Строительная классификация грунтов

Вопросы к зачету

по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты»

для студентов факультета ИДУиФ

(гр. ПГС-28, 29, 30, 32)

· Защита лабораторных работ - см. вопросы к лабораторным работам. (Рабочие тетради должны быть обязательно.).

· Строительная классификация грунтов.

· Составные элементы грунтов и их свойства.

· Лабораторные и полевые методы определения свойств грунтов.

1 Основные физические характеристики грунтов (формулы, методы определения, пределы изменения, где используются).8

2 Производные характеристики грунтов (формулы, пределы изменения, где используются).9

3 Классификационные показатели грунтов: гранулометрический состав, верхний и нижний пределы пластичности, число пластичности, показатель текучести (методы определения, классификация).

4 Оптимальная влажность и его максимальная плотность.9

5 Механические характеристики грунтов (Компрессионная зависимость и определение показателей сжимаемости грунтов. Предельное сопротивление грунтов сдвигу. Методы определения.).

· Компрессионные испытания;11

6 Метод прямого среза образца

7 Испытания на сдвиг в приборах трехосного сжатия

8 Штамповые испытания грунтов.

9 Прессиометрические испытания грунтов

10 Статическое и динамическое зондирование грунтов

11 Испытания на сдвиг крыльчаткой.

12 Испытания грунтов с помощью шарового штампа.

13 Методы определения коэффициента фильтрации.

Литература

1. Механика грунтов, основания и фундаменты:курс лекций: пособие. Ч.1 / П.С.Пойта и др. – Брест: БрГТУ, 2010. – 226с.

2. Механика грунтов: Ч.1. Основы геотехники в строительстве: учебник / Б.И. Далматов [и др]; под ред. Б.И. Далматова. – М: ACB; CПб.: ГАСУ, 2000. – 204 с.

3. Цытович, Н.А. Механика грунтов. - М.: Высшая школа, 1983.- 288с.

4. Малышев, М.В. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: АСВ, 2004. - 320с.

5.Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика./ Под ред. Е.А. Сорочана. - М.: Стройиздат, 1985.- 480с.

6. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Под общей ред. В.А. Ильичева,и Р.А. Мангушева. – М.: Изд-во АСБ, 2014. – 728 с.

7. Грунты. Классификация: СТБ 943 – 2007. Введ. 01.01.2008. – Минск: Госстандарт,2007. 23с.

8. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты» для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 1-70 02 01; 1-70 02 02, 1-70 04 03 и 1-704 05 01. - Брест, 2007. - 44с.

10. Конструктивный вариант комплекса лабораторных работ. В сети университета: диск U, папка FUND, лабораторные работы по МГОиФ.

11. Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты» (для студентов заочной формы обучения по специальностям 1-70 02 01 и 1-70 04 03).

Строительная классификация грунтов

По СТБ 943-2007 грунты подразделяются на

1)классы, по хар-ру структурной связи;

2) группы, по происхождению;

3) подгруппы, по условиям образования;

4) типы, по гранулометрическому составу, числу пластичности;

5) виды, по структуре, текстуре, по содержанию заполнителей, по неоднородности состава; 6) разновидности, по физическим, механическим, химическим св-вам и состояниям

Классы: - с жесткими структурными связями

- без жестких структурных связей

1 класс делится на группы:

-магматические (граниты, диориты, сиениты)

-метаморфические (гнейсы, кварциты)

-осадочные сцементированные (конгломераты, брекчии, песчаники)

-искуственные

2 класс делится на группы:

-осадочные несцементированные

-искуственные

Разновидность : по степени влажности :маловлажный от 0÷0,5, влажный от 0,5÷0,8, насыщенный водой от 0,8÷1,0;

Обломочные песчаные- тип:

песок, частиц > по гран. составу – гравелистый (част. >2мм>25%)

- песок крупный (част. >0,5мм>50%); средний (част. >0,25мм>50%); мелкий (част. >0,1мм>75%); пылеватый (ч. >0,1мм<75%)

Может подразделяться по показателю max. неоднор-ти: - по относит-му содержанию органич-их частиц; -по разновидности: (по рез-там зондир-ия, по степ-ни влаж-ти, по степ-ни засоленности, по темпер-ре (мерзлый, немерзлый), по относит-му деформир-ю морозному пучению;

Обломочные глинистые: тип по числу пластичности: - от 1÷7→супесь; от >7 ÷17→суглинок; от >17→глина;

Разновидность : по рез-там зондир-ия, по показателю текучести, по относит-му деформир-ю просадочности,по степ-ни засаленности, по темпер-ре, по относит-му деформир-ю морозному пучению.

