close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Mangushev Labor issled

код для вставкиСкачать
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Строительный факультет
Кафедра геотехники
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Санкт-Петербург
2014
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Cтроительный факультет
Кафедра геотехники
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ
И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Методические указания
Санкт-Петербург
2014
1
УДК 624.131.37
Рецензент д-р техн. наук, профессор И. И. Сахаров (СПбГАСУ)
Лабораторные исследования физических и механических свойств
грунтов: метод. указания / сост.: Р. А. Мангушев, А. В. Ершов; СПбГАСУ. –
СПб., 2014. – 54 с.
Содержат описание лабораторных работ, самостоятельно выполняемых
студентами при изучении дисциплины «Механика грунтов».
Предназначены для студентов направления 08.03.01 – строительство
и специальности 08.05.01 – строительство уникальных зданий и сооружений.
Табл. 24. Ил. 12. Библиогр.: 17 назв.
© Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2014
2
ВВЕДЕНИЕ
Механика грунтов – это механика дисперсных горных пород, т. е.
связных и несвязных (сыпучих) грунтов, которые образовались в результате выветривания (разрушения) каменной оболочки Земли (литосферы). Дисперсные грунты состоят из минеральных частиц, прочность
связей между которыми во много раз меньше прочности самих частиц.
Поры между частицами могут быть частично или полностью заполнены водой.
Другие классы грунтов (горных пород) рассматривают соответствующие науки – механика скальных грунтов и механика мерзлых грунтов.
Главными задачами механики дисперсных грунтов являются:
оценка прочности и деформируемости грунтов в основании сооружений;
оценка давления грунтов на строительные конструкции (подпорные стены, подземные сооружения и т. п.);
оценка устойчивости грунтовых массивов (естественных откосов)
и земляных сооружений (дамб, насыпей и т. п.).
Решение указанных задач требует исследования физических и механических свойств грунтов.
Целью лабораторных работ является практическое ознакомление
студентов с методами определения основных показателей физических
и механических свойств дисперсных грунтов.
Лабораторные работы выполняются бригадами из 2-3 студентов.
Каждый студент ведет журнал работ, в который заносит исходные данные, фиксирует по ходу работы результаты опыта, а затем проводит необходимые расчеты и графические построения. В конце занятия студент
оформляет отчет и предъявляет его преподавателю.
На каждом занятии выполняются одна или несколько (до трех) лабораторных работ. Все работы должны выполняться аккуратно. Студенты
несут ответственность за испорченную аппаратуру и разбитую посуду. После окончания опытов студенты должны привести рабочее место
в порядок.
Для допуска к зачету (экзамену) по механике грунтов студенты должны выполнить, оформить и защитить все лабораторные работы, а также решить задачи. Тематика задач зависит от профиля (специальности)
подготовки студентов.
3
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
ГРУНТА ПОЛЕВЫМ МЕТОДОМ
Гранулометрическим составом грунта называется весовое содержание в нем частиц различной крупности, выраженное в процентах по
отношению к весу сухой пробы, взятой для анализа.
Для определения гранулометрического состава составляющие грунт
элементы разделяют на отдельные фракции. Методы разделения зависят от размера фракций (ГОСТ 12536–79).
По размерам слагающие дисперсный грунт элементы и их фракции
подразделяют согласно ГОСТ 25100–2011 (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Классификация элементов грунта по размерам
Элементы грунта
Валуны (глыбы)
Галька (щебень)
Гравий (дресва)
Песчаные частицы
Пылеватые частицы
Глинистые частицы
Фракции
Размер фракции, мм
Крупные
Средние
Мелкие
Крупные
Средние
Мелкие
Крупные
Мелкие
Грубые
Крупные
Средние
Мелкие
Тонкие
Крупные
Мелкие
—
> 800
400…800
200…400
100…200
60…100
10…60
5…10
2…5
1…2
0,5…1
0,25…0,5
0,10…0,25
0,05…0,10
0,01…0,05
0,002…0,01
< 0,002
В лабораторной работе для гранулометрического анализа используется грунт, размер фракций которого не превышает 2 мм. Разновидность
грунта определяется по гранулометрической классификации (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Гранулометрическая классификация грунтов (по В. В. Охотину)*
Грунт
Песок
Супесь
Суглинок
Глина
<2
2…10
10…30
> 30
Грунты, в которых масса частиц размером 0,05…2 мм составляет более 50 %, относят к пескам. Согласно ГОСТ 25100–2011, в зависимости
от размера частиц и их процентного содержания различают песок гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий и пылеватый (табл. 1.3).
Грунты, в которых фракции крупнее 2 мм составляют более 50 %, называют крупнообломочными.
Таблица 1.3
Классификация песков по гранулометрическому составу
Разновидность песка
Гравелистый
Крупный
Средней крупности
Мелкий
Пылеватый
Размер частиц, мм
Содержание частиц,
% по массе
>2
> 0,50
> 0,25
> 0,10
> 0,10
> 25
> 50
> 50
≥ 75
< 75
Гранулометрический состав позволяет косвенно судить о некоторых строительных свойствах грунтов. С уменьшением размеров частиц
возрастает суммарная площадь их поверхности на единицу объема,
что увеличивает коагуляционные связи (связи молекулярного и водноколлоидного притяжения между частицами и их водными оболочками).
Так, между фракциями гальки и гравия коагуляционные связи отсутствуют. Грунты, состоящие из этих фракций, отличаются хорошей водопроницаемостью, полным отсутствием капиллярного поднятия, неизменностью свойств при изменении влажности.
Пески хорошо пропускают воду, имеют незначительную величину
капиллярного поднятия. При изменении влажности пески пылеватые
и мелкие меняют строительные свойства.
*
4
Содержание глинистых частиц (менее 0,002 мм), % по массе
В. В. Охотин. Грунтоведение. Л.: ЛГУ, 1953. 231 с.
5
Грунты с преобладанием пылеватых и глинистых частиц имеют
малую водопроницаемость, но значительную высоту капиллярного
поднятия.
Глинистые частицы резко изменяют свойства грунтов при их увлажнении (приобретают пластичность и липкость, увеличиваются в объеме) и придают грунтам водонепроницаемые свойства.
В настоящей работе требуется определить содержание песчаных,
пылеватых и глинистых частиц в исследуемом грунте полевым методом
(методом С. И. Рутковского).
Необходимое оборудование и материалы
 Проба грунта нарушенной структуры в воздушно-сухом состоянии – 50 г.
 Градуированные цилиндры – 2 шт.
 Палочки с резиновыми наконечниками – 2 шт.
 Раствор хлористого кальция (CaCl2 – 5 %).
 Колба с водой – 1 шт.
 Стакан для слива суспензии – 1 шт.
 Секундомер – 1 шт.
Ход работы
О п р е д е л е н и е с од е р ж а н и я п е с ч а н ы х ч а с т и ц
(размер от 0,05 до 2,0 мм)
Способ основан на разной скорости падения частиц грунта в воде
в зависимости от их крупности (закон Стокса) и состоит в отмучивании
(отмывании) глинистых и пылеватых частиц от песчаных.
1. Грунт нарушенной структуры в воздушно-сухом состоянии насыпают ложкой в прозрачный цилиндр и уплотняют постукиванием по ладони. После уплотнения грунт должен иметь объем 10 см3.
2. Наклоном цилиндра и легким встряхиванием грунт разрыхляют так, чтобы показалось дно, после чего в цилиндр наливают воду до
50…60 см3.
3. Грунт при помощи палочки с резиновым наконечником тщательно растирают и перемешивают с водой до исчезновения частиц, налипших на стенки цилиндра и наконечник. После этого в цилиндр доливают воду до 100 см3.
6
4. Полученную суспензию хорошо взмучивают палочкой с резиновой кисточкой. Кисть вынимают, замечают время и дают суспензии отстояться 90 с. За это время все песчаные частицы успевают осесть на
дно (табл. 1.4). После этого ⅔ объема суспензии с пылеватыми и глинистыми частицами сливают (до 30…35 см3).
Таблица 1.4
Скорости падения частиц в воде по Стоксу*
Скорости падения частиц в воде, мм/с,
при температуре воды, °С
Диаметр
частиц, мм
0,05
0,01
0,005
0,002
0,001
10
12
15
17
20
1,727
0,070
0,0173
0,0028
0,00070
1,871
0,076
0,0187
0,0030
0,00076
2,041
0,083
0,0204
0,0033
0,00083
2,042
0,083
0,0204
0,0033
0,00083
2,246
0,091
0,0225
0,0036
0,00091
5. Цилиндр вновь доливают водой до 100 см3, суспензию взмучивают, отстаивают 90 с, после чего сливают ⅔ ее объема и т. д. Процесс повторяют до практически полного осветления жидкости.
6. Далее сливают те же фракции (диаметром менее 0,05 мм), но через меньшие промежутки времени. Для этого оставшуюся суспензию
в объеме 30…35 см3 взмучивают и через 30 с осторожно сливают мутную воду над осевшим грунтом. При сливании необходимо следить,
чтобы песчаные частицы не уносились из цилиндра вместе с водой.
Затем цилиндр снова доливают водой до 30 см3, взмучивают осадок, через 30 с сливают и т. д. Процесс повторяют до тех пор, пока вода
не станет прозрачной.
7. По завершении отмучивания в цилиндр наливают воду до 100 см3,
дают песку отстояться и определяют его объем. Так как 1 см3 составляет
10 % от первоначального объема грунта, то содержание песка в грунте
определяют умножением числа кубических сантиметров осадка на 10.
Результат опыта записывают в табл. 1.5.
В. Д. Ломтадзе. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств
песчаных и глинистых грунтов. М.: Госгеолиздат, 1952. 234 с.
*
7
Таблица 1.5
Результаты определения содержания песчаных частиц
Начальный объем
грунта V1, см3
Объем песчаных
частиц V2, см3
Содержание песчаных частиц
X1 
V2
100 , %
V1
О п р е д е л е н и е с од е р ж а н и я п ы л е в ат ы х ч а с т и ц
(размер от 0,002 до 0,05 мм)
Процентное содержание пылеватых частиц определяют вычитанием из 100 % суммы процентов глинистых и песчаных частиц (табл. 1.7).
Таблица 1.7
Результаты определения гранулометрического состава грунта
10,0
О п р е д е л е н и е с од е р ж а н и я гл и н и с т ы х ч а с т и ц
(размер менее 0,002 мм)
Способ основан на свойстве глинистых частиц увеличиваться в объеме (набухать) при увлажнении. Набухание происходит в результате расклинивающего действия оболочек связанной воды, образующихся при
гидратации глинистых минералов и тонкодисперсных частиц.
1. Сухой грунт из той же пробы, что и в предыдущем опыте, насыпают в прозрачный цилиндр и постукиванием по ладони уплотняют
до 10 см3.
2. Грунт разрыхляют и в цилиндр наливают воду до 50…60 см3.
3. Для коагуляции и ускорения оседания глинистых частиц к полученной суспензии добавляют 3…4 см3 пятипроцентного раствора хлористого кальция (СaCl2).
4. Цилиндр доливают водой до 100 см3, суспензию взмучивают один
раз и оставляют для отстаивания и набухания в течение 1…2 сут или
до следующего занятия.
В цилиндр вставляют этикетку с указанием группы и фамилии студента.
5. После отстаивания определяют объем набухшего грунта. Содержание глинистых частиц в процентах определяют умножением относительного приращения объема грунта на эмпирический коэффициент K = 22,7. Результат опыта записывают в табл. 1.6.
Таблица 1.6
Результаты определения содержания глинистых частиц
ОтносительСодержание глиниОбъем наное
приращеНачальный
Приращение
стых частиц
бухшего
ние объема
объем грунобъема
V  V1
грунта V2,
V2  V1
X2  2
K, %
та V1, см3
(V2 – V1), см3
3
V1
см
V1
10,0
8
Частицы
Содержание частиц, %
Наименование грунта
Песчаные
Глинистые
Пылеватые
Определение наименования грунта
Наименование грунта определяют, используя гранулометрическую
классификацию (см. табл. 1.2). Результат определения записывают
в табл. 1.7.
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГЛИНИСТОГО ГРУНТА
МЕТОДОМ РЕЖУЩЕГО КОЛЬЦА (ГОСТ 5180–84)
Плотностью грунта называется масса единицы объема грунта в его
природном (естественном) состоянии.
Плотность грунта в данной работе рассчитывают путем определения
массы грунта в известном объеме кольца.
По величине плотности ρ вычисляют значение удельного веса грунта:
γ = ρg,
2
где g = 9,8 м/с – ускорение свободного падения.
Характеристика «удельный вес» используется для определения расчетного сопротивления грунта, давления грунта на ограждающие конструкции, расчета устойчивости откосов и т. д.
Необходимое оборудование и материалы
 Монолит грунта.
 Режущее кольцо с заточенной кромкой.
9






