механика гркнтов. Определение показателей физических свойств грунтов

• Название: Определение показателей физических свойств грунтов
• Анкор: механика гркнтов
• Дата: 23.06.2021
• Размер: 154.33 Kb.
• Имя файла: zadanie1.docx
• Тип: Литература; #220615

Проверяемое задание 1

Тема «Определение показателей физических свойств грунтов»

Необходимо выполнить расчеты, построить графики и сделать вывод.

Тема курса, которой соответствует данное задание: раздел 1, тема 1.2 «Физические свойства грунтов, классификация».

Дополнительная литература и источники

1. 
   ГОСТ 25100-2011. ГРУНТЫ. Классификация.
   
2. 
   СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений.
   

Требования к оформлению работы, включая требования к проверке задания на оригинальность (30 %)

1. 
   Работа оформляется в программе Microsoft Word (в формате *.doc или *.docx).
   
2. 
   Работа оформляется по ГОСТ 2.106-96. «Текстовые документы», ГОСТ 2.105-95 «Общие требования к текстовым документам» с одной стороны стандартного листа писчей бумаги (210  297 мм), с оставлением полей не менее: слева – 30 мм, справа – 10 мм, сверху – 20 мм и снизу – 25 мм. Листы работы оформляются без рамки. По ГОСТ 2.105-95 текстовые документы выполняют на формах, установленных ГОСТ 2.104-2006.
   
3. 
   Формулы набираются в редакторе формул и нумеруются.
   
4. 
   Графики разрешается выполнять в Microsoft Excel. Вставляются в работу в виде рисунка и нумеруются.
   
5. 
   Иллюстрации должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ 7.32-2001 и ЕСКД. Иллюстрации нумеруют арабскими цифрами сквозной нумерацией или в пределах раздела (например, «Рисунок 1 – », «Рисунок 1.1 – »). В тексте должны быть даны ссылки на все иллюстрации.
   
6. 
   Запрещается вставлять в работу отсканированные (сфотографированные) материалы.
   
7. 
   Абзацы в тексте начинаются отступами, равными 15 мм. При оформлении записки – выравнивание по ширине страницы, шрифт 14, Times New Roman.
   
8. 
   Работы с орфографическими ошибками, с соединением нескольких слов (написанных без пробелов), с двойными пробелами, с использованием нераспространенных сокращений (либо, наоборот, написанием полностью единиц измерения) приравниваются к целенаправленному получению обучающимися завышенной оценки от Системы обманным путем, следовательно, такие письменные работы не допускаются к проверке на оригинальность.
   
9. 
   Имя файла – фамилия и инициалы студента, группа, дисциплина, задание с нижним подчеркиванием, например:
   

Иванов И.И._СТРб1603а_Механика грунтов_Практическая работа 1.

Задание 1

По результатам лабораторных испытаний необходимо для образцов песчаного грунта: 1) построить кривую гранулометрического состава; 2) определить разновидность грунта по гранулометрическому составу и по степени его неоднородности; 3) вычислить плотность сухого грунта ρ_d, коэффициент пористости e, коэффициент водонасыщения S_r. По полученным данным дать оценку плотности сложения и степени влажности, определить расчетное сопротивление R₀.

Для глинистого грунта следует: 1) вычислить число пластичности I_P и показатель текучести I_L; 2) определить разновидность грунта по числу пластичности, разновидность по консистенции и расчетное сопротивление R₀.