Составные элементы грунтов

В большинстве случаев грунты состоят из трех компо­нентов: твердых частиц (твердых тел), воды (жидкого тела) и воздуха или иного газа (газообразного тела), т. е. составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Соотношение этих компонентов обусловливает многие свойства грунтов.

Если грунт состоит из твердых частиц, все поры между ко­торыми заполнены водой, то он является двухкомпонентной (двухфазной) системой. Иногда такой грунт называют грунто­вой массой. В большинстве же случаев в грунте, кроме твер­дых частиц и воды, имеется воздух или иной газ, либо растворенный в поровой воде или находящийся в виде пузырьков, окруженных поровой водой, либо свободно сообщающийся с атмосферой. Такой грунт является трехкомпонентной (трехфаз­ной) системой.

Мерзлый грунт является четырехкомпонентной (четырехфазной) системой.

В некоторых грунтах присутствуют органические вещества в виде растительных остатков или гумуса. Наличие даже срав­нительно небольшого количества таких веществ в грунте (свы­ше 3% в песках и 5% в . пылевато-глинистых грунтах), суще­ственно отражается на его свойствах.

Твёрдые частицы представляют систему минеральных зёрен величиной от нескольких сантиметров, до мельчайших частиц. Их свойства зависят от их крупности и формы, а также от свойств составляющих их минералов. Часть минералов инертна к воде и практически не вступает во взаимодействие с растворенными в ней веществами. Эти минералы не меняют свойств не только при изменении содержания воды, но и в широком диапазоне температур.

Большое влияние на свойства грунтов оказывают растворимые в воде минералы, некоторые растворяются очень медленно (мрамор, известняк), некоторые быстро. В сухом состоянии частицы грунта могут быть скреплены растворимыми минералами( лессовые), при увлажнении связи разрушаются, грунт теряет прочность.

Глинистые минералы нерастворимы в воде, но и не инертны к воде. В силу очень малых размеров они обладают высокой коллоидной ативностью.

Вода, присутствующая в грунте может быть: в форме пара, связанная вода(прочносвязанная, рыхлосвязанная), свободная вода(гравитационная, капиллярная), вода в твёрдом состоянии, кристаллизационная вода. Молекулы воды непосред. У поверхности частиц испытывают огромные силы притяжения-прочносвязанная вода, последующие молекулы уже испытывают всё уменьшающуюся силу притяжения-рыхлосвязаная вода, наконец на достаточном удалении, там где определяющим становится тепловое движение-свободная вода. Свободную воду разделяют на гравитационную и капиллярную.

Газы в грунте могут быть в свободном состоянии или растворенными в воде. Свободный газ подразделяется на незащемлённый и защемлённый. Увеличение содержания в воде пузырьков газа может увеличить сжимаемость воды в сотни раз и сделать её соизмеримой со сжимаемостью скелета грунта. Защемлённые газы предают упругость грунту.

1. Основные физические характеристики грунтов. Методы их определения

Определяют 3 основные характеристики:- влажность;- плотность; - плотность частиц грунта.

Рассмотрим выделенный из грунта образец объемом V=1 см³:

Природная влажность грунта (W) – отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе сухого грунта: , %. Определяется взвешиванием образца грунта естественной влажности до и после высушивания (до постоянной массы) при температуре 105 ⁰С.

Плотность грунта (ρ) – отношение массы образца грунта к его объему: ,г/см³. Зависит от минералогического состава, пористости и влажности (ρ=1,4…2,2 т/м³). Методы определения плотности грунта: метод режущего кольца – применяется для связных грунтов, легко поддающихся резке, а т.ж. песчаных грунтов ненарушенного сложения и естественной влажности; метод взвешивания в воде – для связных грунтов, трудно поддающихся резке.

Плотность частиц грунта (ρ_s) – отношение массы частиц грунта к объему, занимаемому этими частицами: , т/м³. (ρ_s=2,4…2,8 т/м³). Определяется с помощью мерных сосудов (пикнометров), емкостью не менее 100 см³ (пикнометрический метод). В расчетах чаще всего используются не значения ρ и ρ_s, а g и g_s – соответственно удельный вес грунта и удельный вес частиц грунта. , кН/м³; , кН/м³ (g=9,81 м/с²).

Штамповые испытания.

Рис. Штамповые испытания грунта в котловане в полевых условиях.