Паспорт к кольцу.
Салфетка для кольца.
Нож.
Правило.
Оргстекло.
Весы.
Ход работы
1. Подготавливают таблицу для записи результатов опыта (табл. 2.1).
В таблицу записывают данные об объеме и массе кольца из его паспорта.
Таблица 2.1
Результаты определения плотности и удельного веса грунта
Объем
кольца
V, см3
Масса Плотность грунта Удельный
Масса Масса кольца
m  m1
грунта
вес грунта
 2
,
с грунтом
кольца
(m2 − m1),
γ = ρg,
V
m2, г
m1, г
3
г
кН/м3
г/см
2. Режущее кольцо заостренной кромкой устанавливают на поверхность монолита. Надавливанием на кольцо (без перекосов) его погружают на 2…3 мм в грунт. Все операции выполняют аккуратно, не торопясь, во избежание нарушения структуры грунта.
Для снижения сил трения и уменьшения нарушения структуры образца в кольце грунт с внешней стороны кольца срезают ножом.
3. Новым надавливанием кольцо погружают в монолит еще на 2…3 мм,
грунт снаружи снова срезают и т. д. Погружение прекращают, когда грунт
заполнит кольцо и выйдет из него на 1…2 мм.
4. Грунт ниже кольца подрезают «на конус». Образец грунта с кольцом извлекают из монолита и устанавливают на стекло вверх конусом.
5. Конус осторожно мелкими дольками срезают так, чтобы образец выступал над режущей кромкой кольца на 1…2 мм. Затем поверхность грунта с помощью правила зачищают вровень с краями кольца.
Зачистку производят от центра к периметру. При этом режущую кромку
правила следует все время очищать от грунта. Мелкие раковины шпаклюют (без нажима) грунтом.
10
6. Кольцо с грунтом переворачивают и ставят зачищенной стороной
на оргстекло, после этого производят зачистку грунта с другой стороны,
как указано в п. 5. В результате объем грунта становится равным объему кольца.
7. Кольцо снаружи тщательно протирают и вместе с грунтом взвешивают (с точностью до 0,01 г).
8. Рассчитывают плотность и удельный вес грунта по формулам,
приведенным в табл. 2.1. Точность вычисления плотности – 0,01 г/см3,
удельного веса – 0,1 кН/м3.
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРОДНОЙ ВЛАЖНОСТИ
ГЛИНИСТОГО ГРУНТА (ГОСТ 5180–84)
Влажностью (весовой влажностью) грунта называется отношение
массы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной массы,
к массе высушенного грунта.
Влажность определяют весовым методом по результатам взвешивания пробы влажного грунта и той же пробы грунта после его высушивания при температуре 105 °С в сушильном шкафу (термостате). Ее находят для образца грунта, у которого определяли плотность.
Характеристика «влажность» используется при определении плотности сухого грунта, степени заполнения пор грунта водой, консистенции глинистых грунтов и т. д.
Необходимое оборудование
 Бюкс.
 Нож.
 Весы.
Ход работы
1. Подготавливают таблицу для записи результатов опыта (табл. 3.1).
В таблицу записывают данные о бюксе (номер бюкса отштампован,
а масса написана на его крышке).
11
Таблица 3.1
Результаты определения природной влажности
Номер
бюкса
Масса
бюкса
m1, г
Масса бюкса
с влажным грунтом m2, г
Масса бюкса
с сухим грунтом m3, г
Влажность грунта
m  m3
,
w 2
m3  m1
доли ед.
2. Примерно четверть грунта, оставшегося в кольце (после определения плотности в лабораторной работе № 2), помещают в бюкс и закрывают крышкой.
3. Бюкс с влажным грунтом и крышкой взвешивают с точностью до
0,01 г.
4. Лаборант помещает бюкс с грунтом в термостат, где он высушивается при температуре 105 °С в течение 4…6 ч. Бюксы с сухим грунтом
хранят в эксикаторе – закрытом сосуде с хлористым кальцием, поглощающим влагу из воздуха.
5. На следующем занятии бюкс с сухим грунтом взвешивают с той
же точностью.
6. Влажность вычисляют в долях единицы с точностью до 0,01 по
формуле, приведенной в табл. 3.1.
Вычисление дополнительных физических
характеристик грунта
Физические характеристики грунта, определяемые экспериментально, называют основными. К ним относят плотность грунта ρ, плотность
частиц грунта ρs и влажность w. Используя их, можно вычислить дополнительные физические характеристики грунта:
плотность сухого грунта (плотность скелета) ρd – отношение массы сухого грунта к занимаемому этим грунтом объему, включающему
поры;
относительное содержание твердых частиц m – отношение объема
твердых частиц к объему всего грунта;
пористость n – отношение объема пор к объему всего грунта;
коэффициент пористости е – отношение объема пор к объему
твердых частиц;
12
влажность, соответствующая полному заполнению пор грунта водой (полная влагоемкость) wsat – отношение массы воды, заполняющей
все поры грунта, к массе сухого грунта;
коэффициент водонасыщения Sr – отношение объема воды, содержащейся в порах грунта, к объему пор.
Расчеты дополнительных характеристик выполняют в следующей
последовательности:
а) плотность сухого грунта, г/см3:
d 

