Определение расчетных характеристик физического состояния грунтов (стр. 1 из 7)
1.
2. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
1.1. Определениерасчетных характеристикфизического состояния грунтов.
Расчетные характеристики служат для оценки физического состояния и определения типа, вида и разновидности грунтов согласно СТБ 943-93.
К ним относят:
- ρd плотность сухого грунта (скелета грунта):
; (1)- e коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности:
; (2)- Sr степень влажности (коэффициент водонасыщенности) определяется по формуле:
, (3)где ρw – плотность воды, принимаемая равной 1г/см3.
Для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяется число пластичности и показатель текучести.
Число пластичности определяется по формуле:
Ip=WL-WP, (4)
где WL – влажность на границе текучести;
WP – влажность на границе раскатывания.
Показатель текучести определяется по формуле:
. (5)Исходные данные:
ρ - плотность грунта в естественном состоянии;
W - влажность грунта;
ρs - плотность твердых частиц;
WL - влажность на границе текучести;
WP - влажность на границе раскатывания.
Расчеты выполняютсядлякаждогослоя.
Результатырасчетасводятсявтаблицу,формапокоторойприведенаниже(таблица4).
Представим исходные данные в виде таблицы.
Таблица 1
| № слоя | ρs, г/см3 | ρ, г/см3 | W | WP | WL | Рd, МПа |
| 1 | 2.83 | 1,98 | 0,28 | 0,21 | 0,48 | 3,7 |
| 2 | 2,61 | 2,00 | 0,24 | - | - | 4,7 |
| 3 | 2,69 | 1.91 | 0,18 | 0,12 | 0,22 | 5,1 |
Для оценки физического состояния и определения типа, вида и разновидности грунта определяются следующие характеристики грунта:
1. Плотность сухого грунта (скелета грунта) ρd:
Для первого слоя:
г/см3;Для второго слоя:
г/см3;Для третьего слоя:
г/см3,где ρ – плотность грунта, г/см3;
W – природная влажность грунта в долях единицы.
2. Коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности е:
Для первого слоя:
;Для второго слоя:
;Для третьего слоя:
,где ρs – плотность твердых частиц грунта, г/см3.
3. Степень влажности (коэффициент водонасыщенности) Sr:
Для первого слоя:
;Для второго слоя:
;Для третьего слоя:
,где ρw – плотность воды, принимаемая равной 1г/см3.
Для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяем число пластичности и показатель текучести (для первого и третьего слоев):
4. Число пластичности Ip:
Для второго слоя: Ip=WL-WP = 0,48-0,21 = 0,27= 27%;
Для третьего слоя: Ip=WL-WP = 0,22-0,12 = 0,10 = 10%,
где WL – влажность на границе текучести;
WP – влажность на границе раскатывания.
5. Показатель текучести IL:
Для первого слоя:
Для третьего слоя:
Результаты расчета сводим в таблицу 4.
1.2. Анализ гранулометрического состава песка.
Определяемвидаобломочно-песчаныхгрунтовпоСТБ943-93:
- по грансоставу;
- по показателю максимальной неоднородности Umax:
, (6)где: d50 – диаметр частиц меньше которых в грунте 50%;
d95 – диаметр частиц меньше которых в грунте 95%;
d5 – диаметр частиц меньше которых в грунте 5%;
Величины d50, d95, d5 – находятся по кривой неоднородности грунта, построенной в полулогарифметических координатах, рис.1.
Даны результаты ситового анализа гранулометрического состава песка:
Таблица 2
| Содержание фракций (%), диаметром d, мм | |||||||
| >10 | 10-5 | 5-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,1 | <0,1 |
| 0,5 | 0,2 | 0,4 | 3 | 73,2 | 11,7 | 10 | 1 |
Необходимо по СТБ 943-93 определить вид песка по гранулометрическому составу и по показателю максимальной неоднородности Umax.
Анализ гранулометрического состава песка удобнее проводить в табличной форме. Таблица 3
| № п/п | Содержание фракций | Диаметр фракций d, мм | Сумма | ||||||||
| 20,0 | 10,0 | 5,0 | 2,0 | 1,0 | 0,50 | 0,25 | 0,10 | 0,05 | |||
| Логарифм диаметра фракций log(d) | |||||||||||
| 1,30 | 1,00 | 0,70 | 0,30 | 0,00 | -0,30 | -0,60 | -1,00 | -1,30 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 1 | Содержание фракций, % | 0 | 0,5 | 0,2 | 0,4 | 3 | 73,2 | 11,7 | 10 | 1 | 100 |
| 2 | Сумма >d,% | 0 | 0,5 | 0,7 | 1,1 | 4,1 | 77,3 | 89 | 99 | 100 | |
| 3 | Сумма <d,% | 100 | 99,5 | 99,3 | 98,9 | 95,9 | 22,7 | 11 | 1 | 0 | |
Анализ проводим по строке 2 таблицы 3 начиная с фракций, имеющих наибольший диаметр. Так как масса частиц крупнее 0,50мм более 50% (77,3%), данный песок по разновидности относится к крупным пескам (табл.4.2. СТБ 943-93).
