Практикум омск Сибади 2020 задача 1
 Скачать 347.95 Kb.
|
Коэффициент пористости e – отношение объёма пор в грунте к объёму минеральной части грунта. Коэффициент пористости вычисляется по формуле e = | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Разновидность глинистых грунтов | Показатель текучести JL |
| Супесь: твёрдая пластичная текучая | JL < 0 0≤ JL ≤1 > 1 |
| Суглинки и глины: твёрдые полутвёрдые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие | JL < 0 0≤JL ≤0,25 0,25<JL ≤0,50 0,50<JL ≤0,75 0,75<JL ≤1,00 JL > 1,00 |
Удельный вес грунта γ, кН/м3, можно найти через его плотность:
, (6)где g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с2.
Удельный вес частиц грунта s, кН/м3, вычисляют через их плотность:
. (7)Удельный вес грунта во взвешенном состоянии в, кН/м3, определяют для всех дисперсных грунтов, расположенных ниже уровня подземных вод, кроме глин и суглинков твёрдых и полутвёрдых, так как они являются водоупором. Вычисляют удельный вес грунта во взвешенном состоянии по формуле
, (8)где γw – удельный вес воды, принимаемый равным 9,81 кН/м3.
Полную влагоёмкость Wп, %, т.е. влажность, соответствующую полному заполнению пор водой, определяют по выражению
100, (9)где плотность воды ρw = 1 г/см3 .
Коэффициент водонасыщения Sr, д.е., % - это отношение объёма воды к общему объёму пор, определяется по формуле
(10)ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 1
Определить разновидность глинистого грунта, его консистенцию, а также вычислить коэффициент пористости е, пористость n, плотность сухого грунта ρd , удельный вес грунта γ, удельный вес частиц грунта γs, удельный вес грунта во взвешенном состоянии γв, полную влагоёмкость Wп, используя данные табл. 4.
Таблица 4
Исходные данные к примеру решения задачи 1
| Плотность грунта ρ, г/см3 | Плотность частиц грунта ρs, г/см3 | Влажность грунта, % | ||
| природная W | на границе | |||
| текучести WL | раскатывания Wp | |||
| 1,84 | 2,72 | 17,0 | 23,0 | 14,0 |
Вычисляем число пластичности по формуле (1):
= 23,0-14,0 = 9,0 %.По табл. 2 определяем разновидность глинистого грунта. При Jр от 7 до 17 глинистый грунт называется суглинком.
Для определения консистенции грунта вычисляем показатель текучести по формуле (2):
JL =
= 
= 0,33.По табл. 3 при 0,25< JL <0,50 – суглинок тугопластичный.
Определяем коэффициент пористости по формуле (3):
e =
(1+W) – 1= 
(1+0,17) – 1= 0,72.Пористость грунта вычисляем по формуле (4):
n =
= 
= 0,41. Плотность сухого грунта находим по формуле (5):
=
=1,57 г/см3.Удельный вес грунта вычисляем по формуле (6):
= 1,84 ∙ 9,81=18,05 кН/м3.Удельный вес частиц грунта определяем по формуле (7):
=2,72 ∙ 9,81= 26,68 кН/м3.Удельный вес грунта во взвешенном состоянии вычисляем по формуле (8):
=
=9,80 кН/м3 .Полную влагоёмкость определяем по выражению (9):
100 = 
= 26,47 %.Коэффициент водонасыщения определяем по формуле (10):
д.е.=64 %.ЗАДАЧА 2
Определить разновидность песка и степень неоднородности гранулометрического состава по данным, приведённым в табл. 5.