;
1 w
б) относительное содержание твердых частиц, доли ед.:
m
d
,
s
где ρs – плотность частиц грунта, определяемая экспериментально (см.
ГОСТ 5180–84). Значения ρs варьируют в небольшом диапазоне: для песков – от 2,65 до 2,67 г/см3; для супесей – от 2,68 до 2,72 г/см3; для суглинков – от 2,69 до 2,73 г/см3; для глин – от 2,71 до 2,76 г/см3. В данном
расчете принимаем ρs = 2,70 г/см3;
в) пористость, доли ед.:
n  1  m;
г) коэффициент пористости, доли ед.:
e
n
;
m
д) влажность грунта при полном водонасыщении:
wsat 
n w
,
m s
где ρw = 1,0 г/см3 – плотность воды;
е) коэффициент водонасыщения, доли ед.:
Sr 
w
.
wsat
Примечание. Точность вычисления коэффициента пористости – 0,001,
других характеристик – 0,01.
13
Лабораторная работа № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРНЫХ ВЛАЖНОСТЕЙ
ГЛИНИСТОГО ГРУНТА (ГОСТ 5180–84)
Глинистые грунты при определенной влажности и небольших давлениях обладают пластичностью, т. е. способностью под воздействием внешних сил изменять форму (деформироваться) без разрыва сплошности и сохранять приданную им форму после прекращения этого воздействия.
Пластичность связных грунтов определяется составом и свойствами как твердых частиц, так и взаимодействующей с ними поровой жидкости.
Важнейшим фактором, влияющим на пластичность грунтов, является гранулометрический состав. Содержание глинистых частиц сильно
влияет на пластичность. Чем больше в грунте содержится глинистых частиц, тем он пластичнее.
Для оценки пластичности глинистых грунтов определяют их характерные влажности: влажность на границе пластичности wp и влажность
на границе текучести wL. Разные глинистые грунты имеют свои величины характерных влажностей wp и wL.
Влажность на границе текучести wL (верхний предел пластичности) соответствует влажности, при незначительном превышении которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость показателя текучести и консистенции глинистого
грунта от влажности
14
Влажность на границе пластичности (раскатывания) wp (нижний предел пластичности) соответствует влажности, при незначительном уменьшении которой грунт перестает быть пластичным (влажность
на границе пластичного и твердого состояний).
Число пластичности Ip показывает диапазон влажности, в пределах
которого грунт сохраняет пластичное состояние:
Ip = wL – wp.
Чем больше число пластичности, тем грунт пластичнее.
По числу пластичности Ip глинистые грунты подразделяют согласно
ГОСТ 25100–2011 (табл. 4.1).
Таблица 4.1
Классификация глинистых грунтов по числу пластичности
Разновидности глинистых грунтов
Число пластичности Ip, %
Супесь
1 ≤ Ip < 7
Суглинок
7 ≤ Ip < 17
Глина
Ip ≥ 17
Сопоставление пределов пластичности и естественной влажности
грунтов позволяет ориентировочно судить, в каком состоянии они находятся в естественном залегании, т. е. определить их консистенцию.
Консистенция характеризует степень подвижности частиц под воздействием внешних сил при данной влажности.
Показатель текучести IL – показатель состояния (консистенции)
глинистых грунтов:
w  wp
w  wp
,
IL 

Ip
wL  w p
где w – влажность грунта в естественном состоянии, определенная в лабораторной работе № 3.
Показатель текучести грунта IL используется при выборе глубины заложения фундаментов, определении расчетного сопротивления грунта,
определении несущей способности свай и т. д.
По показателю текучести IL глинистые грунты подразделяют согласно ГОСТ 25100–2011 (табл. 4.2).
15
Таблица 4.2
Классификация глинистых грунтов по показателю текучести
Разновидности глинистых грунтов
Показатель текучести IL
Супесь:
твердая
пластичная
текучая
Суглинки и глины:
твердые
полутвердые
тугопластичные
мягкопластичные
текучепластичные
текучие
IL < 0
0 ≤ IL ≤ 1
IL > 1
Необходимое оборудование и материалы
IL < 0
0 ≤ IL ≤ 0,25
0,25 < IL ≤ 0,50
0,50 < IL ≤ 0,75
0,75 < IL ≤ 1,00
IL > 1,00
По числу пластичности Ip и гранулометрическому составу (лабораторная работа № 1) глинистые грунты подразделяют согласно
ГОСТ 25100–2011 (табл. 4.3).
Таблица 4.3
Классификация глинистых грунтов по числу пластичности
и содержанию песчаных частиц
Разновидности
глинистых грунтов
Число
пластичности Ip
Содержание песчаных частиц
(0,5…2,0 мм), % по массе
песчанистая
1 ≤ Ip < 7
≥ 50
пылеватая
1 ≤ Ip < 7
< 50
легкий песчанистый
7 ≤ Ip < 12
≥ 40
легкий пылеватый
7 ≤ Ip < 12
 40
тяжелый песчанистый
12 ≤ Ip < 17
≥ 40
тяжелый пылеватый
12 ≤ Ip < 17
< 40
Супесь:
Суглинок:
Глина:
легкая песчанистая
17 ≤ Ip < 27
≥ 40
легкая пылеватая
17 ≤ Ip < 27
< 40
Ip ≥ 27
Не регламентируется
тяжелая
Зная число пластичности Ip, показатель текучести IL и коэффициент
пористости е глинистого грунта, можно оценить его механические характеристики по табл. 2 и табл. 3 прил. 1 СНиП 2.02.01–83*. Определенные
таким образом механические характеристики глинистого грунта допускается использовать для предварительных расчетов оснований, а также для окончательных расчетов оснований зданий и сооружений II
и III классов (см. п. 2.13 и п. 2.16 СНиП 2.02.01–83*).
16










Грунт глинистый (сухой в порошке и в виде теста в чашке).
Фарфоровая чашка.
Шпатель.
Колба с водой.
Металлический стаканчик и подставка.
Конус с балансирным устройством, технический вазелин.
Салфетка для конуса.
Бюксы – 2 шт.
Весы.
Секундомер.
Подготовительные работы
Среднюю пробу из природного грунта высушивают и измельчают
в фарфоровой ступке деревянным пестиком. Часть этого грунта затворяют водой до получения густого теста и выдерживают сутки в закрытом
стеклянном сосуде для равномерного распределения влаги.
Ход работы
Определение влажно сти на границе
текуче сти wL
Влажность на границе текучести соответствует весовой влажности
грунта, при которой стандартный конус погружается в грунтовое тесто
за 5 с под собственным весом на глубину 10 мм.
Стандартным называется конус с углом при вершине 30°, масса которого вместе с балансирным устройством составляет 76 г (рис. 2). На расстоянии 10 мм от вершины на конусе нанесена круговая черта.
17
Таблица 4.4
Результаты определения характерных влажностей грунта
1
3
2
Масса бюк- Влажность грунта
Характерная
Масса Масса бюкm  m3
Номер
са с сухим
,
w 2
влажность
бюкса са с влажным
бюкса
грунтом
m3  m1
m1, г грунтом m2, г
грунта
m3, г
доли ед.
wL
Рис. 2. Конус с балансирным устройством для определения границы текучести: 1 – конус; 2 – балансирное
устройство; 3 – металлический стаканчик с грунтовым тестом
wp
Определение влажно сти на границе
пластичности wp
Определение границы текучести состоит в подборе соответствующей влажности испытываемого грунта.
Опыт ведут следующим образом:
1. Грунт в виде порошка насыпают в фарфоровую чашку, затворяют
небольшим количеством воды и тщательно перемешивают.
2. Металлический стаканчик полностью заполняют полученным
грунтовым тестом. Излишки грунтового теста срезают правилом вровень с краями стаканчика.
3. Острие конуса, смазанного тонким слоем вазелина, подносят к самой поверхности грунта и мгновенно отпускают, позволяя конусу погрузиться в грунт под влиянием собственного веса. Через 5 с отмечают
положение круговой черты.
4. Если погружение конуса менее 10 мм, грунт из стаканчика перекладывают в чашку и после добавления воды снова тщательно перемешивают. Затем опыт повторяют.
Если конус погрузился более чем на 10 мм, следует добавить сухой
грунт, перемешать его с влажным и повторить опыт.
5. Для определения влажности, соответствующей пределу текучести, из стаканчика отбирают пробу грунта (не менее 10 г) и помещают
в бюкс.
6. Определяют влажность wL, как описано в лабораторной работе
№ 3 (пп. 3–6). Результаты записывают в табл. 4.4.
18
Влажность на границе пластичности соответствует весовой влажности, при которой грунт, раскатываемый в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки (гранулы) длиной 3…8 мм.
Определение границы раскатывания состоит в подборе (путем подсушивания) соответствующей влажности грунта.
Для определения границы раскатывания используют предварительно подготовленное грунтовое тесто. Последовательность выполнения
опыта представлена ниже.
1. Небольшой комочек грунтового теста (диаметром 10 мм) раскатывают на ладони до образования жгута диаметром около 3 мм.
2. Если жгут не распадается на куски, его скатывают в шарик и снова раскатывают в жгут до указанного диаметра. Длина жгута не должна
превышать ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока
жгут при диаметре 3 мм не покроется сетью трещин и не начнет распадаться на отдельные кусочки (гранулы) длиной 3…8 мм.
3. Полученные кусочки грунта помещают в бюкс. Во время работы бюкс держат закрытым для предохранения грунта от высыхания.
Необходимо набрать не менее 10 г грунта.
4. Определяют влажность wp, как описано в лабораторной работе
№ 3 (пп. 3–6). Результаты записывают в табл. 4.4.
О п р е д е л е н и е р а з н о в и д н о с т и гл и н и с т о г о г р у н т а
Пользуясь найденными значениями wL и wp, вычисляют число пластичности Ip, показатель текучести IL и устанавливают разновидность
глинистого грунта по табл. 4.1–4.3.
19
Лабораторная работа № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОРИСТОСТИ
ПЕСКА В ПРЕДЕЛЬНО РЫХЛОМ И ПРЕДЕЛЬНО
ПЛОТНОМ СЛОЖЕНИИ
Плотность песка в большой степени влияет на его строительные
свойства, в том числе статическую и динамическую устойчивость песчаных оснований и земляных сооружений, деформируемость, водопроницаемость и т. д. Так, например, если песок находится в рыхлом состоянии, то он может быть использован в качестве основания только после
его уплотнения или закрепления.
Плотность песков природного сложения может быть определена по
ГОСТ 25100–2011 через коэффициент пористости е (табл. 5.1). Зная
крупность и коэффициент пористости е песка, можно оценить его механические характеристики по табл. 1 прил. 1 СНиП 2.02.01–83*.
Таблица 5.1
Классификация песков по коэффициенту пористости
где emax – коэффициент пористости в предельно рыхлом сложении;
e – коэффициент пористости в искусственном сложении; emin – коэффициент пористости в предельно плотном сложении.
Таблица 5.2
Классификация песков по степени плотности
Разновидность песка
Слабоуплотненный
0 < ID ≤ 0,33
Среднеуплотненный
0,33 < ID ≤ 0,66
Сильноуплотненный
0,66 < ID ≤ 1,00
В данной работе опыт выполняют с песком средней крупности.
Коэффициент пористости вычисляют по формуле
e
Плотный
Средней плотности
Рыхлый
гравелистых,
крупных и средней крупности
мелких
пылеватых
e ≤ 0,55
0,55 < e ≤ 0,70
e > 0,70
e ≤ 0,60
0,60 < e ≤ 0,75
e > 0,75
e ≤ 0,60
0,60 < e ≤ 0,80
e > 0,80
Когда не удается отобрать образцы песка, не нарушая его природной
структуры, плотность сложения песка оценивают с помощью статического или динамического зондирования (ГОСТ 19912–2001), используя
прил. И части 1 СП 11-105–97.
Плотность песков искусственного сложения (в теле земляных сооружений – дамб, насыпей, засыпок и т. п.) может быть оценена по
ГОСТ 25100–2011 через степень плотности ID (табл. 5.2):
ID 
emax  e
,
emax  emin
20
s  d
,
d
причем
Коэффициент пористости е песков
Разновидность
песка
Степень плотности ID
d 

