Основи грунтознавства (стр. 2 из 3)

Таблиця 3 Дані для розрахунку величини деформації ґрунту

Навантаження на зразок ґрунту, р_і, МПа	Показники індикаторів деформацій (мессур), мм			Поправка на деформацію приладу (тарувальна погрішність), h_mi, мм	Зміна коефіцієнта пористості, ∆h_і, мм
Навантаження на зразок ґрунту, р_і, МПа	Правий, h_ni	Лівий, h_лі	Середнє, h_срі		Зміна коефіцієнта пористості, ∆h_і, мм
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

На основі отриманих даних розраховуємо значення основних показників характеристик фізичних властивостей ґрунту, як до проведення, так і після проведення досліду (табл.4).

Таблиця 4 Розрахунок показників характеристик фізичних властивостей ґрунту

Найменування показників	Позначення та розрахункові формули	Числові значення показників
Найменування показників	Позначення та розрахункові формули	до досліду	після досліду
Вологість ґрунту, %		15,8	23,2
Щільність часток ґрунту, г/см³	ρ_S	2,68
Щільність ґрунту до досліду, г/см³	_ρ=	1,76
Щільність ґрунту після досліду, г/см³	ρ_к=	1,96
Щільність скелета ґрунту, г/см³	ρ_d=	1,52	1,60
Повна вологоємність, д.о.	W_n=	0,29	0,26
Пористість, %	n=W_nρ_d	44,1	41,6
Коефіцієнт пористості, д.о.	e=W_nρ_s	0,777	0,700
Ступінь вологості, д.о.	S_r=	0,54	0,89

Таблиця 5 Розрахунок деформаційних характеристик ґрунту

Навантаження на зразок ґрунту р_і, МПа	Величина деформації ґрунту ∆е_i, д.о.	Коефіцієнт пористості е_і, д.о.	Коефіцієнт стисливості m_0i, МПа^-1	Модуль деформації, Е_і, МПа	Модуль осідання 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

Розраховуючи зміну коефіцієнта пористості ґрунту Δе_і для кожного ступеня навантаження р_і, використовують значення величин деформації ґрунту від і-го ступеня навантаження Δh_і за формулою:

де Δh_і– величина деформування ґрунту від і-го ступеня навантаження;

е₀ – початкове значення коефіцієнта пористості ґрунту у природному стані;

h₀– початкова висота зразка.

Коефіцієнт пористості е_і для кожного ступеня навантаження р_і розраховують за формулою:

е _і= е₀ - Δе_і

Використовуючи отримані дані, будують графік залежності е_і = ƒ(р_і) та перевіряють точність проведення досліду – якщо різниця між значеннями коефіцієнта пористості е, який був розрахований на основі показників властивостей ґрунту та значенням коефіцієнта пористості е, який був розрахований на основі величини деформації ґрунту для останнього ступеня навантаження не перевищує ±0,004, то такий дослід вважається точним ( в нашому випадку: 0,702-0,700=0,002, тобто дослід є точним).

Коефіцієнт стисливості m_{0 i} розраховують для кожного інтервалу суміжних навантажень р _і+1 – р_і з точністю до 0,001 МПа ^-1 за формулою:

де е_і та е_і+1 – коефіцієнти пористості, які відповідають навантаженням рі та р_і+1.

Використовуючи значення коефіцієнта стисливості m₀ при навантаженні р=0,3МПа, роблять висновок про віднесення ґрунту, що досліджується до певної категорії за стисливістю. У нашому випадку: m₀=0,320, отже, ґрунт, що досліджується відноситься до III категорії за стисливістю (таким чином стисливість ґрунту є підвищеною).

Модуль деформації Е_ідля кожного інтервалу суміжних навантажень р_і+1 – р_і з точністю до 0,1МПа за формулою:

де е₀- початкове значення коефіцієнта пористості зразка ґрунту, долі одиниці;

m₀- коефіцієнт стисливості в інтервалі навантажень від р_і до р _і+1, МПа^-1;

β – перехідний коефіцієнт, що враховує відсутність поперечного розширення ґрунту в компресійному приладі обчислюють за формулою:

де v – коефіцієнт поперечної деформації, яку визначають за результатами випробувань у приладах тривісного стиску. У разі відсутності експериментальних даних припускається приймати v, що дорівнює 0,35-0,37 – для суглинків, зокрема, тобто для нашого досліджуваного ґрунту.

Коефіцієнт поперечної деформації для середніх суглинків приймається ν=0,36.

Звідси, перехідний коефіцієнт, що враховує відсутність поперечного розширення ґрунту в компресійному приладі, буде дорівнювати β=0,7975.

Модуль осідання е_{р і}для кожного ступеня навантаження р_і розраховують за формулою:

де Δh_i – зменшення висоти зразка під тиском p_i, мм;

h₀ – початкова висота зразка, мм.

Використовуючи отримані дані будуємо графік залежності е_рі=ƒ(р_і), який при заданому тиску дозволяє швидко знаходити величину осідання верстви ґрунту, що досліджується, потужністю в 1 м.

Використовуючи значення модуля осідання е_{р і}при навантаженні р=0,3МПа, робимо висновок про стисливість ґрунту, що досліджується, в нашому випадку е_р= 50,6 мм/м, тобто ґрунт, що досліджується, відноситься до категорії ґрунтів з підвищеною стисливістю.

Коефіцієнт відносної просадності ε_sl розраховують під заданим навантаженням ( в нашому випадку р = 0,1МПа, випробування виконувалось за схемою "однієї кривої") за формулою:

де е_Vi – коефіцієнт пористості при природній вологості й заданому навантаженні р_і ;

e_{sl i}– коефіцієнт пористості після повного водонасичення під навантаженням р_і ;

е₀ – початковий коефіцієнт пористості.

Використовуючи отримане значення коефіцієнта відносної просадності e_sl, робимо висновок про віднесення ґрунту, що досліджується, до просадних або непросадних різновидів – у нашому випадку: e_sl=0,03 (0,03>0,01), тобто ґрунт, що досліджується, відноситься до просадних лесових ґрунтів.

3. РОЗРАХУНОК ЗСУВНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ҐРУНТУ

Вихідні дані для розрахунків отримані в результаті проведення досліджень ділянки будівництва шляхопроводу-1, дорога Київ-Одеса, км 203-км 209, Черкаська область; дослідження виконувались за схемою швидкого зсуву методом НН-зсуву.

Таблиця 6 Початкові дані проведення компресійних досліджень

Характеристика ґрунту	Початкові дані
Характеристика ґрунту	№ к	Р₀	Р₁	h₀	d	ρ_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

Розрахунок об'єму кільця:

V₉=143,2см³

V₂₄=139,5см³

V₄₀=140,5см³

Таблиця 7 Дані для розрахунку вологості ґрунту

Маса бюкса, г
До проведення досліду			Після проведення досліду
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%			W_к=19,5

g₀ – маса порожнього бюкса, г; g₁ – маса бюкса з вологим ґрунтом, г; g₂ – маса бюкса з висушеним ґрунтом, г