Определение естественной влажности грунта методом

Введение

В данном отчете представлены лабораторные работы по дисциплине механика грунтов. Изучение осуществляется лабораторными методами физических свойств и классификационных показателей, показателей деформируемости и прочности грунтов, что позволяет приобрести навыки самостоятельной работы на стандартных приборах и оборудовании, применяемых в лабораториях по изучению строительных свойств грунтов.

В отчете представлены следующие лабораторные работы:

- Определение физических характеристик, классификационных показателей и условного сопротивления грунта R₀;

- Исследование сжимаемости грунтов способом компрессии в одометре;

- Исследование предельного сопротивления сдвигу глинистого грунта.

В каждой работе проведены опыты, расчеты, таблицы и графики.

Содержание

Введение…………………………………………………………………..………2

Лабораторная работа №1 Определение физических характеричтик классификационных показателей и велечин расчётных сопротивлений грунтов R₀ ……………………………………………………………………..………..…5

Лабораторная работа №2 Исследование сжимаемости грунтов способом компрессии в одометре ………………………………………………..………14

Лабораторная работа №3 Исследование предельного сопротивления сдвигу глинистого грунта …………………………………………………….…………21

Заключение…………………………………………………………………….…26

Список использованных источников…………………………………...………27

Лабораторная работа №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК,

КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ВЕЛЕЧИН

РАСЧЁТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ГРУНТОВ R₀

Определение естественной влажности грунта методом

высушивания до постоянной массы.

Влажностью грунта W называется отношение массы воды, находящейся

в порах грунта , к массе этого грунта, высушенного при температуре 105 С.

1. Взвесить заранее высушеный и пронумерованный пустой бюкс с крышкой;

2. В бюкс поместить пробу грунта массой 15г, плотно закрыть крышкой и взвесить;

3. Бюкс со снятой крышкой, одетой на его дно, поместить в сушильный шкаф и высушить до постоянной массы при температуре (105 ) С;

4. Влажность грунта вычисляется по формуле (1.1)

Где W-влажность грунта, %

m2-масса бюкса с грунтом, г;

m3-масса бюкса с грунтом, высушенного до постоянной массы, г;

m1-масса высушенного пустого бюкса, г.

Результаты взвешиваний занесены в таблицу 1.1.

Таблица1.1- Определение природной влажности грунта.

Наименование	Ед.изм	Величина
1.Номер бюкса	-	252/280
2.Вес пустого бюкса с крышкой m1,	г	23.27
3.Вес бюкса с грунтом и крышкой m2,	г	47.95
4.Вес бюкса с грунтом после сушки m3,	г	43.47
5.Влажность, % W	%	22.18

Вычисляемые характеристики грунта

Коэффициент пористости

Коэффициентом пористости называют отношение объёма пор к объёму твёрдых частиц.

(1.6)

Где e-коэфицент пористости;

s-Плотность частиц грунта г/см³

W-влажность грунта%

-плотность грунта г/см³

г/см³

Плотность сухого грунта

Плотностью сухого грунта (скелета грунта) называют отношение массы твёрдых частиц грунта к общему объёму грунта.

, (1.7)

Где d-плотность сухого грунта;

- плотность грунта г/см³

W-влажность грунта%

г/см³

Удельный вес грунта

Удельный вес грунта определяется по формуле

, (1.8)

Где -удельный вес грунта;

ρ -Плотность грунта г/см³

g-ускорение свободного падения м/c²

1.7.4 Удельный вес частиц грунта определяется по формуле

, (1.9)

Где s-удельный вес частиц грунта;

s-Плотность частиц грунта г/см³

g-ускорение свободного падения м/c²

1.7.5 Удельный вес сухого грунта

Удельный вес сухого грунта определяется по формуле

, (1.10)

Где d-удельный вес сухого грунта;

d-Плотность сухого грунта г/см³

g-ускорение свободного падения м/c²

=15.68кН/м³

1.8 Определение расчётного сопротивления грунтов основания R_o

Для глинистых грунтов значение R₀ определяется по таблице 3приложения 3[2] в зависимости от величин e и J_L. Расчётные сопротивления грунтов R₀ используется для назначения предварительных размеров фундаментов, а в случае сооружений 3 класса – для окончательного назначения. Для грунтов с промежуточным e и J_L значения R₀ определяются путём линейной интерполяции в соответствии с формулой.