Штамповые испытания заключаются в том, что штамп - круглая плита - устанавливается на дно котлована на предварительно зачищенную и разровненную поверхность грунта, после чего загружается ступенями нагрузки. Последующая ступень нагрузки прикладывается после затухания осадки от предыдущей ступени. По линейному участку зависимости осадки , см, от нагрузки , МПа, устанавливается модуль деформации . Основным достоинством этого вида испытаний является то, что они ведутся непосредственно в грунтовом массиве. При испытаниях жесткими штампами требуется тщательная их установка на грунт с прилеганием по всей поверхности. Штамповые испытания производятся также в скважинах. В этом случае штамп устанавливается в забое скважины. Применяются также винтовые штампы.

Вопросы к зачету

по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты»

для студентов факультета ИДУиФ

(гр. ПГС-28, 29, 30, 32)

· Защита лабораторных работ - см. вопросы к лабораторным работам. (Рабочие тетради должны быть обязательно.).

· Строительная классификация грунтов.

· Составные элементы грунтов и их свойства.

· Лабораторные и полевые методы определения свойств грунтов.

1 Основные физические характеристики грунтов (формулы, методы определения, пределы изменения, где используются).8

2 Производные характеристики грунтов (формулы, пределы изменения, где используются).9

3 Классификационные показатели грунтов: гранулометрический состав, верхний и нижний пределы пластичности, число пластичности, показатель текучести (методы определения, классификация).

4 Оптимальная влажность и его максимальная плотность.9

5 Механические характеристики грунтов (Компрессионная зависимость и определение показателей сжимаемости грунтов. Предельное сопротивление грунтов сдвигу. Методы определения.).

· Компрессионные испытания;11

6 Метод прямого среза образца

7 Испытания на сдвиг в приборах трехосного сжатия

8 Штамповые испытания грунтов.

9 Прессиометрические испытания грунтов

10 Статическое и динамическое зондирование грунтов

11 Испытания на сдвиг крыльчаткой.

12 Испытания грунтов с помощью шарового штампа.

13 Методы определения коэффициента фильтрации.

Литература

1. Механика грунтов, основания и фундаменты:курс лекций: пособие. Ч.1 / П.С.Пойта и др. – Брест: БрГТУ, 2010. – 226с.

2. Механика грунтов: Ч.1. Основы геотехники в строительстве: учебник / Б.И. Далматов [и др]; под ред. Б.И. Далматова. – М: ACB; CПб.: ГАСУ, 2000. – 204 с.

3. Цытович, Н.А. Механика грунтов. - М.: Высшая школа, 1983.- 288с.

4. Малышев, М.В. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: АСВ, 2004. - 320с.

5.Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика./ Под ред. Е.А. Сорочана. - М.: Стройиздат, 1985.- 480с.

6. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Под общей ред. В.А. Ильичева,и Р.А. Мангушева. – М.: Изд-во АСБ, 2014. – 728 с.

7. Грунты. Классификация: СТБ 943 – 2007. Введ. 01.01.2008. – Минск: Госстандарт,2007. 23с.

8. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты» для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 1-70 02 01; 1-70 02 02, 1-70 04 03 и 1-704 05 01. - Брест, 2007. - 44с.

10. Конструктивный вариант комплекса лабораторных работ. В сети университета: диск U, папка FUND, лабораторные работы по МГОиФ.

11. Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты» (для студентов заочной формы обучения по специальностям 1-70 02 01 и 1-70 04 03).

Строительная классификация грунтов

По СТБ 943-2007 грунты подразделяются на

1)классы, по хар-ру структурной связи;

2) группы, по происхождению;

3) подгруппы, по условиям образования;

4) типы, по гранулометрическому составу, числу пластичности;

5) виды, по структуре, текстуре, по содержанию заполнителей, по неоднородности состава; 6) разновидности, по физическим, механическим, химическим св-вам и состояниям

Классы: - с жесткими структурными связями

- без жестких структурных связей

1 класс делится на группы:

-магматические (граниты, диориты, сиениты)

-метаморфические (гнейсы, кварциты)

-осадочные сцементированные (конгломераты, брекчии, песчаники)

-искуственные

2 класс делится на группы:

-осадочные несцементированные

-искуственные

Разновидность : по степени влажности :маловлажный от 0÷0,5, влажный от 0,5÷0,8, насыщенный водой от 0,8÷1,0;

Обломочные песчаные- тип:

песок, частиц > по гран. составу – гравелистый (част. >2мм>25%)

- песок крупный (част. >0,5мм>50%); средний (част. >0,25мм>50%); мелкий (част. >0,1мм>75%); пылеватый (ч. >0,1мм<75%)

Может подразделяться по показателю max. неоднор-ти: - по относит-му содержанию органич-их частиц; -по разновидности: (по рез-там зондир-ия, по степ-ни влаж-ти, по степ-ни засоленности, по темпер-ре (мерзлый, немерзлый), по относит-му деформир-ю морозному пучению;

Обломочные глинистые: тип по числу пластичности: - от 1÷7→супесь; от >7 ÷17→суглинок; от >17→глина;

Разновидность : по рез-там зондир-ия, по показателю текучести, по относит-му деформир-ю просадочности,по степ-ни засаленности, по темпер-ре, по относит-му деформир-ю морозному пучению.

