Конспект лек Инженерная геология. Конспекты лекций по дисциплине инженерная геология
 Скачать 0.74 Mb.
|
|
= р tg + С где, - предельное сдвигающее напряжение, Мпа; р – нормальное давление, Мпа; tg - коэффициент внутреннего трения; - угол внутреннего трения, град.; С – сцепление, Мпа. Величины и С являются параметрами зависимости сопротивлениягрунтов сдвигу, которые необходимы для инженерных расчетов прочности и устойчивости массивов грунтов. Формирование физико-механических свойств скальных грунтов имеет свои специфические, весьма важные и необходимые для познания их природы и прогноза проявления, особнности. При изучении скальных горных пород важно установить содержание в них породообразующих минералов. Наибольшее значение имеют минералы класса первичных силикатов – полевые шпаты, пироксены, амфиболы, оливин и др. В настоящее время выделяют различные генетические типы трещин: первичной отдельности или литогенетические, обычно тонкие, чистые от заполнителя, закономерно ориентированные; выветривания, иногда значительные по размерам, затухающие с глубиной с различным по составу заполнителем; тектонического происхождения, различного, иногда весьма значительного размера, незатухающие с глубиной, с различным заполнителем или без него. Высокая прочность магматических и метаморфических пород, как уже отмечалось выше, объясняется наличием структурных кристаллизационных связей химической природы. Под воздействием факторов выветривания магматические и метаморфические горные породы разрушаются. Классификация грунтов Классификация грунтов отражает их свойства. В настоящее время грунты согласно ГОСТ 25100-95 разделяют на следующие классы – природные: скальные, дисперсные, мерзлые и техногенные образования. Каждый класс имеет свои подразделения. Так, грунты скальных, дисперсных и мерзлых классов объединяются в группы, подгруппы, типы, виды и разновидности, а техногенные грунты вначале разделяются на два подкласса, а далее также на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. Классификация грунтов согласно ГОСТ 25100-95 в сокращенном виде показана в табл. Скальные грунты. Их структуры с жесткими кристаллическими связями, например, гранит, известняк. Класс включает две группы грунтов: 1) скальные, куда входит три подгруппы пород, магматические, метаморфические, осадочные сцементированные и хемогенные; 2) полускальные в виде двух подгрупп – магматические излившиеся и осадочные породы типа мергеля и гипса. Дисперсные грунты. В этот класс входят только осадочные горные породы. Класс разделяется на две группы – связных и несвязных грунтов. Для этих грунтов характерны механические и водноколлоидные структурные связи. Связные грунты делятся на три типа – минеральные (глинистые образования), органо-минеральные (илы, сапропели и др.) и органические (торфы). Несвязные грунты представлены песками и крупнообломочными породами (гравий, щебень и др.). Природные грунты таблица - 10
Характеристика скальных грунтов Таблица - 11
Характеристика нескальных грунтов Таблица - 12
Характеристики физико-механических свойств грунтов, используемых в расчетах оснований фундаментов Таблица - 13
Вспомогательные характеристики, отражающие физические свойства грунтов Таблица - 14
Методы определения свойств грунтов Грунты определяют устойчивость возводимых на них зданий и сооружений, поэтому необходимо правильно определять характеристики, которые обуславливают прочность и устойчивость грунтов при их взаимодействии со строительными объектами. Физико-механические свойства грунтов изучают в грунтоведческих лабораториях и в полевых условиях, т.е. непосредственно на будущих строительных площадках. Методика определения физико-механических свойств выбирается в зависимости от состава и состояния грунтов, условий их поведения в основании, как при строительстве, так и в процессе эксплуатации зданий и сооружений. Особое внимание при этом обращается на достоверность получаемых результатов, так как грунты и грунтовые напластования весьма изменчивы в пространстве и во времени. Грунтоведческая лаборатория. Образцы грунтов для лабораторных исследований отбираются по слоям грунтов в шурфах, в буровых скважинах, которые располагают на строительных площадках. В лабораторию образцы грунтов доставляют в виде монолитов или рыхлых проб. Монолиты – это образцы грунтов с ненарушенной структурой. Такие монолиты отбираются в скальных и связных (пылевато-глинистых) грунтах. Размеры монолитов должны быть не меньше установленных норм. Так, для определения сжимаемости грунта, пробы, отбираемые в шурфах, должны иметь размры 20х20х20см. В монолитах пылевато-глинистых грунтов при этом должна быть сохранена природная влажность. Это достигается созданием на их поверхности водонепроницаемой парафиновой или восковой оболочки. В рыхлых грунтах (песок, гравий и т.д.) образцы отбираются в виде проб определенной массы. Так, для проведения гранулометрического анализа песка необходимо иметь пробу не менее 0,5кг. В лабораторных условиях можно определять все физико-механические свойства грунтов. Каждая характеристика этих свойств определяется согласно своему ГОСТу, например, природная влажность и плотность грунта – ГОСТ 5180-84, предел прочности – ГОСТ 17245-79, гранулометрический (зерновой) и микроагрегатный состав – ГОСТ 12536-79 и т.д. Лабораторные исследования на сегодня остаются основным видом определения физико-механических свойст грунтов. Ряд характеристик, например, природная влажность, плотность частиц грунта и некоторые другие определяются только в лабораторных условиях и с достаточно высокой точностью. Полевые работы. Исследование грунтов в полевых условиях, т.е. на строительной площадке, дает определенное преимущество перед лабораторным анализом. Это позволяет определять значения характеристик физико-механических свойств в условиях естественного залегания грунтов без разрушения их структуры и текстуры, с сохранением режима влажности. При полевых исследованиях лучше, чем по результатам лабораторных анализов, моделируется работа массивов грунтов в основаниях зданий и сооружений. Полевые методы исследования грунтов обеспечивают высокую точность результатов, поэтому в последние годы их используют все больше. При этом совершенствуется техническая оснащенность, применяются ЭВМ. Некоторые полевые методы относятся к экспресс-методам, что позволяет быстрее получать результаты изучения свойств грунтов. Деформационные испытания грунтов. Сжимаемость грунтов изучают методами штампов, прессиометрами, динамическим и статическим зондированием. М е т о д ш т а м п о в. В нескальных грунтах на дне шурфов или в забое буровых скважин устанавливают штампы, на которые передаются статические нагрузки (ГОСТ 20276-85). Штамп в шурфе – это стальная или железобетонная плита. Форма штампа находится в зависимости от фундамента, который он моделирует и может быть различной, но чаще всего плита круглая площадью 5000см2. Для создания под штампом заданного напряжения применяют домкраты или платформы с грузом (рис.27). Осадку штампов измеряют прогибомерами. При проходке шурфа на отметке подошвы штампа и вне его отбирают образцы грунтов для параллельных лабораторных исследований. Загрузку штампа производят ступенями и выдерживают определенное время. Значение нагрузки устанавливается в зависимости от вида грунта и его состояния. В итоге работы строят графики: зависимость осадки штампа от давления; осадки штампа во времени по ступеням нагрузки. После этого по формуле вычисляют модуль деформации грунта Е, МПа. Прочностные испытания грунтов. Оценка сопротивления грунтов сдвигу в полевых условиях выполняется как в скальных, так и в нескальных грунтах. Сопротивление грунтов сдвигу определяется предельными значениями напряжений, при которых начинается их разрушение. В скальных грунтах опыты проводят в строительных котлованах, в которых оставляют целики в виде ненарушенного грунта столбчатого вида. К целикам прикладывают горизонтальное сдвигающее усилие. При этом для правильного определения внутреннего трния и удельного сцепления опыт проводят не менее, чем на трех столбчатых целиках. |