Таблица 5
Исходные данные к задаче 2
| Номер варианта | Содержание фракций, %, размерами, мм | ||||||||
| 2,0-10,0 | 2,0-1,0 | 1,0-0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,10 | 0,10-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,002 | Менее 0.002 | |
| 0 | 0,4 | 2,7 | 8,3 | 44,6 | 26,8 | 6,6 | 5,4 | 4,4 | 0,8 |
| 1 | - | 1,6 | 3,4 | 28,0 | 45,6 | 10,0 | 6,0 | 3,0 | 2,4 |
| 2 | 29,7 | 26,0 | 27,3 | 3,8 | 4,2 | 2,5 | 2,5 | 2,8 | 1,2 |
| 3 | - | 1,2 | 5,0 | 45,8 | 18,4 | 17,6 | 5,7 | 4,3 | 2,0 |
| 4 | - | - | 3,3 | 5,0 | 30,7 | 43,8 | 10,2 | 6,0 | 1,0 |
| 5 | 1,8 | 5,4 | 8,6 | 9,2 | 6,4 | 56,2 | 8,0 | 1,6 | 2,8 |
| 6 | 31,2 | 25,3 | 20,2 | 6,6 | 3,6 | 5,4 | 5,6 | 1,4 | 0,7 |
| 7 | - | - | 23,1 | 27,6 | 26,9 | 5,0 | 4,3 | 10,2 | 2,9 |
| 8 | - | 3,0 | 17,3 | 14,6 | 20,0 | 18,7 | 17,1 | 6,9 | 2,4 |
| 9 | - | 4,5 | 14,2 | 5,0 | 22,8 | 33,5 | 13,0 | 5,6 | 1,4 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 2
Песок – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2,0 мм составляет более 50 %. Образуется в результате разрушения различных горных пород. Состоит из зерен минералов (кварца, полевого шпата и др.), обломков пород и иногда скелетов организмов.
Гранулометрический состав – это соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах.
Для определения гранулометрического состава песка выполняют анализ, заключающийся в разделении грунта на фракции и установлении их процентного содержания. Фракциями называют частицы одной группы размеров (например, от 0,5 до 0,25 мм). Фракции размером до 0,10 мм определяют рассевом пробы грунта на ситах с отверстиями различного диаметра. Фракции размером менее 0,10 мм определяют ареометрическим методом, основанным на различной скорости падения разных по размеру частиц в жидкой среде [2].
Разновидность песка определяют по табл. 6
Таблица 6
Подразделение песков по гранулометрическому составу
| Разновидность песка | Размер зерен частиц d, мм | Содержание зерен частиц, % по массе |
| Гравелистый Крупный Средней крупности Мелкий Пылеватый | >2 >0,5 >0,25 >0,10 >0,10 | >25 >50 >50 >75 <75 |
Для установления разновидности песка последовательно суммируют проценты содержания фракций: сначала крупнее 2 мм, затем крупнее 0,50 мм, крупнее 0,25 мм и.т.д.
Разновидность песка определяют по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в табл. 6.
Степень неоднородности гранулометрического состава СV, т.е. показатель неоднородности гранулометрического состава, определяют по формуле
CV =
d60 / d10, (11)где d60,d10 – диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10 % (по массе) частиц.
По степени неоднородности гранулометрического состава пески подразделяют:
– на однородный СV < 3;
– на неоднородный СV > 3.
Для определения d60 и d10 строят суммарную кривую гранулометрического состава грунта в полулогарифмическом масштабе. При построении суммарной кривой гранулометрического состава откладывают по оси абсцисс логарифмы значений диаметров частиц в миллиметрах. В начале координат ставят число 0,001. Затем, принимая lg10 равным произвольному отрезку, откладывают этот отрезок вправо от начала координат четыре раза, делая метки и ставя против них числа 0,01; 0,10; 1,0; 10,0. Расстояние между каждыми двумя метками делят на девять частей пропорционально логарифмам чисел 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. В первом от начала координат выделенном отрезке будут абсциссы, соответствующие диаметрам частиц от 0,001 до 0,01 мм, в четвёртом – от 1,0 до 10 мм.
Например, если принять, что lg10, равный единице, соответствует отрезку длиной 5 см, то lg2=0,301 будет соответствовать отрезку 0,301∙5=1,505 см; lg3=0,447 – отрезку 0,447∙5=2,38 см; lg4=0,602 – отрезку 0,602∙5=3,01 см и т.д. Указанные отрезки откладывают по оси абсцисс от начала координат и от каждой метки, ограничивающей отрезок длиной 5 см. По оси ординат откладывают содержание частиц от 0 до 100 %.
Затем последовательно суммируют содержание частиц, начиная с более мелкой и кончая наиболее крупной, и по этим числам строят суммарную кривую. Каждое из полученных чисел показывает суммарное содержание фракций меньше определённого диаметра.
Диаметр частиц, меньше которого в грунте содержится 60 %, т.е. d60, определяют следующим образом: из точки по оси ординат, соответствующей 60 %, проводят прямую линию параллельно оси абсцисс до пересечения с кривой; из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс; полученная на оси абсцисс точка покажет значение диаметра частиц, меньше которого в грунте содержится 60 %. Аналогично находят d10, проводя прямую линию параллельно оси абсцисс из точки на оси ординат, соответствующей 10 %, и опуская перпендикуляр из точки пересечения этой линии с кривой на ось абсцисс (рис. 2).
ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 2
Определить разновидность песка и степень неоднородности гранулометрического состава по данным, приведенным в табл. 7.
Таблица 7
Исходные данные к примеру решения задачи 2
| Содержание фракций, %, размерами, мм | ||||||||
| 2,0-10,0 | 2,0-1,0 | 1,0-0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,10 | 0,10-0,05 | 0,05-0,01 | 0,01-0,002 | Менее 0,002 |
| 20 | 27 | 16,6 | 18,8 | 11,8 | 1,3 | 1,3 | 1,15 | 2,05 |
По суммарному содержанию частиц крупнее 0,5 мм в количестве 63,6 (20,0 + 27,0 + 16,6) %, т.е. более 50 %, определяем по табл. 6 наименование песка – песок крупный. Чтобы определить степень неоднородности гранулометрического состава песка, строим суммарную кривую гранулометрического состава.
Для построения суммарной кривой гранулометрического состава берём отрезок длиной, например 5 см, и откладываем этот отрезок вправо от начала координат четыре раза, делая метки и ставя против них числа 0,01; 0,10; 1,0 и 10,0 (см. рис. 2).
Находим значения логарифмов чисел от 2 до 9 и умножаем их на длину отрезка 5 см (табл. 8).
Таблица 8
Длина отрезков, откладываемых по оси абсцисс
| Значение логарифма | Длина отрезка, см | Значение логарифма | Длина отрезка, см |
| lg2=0,301 | 0,301∙5=1,505 | lg6=0,778 | 0,788∙5=3,890 |
| lg3=0,477 | 0,477∙5=2,380 | lg7=0,845 | 0,845∙5=4,220 |
| lg4=0,602 | 0,602∙5=3,010 | lg8=0,903 | 0,903∙5=4,510 |
| lg5=0,699 | 0,699∙5=3,490 | lg9=0,954 | 0,954∙5=4,770 |
Полученные значения отрезков откладываем по оси абсцисс от каждой метки, ограничивающей отрезок длиной 5 см.
Например, отложив от начала координат отрезок 1,505 см, получим значение логарифма диаметра частиц 0,002 мм; отложив от начала координат отрезок 2,38 см, получим значение логарифма диаметра частиц 0,003 мм и т.д.
По оси ординат откладываем содержание фракций от 0 до 100 %. По суммарной кривой гранулометрического состава находимd60 и d10 (см. рис. 2):d60 =1,33; d10 =0,16.
Показатель неоднородности гранулометрического состава песка определяем по формуле (11):
CV =
= 
=8,31.При CV>3 песок неоднородный.
ЗАДАЧА 3
Определить коэффициент фильтрации водоносных песков по результатам откачки воды из опытного куста, состоящего из центральной совершенной скважины радиусом r=0,2 м и двух наблюдательных скважин, расположенных на одной прямой. Воды безнапорные. Статический уровень, т.е. уровень воды до откачки, находится на глубине 2 м от поверхности земли.
Исходные данные приведены в табл. 9.
Таблица 9
Исходный данные к задаче 3
| № варианта | Мощность водоносно-го пласта Н, м | Дебит скважины Q, м3/сут | Понижение уровня воды в скважинах, м | Расстояние наблюдательных скважин от центральной, м | |||
| центральной S | наблюдатель-ных | ||||||
| №1, S1 | №2, S2 | №1, Х1 | №2, Х2 | ||||
| 0 | 6 | 102 | 2,0 | 0,7 | 0,3 | 10 | 30 |
| 1 | 9 | 440 | 3,0 | 2,0 | 0,6 | 5 | 45 |
| 2 | 12 | 485 | 5,0 | 2,4 | 1,2 | 6 | 14 |
| 3 | 10 | 348 | 4,0 | 3,2 | 0,9 | 3 | 60 |
| 4 | 7 | 184 | 3,5 | 1,6 | 0,4 | 15 | 70 |
| 5 | 8 | 226 | 4,0 | 1,0 | 0,5 | 3 | 10 |
| 6 | 11 | 297 | 5,5 | 3,6 | 1,7 | 4 | 25 |
| 7 | 14 | 531 | 6,5 | 2,3 | 0,8 | 15 | 40 |
| 8 | 16 | 543 | 6,4 | 2,8 | 0,7 | 24 | 65 |
| 9 | 5 | 98 | 2,5 | 1,7 | 0,6 | 7 | 35 |