Варианты для задания 1

№ вар.	Плотность, г/см3		Влажность, %			Содержание частиц, %, при их размере, мм
	частиц грунта ρs	грунта ρ	Природная W	на границе		более 2,0	2,0–0,5	0,5–0,25	0,25–0,1	менее 0,1
				раскатывания Wp	текучести WL
1	2,71 (2,66)	1,84 (2,01)	21,2 (19,5)	30,1	42,4	2,5	19,5	25,0	20,0	33,0
2	2,73 (2,65)	1,88 (1,73)	20,4 (6,60)	19,9	31,2	0	22,0	16,0	45,0	17,0
3	2,71 (2,66)	1,93 (1,74)	19,4 (12,5)	23,3	38,4	0	15,1	40,2	33,9	10,8
4	2,71 (2,68)	1,88 (1,89)	22,5 (8,70)	18,4	31,8	1,0	31,0	25,0	10,0	33,0
5	2,74 (2,67)	1,87 (1,80)	20,1 (15,2)	25,6	47,2	1,2	21,5	22,7	19,3	35,3
6	2,71 (2,67)	1,90 (1,91)	19,2 (13,9)	18,6	28,6	1,2	17,0	20,0	40,0	21,8
7	2,70 (2,65)	1,90 (1,84)	17,5 (10,8)	25,5	38,3	0,4	13,4	32,2	31,4	22,6
8	2,71 (2,66)	1,95 (1,73)	18,1 (8,80)	14,8	22,6	4,5	47,5	16,8	10,2	21,0
9	2,70 (2,66)	1,96 (1,85)	18,0 (13,1)	25,5	35,6	2,1	24,5	29,4	15,4	28,6
10	2,74 (2,65)	1,96 (1,88)	19,7 (14,2)	22,4	40,8	3,8	29,8	29,4	18,5	18,5
11	2,72 (2,66)	1,83 (1,98)	22,4 (19,6)	31,2	44,4	1,5	20,5	25,0	19,0	34,0
12	2,74 (2,65)	1,87 (1,72)	20,7 (6,30)	21,8	29,6	10	10,0	16,0	35,0	29,0
13	2,73 (2,65)	1,9 (1,75)	19,7 (14,1)	25,6	33,4	1,0	18,1	31,2	23,9	25,8
14	2,71 (2,65)	1,82 (1,87)	21,5 (9,9)	16,1	30,5	7,0	23,0	18,0	14,0	38,0
15	2,74 (2,61)	1,89 (1,81)	22,3 (14,7)	23,8	42,2	3,1	33,4	25,5	10,0	28,0
16	2,73 (2,64)	1,85 (1,93)	20,8 (10,8)	20,6	32,7	4,2	14,8	34,0	21,0	26,0
17	2,71 (2,61)	1,94 (1,87)	14,3 (12,3)	27,3	38,6	1,8	23,7	28,5	25,5	20,5
18	2,74 (2,65)	1,95 (1,82)	19,1 (10,2)	25,4	41,4	2,5	31,5	32,5	8,0	25,5
19	2,75 (2,61)	1,94 (1,91)	16,7 (17,2)	26,5	31,6	1,7	34,8	19,0	25,5	19,0
20	2,71 (2,59)	1,87(1,78)	17,5 (18,4)	20,6	40,9	5,9	19,1	32,5	21,5	21
21	2,72 (2,67)	1,85 (1,83)	17,8 (19,2)	13,9	31,4	0	21,3	29,6	15,3	33,8
22	2,72 (2,63)	1,91 (1,86)	21,3 (9,4)	19,6	21,6	2,0	17,3	38,1	16,2	26,4
23	2,61 (2,66)	1,90 (1,34)	21,7 (15,1)	29,6	33,4	9,8	43,4	24,2	11,4	11,2
24	2,67 (2,65)	1,95 (1,43)	22,5 (10,9)	26,1	37,5	7,5	27,5	19,8	18,2	27,0
25	2,68 (2,66)	1,96 (1,55)	23,3 (16,7)	33,8	46,2	1,1	34,5	19,4	25,4	19,6
26	2,69 (2,65)	1,94 (1,78)	22,8 (12,8)	18,6	32,7	4,8	19,8	29,4	28,5	17,5
27	2,71 (2,65)	1,93 (1,68)	17,3 (14,3)	22,3	28,6	5,5	30,5	25,0	9,0	30,0

Примечание.

1. 
   Величины основных физических характеристик песчаных грунтов _s,,W приведены в скобках.
   

Вариант для задания 1 студенты выбирают по следующим правилам.

Вариант работы определяется по первой букве фамилии студента.

Первая буква – номер варианта.

Буква	А	Б	В	Г	Д	Е/Ё	Ж	З	И/Й	К
Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Буква	Л	М	Н	О	П	Р	С	Т	У	Ф
Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Буква	Х	Ц	Ч	Ш/Щ	Э	Ю	Я
Вариант	21	22	23	24	25	26	27

Рекомендации по выполнению задания 1

Исходные данные

По результатам лабораторных испытаний необходимо для образцов песчаного грунта: 1) построить кривую гранулометрического состава; 2) определить разновидность грунта по гранулометрическому составу и по степени его неоднородности; 3) вычислить плотность сухого грунта ρ_d, коэффициент пористости e, коэффициент водонасыщения S_r. По полученным данным дать оценку плотности сложения и степени влажности, определить расчетное сопротивление R₀.

