Физические и физико-химические свойства и характеристики грунтов. (Лекция 2)

Содержание

Слайд 2

План 2.1 Физические свойства грунтов. 2.2 Физико-химические свойства грунтов..

План
2.1 Физические свойства грунтов.
2.2 Физико-химические свойства грунтов..

Слайд 3

V – объем грунта; Vs– объем твердой фазы, Vn– объем пор,

V – объем грунта;
Vs– объем твердой фазы,
Vn– объем пор,
Vw– объем

воды в порах;
Vg– объем воздуха (газа);
m – масса единицы объема грунта в естественном состоянии;
ms– масса твердой фазы;
mw– масса воды в порах;
mg– масса газа, принимаемая равной нулю.

2.1 Физические свойства грунтов.

Слайд 4

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ - основные, определяются только путем непосредственных лабораторных исследований

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ - основные, определяются только путем непосредственных лабораторных

исследований грунтов: гранулометрический состав; плотность грунта ρ;
плотность частиц ρs; естественная влажность W. для пылевато-глинистых грунтов: влажность на границе раскатывания WP.
влажность на границе текучести WL; - производные определяются аналитически, т.к. всегда могут быть выражены через основные: плотность сухого грунта ρd; пористость n; коэффициент пористости e; полная влагоемкость Wsat ; степень влажности SR. для пылевато-глинистых грунтов : число пластичности IP ; показатель текучести IL .
Слайд 5

ГОСТ 12536-2014. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 12536-2014. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

Гранулометрический (зерновой) состав грунта следует определять по весовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженное в процентах, по отношению к весу сухой пробы грунта, взятой для анализа.
При определении гранулометрического состава грунта частицы из которых состоит грунт делят на различные группы в зависимости от размера – фракции.
Слайд 6

Метод просеивания на ситах (ручной) Сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; мм

Метод просеивания на ситах (ручной)

Сита с размером отверстий
10; 5; 2;

1; 0,5; мм
Слайд 7

Применяют в основном для определения содержания частиц разной величины в крупнообломочных,

Применяют в основном для определения содержания частиц разной величины в крупнообломочных,

песчаных и реже супесчаных грунтах

Метод просеивания на ситах (механизированный)

Слайд 8

Ареометрический метод Применяют для проведения анализа зернового состава глинистых грунтов.

Ареометрический метод

Применяют для проведения анализа зернового состава глинистых грунтов.

Слайд 9

Метод отбора проб суспензии пипеткой Пользуются при определении зернового состава мелких песчаных, супесчаных и легкосуглинистых грунтов

Метод отбора проб суспензии пипеткой

Пользуются при определении зернового состава мелких


песчаных, супесчаных и легкосуглинистых грунтов
Слайд 10

Степень неоднородности гранулометрического состава Cu определяется по формуле : Пески следует

Степень неоднородности гранулометрического состава Cu определяется по формуле :
Пески следует

считать со степенью неоднородности
Cu >3 - неоднородными; Cu< 3 - однородными (а также
мелкие пески с содержанием 90% и более (по массе)
частиц размером 0,1…0,25мм

где d60, d10 – диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10% (по массе) частиц.

Слайд 11

Наименования несвязных песчаных грунтов по гранулометрическому составу

Наименования несвязных песчаных грунтов
по гранулометрическому составу

Слайд 12

Плотностью грунта, ρ (г/cм3) - называют отношение массы влажного образца грунта

Плотностью грунта, ρ (г/cм3) - называют отношение массы влажного образца

грунта к объему, включая поры заполненные водой или водой и воздухом. Физический смысл плотности грунта выражается формулой:
где m – масса влажного образца грунта, г; V – объем грунта, включая поры заполненные
водой или водой и воздухом см3.
Слайд 13

ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. Плотность грунтов определяют

ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.

Плотность грунтов определяют

методами: режущего кольца, методом лунки, взвешивания в воде и взвеши-вания в нейтральной жидкости
Слайд 14

Метод режущего кольца

Метод режущего кольца

Слайд 15

Через плотность определяется одна из важнейших характеристик грунта - удельный вес

Через плотность определяется одна из важнейших характеристик грунта - удельный вес

γ , (кН/м3).

