Реферати українською » Геология » Основи грунтознавства


Реферат Основи грунтознавства

Київськийнаціональнийуніверситетімені ТарасаШевченка

>Геологічний факультет

Кафедрагідрогеології таінженерноїгеології

>Заочна форманавчання

>грунтознавствогеологіягранулометричнийзасоленість

>Контрольна робота

ізнавчальноїдисципліни

"Основигрунтознавства"

>Київ – 2011


>ЗМІСТ

1.Теоретичнізапитання

1.1Ґрунтознавство як одна ізосновнихскладовихчастинінженерноїгеології

1.2Щільністьґрунтів

1.3Поняття прокласифікаційніпоказникиґрунтів

2.Розрахуноккомпресійних характеристикґрунту

3.Розрахунокзсувних характеристикґрунту

Списоквикористаноїлітератури


1.ТЕОРЕТИЧНІЗАПИТАННЯ

1.1Ґрунтознавство як одна ізосновнихскладовихчастинінженерноїгеології

>Ґрунтознавство – наука, Якавивчаєбудь-якігірськіпороди,ґрунти татехногенніутворення якбагатокомпонентні,динамічнісистеми в зв'язку ізінженерноюдіяльністюлюдини.Вонаєоднією ізголовнихскладовихчастинінженерноїгеології, як науки прогеологічнесередовище, йогораціональневикористання таохорону.

Своюназвуґрунтознавствоотримало від слова ">ґрунт" (>польське ">grynt", віднім. "Derqrund" –підґрунтя, основа).Ґрунти –цебудь-якігірськіпороди татехногенніутворення, щомаютьпевнігенетичніознаки ірозглядаються, якбагатокомпонентнідинамічнісистеми, щознаходяться подвпливомінженерноїдіяльностілюдини.

>Ґрунтознавствовиникло подвпливомпитаньбудівництва, напідґрунті,головним чином,літології іпетрографії,геологіїчетвертиннихвідкладів, атакожмеханіки іфізики.

>Зведеннябільшостіінженернихспорудздійснюється наповерхні чи вповерхневомушаріґрунтовоїтовщі й тоді вонаєосновоюспоруди, чи подповерхнею –ґрунтєсередовищем дляспоруди (>тунеліметрополітену,підземнігаражі тощо);ґрунттакожможевикористовуватись і вякостіматеріалу дляспоруди (>землянігреблі,дамби,насипи).

>Найважливішимизавданнямиґрунтознавстває :

1)Визначеннягенетичнихтипів йвидівґрунтів, їхніпросторовогоположення, атакожосновнихпоказниківвластивостей та стануґрунтів зметою їхнікласифікації тавиділення наділянках, щовивчаютьсяінженерно-геологічнихелементів;

2)Визначеннякількіснихпоказниківміцності таіншихфізико-механічнихвластивостейґрунтів зметою їхньоговикористання припроектуваннірізноманітнихінженернихспоруд;

3)Прогнозуванняможливихзмінвластивостейґрунтів подвпливомспоруди, щопроектується, та їхнівпливу настійкістьспоруди;

4)Розробкатеоретичногопідґрунтя таметодівполіпшенняфізико-механічнихвластивостейґрунтів зметою забезпеченнянайбільшраціональнихспособівбудівельнихробіт призведенніспоруд, забезпечення їхнідовговічності танормальної роботи всерозрахунковийтермінексплуатації;

5)Регіональневивчення складу,будови івластивостейосновнихгенетичнихтипів тастратиграфічнихкомплексівґрунтів територї держави.

1.2Щільністьґрунтів

>Щільність –це ставленнямасиґрунту дооб’єму, щозаймаєґрунт. Уінженерно-геологічнійпрактицівикористовуютьтакіпоказникищільності:щільністьчастокґрунту,щільністьґрунту,щільність кістякуґрунту,щільністьґрунту под водою тащільність кістякувисушеногоґрунту.

>Щільністьчастокґрунту (>>s)-цемасаодиниці їхніоб’єму, чи вкількісномувиразі ставленнямаситвердоїкомпонентиґрунту до їхніоб’єму.Одиницявиміру -г/см3.