Для глинистого грунта следует: 1) вычислить число пластичности I_P и показатель текучести I_L; 2) определить разновидность грунта по числу пластичности, разновидность по консистенции и расчетное сопротивление R₀.

№ вар.	Плотность, г/см3		Влажность, %			Содержание частиц, %, при их размере, мм
	частиц грунта ρs	грунта ρ	Природная W	на границе		более 2,0	2,0–0,5	0,5–0,25	0,25–0,1	менее 0,1
				раскатывания Wp	текучести WL
	2,59 (2,65)	1,87 (1,83)	21,1 (11,5)	27,4	37,4	8,1	18,0	36,0	20,0	17,9

1. 
   Песчаный грунт
   

Построение кривой гранулометрического состава

Для построения кривой необходимо проверить, чтобы сумма процентного содержания масс частиц равнялась 100 %.

По заданию процентное содержание масс частиц определенных диаметров (d) равно:

Менее 0,1	0,25–0,1	0,5–0,25	2,0–0,5	Более 2,0
a01 = 17,9	a025 = 20,0	a05 = 36,0	a2 = 18,0	a = 8,1

Сумма процентов равна:

.

Процентное содержание масс частиц (суммирование начинается с самой мелкой фракции) определяется:

• 
  диаметром d менее 0,1 мм – 17,9 %;
  
• 
  диаметром d менее 0,25 мм – 17,9 % + 20,0 % = 37,9 %;
  
• 
  диаметром d менее 0,5 мм – 17,9 % + 20,0 % + 36,0 % = 73,9 %;
  
• 
  диаметром d менее 2,0 мм – 17,9 % + 20 % + 36,0 % + 18,0 % = 91,9 %.
  

По вычисленным данным строится кривая гранулометрического состава грунта, показанная на рисунке 1.1. По горизонтальной оси в логарифмическом масштабе откладываются значения диаметров частиц в мм (например, принять, что log10=1 соответствует отрезку длиной 3 см, то log2=0,301 будет соответствовать отрезку и так далее); по вертикальной – суммарное содержание в грунте частиц диаметров более данного (в %).



Рисунок 1.1 – Кривая гранулометрического состава

Коэффициент неоднородности C_u определяется по кривой гранулометрического состава:

(1.1)

где

d₆₀ – диаметр частиц, мельче которых в данном грунте содержится (по массе) 60 % частиц;

d₁₀– диаметр частиц, мельче которых в данном грунте содержится (по массе) 10 % частиц.

При Сu > 3 – песок является неоднородным по составу частиц.

При Сu ≤ 3 – песок однородный по составу частиц.

Величины d₆₀ и d₁₀ определяются графически.

Определение разновидности грунта по гранулометрическому составу

Чтобы установить разновидность грунта, последовательно суммируются проценты частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 2,0 мм, затем крупнее 0,5 мм и т.д.

Процентное содержание масс частиц крупнее 2 мм – .

Процентное содержание масс частиц крупнее 0,5 мм – .

Процентное содержание масс частиц крупнее 0,25 мм – .

Процентное содержание масс частиц крупнее 0,1 мм – .

Классифицируется грунт по первому показателю в порядке расположения наименований в таблице сверху вниз (табл. А.1 приложения А).

Процентное содержание масс частиц крупнее 0,25 мм > 50 %, грунт – песок средней крупности.

Плотность сухого грунта ρ_dопределяется по формуле:

(1.2)

Коэффициент пористости eопределяется по формуле:

(1.3)

По таблице плотности сложения песчаных грунтов (табл. А.2 приложения А) песок средней крупности с коэффициентом пористости является песком средней плотности сложения.

Коэффициент водонасыщения S_rопределяется по формуле:

(1.4)

где

ρ_w – плотность воды, г/см³.

По таблице А.3 приложения А определяется разновидность – пески маловлажные.

По таблице А.4 приложения А определяется расчетное сопротивление R₀ – 400 кПа.

Вывод: по результатам лабораторных испытаний получили грунт – песок средней крупности, неоднородный, средней плотности маловлажный с расчетным сопротивлением R₀ = 400 кПа.