,
1 w
где ρs – плотность частиц грунта, принимаемая в данной работе равной
2,65 г/см3; ρd – плотность сухого грунта, г/см3; ρ – плотность грунта, г/см3;
w – влажность грунта, доли ед.
Так как для опыта используют песок в воздушно-сухом состоянии,
то, пренебрегая его гигроскопической влажностью, считают w = 0,
а ρd = ρ.
Необходимое оборудование и материалы







Песок.
Цилиндр с днищем и латунной сеткой.
Ложка.
Трамбовка или молоточек.
Правило.
Весы.
Металлический поддон.
21
Ход работы
Лабораторная работа № 6
1. Заготавливают форму записи (табл. 5.3).
2. Взвешивают цилиндр с днищем. Результаты измерений записывают в табл. 5.3.
3. Цилиндр ставят на поддон и наполняют песком.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ
ПЕСКА (ГОСТ 25584–90)
Таблица 5.3
Результаты определения коэффициентов пористости песка
Масса
Объем Плотность КоэфМасса цилинСложение
Масса песка цилин-   m2  m1 , фициент
цилиндра
V
песка
(m2 − m1), г дра V,
поридра m1, г с грунтом
3
см3
стости e
г/см
m2, г
Предельно
рыхлое
Предельно
плотное
250
250
Для получения предельно рыхлого сложения цилиндр заполняют песком, насыпая его тонкой струйкой с высоты 5…10 см без уплотнения.
Все операции выполняют крайне осторожно, избегая малейших сотрясений, вызывающих уплотнение песка. Наполнив цилиндр, избыток песка срезают правилом. Нужно добиться, чтобы объем песка был строго равен объему цилиндра. После этого цилиндр с песком взвешивают. Учитывая возможные погрешности, опыт выполняют несколько раз
(три бригады по одному разу) и для дальнейшего расчета используют
минимальное значение массы цилиндра с песком.
Для получения предельно плотного сложения цилиндр заполняют
песком, насыпая его слоями толщиной 1…2 см с уплотнением каждого
слоя трамбованием или тщательным постукиванием молоточком по цилиндру. После наполнения цилиндра лишний песок срезают правилом
и взвешивают цилиндр с песком. Опыт выполняют несколько раз (три
бригады по одному разу) и для дальнейшего расчета используют максимальное значение массы цилиндра с песком.
4. Вычисляют коэффициент пористости е. Результат записывают
в табл. 5.3.
22
Водопроницаемость грунта – это его способность пропускать
(фильтровать через свои поры) воду, количественно оцениваемая по коэффициенту фильтрации Kф, м/сут.
Коэффициентом фильтрации Kф называют скорость фильтрации
воды Vф через грунт при градиенте напора I, равном единице, и линейном законе фильтрации:
Vф = Kф I.
Коэффициент фильтрации используется при определении притока
воды к котлованам, дренажным и водозаборным устройствам, при расчете скорости развития осадок сооружений во времени, при вычислении фильтрационных потерь воды через земляные сооружения и т. д.
Если пропускать воду через образец грунта площадью сечения A
и толщиной L при напоре H, то за время t профильтруется вода в объеме
Q = KфA I t, где I – гидравлический градиент:
I
H1  H 2 H
 .
L
L
Отсюда коэффициент фильтрации, см/с:
Kфô 
Q
.
AIt
Коэффициент фильтрации зависит от гранулометрического состава
и плотности грунта, температуры воды и некоторых других факторов.
В настоящей работе опыт проводится с песком, уложенным в стальной
цилиндр (из лабораторной работы № 5).
Вода для фильтрации подается из мерного сосуда Мариотта (рис. 3),
который самостоятельно поддерживает постоянный уровень воды, практически совпадающий с поверхностью песка.
При опорожненном корпусе прибора напор H равен пути фильтрации L, поэтому гидравлический градиент I = 1.
23
Ход работы
1. Корпус прибора 5 заполняют на ⅔ объема водой (см. рис. 3).
Цилиндр 1 с песком 8 устанавливают на подвижную площадку 6, вращая гайку 7, опускают его в воду и выдерживают до полного водонасыщения (потемнения поверхности) песка.
2. Цилиндр вынимают из корпуса прибора, воду выливают, а подвижную площадку поднимают в верхнее положение.
3. На поверхность песка кладут латунную сетку, на цилиндр надевают крышку 3 и цилиндр с песком устанавливают на площадку 6.
4. Мерный сосуд 4 заполняют водой, наливают воду на латунную сетку, зажимают отверстие сосуда пальцем, быстро поворачивают его вниз
дном и вставляют в крышку прибора так, чтобы стекло касалось латунной сетки.
5. После появления пузырьков воздуха в мерном сосуде берут отсчет по его шкале, замечают время по секундомерной стрелке часов
и принимают его за t = 0; второй отсчет по часам берут, когда уровень воды совпадет с делением шкалы 90 см3; результаты записывают в табл. 6.1.
6. Не извлекая песок, выполняют опыт еще два раза (см. пп. 4–5).
Коэффициент фильтрации вычисляют с точностью до двух значащих
цифр после запятой. Результаты заносят в табл. 6.1.
Рис. 3. Прибор КФ-1 для определения коэффициента
фильтрации песков: 1 – цилиндр; 2 – перфорированное дно;
3 – крышка; 4 – мерный сосуд Мариотта; 5 – корпус прибора
(батарейная банка); 6 – подвижная площадка; 7 – подъемный
винт; 8 – образец грунта; 9 – вода
Необходимое оборудование






