Механика грунтов

 

Работу выполнил  _______________________

Работу принял _________________________

Дата – «_____»  201_г

 

Лабораторная работа № 3

 

ОПРЕДЕЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЧНОСТИ ГРУНТА В ПРИБОРЕ ОДНОПОСКОСТНОГО СРЕЗА ГТП-30

 

Разрушение грунтовых оснований или сооружений из грунта под действием касательных напряжений является характерной формой потери ими прочности вследствие слабой сопротивляемости грунта сдвигу. Сопротивление фунта сдвигу зависит от величины действующих в грунте нормальных к плоскости сдвига напряжений. Для небольших напряжений (до 500 кПа) можно считать, что сопротивление грунта сдвигу состоит из двух частей: одной - не зависящей от величины нормального напряжения, действующего по площадке сдвига, называемой сцеплением, и второй - являющейся функцией нормального напряжения, называемой трением.

Условие прочности для глинистых грунтов, предложенное Ш. Кулоном в 1773 г (закон Кулона), записывается в виде:

 τu = σ tg(φ) + с,

где τu - предельное сопротивление грунта сдвигу (кПа) при нормальном напряжении, равном σ; 

φ - угол внутреннего трения грунта (град);

с - удельное сцепление грунта (кПа).

Параметры сопротивления грунта сдвигу: угол внутреннего трения грунта и удельное сцепление являются двумя параметрами, которые используются в задачах, связанных с определением несущей способности оснований сооружений, устойчивости откосов, выемок, давления грунтов на подпорные сооружения и др. Дня их определения в лабораторных условиях используется метод прямого среза или метод трехосного сжатия.

Для определения параметров прочности грунта в лабораторной работе необходимо провести испытания на сдвиг нескольких образцов одного и того же грунта при разной величине вертикальных сжимающих напряжений. Зная τu и σ для каждого опыта, можно найти φ и с для исследуемого грунта. Эта задача обычно решается графически путем построения линейной зависимости τu (σ) по экспериментальным точкам или путем обработки опытных данных методом наименьших квадратов.

Исходные параметры:

Диаметр образца с грунтом (кольца) 7,14 см	7,14 см
Площадь образца грунта	40 см2
Высота образца грунта (кольца)	4,0 см
Отношение плеч рычага для вертикальной нагрузки 1:10	1:10
То же, для сдвигающей нагрузки	1:10

 

Рис 4. Схема прибора одноплоскостного среза.

По результатам опытов строится график зависимости сдвигающего напряжения т от горизонтального перемещения подвижной обоймы б и график зависимости предельных сдвигающих напряжений ту от нормального напряжения. Результаты оформляются в табличной форме.

 

Таблица 13. Результаты испытания грунта

вес гирь на подвеске загрузочного устройства, Н		Напряжение в плоскости среза, кПа		Горизонтальное перемещение подвижной обоймы δ,  мм
вертикального	горизонтального	нормальное σ	сдвигающее τ	показания индикатора	значение δ
1	2	3	4	5	6
40	0	100	0		0,00
	4,0		10
	8,0		20
	12,0		30
	16,0		40
	20,0		50
	24,0		60
	28,0		70
	32,0		80
	36,0		90
	40,0		100
80	0	200	0		0,00
	8,0		20
	16,0		40
	24,0		60
	32,0		80
	40,0		100
	48,0		120
	56,0		150
	64,0		180
120	0	300	0		0,00
	120,0		30
	240,0		60
	360,0		90
	480,0		120
	600,0		150
	720,0		180

 

 

τ, кПа 200

100

0

Горизонтальное перемещение подвижной обоймы δ, мм

Рис. 5. Зависимость горизонтального перемещения подвижной обоймы δ от сдвигающего напряжения τ.

 

τu, кПа 200
100
0
	50	100		200		300

Вертикальное напряжение σ , кПа

Рис. 6. Зависимость предельных сдвигающих напряжении τu от нормальных напряжений  σ.

Нормативные значения прочностных параметров грунта:

1. Удельное сцепление грунта :

с = [Ʃτi •Ʃ(σi)2- ^ Ʃσi • Ʃ (τi • σi)] / Δ ;

 

2. Коэффициент  трения:

tg (φ) = [ n• Ʃ(τi• σi)- Ʃ τi• Ʃ σi ] /Δ;

 

3. Угол  внутреннего трения :

φ = агсtg (tg(φ));

где Δ = n• Ʃ(σi)2 - Ʃ(σi)2   .

