Отчет по лабораторной работе Определение категории грунта
 Скачать 159.19 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  Институт Авиамашиностроения и транспортанаименование института Кафедра строительных, дорожных машин и гидравлических систем  наименование кафедрыОТЧЕТ по лабораторной работе «Определение категории грунта» 3.006.00.00 ПЗ обозначение документа
Иркутск 2021 г. Цель работы: определить категорию грунта с помощью ударника ДорНИИ и ознакомиться с классификацией грунтов по трудности разработки. Общие сведения о прочности грунтов Прочность определяет способность грунтов сопротивляться внешним нагрузкам. Прочность определяет разрушаемость грунтов. Для оценки прочности грунта приняты определенные показатели, такие как сопротивление сдвигу, вдавливанию, предел прочности при сжатии и на разрыв. При взаимодействии рабочих органов машин с грунтом в последнем возникают напряжения, превышающие упругие, причем они достигают наибольшего (предельного) значения уже в области пластических деформаций грунта. При этом грунт разрушается с полной потерей структурной прочности и отделением некоторого объема от массива. Таким образом, оценка разрушаемости грунта с позиций теории упругости механики грунтов мало приемлема для описания процесса разрушения грунтов при их разработке землеройными машинами. Однако есть и общие положения. Так, независимо от степени деформирования среды, при любом сложнонапряженном состоянии, разрушение может происходить только от растяжения для хрупких тел и от сдвига для пластичных. Все связные грунты (а такие преобладают) являются пластичной средой, разрушаемой от касательных напряжений τ сдвига. В основу определения сопротивления грунтов сдвигу положен закон о прямолинейной зависимости этого сопротивления от нормальных напряжений  о,где τ  – разрушающее касательное напряжение или предельное сопротивление грунта сдвигу, кгс/см2; – нормальное напряжение, действующее перпендикулярно к площадке сдвига, кгс/см2; tg φ – угол внутреннего трения; Со– сцепление грунта (удельная сила сцепления при сдвиге), определяемое как касательное напряжение, необходимое для непосредственного преодоления сцепления между частицами гранта при сдвиге, кгс/см2. Величина С соответствует чистому сдвигу при = 0. Со и  являются математическими параметрами прямолинейной зависимости сдвига (рис. 3, а).Почти все землеройные машины разрабатывают немерзлые грунты методом резания, т. е. послойным снятием стружки грунта. Под влиянием внешних сил в грунте возникают сложнонапряженные состояния и под воздействием касательных напряжений τ, превышающих сопротивление грунта сдвигу, происходит скольжение (сдвиг) одной части грунта по другой. В механике грунтов обычно считается, что Со не зависит от нормального давления, которому прямо пропорционален второй член уравнения, рассматриваемый как сопротивление грунта трению при сдвиге. Однако всякое изменение нормального давления практически сказывается не только на   tgφ , но и на величине сцепления Со. Для сыпучих грунтов, у которых отсутствует сцепление (Со = 0) величина τ = tgφ, т.е. сопротивление сдвигу определяется только их внутренним трением. Следует подчеркнуть, что сопротивляемость грунта сдвигу зависит от влажности, плотности, величины τ и скорости сдвига. Рисунок 1 – График зависимости касательного напряжения от нормального в зависимости от угла внутреннего трения Результатами исследований установлено, что угол внутреннего трения ψ зависит от влажности грунта и уменьшается с ее увеличением. Как показано на рис. 3, б, повышение влажности более 10–12 % приводит к резкому падению величины угла внутреннего трения. Вместе с тем угол трения мало зависит от степени уплотнения. Сцепление грунта при одной и той же влажности повышается с увеличением степени уплотнения, а при одинаковой плотности понижается с увеличением влажности (рис. 4, б). Исследования, проведенные А.Н. Зелениным, показали, что один и тот же грунт в зависимости от его влажности и других факторов может быть слабым, средним или крепким. Например, глины относятся к III – IV категории, а при повышенной влажности разрабатываются более легко, чем сухие грунты I – II категории. Поэтому экскаватор, работающий в более легких условиях, например, на сухой супеси может не выполнять план, а экскаватор, работающий на так называемом тяжелом грунте, например, влажной глине, может перевыполнять свое задание. Для нормирования экскавации грунтов в летних и зимних условиях необходим критерий сопротивляемости грунтов разработке в зависимости от их физического состояния. Таким критерием Зелениным А.Н. была предложена шкала сопротивляемости грунтов, оцениваемая по числу ударов (числу С) динамического плотномера. Динамический плотномер (рис. 2, а) представляет собой стержень с двумя буртиками, между которыми перемещается груз 1 (ударник). Груз весом 2,5 кгс падает с высоты 400 мм на буртик, производя на каждый удар работу 1 кгс/см. Производимая работа затрачивается на погружение наконечника. Наконечник выполнен в виде цилиндрического стержня высотой (длиной) 100 мм с площадью поперечного сечения, равной 1 см2. По количеству ударов, необходимых для погружения наконечника на глубину 100 мм, судят о принадлежности грунта к той или иной категории по трудности разработки.  