>Значення цогопоказниказалежить відмінерального складу тавмістуорганічнихречовин.Щільністьчастокбільшостігірськихпорідзмінюється вмежах 2,5-2,8г/см3, (длякислихпорідтрохинижче – 2,63-2,75г/см3, дляосновних -вище до 3,0-3,4г/см3). Удисперснихґрунтахвеличинищільностічастокзмінюються увідносновузькомудіапазоні і згіднозістатистичнимиданимисереднізначення цогопоказникаскладають: дляпісків – 2,66,супісків – 2,70,суглинків – 2,71 й глин 2,74г/см3.

>Присутність вґрунтіорганічноїречовиниістотнознижує величинущільностічасток, бозначення цогопоказника дляорганічнихречовин неперевищує 1,25-1,4г/см3.Щільністьчастокґрунтувикористовується врозрахункахвеличинипористості йпоказникащільностіґрунту.

>Щільністьґрунту (>) -цемасаодиниціоб’ємуґрунту ізприродноювологістю йнепорушеним станом.Розмірністьщільностіґрунту така ж сама, що і уранішерозглянутогопоказника.Його величиназалежить відмінералогічного складу (ізпідвищеннямщільностімінералів, щоскладають породу,їїщільністьзростає),вологості (>підвищеннявологостіобумовлюєзростаннящільності) йпористості (>зниження цогопоказника Веде допідвищеннящільності).Скельніґрунти, у якіпористість мала йвизначаєтьсяпершимивідсотками,маютьщільність, Якахарактеризуєтьсяблизькимизначеннями дощільності їхнічасток.Мінералогічний склад такихґрунтівмає великийвплив нащільність.

>Навпаки,щільністьдисперснихґрунтівістотнозалежить від їхніпористості йвологості, але ймінералогічний складмаєдругоряднезначення. Розмірщільностідисперснихґрунтівзмінюється в широкихмежах - від 1,3 до 2,2г/см3,магматичних – 2,5-3,4г/см3,вапняків – 2,4-2,6г/см3,пісковиків ймергелів – 2,1-2,6г/см3.Визначеннящільностіґрунтіввиконується методамиріжучогокільця чипарафінування.

>Щільність сухогоґрунту чи кістякуґрунту (>>d) –цемасатвердоїкомпонентиґрунту водиниціоб’єму принепорушенійструктурі.Ця величина болеепостійна, бо воназалежить відмінералогічного складу йпористості.Чим болееважкимимінераламискладенийґрунт йменшапористість, тім понадзначеннящільності кістяку.Цейпоказникєрозрахунковим йвизначається за такоюформулою:


де -щільність, W -вологістьґрунту вчасткаходиниці.

Упіщанихґрунтах, для яківизначеннящільності в природногостані врядівипадківєскладнимзавданням,цейпоказниквизначають для сухихзразківпорушеноїструктури впухкому йщільному станах.Внаслідокотримуютьщільностіпісків упухкому йщільномустані.

Розмірщільності кістякуґрунтувикористовується длявизначенняпористості, а характеристикищільностіґрунту втіліземлянихгребель.

>Щільність кістякуґрунту под водою (>>d,>ef) -цемаса йогоодиниціоб’єму в природногостані под водою.

>Кількісною вондорівнюєтьсящільностіґрунту завиняткомгідростатичноїпідйомноїсили води:

>>d,>ef = ->,

>Цейпоказниквикористовується длярозрахунківстійкості основ уводонасичених зонах.

>Щільність кістякувисушеногоґрунту -цемасаодиниціоб’ємуґрунту,висушеного притемпературі 105 0З.Щільність кістякупіщанихґрунтівзалишаєтьсяпостійною послевисушування, аглинистихґрунтах, котрі привисушуваннісхильні доусідання, величинащільності кістякувисушеногоґрунтуперебільшуєщільність кістякуґрунту природного стану.

1.3Класифікаційніпоказникиґрунтів

Докласифікаційнихпоказниківвідносятьтакіпоказники, котрівикористовуються ізметоюкласифікаціїґрунтів. Узалежності від складуґрунтів характерцихпоказниківрізний.