Цилиндр с песком (из лабораторной работы № 5).
Корпус прибора с внутренней подвижной площадкой.
Пластмассовая крышка (муфта) и латунная сетка.
Мерный сосуд Мариотта.
Колба с водой.
Секундомер.
24
Таблица 6.1
Результаты исследования водопроницаемости песка
с коэффициентом пористости e = …
Отсчет по шкале
Средний
мерного сосуда Объем проКоэффиНоПродолжи- Площадь
коэффициент
фильтровавмер
тельность сечения
циент
фильтрашейся воды
опы- началь- конечфильтра- грунта A,
фильтрации Kф,
Q = Q2 − Q1,
ный
ный
та
ции t, с
см2
ции
м3
см/с
3
3
Q1, см Q2, см
Kф, см/с
1
2
3
90
90
90
25
25
25
25
Лабораторная работа № 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ГЛИНИСТОГО ГРУНТА (ГОСТ 12248–2010)
Прочность грунта – это его способность сопротивляться разрушению при действии нагрузки.
К прочностным характеристикам грунтов относятся угол внутреннего трения φ и удельное сцепление c. Эти характеристики используют
при определении расчетного сопротивления грунта, оценке устойчивости
оснований сооружений и земляных откосов, определении давления грунта на ограждающие конструкции и решении ряда других задач.
В настоящей лабораторной работе прочностные характеристики φ
и c определяют по результатам испытаний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путем
сдвига одной части образца относительно другой его части горизонтальной нагрузкой F при предварительном нагружении образца нагрузкой N, нормальной к плоскости среза.
Сопротивление грунта сдвигу (срезу) τu определяют как предельное касательное напряжение τ, при котором образец грунта разрушается (срезается по фиксированной плоскости) при заданном нормальном
напряжении σ.
В несвязных (сыпучих) грунтах сопротивление сдвигу обусловлено
силами внутреннего трения между частицами грунта.
Сопротивление сдвигу связных грунтов складывается из двух составляющих: сил внутреннего трения и сил сцепления. Только преодолев эти
силы, можно вызвать сдвиг одной части грунта относительно другой.
Предельное сопротивление грунта сдвигу есть функция первой степени от нормального напряжения (закон сопротивления сдвигу):
для несвязных (сыпучих) грунтов
τu = σ tg φ;
для связных грунтов
τu = σ tg φ + с,
где τu – сопротивление сдвигу, кПа; σ – нормальное напряжение в плоскости сдвига, кПа; tg φ – коэффициент внутреннего трения; φ – угол
внутреннего трения, град; с – удельное сцепление, кПа.
Зависимость между сопротивлением сдвигу τu и нормальным напряжением σ устанавливается экспериментально.
26
Существуют различные схемы лабораторных испытаний на сдвиг
(ГОСТ 30416–96). Используемая схема должна наилучшим образом
соответствовать условиям, в которых находится или будет находиться
грунт в основании или теле земляного сооружения.
В данной работе грунт испытывают по консолидированно-дренированной схеме, т. е. с предварительным уплотнением образца и возможностью отжатия из него воды в процессе всего испытания.
Для опыта используется срезной прибор конструкции Н. Н. Маслова
и Ю. Ю. Лурье (рис. 4). Нормальное напряжение σ передается на цилиндрический образец грунта, находящийся в обойме прибора, через рычаг 11
посредством гирь 16, а горизонтальная (сдвигающая) сила F – через рычаг 21. Отношение плеч обоих рычагов 1:10. Это означает, что для создания нагрузки 10 Н на подвеску рычага следует приложить гири весом 1 Н.
До начала проведения опыта в срезные приборы были помещены три
одинаковых образца глинистого грунта, где они уплотнялись в течение
24 ч (до полного затухания осадок).
Образец № 1 уплотнялся при нормальном давлении σ1 = 100 кПа, образец № 2 – при σ2 = 200 кПа и № 3 – при σ3 = 300 кПа.
В ходе эксперимента следует постепенно (ступенями) увеличивать
сдвигающую силу до тех пор, пока ее величина не превзойдет прочность образца на сдвиг.
Необходимо найти величины предельной сдвигающей силы Fu при
нормальных напряжениях 100, 200 и 300 кПа. Для этого учебная группа делится на три бригады, каждая из которых выполняет опыт на сдвиг.
В табл. 7.1 для каждой бригады указан вес гирь для различных ступеней сдвигающих нагрузок. Величины ступеней приняты в зависимости от вертикальной нагрузки на образец N: первая ступень Q1 = 0,2 N;
вторая ступень Q2 = 0,1 N; третья ступень и все последующие Q3 = … =
= Qn = 0,05 N.
Таблица 7.1
Вес гирь для различных ступеней сдвигающих нагрузок
Нормальные
напряжения на
поверхности
сдвига, кПа
σ1 = 100
σ2 = 200
σ3 = 300
Вес гирь на подвеске рычага сдвигающей нагрузки, Н (г)
Первая
ступень q1
Вторая
ступень q2
Третья ступень q3
и все последующие
8 (800)
16 (1600)
24 (2400)
4 (400)
8 (800)
12 (1200)
2 (200)
4 (400)
6 (600)
27
2
21
1
3
3
20
8
19
14
3
4
22 23
N
5
2
5
1
6
F
ı
6
7
9
10
IJ
8
6
7
11
18
12
4
11
7
3
10
15
9
13
Рис. 5. Конструкция срезывателя прибора ГГП-30: 1 – соединительная скоба; 2 – тяга; 3 – фильтр для отвода воды; 4 – штамп для
передачи вертикальной нагрузки; 5 – верхняя обойма; 6 – установочные винты для соединения обойм; 7 – нижняя обойма; 8 – образец грунта; 9 – крепежный винт с маховиком; 10 – гнездо для
установки срезывателя; 11 – ванна для насыщения образца грунта
водой; N – вертикальная нагрузка на образец грунта; F – сдвигающая нагрузка; σ и τ – нормальное и касательное напряжения в плоскости сдвига
16
17
17
Рис. 4. Конструкция одноплоскостного срезного прибора ГГП-30:
1 – винт, регулирующий положение штампа; 2 – индикатор для
измерения вертикальных деформаций; 3 – кронштейн для индикатора; 4 – индикатор для измерения горизонтальных деформаций;
5 – плита стола; 6 – поворотная панель; 7 – штурвал поворотной
панели; 8 – кронштейн; 9 – трубчатая тяга; 10 – рама с двумя
коромыслами; 11 – рычаг вертикальной нагрузки; 12 – ползун;
13 и 14 – противовесы; 15 – станина; 16 – гири для создания
вертикальной нагрузки; 17 – установочные винты; 18 – подвес
для гирь горизонтальной нагрузки; 19 – тормоз; 20 – подвижный
кронштейн; 21 – рычаг горизонтальной нагрузки; 22 – трос; 23 – соединительная скоба срезывателя
28
Необходимое оборудование




Приборы одноплоскостного среза с наборами гирь – 3 шт.
Индикаторы для измерения горизонтальных перемещений – 3 шт.
Образцы глинистого грунта в кольцах – 3 шт.
Секундомеры – 3 шт.
29
Конструкция прибора одноплоскостного среза
Для лабораторной работы используется срезной прибор ГГП-30
(см. рис. 4), в котором плоскость сдвига заранее фиксирована.
К основным узлам прибора относятся: поворотная панель с механизмом нагрузочного устройства, обеспечивающего передачу вертикальной нагрузки N на образец грунта, и сдвигающее устройство, служащее для передачи нагрузки F на подвижную обойму. Все узлы прибора смонтированы на металлическом столе. На плите стола установлены
специальная ванна для проведения сдвигов образцов грунта под водой
и держатели индикаторов, замеряющих горизонтальные смещения подвижной обоймы и вертикальные смещения штампа. Срезыватель прибора установлен в средней части плиты стола 5 на поворотной панели 6
и закреплен с ней специальным винтом (см. рис. 4). Для проведения сдвигов образцов под водой срезыватель (см. рис. 5) помещают
в ванну 11 и закрепляют совместно с поворотной панелью винтом 9.
Срезыватель состоит из сдвигающейся верхней обоймы 5 и неподвижной нижней 7. Перед загрузкой срезывателя грунтом обоймы соединяются установочными винтами 6. Гнезда установочных винтов используются перед сдвигом образца для упорных винтов, с помощью которых создается зазор между обоймами. Зазор необходим для исключения трения
обойм. На дно нижней обоймы уложен жесткий фильтр 3, служащий для
отвода воды из под образца грунта. Размеры камеры срезывателя следующие: диаметр d = 71,4 мм; высота h = 40 мм; площадь A = 40 см2. На образец грунта 8, помещенный в срезыватель, устанавливается штамп 4
с верхним фильтром 3, служащий для передачи вертикальной нагрузки N
непосредственно на образец.
Вертикальная нагрузка на образец передается следующим образом
(см. рис. 4): секторный рычаг 11 с подвешенным к нему грузом 16 соединен с вертикальной рамой 10, которая с помощью винта 1, установленного в верхнем ригеле рамы, передает нагрузку на штамп. Секторный
рычаг 11 соединен с рамой 10 тросом. Трос облегает шкив ползуна 12,
установленного на оси рычага. Трос с рамой скреплен специальным
пальцем и вилкой, ввинченной в нижний ригель рамы. Такая конструкция соединения оси рычага и шарнирное крепление верхнего ригеля
рамы обеспечивает горизонтальное перемещение передающего вертикальную нагрузку устройства во время сдвига верхней обоймы.
30
Перед испытанием образца грунта рычаг 11 уравновешивается противовесом 13.
Механизм горизонтальной нагрузки установлен на специальном
кронштейне 20, который может перемещаться в вертикальном направлении. Такое устройство позволяет быстро совместить плоскость среза
образца с плоскостью действия сдвигающей нагрузки. Горизонтальная
нагрузка на верхнюю обойму передается с помощью секторного рычага 21, шкива, установленного на оси рычага, и троса 22, прилегающего
к шкиву и соединенного с тягой верхней обоймы соединительной скобой 23. Рычаг 21 снабжен стопорным устройством 19, которое служит
для закрепления рычага в нерабочем положении прибора или для ограничения его поворота.
Соотношение плеч рычажных устройств определяется радиусами их
шкивов и секторов и составляет 1:10.
Подготовительные работы
С б о р к а с р е з ы в ат е л я
1. Нижнюю обойму 7 срезывателя монтируют на панели прибора при
помощи крепежного винта 9 (см. рис. 5).
2. На дно нижней обоймы помещают жесткий фильтр 3, который покрывают кружком фильтровальной бумаги.
3. Верхнюю обойму 5 устанавливают на нижнюю обойму 7.
4. В смонтированный срезыватель помещают цилиндрический образец грунта 8.
5. На поверхность образца укладывают кружок фильтровальной бумаги и ставят на нее жесткий фильтр 3 со штампом 4.
П р е д в а р и т е л ь н о е о б ж ат и е г р у н т а
в е р т и к а л ь н о й н а г р у з ко й
1. Проверяют все соединения загрузочного устройства. Раму 10 устанавливают упорным винтом 1 на штамп (см. рис. 4).
2. Индикатор 2 вертикального смещения штампа закрепляют на
кронштейне 3 и записывают нулевой отсчет.
3. На подвеску рычага 11 укладывают груз 16, соответствующий нагрузке N, которая определяется заданным нормальным напряжением
σ = N / A.
31
4. Образец грунта выдерживают под нагрузкой N до стабилизации
(прекращения) вертикального смещения. Начало полной стабилизации
считают с момента, когда скорость вертикального смещения штампа будет не более 0,01 мм/сут.
Ход работы
1. Готовят форму для записи данных, получаемых в ходе опыта
(табл. 7.2).
Таблица 7.2
Данные хода опыта по определению предельной сдвигающей нагрузки
при нормальном напряжении σ = … кПа
7. Подготавливают гири для передачи на образец первой ступени
сдвигающей нагрузки (вес гирь указан в табл. 7.1). В табл. 7.2 записывают величину первой ступени нагрузки и показания индикатора горизонтальных перемещений.
Индикатор перемещений имеет два циферблата (рис. 6). На малом
круге циферблата 1 отсчитываются целые миллиметры, а на большом 2 –
доли миллиметра. Цена деления большого круга 0,01 мм; тысячные
доли при отсчете берутся на глаз. Отсчет снимается по черным цифрам.
Отсчет на рис. 6 равен 2,258 мм.
Деформа- ПриращеВремя от
Номер Величина
Отсчет по ция сдви- ние дефорСуммарная
начала
ступени ступени
индикато- га от на- мации сдвинагрузка
опыта t,
нагруз- нагрузки
ру, мм чала опы- га за минуту
F = Σ Qi, Н
Qi, Н
мин
ки
Δδ, мм
та δ, мм
1
0
1
2
...
Внимание! Таблица займет около двух страниц.
Рис. 6. Индикатор перемещений
2. Стопорные винты 6, соединяющие верхнюю 5 и нижнюю 7 обоймы
срезывателя (см. рис. 5), вывинчивают так, чтобы концы их на 3…5 мм
не доходили до выступов нижней обоймы*.
3. На верхнюю резьбовую часть винтов 6 навинчивают гайки до упора в перекладину.
4. Устанавливают индикатор горизонтальных перемещений в кронштейн так, чтобы ножка индикатора упиралась в верхнюю обойму срезного прибора и отсчет по малому циферблату составлял примерно 8…9 мм.
5. Придерживая винт 6 за утолщенную часть с накаткой (чтобы он
не вращался), обе гайки одновременно поворачивают на один-два оборота так, чтобы между верхней 5 и нижней 7 обоймами образовался зазор 1…2 мм.
6. Рычаг передачи горизонтальной нагрузки 21 (см. рис. 4) аккуратно соединяют тросом 22 с верхней обоймой срезывателя (со скобой 23).
* Операции по пп. 2–4 обычно выполнены лаборантами при подготовке работы.
32
8. Прикладывают гири первой ступени q1 сдвигающей силы. Один
студент укладывает на подвеску плавно, без удара, гири, а другой замечает время. Третий студент через каждые 60 с снимает отсчет (показания) по индикатору и записывает их в табл. 7.2.
Ступень сдвигающей нагрузки выдерживают до тех пор, пока приращение горизонтальной деформации Δδ за минуту станет не более
0,01 мм (одно деление по большому циферблату индикатора). После
этого, не снимая гири первой ступени q1, добавляют гири второй ступени нагрузки q2 (рис. 7).
9. Вторую и все последующие ступени сдвигающей нагрузки прикладывают и выдерживают так же, как и первую ступень.
10. Сдвигающую нагрузку увеличивают до разрушения (сдвига) образца. Разрушение фиксируют по незатухающей или увеличивающейся
скорости горизонтального смещения δ верхней обоймы при постоянной
нагрузке F (рис. 8, а).
33
Начало разрушения определяют по двум признакам:
деформация сдвига δ после приложения очередной ступени горизонтальной нагрузки не загасает в течение 8 мин, т. е. за каждую из последних восьми минут деформация сдвига Δδ будет превышать 0,01 мм;
суммарная деформация сдвига достигла 4 мм.
11. За предельную сдвигающую нагрузку Fu принимают горизонтальную нагрузку перед разрушением образца (без последней ступени):
n 1
n 1
i 1
i 1
Fu   Qi  10
10  qi .,
где 10 – передаточное число рычага сдвигающей нагрузки.
Касательное напряжение τ в плоскости сдвига, соответствующее нагрузке Fu, принимают равным сопротивлению грунта сдвигу при данном нормальном напряжении σ:
u 
Fu
,
A
где A – площадь поверхности сдвига, равная 40 см2.
Обработка результатов испытаний
Рис. 7. График изменения деформации сдвига δ во времени t
от горизонтальной нагрузки F
Обработка результатов испытаний заключается в определении сопротивления грунта сдвигу τu при вертикальных напряжениях σ1, σ2 и σ3
и построении графика зависимости τu = f (σ).
1. Результаты всех сдвиговых испытаний заносят в табл. 7.3.
Таблица 7.3
Результаты определения сопротивления грунта сдвигу
Рис. 8. Результаты сдвиговых испытаний связного грунта:
а – зависимость деформации сдвига от касательных
напряжений; б – график сопротивления сдвигу
34
Номер
бригады
Нормальное напряжение в плоскости
сдвига σi, кПа
1
100
2
200
3
300
Величина предельной
горизонтальной нагрузки Fu,i, Н
35
Сопротивление
грунта сдвигу
τu,i, кПа
2. Значения угла внутреннего трения грунта φ и удельного сцепления
c вычисляют путем статистической обработки опытных данных методом наименьших квадратов по формулам ГОСТ 12248–2010:
tg  
tg
n  u , i  i   u , i
 i ;
n  i    i  i
2
u ,i  i 2   i  u ,i i