1.8 Определение условного расчётного сопротивления грунтов основаня R₀

R₀ (e, J_L) = e₂- e/ e₂- e₁ [(1- J_L) R₀ J_L* R₀(1,1)]+

+ e - e₁/ e₂- e₁[(1- J_L) R₀(2,0)+ J_L* R₀(2,1)] , (1.11)

Где e₂≥ e≥e ≥₁ — интервал значений коэффициента пористости, в котором находится искомое значение e

J_L

e₀=0.60

e₁=0.5

e₂=0.8

R₀ (1, 0) - значение R₀ при e= e₁ и J_L= 0; =600

R₀ (1, 1) - значение R₀ при e= e₁ и J_L= 1; =400

R₀ (2, 0) - значение R₀ при e= e₂ и J_L= 0; = 300

R₀ (1, 0) - значение R₀ при e= e₂ и J_L= 1; =200

R₀=0.8-0.60/0.8-0.5[(1- 0.38)600+0.38*400]+0.60-0.5/0.8-0.5[(1- 0.38)300+0.38*200]=436.7 кПа.

Вывод: определили физические характеристики грунта: естественная влажность W = 32.26%; влажность грунта на границе текучести W_L = %; влажность грунта на границе раскатывания W_P = %; плотность р = 1,96 г/ см³; плотность частиц грунта p_s = 2,53 г/ см³; при расчете числа пластичности и коэффициента консистенции определили, что данный грунт - суглинок текучего состояния; коэффициент пористости e=0,60; плотность сухого грунта p_d = 1,6 г/ см³; удельный вес грунта γ= 19,208кН/м³; удельный вес частиц грунта γ_s=24,7 кН/м³; удельный вес сухого грунта γ_d=15,68 кН/м³ .

Условное расчетное сопротивление грунтов R₀ (0.60; 0,38) =436.7кПа.

Лабораторная работа №2

Подготовка к испытанию

Образец глинистого грунта для испытаний вырезают рабочим кольцом прибора и покрывают с двух сторон влажными фильтрами.

Сжатие образца грунта происходит при свободном удалении поровой воды через дырчатые поддон и штамп прибора.

Нагрузку прикладывают с помощи рычажной системы. Отношение плеч рычага, передающего нагрузку n=1:10. Диапазон давлений в опыте определяется проектным заданием. В учебных целях опыт проводится при трёх значениях нагрузки, создаваемой гирями массой 4.8 и 12 кг.

После приложения каждой ступени давления образец выдерживают до стабилизации деформации. По[4] критерием стабилизации для глинистых грунтов является деформация не более 0.01мм за 16ч (в учебных целях принято время условной стабилизации на каждой ступени давления равным 12мин).

Для измерения вертикальных деформаций грунта используют два индикатора часового типа, схема которых показана на рис 2.2

1 - корпус; 2 – циферблат; 3 - ободок; 4 - стрелка; 5 - указатель; 6 - гильза; 7 - измерительный стержень; 8 - измерительный наконечник; 9- указатель ноля допуска.

Рисунок 2.2 Индикатор часового типа.

Технические данные индикатора:

- 100 деление-1оборот-1мм

- Цена деления0.01мм

Если ножка индикатора выдвигается, то показания снимают по красной шкале, если втапливается-по чёрной.

Перед опытом на индикаторе устанавливают нулевой отсчёт поворотом шкалы.

Обработка результатов.

1. Определяют абсолютную деформацию грунта S как среднее арифметическое значение показаний индикаторов (при вычислениях следует учитывать деформацию компрессионного прибора по тонировочной кривой, построенной при различных давлениях).

Таблица 2.1-Результаты лабораторных испытаний

Масса гирь на подвеске Ркг	Вертикальное напряжение MПа	Время наблюдения t мин	Показания индикаторов
rлмм	rnмм
	0,07		0,10	0,60	0,35
	0,11		0,37
	0,11	0,71	0,41
	0,13	0,78	0,46
	0,15	0,83	0,49
	0,13		1,25	1,22	1,24
	1,27	1,26	1,27
	1,30	1,33	1,32
	1,35	1,42	1,38
	1,38	1,49	1,43
	0,2		1.50	1,68	1,59
	1,53	1,72	1,63
	1,54	1,79	1,66
	1,62	1,88	1,75
	1,71	1,95	1,83

При р=4 кг: σ= 4*9,8/0,006*0,1 ≈ 0,07 Мпа

При р=8 кг: σ= 8*9,8/0,006*0,1 ≈ 0,13 Мпа

При р=12 кг: σ= 12*9,8/0,006*0,1 ≈ 0,2 Мпа

Для каждой ступеньки нагружения строят график зависимости осадки образца S от времени t.