Дляскельнихґрунтів –це межаміцності приодноосьовомустисканні,коефіцієнтрозм’якшення,коефіцієнттріщинноїпустотності,щільність тощо.

Зметоюкласифікаціїнезв’язнихґрунтіввикористовуютьсяпоказникигранулометричного складу,щільності (>пористості),вологості тощо.

>Класифікаційнимипоказниками длязв’язнихґрунтівєгранулометричний склад, числопластичності,пористість,вологість,засоленість,консистенція,відносненабухання,просідання,вмісторганічнихречовин тощо.

Основа приміщення чиспоруди, Яка представленаґрунтовиммасивом,вважаєтьсяохарактеризованою ізінженерно-геологічної точкизору тоді, коли вїїрозрізівиділеніоднорідні шари йкожен із нихмаєпевнийнабірпоказників складу стану йвластивостейґрунтів.Сукупністьіндивідуальнихзначеньдаєможливістьохарактеризувативластивості обрію,верстви,лінзи ітакеінше. Зцієюметоювикористовуєтьсясереднєарифметичнезначенняпоказника (завиняткомтертя йпитомогозчеплення).


2.РОЗРАХУНОККОМПРЕСІЙНИХХАРАКТЕРИСТИКҐРУНТУ

>Вихіднідані длярозрахункукомпресійних характеристикотримані врезультатіпроведенняінженерно-геологічнихдослідженьрозрізулесовоїтовщі врайонісмт.ОвідіопольОдеськоїобласті:

- Р0 –масапорожньогокільця, р;

- Р1 –масакільця ізґрунтом допроведеннядосліду, р;

- Р2 –масакільця ізґрунтом послепроведеннядосліду, р;

- h0 –висотакільця (>початковависотазразка), див;

-d –діаметркільця, див;

->s –щільністьчастокґрунту,г/см3

>Таблиця 1Початковіданіпроведеннякомпресійнихдосліджень

Характеристикаґрунту >Початковідані

Р0

Р1

Р2

h0

>d

>>s

>Середній суглинокпричорноморськоголесового обрію (>рс) 188,13 449,58 471,14 2,440 8,802 2,68

>Розрахунокоб'ємукільця:

>V=148,40см3

>Таблиця 2Дані длярозрахункувологостіґрунту

>Маса бюкса, р
Допроведеннядосліду >Післяпроведеннядосліду

g0

g1

g2

g0

g1

g2

21,76 80,96 72,88 22,80 82,10 70,02
22,68 83,37 75,05 21,11 75,84 64,87

g0 –масапорожнього бюкса, р; g1 –маса бюкса ізвологимґрунтом, р; g2 –маса бюкса ізвисушенимґрунтом, р


>Таблиця 3Дані длярозрахункувеличинидеформаціїґрунту

>Навантаження назразокґрунту, рй,МПа

>Показникиіндикаторівдеформацій (>мессур), мм

Поправка надеформаціюприладу (>тарувальнапогрішність), h>mi, мм

>Змінакоефіцієнтапористості, hй, мм

>Правий, h>ni

>Лівий, h>лі

>Середнє, h>срі

0,05 0,08 0,10 0,09 0,06 0,03
0,10 0,17 0,19 0,18 0,09 0,09
>замочування 0,18 0,20 0,19 0,09 0,10
0,15 0,26 0,31 0,28 0,11 0,17
0,20 0,30 0,45 0,38 0,13 0,25
0,25 0,34 0,68 0,51 0,14 0,37
0,30 0,36 0,80 0,58 0,15 0,55
0,35 0,41 0,98 0,70 0,16 0,75
0,40 0,45 1,08 0,76 0,17 1,03

Наосновіотриманихданихрозраховуємозначенняосновнихпоказників характеристикфізичнихвластивостейґрунту, як допроведення, то й послепроведеннядосліду (>табл.4).