2. 
   Глинистый грунт
   

Разновидность глинистого грунта определяется по заданным характерным влажностям (влажность на границе текучести W_L, влажность на границе раскатывания W_P) и природной влажности W.

Число пластичности глинистого грунта определяется по формуле:

(1.5)

Наименование связного грунта определяется по таблице А.5 приложения А. Глинистый грунт – суглинок.

По показателю текучести I_Lопределяют консистенцию грунта:

(1.6)

По таблице А.6 приложения А определяется консистенция суглинка – твердая.

Коэффициент пористости eопределяется по формуле:

.

По таблице А.7 приложения А расчетное сопротивление суглинка твердой консистенции R₀ = 256 кПа. (Для определения применялась интерполяция.)

Вывод: по результатам лабораторных испытаний получили глинистый грунт – суглинок твердой консистенции с расчетным сопротивлением R₀ = 256 кПа.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Таблица А.1 – Классификация песчаных и крупнообломочных грунтов по гранулометрическому составу (ГОСТ 25100-2011)

Грунты	Размер частиц, d мм	Масса частиц, % от массы воздушно-сухого грунта
Крупнообломочные:
валунный (глыбовый)	d > 200	> 50
галечниковый (щебенистый)	d > 10	> 50
гравийный (дресвяный)	d > 2	> 50
Песок:
гравелистый	d > 2	> 25
крупный	d > 0,5	> 50
средней крупности	d > 0,25	> 50
мелкий	d > 0,1	≥ 75
пылеватый	d > 0,1	< 75

Таблица А.2 – Плотность сложения песчаных грунтов (ГОСТ 25100-2011)

Разновидность песков	Коэффициент пористости е, д.е.
	Пески гравелистые, крупные и средней крупности	Пески мелкие	Пески пылеватые
Плотный	е ≤ 0,55	е ≤ 0,60	е ≤ 0,60
Средней плотности	0,55 < е ≤ 0,70	0,60 < е ≤ 0,75	0,60 < е ≤ 0,80
Рыхлый	е > 0,70	е > 0,75	е > 0,80

Таблица А.3 – Разновидности крупнообломочных грунтов и песков по коэффициенту водонасыщения Sr (ГОСТ 25100-2011)

Разновидность крупнообломочных грунтов и песков	Коэффициент водонасыщения Sr, д.е.
Малой степени водонасыщения (маловлажные)	0 < Sr ≤ 0,5
Средней степени водонасыщения (влажные)	0,5 < Sr ≤ 0,8
Водонасыщенные	0,8 < Sr ≤ 1

Таблица А.4 – Расчетные сопротивления R₀ песчаных грунтов (СП 22.13330.2016)

Пески	Значения R0, кПа, в зависимости
	от плотности сложения песков
	плотные	средней плотности
Крупные	600	500
Средней крупности	500	400
Мелкие:
маловлажные	400	300
влажные и насыщенные водой	300	200
Пылеватые:
маловлажные	300	250
влажные	200	150
насыщенные водой	150	100

Таблица А.5 – Виды глинистых грунтов (ГОСТ 25100-2011)

Вид глинистых грунтов	Число пластичности IP
Супесь	0,01 ≤ IP<0,07
Суглинки	0,07 ≤ IP<0,17
Глины	IP≥ 0,17

Таблица А.6 – Консистенция глинистых грунтов по показателю текучести (ГОСТ 25100-2011)

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести, IL, д.е.
Супесь:
Твердые	IL< 0
Пластичные	0 ≤ IL≤ 1
Текучие	IL> 1
Суглинки и глины:
твердые	IL < 0, т.е. когда W < Wp
полутвердые	0 ≤ IL ≤ 0,25
тугопластичные	0,25 < IL ≤ 0,5
мягкопластичные	0,5 < IL ≤ 0,75
текучепластичные	0,75 < IL ≤ 1
Текучие	IL> 1

Таблица А.7 – Расчетные сопротивления R₀ глинистых (непросадочных) грунтов (СП 22.13330.2016)

Пылевато-глинистые грунты	Коэффициент пористости е	Значение R0, кПа, при показателе текучести грунта
		IL=0	IL=1
Супеси	0,5	300	300
	0,7	250	200
Суглинки	0,5	300	250
	0,7	250	180
	1,0	200	100
Глины	0,5	600	400
	0,6	500	300
	0,8	300	200
	1,1	250	100