сñ 
,
n  i 2   i  i
где n – количество определений τu.
3. График зависимости τu = f (σ) строят в одинаковом масштабе для
τu и σ. При построении рекомендуется принять следующий масштаб:
5 см = 100 кПа (см. рис. 8, б).
Лабораторная работа № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ДЕФОРМАЦИИ ПЕСКА
И ГЛИНИСТОГО ГРУНТА (ГОСТ 12248–2010)
Сжимаемость грунта – это его способность уменьшаться в объеме
в результате более плотной переупаковки частиц под действием нагрузки.
Модуль деформации E является одним из показателей сжимаемости
грунта и используется при расчете деформаций оснований. В отличие
от модуля упругости, он учитывает не только упругие, но и пластические (остаточные) деформации.
По модулю деформации дисперсные грунты классифицируются согласно ГОСТ 25100–2011 (табл. 8.1).





1
 x   y   z  ;,
E
y 
1
 y   x   z  ;
E
z 
1
 z   x   y  ;,
E
Модуль деформации, МПа
E≤5
 x   y  0.
Таблица 8.1
Очень сильнодеформируемые

x 
где εx, εy и εz – относительные деформации вдоль осей x, y и z соответственно; E – модуль деформации, кПа; ν – коэффициент поперечной
деформации (коэффициент Пуассона); σx, σy и σz – нормальные напряжения вдоль осей x, y и z соответственно, кПа.
В условиях компрессионного сжатия грунта горизонтальные деформации невозможны, поэтому
Классификация грунтов по деформируемости
Разновидность грунтов
В лабораторных условиях модуль деформации определяют, используя стабилометры (приборы трехосного сжатия) или одометры (компрессионные приборы).
Для определения модуля деформация в полевых условиях применяют прямые и косвенные методы. К прямым методам относятся испытания грунта штампами и прессиометрами (ГОСТ 20276–99). В этих
методах модуль деформации получают расчетом на основе экспериментальных данных. При использовании косвенных методов, среди которых статическое и динамическое зондирование (ГОСТ 19912–2012),
модуль деформации оценивают по корреляционным (статистическим)
зависимостям (СП 11-105–97. Часть 1. Приложение И).
В настоящей лабораторной работе требуется определить модуль деформации песка и глинистого грунта в условиях компрессионного сжатия, при котором деформирование грунта происходит в вертикальном
направлении без возможности горизонтального расширения.
В небольшом интервале напряжений, когда деформирование грунта
можно считать линейным, справедлив обобщенный закон Гука:
Сильнодеформируемые
5 < E ≤ 10
Среднедеформируемые
10 < E ≤ 50
Так как для опыта используется образец грунта цилиндрической
формы, то
Слабодеформируемые
E > 50
 x   y  0.
36
37
Подставляя последние два условия в обобщенный закон Гука, получаем формулу для вычисления модуля деформации грунта
E

,
mv
причем
  1
2 2
;
1 
mv 
z
;,
z
где β – безразмерный коэффициент, учитывающий невозможность бокового (поперечного) расширения грунта в условиях компрессионного
сжатия; mv – коэффициент сжимаемости грунта, кПа−1; εz – относительная вертикальная деформация; σz – вертикальное напряжение, вызвавшее деформацию εz, кПа.
Коэффициент Пуассона грунта ν определяют в стабилометрах, используя формулу
y

 x  ,
z z
или с помощью компрессионных приборов, измеряющих горизонтальные напряжения в грунте, исходя из соотношения
x   y 

z.
1 
При отсутствии экспериментальных данных ГОСТ 12248–2010 допускает использовать следующие значения коэффициента β: 0,8 – для
песков; 0,7 – для супесей; 0,6 – для суглинков; 0,4 – для глин.
Результаты исследования сжимаемости грунта представляют в виде
компрессионных кривых (рис. 9). Компрессионные кривые – это графики зависимости коэффициента пористости e или относительной вертикальной деформации ε от вертикального напряжения (давления p).
Чем больше угол наклона секущей к компрессионной кривой, тем более сжимаем грунт.
Коэффициенты пористости e для построения компрессионной кривой определяют по изменению в ходе опыта высоты образца грунта Δh.
38
Рис. 9. Компрессионные кривые
к расчету коэффициентов сжимаемости m0 и mv и одометрического модуля деформации Eoed
Если считать частицы грунта и воду несжимаемой, то уменьшение
объема грунта под давлением p возможно только за счет сокращения
объема пор. В таком случае объем твердых частиц грунта до и после
уплотнения не изменяется.
Учитывая, что относительное содержание твердых частиц грунта m
связано с коэффициентом пористости e соотношением
m
1
,
1 e
объем твердых частиц грунта до и после приложения нагрузки составит
1
1
h  hi A,
hA
1  e0
1  ei
где h – высота образца грунта до приложения нагрузки; A – площадь поперечного сечения образца; e0 – коэффициент пористости образца до
приложения нагрузки; Δhi и ei – осадка и коэффициент пористости образца грунта после приложения нагрузки pi.
39
Преобразуя последнее равенство, получаем формулу для вычисления коэффициента пористости после приложения нагрузки pi:
ei  e0  ei  e0 
hi
1  e0 .
h
Кроме определения модуля деформации, в данной работе изучается
характер развития осадки песка и глинистого грунта во времени.
Деформации образца песка происходят очень быстро и завершаются (стабилизируются) в течение нескольких минут. Деформации образца глинистого грунта развиваются медленно и заканчиваются через несколько часов (около суток). Аналогично в натурных условиях: осадка
зданий на песчаном основании завершается за период строительства,
а на глинистом – продолжается много лет.
ры и записаны исходные отсчеты по ним. Затем к образцам была приложена первая ступень нагрузки, созданная весом гирь 30 H и соответствующая давлению p1 = 50 кПа (см. табличку у прибора). При этом
давлении образцы уплотняли в течение суток (t = 24 ч) до полной стабилизации осадок.
Необходимое оборудование и материалы