>Таблиця 4Розрахунокпоказників характеристикфізичнихвластивостейґрунту

>Найменуванняпоказників >Позначення тарозрахунковіформули >Числовізначенняпоказників
додосліду последосліду
>Вологістьґрунту, %

15,8 23,2

>Щільністьчастокґрунту,г/см3

>P.S

2,68

>Щільністьґрунту додосліду,г/см3

>=

1,76

>Щільністьґрунту последосліду,г/см3

>до=

1,96

>Щільність скелетаґрунту,г/см3

>>d=

1,52 1,60
>Повнавологоємність,д.о.

Wn=

0,29 0,26
>Пористість, %

>n=Wn>>d

44,1 41,6
>Коефіцієнтпористості,д.о.

>e=Wn>>s

0,777 0,700
Рівеньвологості,д.о.

P.S>r=

0,54 0,89

>Таблиця 5Розрахунокдеформаційних характеристикґрунту

>Навантаження назразокґрунту рй,МПа

Розмірдеформаціїґрунту еі,д.о.

>Коефіцієнтпористості ей,д.о.

>Коефіцієнтстисливостіm>0i,МПа-1

Модульдеформації, Єй,МПа

Модульосідання е>рі,мм/м

0,05 0,002 0,775
0,10 0,007 0,770 0,100 10,6 1,2
0,15 0,007 0,770 0,020 52,9 3,7
>замочування 0,012 0,764 0,080 13,2 4,1
0,20 0,018 0,760 0,080 13,2 7,0
0,25 0,027 0,750 0,200 5,29 11,1
0,30 0,040 0,737 0,320 3,03 22,5
0,35 0,056 0,721 0,320 3,03 30,7
0,40 0,075 0,702 0,380 2,78 42,2

>Розраховуючизмінукоефіцієнтапористостіґрунтуей для шкірногоступенянавантаження рй,використовуютьзначення величиндеформаціїґрунту віді-гоступенянавантаженняhй заформулою:

,

деhй – величинадеформуванняґрунту віді-гоступенянавантаження;

е0 –початковезначеннякоефіцієнтапористостіґрунту у природногостані;

h0 –початковависотазразка.

>Коефіцієнтпористості ей для шкірногоступенянавантаження рй >розраховують заформулою:

е й = е0й

>Використовуючиотриманідані,будуютьграфікзалежності ей =(рй) таперевіряютьточністьпроведеннядосліду –якщорізницяміжзначеннямикоефіцієнтапористості е,який буврозрахований наосновіпоказниківвластивостейґрунту тазначеннямкоефіцієнтапористості е,який буврозрахований наосновівеличинидеформаціїґрунту дляостанньогоступенянавантаження неперевищує ±0,004, тотакийдослідвважаєтьсяточним ( в нашомувипадку: 0,702-0,700=0,002,тобтодослідєточним).

>Коефіцієнтстисливостіm0 ірозраховують для шкірногоінтервалусуміжнихнавантажень р >і+1 – рй ізточністю до 0,001МПа -1 заформулою:

,

де ей та е>і+1 –коефіцієнтипористості, котрівідповідаютьнавантаженнямрі та р>і+1.

>Використовуючизначеннякоефіцієнтастисливостіm0 принавантаженнір=0,3МПа,роблятьвисновок провіднесенняґрунту, щодосліджується допевноїкатегорії застисливістю. У нашомувипадку:m0=0,320,отже,ґрунт, щодосліджуєтьсявідноситься до IIIкатегорії застисливістю (таким чиномстисливістьґрунтуєпідвищеною).

Модульдеформації Єй для шкірногоінтервалусуміжнихнавантажень р>і+1 – рй ізточністю до0,1МПа заформулою:

,

де е0 -початковезначеннякоефіцієнтапористостізразкаґрунту,доліодиниці;

>m0 -коефіцієнтстисливості вінтервалінавантажень від рй до р >і+1,МПа-1;

> –перехіднийкоефіцієнт, щовраховуєвідсутність поперечногорозширенняґрунту вкомпресійномуприладіобчислюють заформулою:


,

де v –коефіцієнтпоперечноїдеформації, якоївизначають за результатами іспитів уприладахтривісногостиску. Уразівідсутностіекспериментальнихданихприпускаєтьсяприймати v, щодорівнює 0,35-0,37 – длясуглинків,зокрема,тобто длянашогодосліджуваногоґрунту.