Составные элементы грунтов

В большинстве случаев грунты состоят из трех компо­нентов: твердых частиц (твердых тел), воды (жидкого тела) и воздуха или иного газа (газообразного тела), т. е. составные части грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Соотношение этих компонентов обусловливает многие свойства грунтов.

Если грунт состоит из твердых частиц, все поры между ко­торыми заполнены водой, то он является двухкомпонентной (двухфазной) системой. Иногда такой грунт называют грунто­вой массой. В большинстве же случаев в грунте, кроме твер­дых частиц и воды, имеется воздух или иной газ, либо растворенный в поровой воде или находящийся в виде пузырьков, окруженных поровой водой, либо свободно сообщающийся с атмосферой. Такой грунт является трехкомпонентной (трехфаз­ной) системой.

Мерзлый грунт является четырехкомпонентной (четырехфазной) системой.

В некоторых грунтах присутствуют органические вещества в виде растительных остатков или гумуса. Наличие даже срав­нительно небольшого количества таких веществ в грунте (свы­ше 3% в песках и 5% в . пылевато-глинистых грунтах), суще­ственно отражается на его свойствах.

Твёрдые частицы представляют систему минеральных зёрен величиной от нескольких сантиметров, до мельчайших частиц. Их свойства зависят от их крупности и формы, а также от свойств составляющих их минералов. Часть минералов инертна к воде и практически не вступает во взаимодействие с растворенными в ней веществами. Эти минералы не меняют свойств не только при изменении содержания воды, но и в широком диапазоне температур.

Большое влияние на свойства грунтов оказывают растворимые в воде минералы, некоторые растворяются очень медленно (мрамор, известняк), некоторые быстро. В сухом состоянии частицы грунта могут быть скреплены растворимыми минералами( лессовые), при увлажнении связи разрушаются, грунт теряет прочность.

Глинистые минералы нерастворимы в воде, но и не инертны к воде. В силу очень малых размеров они обладают высокой коллоидной ативностью.

Вода, присутствующая в грунте может быть: в форме пара, связанная вода(прочносвязанная, рыхлосвязанная), свободная вода(гравитационная, капиллярная), вода в твёрдом состоянии, кристаллизационная вода. Молекулы воды непосред. У поверхности частиц испытывают огромные силы притяжения-прочносвязанная вода, последующие молекулы уже испытывают всё уменьшающуюся силу притяжения-рыхлосвязаная вода, наконец на достаточном удалении, там где определяющим становится тепловое движение-свободная вода. Свободную воду разделяют на гравитационную и капиллярную.

Газы в грунте могут быть в свободном состоянии или растворенными в воде. Свободный газ подразделяется на незащемлённый и защемлённый. Увеличение содержания в воде пузырьков газа может увеличить сжимаемость воды в сотни раз и сделать её соизмеримой со сжимаемостью скелета грунта. Защемлённые газы предают упругость грунту.

1. Основные физические характеристики грунтов. Методы их определения

Определяют 3 основные характеристики:- влажность;- плотность; - плотность частиц грунта.

Рассмотрим выделенный из грунта образец объемом V=1 см³:

Природная влажность грунта (W) – отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе сухого грунта: , %. Определяется взвешиванием образца грунта естественной влажности до и после высушивания (до постоянной массы) при температуре 105 ⁰С.

Плотность грунта (ρ) – отношение массы образца грунта к его объему: ,г/см³. Зависит от минералогического состава, пористости и влажности (ρ=1,4…2,2 т/м³). Методы определения плотности грунта: метод режущего кольца – применяется для связных грунтов, легко поддающихся резке, а т.ж. песчаных грунтов ненарушенного сложения и естественной влажности; метод взвешивания в воде – для связных грунтов, трудно поддающихся резке.

Плотность частиц грунта (ρ_s) – отношение массы частиц грунта к объему, занимаемому этими частицами: , т/м³. (ρ_s=2,4…2,8 т/м³). Определяется с помощью мерных сосудов (пикнометров), емкостью не менее 100 см³ (пикнометрический метод). В расчетах чаще всего используются не значения ρ и ρ_s, а g и g_s – соответственно удельный вес грунта и удельный вес частиц грунта. , кН/м³; , кН/м³ (g=9,81 м/с²).