,
где g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2).
Удельный вес грунта используется при определении расчетного сопротивления грунта основания, напряже-ний от собственного веса грунта, давления грунта на ограждение конструкций.

Слайд 16

Плотность частиц грунта, ρs (г/cм3) – отношение массы сухого грунта (исключая

Плотность частиц грунта, ρs (г/cм3) – отношение массы сухого грунта

(исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого же грунта. Физический смысл плотности частиц можно пред-ставить выражением:

где ms – масса сухого грунта, г;.
Vs – объем сухого грунта, см3.

Слайд 17

Величина плотности частиц грунтов определяется их минеральным составом и присутствием органических веществ

Величина плотности частиц грунтов определяется их минеральным составом и присутствием

органических веществ
Слайд 18

Определение плотности твердых частиц при помощи пикнометра

Определение плотности твердых частиц при помощи пикнометра

Слайд 19

Природная влажность, W – это отношение массы воды, содержащийся в грунте,

Природная влажность, W – это отношение массы воды, содержащийся в

грунте, к массе частиц, выра-жаемое в долях единиц, иногда в процентах.

где mw – масса воды, г;
тs – масса сухого грунта, г;
т – масса влажного грунта, г;

Природная влажность используется при опреде-лении плотности сухого грунта, степени заполнения пор грунта водой, консистенции связных грунтов и т.д.

Слайд 20

Метод высушивания до постоянной массы

Метод высушивания до постоянной массы

Слайд 21

Определение влажности с помощью влагомера

Определение влажности с помощью влагомера

Слайд 22

Высушивание проб грунта сжиганием таблеток сухого спирта

Высушивание проб грунта сжиганием таблеток сухого спирта

Слайд 23

Пластичностью грунта называют способность его деформироваться под действием внешнего давления без

Пластичностью грунта называют способность его деформироваться под действием внешнего давления без

разрыва, сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения деформирующего усилия.
Слайд 24

Граница текучести, WL (влажность на границе текучести) характеризует влажность, при которой

Граница текучести, WL (влажность на границе текучести) характеризует влажность, при которой

грунт из пластичного состояния переходит в полужидкое – текучее.

Граница раскатывания WР (влажность на границе раскатывания) соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода из твердого состояния в пластичное.

Слайд 25

Определение влажности на границе раскатывания

Определение влажности на границе раскатывания

Слайд 26

Определение влажности на границе текучести стандартным конусом

Определение влажности на границе текучести
стандартным конусом

Слайд 27

Плотность сухого грунта, ρd (г/cм3) – это отношение массы сухого грунта

Плотность сухого грунта, ρd (г/cм3) – это отношение массы сухого

грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющи-еся в этом грунте поры)

где V – объем влажного грунта, см3;
ρ – плотность влажного грунта, г/cм3
W – природная влажность

ρd =1100-1300 кг/м3 - грунты непригодны
для строительства.
ρd = 1600-1800 кг/м3 - грунты прочные
пригодны для строительства

Слайд 28

Пористость, n – это отношение объема пор к общему объему, занимаемому

Пористость, n – это отношение объема пор к общему объему,

занимаемому грунтом. Коэффициент пористости е, - это отношение объема пор к объему твердой фазы

В качестве естественного основания не могут быть использованы пески рыхлые.

Слайд 29

Степень плотности песков ID определяется по формуле: где е – коэффициент

Степень плотности песков ID определяется по формуле:

где е – коэффициент

пористости при естественном
или искусственном сложении;
emax – коэффициент пористости в предельно-
плотном сложении;
emin – коэффициент пористости в предельно-
рыхлом сложении.
Слайд 30

Полная влагоемкость, Wsat – это максимальная влажность возможная для данного грунта,

Полная влагоемкость, Wsat – это максимальная влажность возможная для данного

грунта, т.е. его влажность при заполнении всех пор водой Wsat=Wmax. Полная влагоемкость рассчитывается по формуле:
Слайд 31

Коэффициент водонасыщения, Sr – это степень заполнения пор грунта водой.

Коэффициент водонасыщения, Sr – это степень заполнения пор грунта водой.