>Коефіцієнтпоперечноїдеформації длясередніхсуглинківприймається=0,36.

>Звідси,перехіднийкоефіцієнт, щовраховуєвідсутність поперечногорозширенняґрунту вкомпресійномуприладі, якщодорівнювати=0,7975.

Модульосідання ер й для шкірногоступенянавантаження рйрозраховують заформулою:

,

деhі –зменшеннявисотизразка подтиском >pі, мм;

h0 –початковависотазразка, мм.

>Використовуючиотриманіданібудуємографікзалежності е>рі=>(рй),який призаданомутискудозволяєшвидкознаходити величинуосіданняверствиґрунту, щодосліджується,потужністю один м.

>Використовуючизначення модуляосідання ер й принавантаженнір=0,3МПа,робимовисновок простисливістьґрунту, щодосліджується, в нашомувипадку ер = 50,6мм/м,тобтоґрунт, щодосліджується,відноситься докатегоріїґрунтів ізпідвищеноюстисливістю.

>Коефіцієнтвідносноїпросадності>slрозраховують подзаданимнавантаженням ( в нашомувипадку р =0,1МПа,випробуваннявиконувалось засхемою ">однієїкривої") заформулою:


,

де е>Vi –коефіцієнтпористості приприроднійвологості ізаданомунавантаженні рй ;

e>sl і –коефіцієнтпористості послеповноговодонасичення поднавантаженням рй ;

е0 –початковийкоефіцієнтпористості.

>Використовуючиотриманезначеннякоефіцієнтавідносноїпросадності e>sl ,робимовисновок провіднесенняґрунту, щодосліджується, допросадних чинепросаднихрізновидів – ввипадку: e>sl =0,03 (0,03>0,01),тобтоґрунт, щодосліджується,відноситься допросаднихлесовихґрунтів.


3.РОЗРАХУНОКЗСУВНИХХАРАКТЕРИСТИКҐРУНТУ

>Вихіднідані длярозрахунківотримані врезультатіпроведеннядосліджень ділянкибудівництвашляхопроводу-1, дорогаКиїв-Одеса, км203-км 209,Черкаська область;дослідженнявиконувались засхемоюшвидкогозсуву методомНН-зсуву.

>Таблиця 6Початковіданіпроведеннякомпресійнихдосліджень

Характеристикаґрунту >Початковідані
№ до

Р0

Р1

h0

>d

>>s

>Середній суглинок 9 82,45 359,50 3,525 7,195 2,67
24 83,15 372,20 3,475 7,150
40 84,83 370,43 3,500 7,150

>Розрахунокоб'ємукільця:

V

V9=>143,2см3

V24=>139,5см3

V40=>140,5см3

>Таблиця 7Дані длярозрахункувологостіґрунту

>Маса бюкса, р
Допроведеннядосліду >Післяпроведеннядосліду

g0

g1

g2

g0

g1

g2

21,39 75,92 68,22 22,40 67,26 60,01
20,82 77,54 69,65 21,46 75,40 66,50
>W=16,30%

Wдо=19,5

g0 –масапорожнього бюкса, р; g1 –маса бюкса ізвологимґрунтом, р; g2 –маса бюкса ізвисушенимґрунтом, р


>Таблиця 8Дані длярозрахункуміцніснихвластивостейґрунту

№ зарплатню

>Нормальненавантаження Р, 1·105>Па

Р1=4

Р2=8

Р3=12

>Q, 1·105>Па

l, мм

>Q, 1·105>Па

l, мм

>Q, 1·105>Па

l, мм
1 1,0 0,47 2,0 0,77 3,0 0,87
2 1,7 1,25 3,0 1,50 4,5 1,84
3 2,2 2,31 3,7 2,11 5,2 2,37
4 2,4 3,05 4,2 2,54 5,7 2,89
5 2,5 3,69 4,4 2,79 6,2 3,70
6 2,6 4,41 4,6 3,02 6,5 4,52
7 2,7 5,49 4,8 3,31 6,8 6,20
8 2,8 6,98 5,0 3,73 6,9 8,85
9 2,9 5,2 4,15 7,0
10 5,4

Напідґрунтіотриманихданих (заданими 3кілець)розраховуютьсереднізначенняосновних характеристикфізичнихвластивостейґрунту, щодосліджується, допроведеннядосліду.