Ʃσi  = 100+200+300=600 кПа

Ʃ τi =_____+_____+_____=______кПа

Ʃ (τi • σi) =100•___+200•_____+300•_____=________кПа2

Ʃ τi• Ʃ σi =______•600=_________ кПа2

Ʃ(σi)2 =100•100+200•200+300•300=140000 кПа2

(σi)2=600•600=360000 кПа2

 

4. Удельное сцепление  грунта:

с=[______•140000 - 600•_____]/60000=_________кПа

 

5. Коэффициент  трения:

tg (φ)=[3•________-_____•600]/60000=_____

 

6. Угол внутреннего  трения:

φ=arctg(_____)=________ град

Работу выполнил___________________

работу принял_____________________

Дата «__»____________201_г.

 

 

 

Лабораторная работа № 4

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОБОРА СТАРДАРТНОГО УПЛОТНЕНИЯ

СоюзДорНИИ

 

  В практике строительства часто прибегают к искусственному уплотнению грунтов с целью повышения их плотности, несущей способности, уменьшения водопроницаемости и осадок оснований. При уплотнении оснований обязателен контроль за качеством работ.

На процесс уплотнения наибольшее влияние влажность грунта. Установлено, что с изменением влажности грунта изменяется его способность уплотняться. Влажность, при которой достигается наибольшее уплотнение грунта называется оптимальной влажностью, а максимальная плотность, соответствующая этой влажности называется оптимальной плотностью грунта.

За показатель уплотнения обычно принимается удельный вес грунта в сухом состоянии γd(удельный вес скелета грунта) или сопротивление динамическому заглублению наконечника при использовании ударника СоюзДорНИИ. Ударник СоюзДорНИИ удобен для контроля степени уплотнению непосредственно на стройплощадке. В лабораторных условиях для определения оптимальной влажности и оптимальной плотности грунта используется прибор стандартного уплотнения СоюзДорНИИ..

Оптимальная влажность определяется проведением опытов с уплотнением грунта при нескольких значениях влажности (меньше максимальной молекулярной влагоемкости - см. Лабораторную работу №1).

При влажности грунта меньшей оптимальной минеральные частицы грунта требуют больших усилий для их сближения. При большей влажности, когда все поры заполнены водой и она воспринимает значительную часть нагрузки уплотнения, сближение частиц также затруднено и возможно разжижение грунта, особенно в супесях и песках. Поэтому работы по уплотнению грунтовых оснований целесообразно вести при оптимальной их влажности.

Количество воды, необходимое для увлажнения грунта до оптимальной влажности определяется по формуле:

Q=γw•V•(Wopt-W)

где Wopt - оптимальная влажность грунта (относительные единицы);              

W- влажность грунта (относительные единицы);

γw - удельный вес воды, г/см ;

V - объем образца грунта, см.

 

Последовательность проведения опытов.

1. Определяется  вес разъемного цилиндра и  поддона  q1=_________Н

2 Грунт  естественной влажности укладывается  в толстостенный цилиндр до  верхней его кромки слоями  по 3-4 см с легким уплотнением  поршнем.

3. Определяется  вес прибора с грунтом q2.

4. Прибор  собирается на рабочем месте  с закреплением фиксатора на  высоте 30 см от верха сбрасываемого  груза.

5. Сбрасывается  груз с высоты 30 см отдельными  залогами по 15 ударов (число залогов  для песков - 5, для глинистых грунтов - не менее 8) с измерением осадки  грунта после каждого залога. Если при последних залогах  разность в осадке не превысит 1 мм, то опыт заканчивается и  производится отбор пробы грунта  для определения влажности.

6. Результаты  испытаний заносят в таблицу 15.

Высота цилиндра Н =_______ см.

Внутренний диаметр цилиндра В = _______см.

Объем цилиндра V=πD2H/4, V=__________см3

 

Таблица 15. Результаты испытания грунтов

№№ залога	вес цилиндра и поддона		удельный вес, г/cм3		влажность грунта W	Осадка образца S, см
	пустой q1	с грунтом q2	грунта γ	скелета грунта γd
0						0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
1
2
3
4
5
6
8