Рычажные прессы для приложения нагрузки – 4 шт.
Одометры с глинистым грунтом – 2 шт.
Одометры с песком – 2 шт.
Индикаторы для измерения деформаций – 8 шт.
Секундомеры – 4 шт.
Подготовительные работы
Уплотнение образцов грунта происходит в металлических рабочих
кольцах одометров без возможности его бокового расширения (рис. 10).
Высота образца грунта h = 20 мм, а площадь торцевой поверхности A =
= 60 см2.
При подготовке опыта из монолитов грунта в кольца были отобраны
образцы песка и глинистого грунта ненарушенной структуры, а в бюксы взяты пробы грунта для определения влажности.
Рабочие кольца с грунтом до компрессионных испытаний были
взвешены, после чего рассчитана плотность грунтов (см. лабораторную работу № 2). По влажности и плотности определены начальные
коэффициенты пористости e0 песка и глинистого грунта (см. лабораторную работу № 3).
Одометры с грунтом были установлены под рычажные прессы.
До приложения нагрузки (при p0 = 0 кПа) были поставлены индикато40
Рис. 10. Установка для компрессионных испытаний грунтов: 1 – одометр с грунтом; 2 – рама для передачи нагрузки на грунт; 3 – рычаг;
4 – гири; 5 – индикатор; 6 – образец грунта
41
Ход работы
Окончание табл. 8.2
Таблица 8.2
Результаты измерения деформаций грунтов
Среднее
арифметическое
2
Правый
1
Отсчеты по индикаНарастание Полная деторам, мм
деформаций формация
от второй
при данном
ступени дав- давлении
ления s, мм
Δhi, мм
Левый
Время от наИнтенсивчала прилоность давжения данной
ления p,
ступени давкПа
ления
3
4
5
6
7
—
—
Δh0 = 0
0
—
24 ч
—
0
0,000
Глинистый грунт
p0 = 0
p1 = 50
Δh1 =
1 мин
2 мин
3 мин
p2 = 200
5 мин
10 мин
20 мин
30 мин
60 мин
Δh2 =
42
2
Среднее
арифметическое
1
Отсчеты по индикаНарастание Полная деторам, мм
деформаций формация
от второй
при данном
ступени дав- давлении
ления s, мм
Δhi, мм
Правый
Время от наИнтенсивчала прилоность давжения данной
ления p,
ступени давкПа
ления
Левый
1. Подготавливают форму для записи данных, получаемых в ходе испытания (табл. 8.2).
2. Переносят показания индикаторов при p0 = 0 кПа в табл. 8.2
(см. табличку у приборов). Эти же отсчеты дублируют в следующей
строке при p1 = 50 кПа и t = 0.
3. При давлении p1 = 50 кПа (перед приложением второй ступени нагрузки) снимают и записывают в таблицу отсчеты по индикаторам. Эти
же отсчеты дублируют в следующей строке при p2 = 200 кПа и t = 0.
Все отсчеты берут с точностью до 0,001 мм.
3
4
5
6
7
—
—
Δh0 = 0
0
—
24 ч
—
0
0,000
Песок
p0 = 0
p1 = 50
Δh1 =
1 мин
2 мин
p2 = 200
3 мин
5 мин
10 мин
20 мин
Δh2 =
4. Прикладывают (добавляют) вторую ступень нагрузки к образцу
глинистого грунта. Для этого на подвеску рычага плавно опускают гири
весом 90 H (давление доводят до p2 = 200 кПа), в этот момент замечают
время по секундной стрелке.
Опыт с образцом песка начинают через 10…15 мин после начала испытания образца глинистого грунта.
5. Через 1 мин два наблюдателя берут первый отсчет одновременно
по двум индикаторам. При этом первые цифры отсчета замечают заранее, а в момент снятия отсчета уточняют последние цифры (сотые и тысячные). Точно так же берут последующие отсчеты в моменты времени,
указанные в табл. 8.2.
Время отсчитывают от начала приложения второй ступени нагрузки.
43
6. Одновременно с занесением в табл. 8.2 отсчетов по индикаторам
заполняют все остальные ее графы.
В стб. 5 вносят средние арифметические значения из показаний двух
индикаторов.
Для получения величин деформаций во времени (стб. 6) от воздействия второй ступени давления (Δp = p2 – p1, кПа) нужно из среднего
значения при t = 0 вычитать последовательно средние значения для моментов времени t = 1, 2, 3 мин и т. д. При t = 0 деформация s = 0.
7. Для получения полной деформации при каждой величине давления (стб. 7) нужно из среднего значения отсчетов при p0 = 0 (в этот момент деформации Δh0 = 0) последовательно вычесть средние значения
при p1 и p2 в момент окончания опыта.
Ниже приводится пример заполнения табл. 8.2 при p1 = 50 кПа и p2 =
= 200 кПа (табл. 8.3).
Таблица 8.3
Пример заполнения табл. 8.2
Среднее
арифметическое
2
Правый
1
Отсчеты по индикаторам, мм
Левый
Время от наИнтенсивчала прилоность давжения данной
ления
ступени давp, кПа
ления
3
4
5
Нарастание Полная дедеформаций формация
от второй сту- при данном
пени давледавлении
ния s, мм
Δhi, мм
6
7
Δh0 = 0,000
Глинистый грунт
p0 = 0
p1 = 50
p2 = 200
—
3,050 4,450
3,750
—
0
3,050 4,450
3,750
—
24 ч
2,520 3,980
3,250
—
0
2,520 3,980
3,250
0,000
1 мин
2,330 3,774
3,052
0,198
…
…
2,570
0,680
…
60 мин
…
…
1,820 3,320
44
Δh1 = 0,500
Δh2 = 1,180
Нужно иметь в виду, что от второй ступени давления деформации
глинистого грунта не успевают завершиться за время проведения опыта, и величина деформации при t = 60 мин, условно принимается за
конечную.
Обработка результатов испытаний
1. По данным табл. 8.2 (стб. 1 и 7) заполняют табл. 8.4. При этом начальные коэффициенты пористости (при p0 = 0) принимают для глинистого грунта e0 = 1,100, а для песка e0 = 0,800. Все вычисления производят с точностью до 0,001.
Таблица 8.4
Результаты компрессионных испытаний грунтов
Относительная
Изменение Коэффицидеформация
Интенсив- Полная декоэффициента
ент пориность дав- формация при при данном
Грунт
пористости
стости
давлении
ления p, данном давлеei  i 1  e0  ei  e0  ei
hi
кПа
нии Δhi, мм
i 
h
1
Глин.
грунт
2
3
4
5
p0 = 0
0,000
0,000
0,000
e0 = 1,100
p1 = 50
e1 =
p2 = 200
e2 =
p0 = 0
Песок
6
0,000
0,000
0,000
e0 = 0,800
p1 = 50
e1 =
p2 = 200
e2 =
2. По данным табл. 8.4 строят компрессионные кривые для песка
и глинистого грунта (рис. 11). При построении рекомендуется принять
следующие масштабы: для p – 4 см = 100 кПа, для e – 1 см = 0,100.
По вертикальной оси за начало координат нужно принять e = 0,600.
45
модуль деформации по данным компрессионных испытаний, кПа:

