механика грунтов, конспект лекций. Лекция 4 Основные понятия курса. Цели и задачи курса. Состав, строение, состояние и физические свойства грунтов. 4
 Скачать 2.19 Mb.
|
Лекция 1.1. Основные понятия курса. Цели и задачи курса. Состав, строение, состояние и физические свойства грунтов.1.1. Основные понятия курса.Механика грунтов изучает физические и механические свойства грунтов, методы расчета напряженного состояния и деформаций оснований, оценки к устойчивости грунтовых массивов, давление грунта на сооружения. Грунтом называют любую горную породу, используемую при строительстве в качестве основания сооружения, среды, в которой сооружение возводится, или материала для сооружения. Горной породой называют закономерно построенную совокупность минералов, которая характеризуется составом структурой и текстурой. Под составом подразумевают перечень минералов, составляющих породу. Структура – это размер, форма и количественное соотношение слагающих породу частиц. Текстура – пространственное расположение элементов грунта, определяющее его строение. Все грунты разделяются на естественные – магматические, осадочные, метаморфические - и искусственные – уплотненные, закрепленные в естественном состоянии, насыпные и намывные. 1.2. Задачи курса механики грунтов.Основной задачей курса является обучить студента: - основным законам и принципиальным положениям механики грунтов; - свойствам грунтов и их характеристики - физические, деформационные, прочностные; - методам расчета напряженного состояния грунтового массива; - методам расчета прочности грунтов и осадок. 1.3. Состав и строение грунтов.Грунт является трехкомпонентной средой, состоящей из твердой, жидкой и газообразной компоненты. Иногда в грунте выделяют биоту – живое вещество. Твердая, жидкая и газообразная компоненты находятся в постоянном взаимодействие, которое активизируется в результате строительства. Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов с различными свойствами: - минералы инертные по отношению к воде; - минералы растворимые в воде; - глинистые минералы. Жидкая составляющая присутствует в грунте в 3-х состояниях: - кристаллизационная; - связанная; - свободная. Газообразная составляющая в самых верхних слоях грунта представлена атмосферным воздухом, ниже – азотом, метаном, сероводородом и другими газами. 1.4. Структура и текстура грунта, структурная прочность и связи в грунте.Совокупность твердых частиц образует скелет грунта. Форма частиц может быть угловатой и округлой. Основной характеристикой структуры грунта является гранулометрический состав, который показывает количественное соотношение фракций частиц различного размера. Текстура грунта зависит от условий его формирования и геологической истории и характеризует неоднородность грунтовой толщи в пласте. Различают следующие основные виды сложения природных глинистых грунтов: слоистые, слитные и сложные. Основные виды структурных связей в грунтах: 1) кристаллизационные связи присуще скальным грунтам. Энергия кристаллических связей соизмерима с внутрикристаллической энергией химической связи отдельных атомов. 2) водно-коллоидные связи обуславливаются электромолекулярными силами взаимодействия между минеральными частицами, с одной стороны, и пленками воды и коллоидными оболочками – с другой. Величина этих сил зависит от толщины пленок и оболочек. Водно-коллоидные связи пластичны и обратимы; при увеличении влажности они быстро уменьшаются до значений близких к нулю. 1.5. Физические свойства грунтов.Представим себе некоторый объем  трехкомпонентного грунта массой  , разделенный на отдельные компоненты, где  ,  ,  ,  ,  ,  — соответственно объем и масса твердой, жидкой и газообразной компонент грунта (рис. 1.1). Тогда ;  , так как масса газообразной составляющей ничтожно мала и не оказывает влияния на результаты определений. Плотность грунта (г/см3, т/м3) - отношение массы грунта к его объему:  . (1.1)Удельный вес грунта (кН/м3):  . (1.2)Влажность грунта - отношение массы воды к массе твердых частиц, выражаемое в долях единицы, иногда в процентах:  . (1.3) Плотность частиц грунта (г/см3, т/м3) определяется как отношение массы твердых частиц грунта к их объему:  . (1.4)Плотность сухого грунта (плотностью скелета грунта) - отношение массы сухого грунта (частиц грунта) к объему всего грунта:  или  . (1.5)Пористость грунта - отношение объема пор ко всему объему грунта, что соответствует объему пор в единице объема грунта:  . (1.6)Относительное содержание твердых частиц в единице объема грунта:  , тогда  . (1.7)Коэффициент пористости грунта - отношение объема пор к объему твердых частиц:  или  . (1.8)Степень влажности (степень водонасыщения) - отношение объема воды в порах грунта к объему пор и соответствует отношению влажности грунта к его полной влагоемкости:  или  . (1.9)По консистенции различают три состояния глинистого грунта: твердое, пластичное и текучее. Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, называемые границей раскатывания (нижний предел пластичности)  и границей текучести (верхний предел пластичности)  .Число пластичности грунта - разница между границей текучести и границей раскатывания:  . (1.10)Показатель текучести глинистого грунта:  . (1.11) |