I – песок в залежи; II – средняя супесь; III – средний суглинок; IV – средняя глина. Рисунок 2 – Динамический плотномер и зависимость усилий резания периметра для профиля и величины С для различных грунтов от их влажности ꞷ Классификационная шкала утверждена ГОСТом 9693-67 и введена с 1 января 1968 г. для обязательного применения при производстве земляных работ. Определение группы грунтов по методу доктора технических наук А.Н. Зеленина, принятое в этом стандарте, представлено в табл. 1. Рассмотренная классификация сопротивляемости резанию мерзлых и немерзлых грунтов соответствует физической сущности процесса резания и достаточно точна, т.к. определяется большим численным диапазоном значений С, позволяет быстро определить место грунта внутри шкалы при помощи динамического плотномера и дает возможность более точно установить границы применения эксплуатируемой машины, а также определить нормы выработки для землеройных машин в конкретных условиях работы. Таблица 1 - Классификация грунтов по трудности разработки
Задачи лабораторной работы: изучить основные показатели, характеризующие прочность грунта; методику А.Н. Зеленина по определению группы и классификации грунта по трудности разработки; овладеть навыками определения группы грунта с использованием ударника ДорНИИ; определить группу грунта для заданных условий. Используемое оборудование и приборы: грунтовой канал или грунт в естественных условиях; ударник ДорНИИ. Порядок выполнения работы 1. В указанном месте подготовить площадку грунта размером 1м х 1м, разметив 5 точек замеров ( 4 – по углам и 1 – в центре ). 2. Установить строго вертикально в одной из точек ударник ДорНИИ. 3. Поднять груз (боек) до верхнего буртика и без приложения дополнительного усилия сбросить на нижний буртик. 4. Выполнить замеры, просчитав количество ударов до полного заглубления наконечника в грунт, для каждой точки. 5. Определить среднее число ударов С и по табл. 3 категорию грунта. Результаты занести в табл. 2. Таблица 2 - Результаты определения категории грунта
 Для определения категории грунта находим среднее значение из трех проведённых замеров:  Исходя из среднего числа ударов плотномера, категория грунта равна: I. Контрольные вопросы Какие показатели используются для оценки прочности грунтов? Для оценки прочности грунта приняты определенные показатели, такие как сопротивление сдвигу, вдавливанию, предел прочности при сжатии и на разрыв. Что такое прочность грунтов? Прочность определяет способность грунтов сопротивляться внешним нагрузкам. Прочность определяет разрушаемость грунтов. Как устроен динамический плотномер ДорНИИ? Динамический плотномер (рис. 2, а) представляет собой стержень с двумя буртиками, между которыми перемещается груз 1 (ударник). Груз весом 2,5 кгс падает с высоты 400 мм на буртик, производя на каждый удар работу 1 кгс/см. Производимая работа затрачивается на погружение наконечника. Наконечник выполнен в виде цилиндрического стержня высотой (длиной) 100 мм с площадью поперечного сечения, равной 1 см2. По количеству ударов, необходимых для погружения наконечника на глубину 100 мм, судят о принадлежности грунта к той или иной категории по трудности разработки. От каких показателей зависит сопротивление грунта сдвигу и как это проявляется в работе машин для земляных работ? Почти все землеройные машины разрабатывают немерзлые грунты методом резания, т. е. послойным снятием стружки грунта. Под влиянием внешних сил в грунте возникают сложнонапряженные состояния и под воздействием касательных напряжений τ, превышающих сопротивление грунта сдвигу, происходит скольжение (сдвиг) одной части грунта по другой. 5. Как классифицируются грунты по трудности разработки? Классификационная шкала утверждена ГОСТом 9693-67 и введена с 1 января 1968 г. для обязательного применения при производстве земляных работ. Определение группы грунтов по методу доктора технических наук А.Н. Зеленина, принятое в этом стандарте, представлено в табл. 3. Рассмотренная классификация сопротивляемости резанию мерзлых и немерзлых грунтов соответствует физической сущности процесса резания и достаточно точна, т.к. определяется большим численным диапазоном значений С, позволяет быстро определить место грунта внутри шкалы при помощи динамического плотномера и дает возможность более точно установить границы применения эксплуатируемой машины, а также определить нормы выработки для землеройных машин в конкретных условиях работы. Вывод: В результате проделанной работы были изучены основные показатели, характеризующие прочность, изучена методика А.Н. Зеленина по определению группы грунта по трудности разработки. Среднее значение группы грунта при использовании динамического плотномера ДорНИИ составило 1 категорию. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||