>Таблиця 9Розрахунокпоказників характеристикфізичнихвластивостейґрунту

№ зарплатню >Найменуванняпоказників >Позначення тарозрахунковіформули >Числовізначенняпоказників
1 >Вологістьґрунту, %

16,3
2

>Щільністьчастокґрунту,г/см3

>P.S

2,67
3

>Щільністьґрунту додосліду,г/см3

>=

2,01
4

>Щільність скелетаґрунту,г/см3

>>d=

1,73
5 >Повнавологоємність,д.о.

Wn=

0,20
6 >Пористість, %

>n=Wn>>d

34,6
7 >Коефіцієнтпористості,д.о.

>e=Wn>>s

0,534
8 Рівеньвологості,д.о.

P.S>r=

0,82

Заотриманими впроцесівипробуваннязначеннями нормальногонавантаження Робчислюємонормальнінапруження заформулою:

де Р – нормальнасили доплощинизрізу (>зразка),1105Па;

n –кратністьважеля, щодорівнює 1:10;

F –площазрізу (>зразка), 40 див2

==>1105>Па=0,1МПа

==>2105>Па=0,2МПа

==>3105>Па=0,3МПа

>Таблиця 10Значення нормальногонапруження йдотичногонапруження припроведеннідосліду назріз

№ зарплатню >Нормальненапруження,МПа

>1=0,1

>2=0,2

>3=0,3

>Q, 1·105>Па

>, 1·105>Па

>Q, 1·105>Па

>, 1·105>Па

>Q, 1·105>Па

>, 1·105>Па

1 1,0 0,25 2,0 0,50 3,0 0,75
2 1,7 0,43 3,0 0,75 4,5 1,13
3 2,2 0,55 3,7 0,93 5,2 1,30
4 2,4 0,60 4,2 1,05 5,7 1,43
5 2,5 0,63 4,4 1,10 6,2 1,55
6 2,6 0,65 4,6 1,15 6,5 1,63
7 2,7 0,68 4,8 1,20 6,8 1,70
8 2,8 0,70 5,0 1,25 6,9 1,73
9 2,9 5,2 1,30 7,0
10 5,4

Заотриманими впроцесівипробуваннязначеннямидотичногонавантаженняQобчислюютьдотичнінапруження заформулою:

деQ –дотичнасили доплощинизрізу (>зразка),1105 >Па;

n –кратністьважеля, щодорівнює 1:10;

F –площазрізу (>зразка), 40 див2.

Заопірґрунтузрізуприймаютьмаксимальнезначення, якуодержане заграфікомl=() навідрізкуl,який неперевищує 5 мм.Якщозростає монотонно, то "заопірґрунтуслідприймати приl=5 мм.

Кутвнутрішньоготертя тапитомезчеплення звизначають методомнайменшихквадратів за формулами:

>tg==0,7400

Кут=

>с==0,045МПа

Дляоцінкирозкидуекспериментальнихданих тавиявленняпомилоквипробуваннябудуютьграфікзалежності =>() йпоказникизрізуґрунтувизначаютьграфоаналітичним способом. Наосіабсцисвідкладаютьзначення нормальногонапруження(МПа), але восі ординатвідповіднідотичнінапруження(МПа). Черезодержані точкипроводятьпряму йпродовжуютьїї доперетину ізвіссю ординат.Відрізок, щовідсікається попрямій наосі ординат,виражаєпитомезчепленняґрунтус(МПа), а тангенскутанахилуцієїпрямої доосіабсцис (>tg)єкоефіцієнтомвнутрішньоготертя (в нашомувипадку з=0,045МПа та=28).


Схожі реферати:

Навігація