Задание 2 (1). Определение показателей механических свойств грунтов

• Название: Определение показателей механических свойств грунтов
• Дата: 09.02.2023
• Размер: 159.05 Kb.
• Имя файла: Задание 2 (1).docx
• Тип: Задача; #928842

Проверяемое задание 2

Тема «Определение показателей механических свойств грунтов»

Задача 2.1

По данным лабораторных испытаний необходимо построить график компрессионной зависимости вида . Вычислите для заданного расчетного интервала давлений коэффициент относительной сжимаемости m_ν и модуль деформации E. Дайте оценку степени сжимаемости грунта. Определите разновидность грунтов по деформируемости. Начальная высота образца грунта h = 20 мм.

Разновидность грунта – суглинок с коэффициентом пористости e = 0,6 д.е.

№ вар.	Полная осадка грунта Si , мм при нагрузке Pi, Мпа						Интервал давлений, МПа
10	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	P1		P2
	0,12	0,27	0,42	0,55	0,81	0,1		0,5

Построение компрессионной кривой

Для построения компрессионной кривой и определения коэффициента относительной сжимаемости грунта m_ν необходимо вычислить коэффициенты пористости грунта e_i, соответствующие заданным ступеням нагрузки, по формуле:

, (2.1)

где

e_i – искомое значение коэффициента пористости грунта после уплотнения под нагрузкой;

e₀ – начальное значение коэффициента пористости грунта после уплотнения под нагрузкой;

S_i– полная осадка образца грунта при заданной нагрузке, измеренная от начала загружения;

h – начальная высота образца грунта.

Коэффициенты пористости при соответствующих давлениях:

,

,

,

,

.

По полученным данным строится компрессионная кривая, показанная на рисунке 2.1.



Рисунок 2.1 – График компрессионной зависимости

В пределах давлений, указанных в задании, определяется коэффициент сжимаемости грунта:

(2.2)

Коэффициент относительной сжимаемости определяется по формуле:

. (2.3)

Модуль деформации грунта определяется по формуле:

(2.4)

где

β – коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе и назначаемый в зависимости от коэффициента Пуассона ν, определяемый по формуле:

. (2.5)

При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать β, равным для песков – 0,8; супесей – 0,7; суглинков – 0,6; глин – 0,4.

Вывод: по таблице Б.1 приложения Б определяется разновидность грунта по деформируемости – грунт является среднедеформируемым.
Задача 2.2

Исходные данные

По полученным экспериментальным данным определите нормативное значение угла внутреннего трения φ^н и сцепление с^нгрунта. Постройте график сдвига вида .

№ вар	Предельное сопротивление образца грунта сдвигу τi, МПа, при нормальном давлении, передаваемом на образец грунта σi, МПа
10	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
	0,12	0,16	0,196	0,235	0,27	0,308

Решение

По полученным экспериментальным данным необходимо построить график сдвига вида , как показано на рисунке 2.2.



Рисунок 2.2 – График сдвига вида

Для определения нормативного значения угла внутреннего трения грунта и сцепления грунта следует воспользоваться формулами, составленными на основе законов математической статистики:

(2.6)

(2.7)

где

n – число экспериментов по определению сопротивления грунта сдвигу (n = 6);

Δ – общий знаменатель этих выражений, определяемый по формуле:

. (2.8)











Нормативное значение сцепления грунта:

.

Нормативное значение тангенса угла внутреннего трения грунта:

.

Нормативное значение угла внутреннего трения грунта: φ = 39,8º.
Задача 2.3

Исходные данные

Поверхность грунтового потока имеет угол уклона α. Коэффициент фильтрации грунта К_ф. Необходимо определить ориентировочное время заполнения водой траншеи заданной ширины, которая пересекает грунтовый поток и заглублена ниже уровня грунтовых вод.

№ вар	Угол наклона α, град	Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут	Ширина траншеи L, м
10	33	50	2,5

Решение

Необходимо определить градиент гидравлического напора:

(2.9)

Как видно из рисунка 2.3, гидравлический градиент напора будет равен:

.



Рисунок 2.3 – Определение градиента гидравлического напора

Скорость фильтрации определяется по формуле:

. (2.10)

Скорость фильтрации V_ф – это расход поровой воды через единицу поперечного сечения в единицу времени.

Тогда грунтовый поток пройдет путь, равный ширине траншеи, за время:

1,85 часа =111 мин. (2.11)

Полученное время можно считать временем (ориентировочным) заполнения траншеи водой.

Приложение Б

Таблица Б.1 – Разновидности грунтов по деформируемости (ГОСТ 25100-2011)

Разновидность грунтов	Модуль деформации Е, МПа
Очень сильно деформируемые	Е ≤ 5
Сильнодеформируемые	5 < E ≤ 10
Среднедеформируемые	10 < E ≤ 50
Слабодеформируемые	E > 50