E
  Eoed .
mv
Здесь ε1 и ε2 – относительные вертикальные деформации, соответствующие давлениям p1 и p2; e1 и e2 – коэффициенты пористости, соответствующие давлениям p1 и p2.
4. По данным табл. 8.2 (стб. 2 и 6) строят кривые нарастания деформаций во времени от второй ступени давления (рис. 12). Масштабы: для
s – 1 см = 0,1 мм, для t – 1 см = 2 мин.
Рис. 11. Компрессионные кривые: а – зависимость
коэффициента пористости e от давления p;
б – зависимость относительной вертикальной
деформации ε от давления p; 1 – глинистый грунт; 2 – песок
3. Для песка и глинистого грунта вычисляют показатели сжимаемости в интервале давлений от p1 = 50 кПа до p2 = 200 кПа:
коэффициенты сжимаемости, кПа−1:
e e
m0  11 – 22 ;
p22 – pp11
mv 
m0
22  1
;
или mv 
1  e0
p2  p1
одометрический модуль деформации, кПа:
p  p1
;
Eoed  22
22  1
46
Рис. 12. Кривые развития осадок во времени:
1 – глинистый грунт; 2 – песок
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Что называют гранулометрическим составом грунта? Для чего его
определяют?
2. Какие грунты называют дисперсными и как их используют в строительстве?
3. Какой грунт называют песком (супесью, суглинком, глиной)?
4. Какие грунты называют глинистыми?
5. Приведите классификацию частиц грунта по размерам.
6. Перечислите основные (получаемые экспериментально) физические характеристики грунтов и способы их определения.
7. Перечислите дополнительные (вычисляемые) физические характеристики грунтов.
47
8. Что называют плотностью грунта? Какими методами ее определяют?
9. От чего зависит плотность грунта?
10. Что называют плотностью сухого грунта?
11. Запишите формулу, связывающую плотность грунта, плотность
сухого грунта и весовую влажность.
12. Что называют плотностью частиц грунта?
13. Что больше: удельный вес грунта или удельный вес частиц грунта и почему?
14. Запишите формулу для вычисления удельного веса грунта с учетом взвешивающего действия воды.
15. Что называют пористостью грунта?
16. Что называют коэффициентом пористости грунта? Перечислите
разновидности песков по коэффициенту пористости.
17. Чему равен коэффициент пористости грунта, если его пористость равна 0,2?
18. Чему равен коэффициент пористости грунта, если его плотность
равна 1,98 г/см3, влажность 0,2, а плотность твердых частиц 2,7 г/см3?
19. Что называют весовой влажностью грунта и как ее определяют?
20. Вычислите влажность грунта при полном водонасыщении, если
пористость грунта равна 0,27, а плотность твердых частиц 2,7 г/см3.
21. Что называют коэффициентом водонасыщения грунта? В каком
диапазоне может варьировать значение коэффициента водонасыщения?
22. В каком состоянии находится грунт, если его коэффициент водонасыщения равен нулю (единице)?
23. Что называют влажностью грунта на границе пластичности (раскатывания)? Как ее определяют?
24. Что называют влажностью грунта на границе текучести? Изобразите рисунок, поясняющий способ ее определения.
25. Напишите формулу для вычисления числа пластичности грунта.
Поясните, для чего его вычисляют.
26. Перечислите разновидности глинистых грунтов по числу пластичности.
27. Определите разновидность глинистого грунта, у которого влажность на границе текучести wL равна 25 %, а влажность на границе пластичности wp – 15 %.
28. Напишите формулу для вычисления показателя текучести грунта. Поясните, для чего его вычисляют. В каком диапазоне может варьировать значение показателя текучести?
29. Перечислите разновидности глинистых грунтов по показателю
текучести.
30. Какова консистенция глинистого грунта, если его показатель текучести больше единицы (меньше нуля)?
31. Перечислите основные законы механики грунтов.
32. Запишите закон фильтрации для песчаного грунта. Ответ поясните графиком.
33. Запишите закон фильтрации для глинистого грунта. Дайте понятие о начальном градиенте фильтрации. Ответ обоснуйте графиком.
34. Что называют коэффициентом фильтрации? Ответ обоснуйте
формулой. Укажите размерность коэффициента фильтрации.
35. В каких расчетах используют коэффициент фильтрации грунта?
36. За время t = 20 с через образец песчаного грунта с площадью поперечного сечения A = 50 см2 профильтровался объем воды Q = 10 мл.
Вычислите скорость фильтрации воды через образец грунта?
37. Вычислите коэффициент фильтрации песка, если при гидравлическом градиенте I = 1 за время t = 20 с через образец песчаного грунта с площадью поперечного сечения A = 50 см2 профильтровался объем
воды Q = 10 мл?
38. Перечислите механические характеристики грунтов.
39. Перечислите прочностные характеристики грунтов.
40. В каких расчетах используют прочностные характеристики
грунта?
41. Запишите закон предельного сопротивления сдвигу несвязного
грунта. Ответ обоснуйте графиком.
42. Запишите закон предельного сопротивления сдвигу связного
грунта. Ответ обоснуйте графиком.
43. Приведите схему испытания грунта в приборе плоскостного среза? Укажите напряжения, действующие в плоскости среза. Ответ поясните формулами.
44. Два одинаковых образца грунта были испытаны в приборах плоскостного среза. Во время испытаний первый образец грунта находился под давлением p1 = 100 кПа, второй – под давлением p2 = 200 кПа.
В результате испытаний были определены предельные сопротивления
грунта сдвигу, равные соответственно 60 и 110 кПа. Вычислите коэффициент трения, удельное сцепление и давление связности испытанного грунта.
45. Что принимают за критерий условной стабилизации деформации
при испытаниях грунта в приборах плоскостного среза и одометрах?
48
49
46. Перечислите деформационные характеристики грунтов.
47. В каких расчетах используют деформационные характеристики
грунта?
48. Что называют сжимаемостью грунта? Какова физическая сущность сжимаемости?
49. Что называют компрессионным сжатием грунта?
50. В каком случае возможно сжатие полностью водонасыщенного
грунта?
51. Для чего используют одометр (компрессионный прибор)?
52. Перечислите характеристики грунта, которые можно определить
в компрессионном приборе.
53. Перечислите разновидности дисперсных грунтов по модулю деформации.
54. Изобразите схему испытания грунта в компрессионном приборе.
55. Изобразите компрессионную кривую. Сформулируйте и запишите закон уплотнения грунта.
56. Изобразите компрессионные кривые для торфа и песка.
57. Изобразите две компрессионные кривые: первую – для грунта,
обладающего структурной прочностью; вторую – для грунта, не обладающего структурной прочностью.
58. Как, испытывая грунт в одометре, определяют упругую и остаточную деформации грунта? Ответ обоснуйте графиком.
59. Изобразите кривые развития деформаций во времени для песка
и глинистого грунта.
60. В одометре испытали грунт не обладающий структурной прочностью. До приложения нагрузки коэффициент пористости грунта был
равен 0,800. После приложения давления p = 200 кПа и стабилизации
деформации коэффициент пористости составил 0,700. Вычислите коэффициенты сжимаемости m0 и mv испытанного грунта.
61. В одометре испытали грунт не обладающий структурной прочностью. До приложения нагрузки коэффициент пористости грунта был
равен 0,800. После приложения давления p стабилизированная относительная вертикальная деформация грунта ε составила 0,1. Вычислите
коэффициент пористости, соответствующий стабилизированному состоянию грунта.
62. В одометре испытали грунт не обладающий структурной прочностью. После приложения давления p = 200 кПа и стабилизированная относительная вертикальная деформация грунта ε составила 0,01.
Вычислите коэффициент сжимаемости mv испытанного грунта.
63. В одометре испытали грунт не обладающий структурной прочностью. До приложения нагрузки высота образца грунта составляла
20 мм. После приложения давления p = 200 кПа стабилизированная
осадка грунта составила 0,2 мм. Вычислите коэффициент сжимаемости
mv испытанного грунта.
64. Что называют коэффициентом Пуассона? Ответ поясните схемой и формулой. В каком приборе определяют коэффициент Пуассона
грунта?
65. Перечислите соотношения, которые необходимо использовать,
чтобы получить формулу E = β / mv для вычисления модуля деформации
грунта по результатам компрессионного сжатия.
66. В координатной четверти «нагрузка – осадка» изобразите две
кривые. Первая кривая должна соответствовать компрессионным испытаниям грунта, а вторая – штамповым.
50
51
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Учебная литература
1. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии): учебник / Б. И. Далматов. – 3-е
изд., стер. – СПб.: Лань, 2012. – 416 с.
2. Мангушев Р. А. Механика грунтов: учебник / Р. А. Мангушев, В. Д. Карлов, И. И. Сахаров. – М.: Изд-во АСВ, 2009. – 264 с.
3. Ухов С. Б. Механика грунтов, основания и фундаменты: учеб. пособие /
С. Б. Ухов [и др.]; под ред. С. Б. Ухова. – 3-изд., испр. – М.: Высш. шк., 2004. –
566 с.
4. Цытович Н. А. Механика грунтов (краткий курс): учебник / Н. А. Цытович. – 8-е изд., стер. – М.: Ленанд, 2014. – 288 с.
Нормативно-техническая литература
5. ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. – М., 2005. – 18 с.
6. ГОСТ 12071–2000. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов. – М., 2001. – 22 с.
7. ГОСТ 12248–2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. – М., 2011. – 78 с.
8. ГОСТ 12536–79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. – М., 2008. – 16 с.
9. ГОСТ 19912–2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим
и динамическим зондированием. – М., 2013. – 20 с.
10. ГОСТ 20276–99. Грунты. Методы полевого определения характеристик
прочности и деформируемости. – М., 2000. – 85 с.
11. ГОСТ 20522–96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. – М., 1997. – 23 с.
12. ГОСТ 25100–2011. Грунты. Классификация. – М., 2013. – 38 с.
13. ГОСТ 25584–90. Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации. – М., 2008. – 16 с.
14. ГОСТ 30416–96. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения. – М., 1997. – 18 с.
15. ГОСТ 30672–99. Грунты. Полевые испытания. Общие положения. – М.,
2000. – 9 с.
16. СНиП 2.02.01–83*. Основания зданий и сооружений. – М., 2006. – 48 с.
17. СП 11-105–97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ. – М., 1997. – 56 с.
52
Оглавление
Введение.................................................................................................................3
Лабораторная работа № 1. Определение гранулометрического состава
грунта полевым методом.................................................................................4
Лабораторная работа № 2. Определение плотности глинистого грунта
методом режущего кольца (ГОСТ 5180–84)..................................................9
Лабораторная работа № 3. Определение природной влажности
глинистого грунта (ГОСТ 5180–84)..............................................................11
Лабораторная работа № 4. Определение характерных влажностей
глинистого грунта (ГОСТ 5180–84)..............................................................14
Лабораторная работа № 5. Определение коэффициента пористости
песка в предельно рыхлом и предельном плотном сложении...................20
Лабораторная работа № 6. Определение коэффициента фильтрации
песка (ГОСТ 25584–90)..................................................................................23
Лабораторная работа № 7. Определение прочностных характеристик
глинистого грунта (ГОСТ 12248–2010)........................................................26
Лабораторная работа № 8. Определение модуля деформации песка
и глинистого грунта (ГОСТ 12248–2010).....................................................36
Вопросы для самоконтроля.................................................................................47
Рекомендуемая литература..................................................................................51
53
Учебное издание
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ
И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Методические указания
Составители: Мангушев Рашид Александрович,
Ершов Андрей Владимирович
Редактор В. А. Преснова
Корректор К. И. Бойкова
Компьютерная верстка В. Е. Королевой
Подписано к печати 26.12.14. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная.
Усл. печ. л. 3,1. Тираж 500 экз. Заказ 135. «С» 90.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.
54
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
684 Кб
Теги
labor, mangushev, issled
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа