Для супісей розрізняють тільки три стани:

тверді ……………….. Il<0

пластичні………… 0=< Il <=1

текучі…………… . ….. Il >0

6.Показник щільності- І_d дозволяє порівняти коефіцієнти пористості для грунту в природному стані –е та коли він пухкий -е_max і коли

дуже щільні – е_min , в результаті можна отримати:

I_d =( e_max -e )/ ( e_max - e_min )

В залежности від значення даного показника розрізняють три стани сипучого грунту:

пухкий………… . . . 0=< I_d <=0,33

середньої пухкості.0,33< I_d<=0,67

щільний…………….0,67< I_d<=1