Слайд 32

Если Sr где eL - коэффициент пористости грунта при влажности на

Если Sr<0,8 то пылевато-глинистые грунты проверяют на просадочность Iss по

формуле:

где eL - коэффициент пористости грунта при влажности на границе текучести определяется по формуле:

К просадочным грунтам относятся пылевато-глинистые грунты со степенью влажности Sr<0,8, для которых величина вычисленного показателя просадоч-ности Iss меньше значений приведенных в таблице

Слайд 33

Число пластичности, Ip – это интервал влажности, в пределах которого грунт

Число пластичности, Ip – это интервал влажности, в пределах которого грунт

находится в пластичном сос-тоянии, и определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания:

По числу пластичности определяют подвиды глинистых грунтов

Слайд 34

В качестве естественного основания не могут быть использованы пылевато-глинистые грунты в

В качестве естественного основания не могут быть использованы пылевато-глинистые грунты

в текучем состоянии.

Показатель текучести, IL – указывает, в каком состоя-нии по консистенции находится пылевато - глинистый
грунт

Слайд 35

При предварительной оценке к водопроницаемым грунтам относят: песчаные; супеси и суглинки

При предварительной оценке к водопроницаемым грунтам относят: песчаные; супеси и

суглинки с IL > 0,25; глины с IL > 0,5. Пылевато-глинистые грунты с характеристиками, не удовлетворяющими данным условиям, относятся к водонепроницаемым (водоупорам). Если водопроницаемый грунт залегает ниже уровня подземных вод, то его скелет, состоящий из твердых частиц, облегчается, т.к. вода оказывает на них взве-шивающее действие. Удельный вес во взвешенном состоянии:
Слайд 36

Расчетное сопротивление грунтов R0 при предварительной оценке их несущей способности определяется

Расчетное сопротивление грунтов R0 при предварительной оценке их несущей способности

определяется по таблицам № 1-3 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» стр.37-38.
Слайд 37

Если значения коэффициента пористости и индекса текучести грунтов не совпадают с

Если значения коэффициента пористости и индекса текучести грунтов не совпадают

с приведенными в таблице, то расчетное по формуле:

где e, IL - характеристики грунта, для которого определяется значение Rо
e1, e2 - соседние значения коэффициента пористости, в интервале между которыми находится значение коэффициента пористости для рассматриваемого грунта
Rо(1,0), Rо(1,1) - табличное значение Rо для e1 при IL=0 и IL=1 соответственно;
Rо(2,0), Rо(2,1)- то же для e2.

Слайд 38

Если значение коэффициента пористости совпадает с приведенными в таблице, то Rо

Если значение коэффициента пористости совпадает с приведенными в таблице, то

Rо определяется по формуле

.

В качестве естественного основания не могут быть использованы грунты с расчетным сопротив-лением R0<100 кПа.

Слайд 39

2.2 Физико-химические свойства грунтов Набухание - способность увеличивать свой объем в

2.2 Физико-химические свойства грунтов

Набухание - способность увеличивать свой объем в
процессе

смачивания водой или другими жидкостями.

Усадка – способность влажных грунтов уменьшить
свой объем при высыхании.

Слайд 40

Липкость – способность прилипать к поверхности различных предметов, приходящих с ними

Липкость – способность прилипать к поверхности
различных предметов, приходящих с

ними в соприкос-
новении при определенном содержании воды в грунте.

Просадочность – свойство грунтов резко уменьшаться
в объеме при увлажнении под нагрузкой.

а- сухой грунт, б- увлажненный грунт,
1- твердые частицы, 2- структурные связи

Слайд 41

Пучинистость - способность глинистых грунтов, а также песков мелких и пылеватых

Пучинистость - способность глинистых грунтов, а также
песков мелких и

пылеватых увеличиваться в объеме при
промерзании

Тиксотропность – способность грунта под влиянием встряхивания, размешивания, вибрации или другого внешнего воздействия разжижаться, переходить в плы-вунное состояние и полностью терять прочность и затем, когда прекращено воздействие возвращаться в свое перво-начальное состояние, т.е загустевать.

1- твердые частицы, 2 – кристаллы льда,3 – гидратная оболочка,
4 – пленочная вода, 5 – направление миграции влаги