Для определения максимальной неоднородности по данным строки 3 строится кривая однородности грунта, рис.1.
Рис.1. Кривая однородности грунта
Графически определяются значения:
- log (d95) = -0,005;
- log (d50) = -0,23
- log (d5) = -0,84
Определяем характерные диаметры:
- d95 = 10-0,005= 0,99;
- d50 = 10-0,23= 0,59;
- d5 = 10-0,84= 0,14.
Находим Umax:
– песок среднеоднородный.Вывод: данный грунт – песок крупный среднеоднородный.
1.3. Определениетипа и разновидностигрунтовпо СТБ943-93
«Классификациягрунтов».
Классификация обломочных пылевато-глинистых грунтов производится по типу и разновидности (табл.4.2. СТБ 943-93):
* тип грунта определяется по числу пластичности Ip;
* разновидность:
- по прочности (сопротивлению грунта при зондировании);
- по показателю текучести IL;
Для песчаных грунтов проводят анализ гранулометрического состава и определяю тип, вид и разновидность:
* тип – песок, если масса частиц крупнее 2мм < 50%;
* вид обломочно-песчаных грунтов определяется по гранулометрическому составу и по показателю максимальной неоднородности Umax;
* разновидность – по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по степени влажности Sr (табл.4.2. СТБ 943-93).
Полное наименование грунтов заносим в графу 13 таблицы 4.
Определяем полное наименование грунта по ранее полученным данным.
Слой №1
. Данный слой обломочно-пылеватый глинистый (WL = 0,48; WP = 0,21):
1. Тип: по числу пластичности Ip = 0.27 (27%) – глина (см. табл. 4.2 СТБ 943-93);
2. Разновидность:
- по прочности при зондировании:
Так как для первого слоя Pd = 3,7 МПа, по графе 4 табл. 4.6 СТБ 943-93 определяем – данный грунт прочный;
- по показателю текучести:
IL = 0,26 – глина тугопластичная.
Вывод: Слой №1 – глина тугопластичная, прочная.
Слой №2
Данный слой обломочно-песчаный (отсутствуют значения WL и WP):
1. Тип: песок, масса частиц крупнее 0,50мм = 77,3% > 50%;
2. Вид: по гранулометрическому составу и по показателю Umax – песок крупный, среднеоднородный;
3. Разновидность:
- по прочности при зондировании:
Так как для третьего слоя Pd = 4,7 МПа, по графе 4 табл. 4.5 СТБ 943-93 определяем – данный грунт средней прочности;
- по степени влажности:
Sr = 1,0 – песок водонасыщенный.
Вывод: Слой №2 – песок крупный, среднеоднородный, средней прочности, водонасыщенный.
Слой №3
Данный слой обломочно-пылеватый глинистый (WL = 0,22; WP = 0,12):
1. Тип: по числу пластичности Ip = 0.10 (10%) – суглинок (см. табл. 4.2 СТБ 943-93);
3. Разновидность:
- по прочности при зондировании:
Так как для второго слоя Pd = 5,1МПа, по графе 4 табл. 4.6 СТБ 943-93 определяем – данный грунт прочный;
- по показателю текучести:
IL = 0,6 – суглинок мягкопластичный.
Вывод: Слой №3 – суглинок мягкопластичный прочный.
Все данные, полученные по результатам расчетов, заносим в таблицу 4.
Физико-механические характеристики грунтов основания
Таблица 4
| № ИГЭ | Данные задания | Вычисляемые характеристики | Наименование грунта по СТБ943-93 | |||||||||
| Плотность частиц (ρs), г/см3 | Плотность грунта (ρ), г/см3 | Влажность (W) | Влажность текучести (WL) | Влажность раскатывания (WP) | Условное дин. сопротивление (Pd), МПа | Плотность скелета грунта (ρd) | Коэффициент пористости (е) | Степень влажности (Sr) | Число пластичности (Ip) | Показатель текучести (IL) | ||
| 1 | 2,83 | 1,98 | 0,28 | 0,48 | 0,21 | 3,7 | 1,55 | 0,83 | 0,95 | 0,27 | 0,26 | глина тугопластичная, прочная |
| 2 | 2,61 | 2,0 | 0,24 | - | - | 4,7 | 1,61 | 0,62 | 1,0 | - | - | Песок крупный, среднеоднородный, средней прочности, водонасыщенный |
| 3 | 2,69 | 1,91 | 0,18 | 0,22 | 0,12 | 5,1 | 1,62 | 0,66 | 0,73 | 0,1 | 0,6 | суглинок мягкопластичный, прочный |
1.5. Построение нженерно-геологическогоразреза.