Рисунок 3.3 график зависимости осадки S от времени t

2 Вычисляют значения коэффициента пористости по формуле

(1+e). (2.2)

Где e-начальный коэффицент пористости

E- относительная вертикальная деформация образца, найденная

, (2.3)

Где S осадка образца соответствующая давлению мм

h-высота образца мм

Данные для вычисления e сведены в таблицу 3

Таблица2.2-Расчёт изменения коэфицента пористости

Вертикальное Нагружение на грунт МПа	Условно стабилизированная осадка образца Sмм	Относительная Вертикальная деформация образца E	Изменение коэфицента Пористости	Значение Коэффицента Пористости, Соответствующее напряжению e=e-
				0.6
0.065	0.16	0.0049	0.0074	0.593
0.131	0.6	0.019	0.029	0.571
0.196	1.03	0.032	0.066	0.534

Коэффициент сжимаемости определяют по формуле

, (2.4)

и - коэффициенты пористости соответствующие напряжениям .

^-1

Коэффициент относительной сжимаемости определяют по формуле

(2.5)

^-1

Модуль деформации определяют с точностью 0.1 Мпа по формуле

, (2.6)

где - начальный коэффициент пористости;

- коэффициент сжимаемости;

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе и вычисляемый по формуле:

(2.7)

где v - коэффициент поперечной деформации, определяемый по результатам испытаний вы приборах трехосного сжатия (v=0,36).

. При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать v равным: 0,30-0,35 - для песков и супесей; 0,35-0,37 - для суглинков; 0,2-0,3 при I_L <0; 0,3-0,38 при 0≤ I_L ≤ 0,25; 0,38-0,45 при 0,25≤ I_L ≤ 0,1 - для глин. При этом меньшее значение v принимают при большей плотности грунта.

Вывод: определили показатели сжимаемости грунтов; коэффициент сжимаемости m₀=0,33 МПа^-1; коэффициент относительной сжимаемости m_v=0.22 МПа^-1; модуль деформации Е = 4,55 МПа.

График зависимости коэффицента пористости e от напряжения

Рисунок 2.4-Компрессионная кривая

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ ГЛИНИСТОГО Грунта

Цель работы : определить параметры прочности грунта (удельное сцепление с, угол внутреннего трения ).

Условие прочности для глинистых грунтов описывается законом Ш. Кулона формулой:

, (3.1)

Оборудование:

- Образцы грунта

- Одноплоскостной срезной прибор ГГП-30

- Индикатор часового типа;

- Грузы.

Исходные данные;

- A=40см² – площадь среза образца.

- h=35мм – высота образца;

- n_B=1:10 – отношение плеч рычага для передачи вертикальной нагрузки;

- n_г=1:10 - отношение плеч рычага для передачи сдвигающей нагрузки.

Для определения характеристик прочности необходимо выполнить несколько опытов по определению предельного касательного напряжения при различных значениях нормального напряжения и значения и с определить как параметры прямолинейной зависимости.

Проводим три опыта на срез при нормальных к плоскости сдвига напряжениях ₁=0.1МПа; ₁=0.2МПа; ₁=0.3МПа.

Для глинистых грунтов независимо от их степени влажности в стабилизированном состоянии испытания проводят по консолидированно-дренированной схеме по ГОСТ 12248-96 [4]. В опытах используется одноплоскостной срезной прибор с фиксированной поверхностью среза ГГП-30 конструкции Н.Н.Маслова-Ю.Ю.Лурье, показанный на рисунке 3.1.

Срез достигается путём сдвига одной части образца относительно другой его части касательной нагрузкой при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза.

1 – Подъёмный винт; 2 – противовесы;3 - тормоз;5 – торс горизонтальной тяги; 7 – секторный рычаг; 7 - винт; 8 – кронштейн срезывателя; 9 – держатель индикатора; 10 – упор индикатора; 11 - срезыватель; 12 - индикатор; 13 – панель рабочего столика; 14 – подвижная плита; 15 – вертикальная тяга; 16 – скользящий рычаг вертикальной тяги; 17 - ползун; 18 – ванна.

Рисунок 3.1- Прибор одноплоскостного среза

Таблица3.1-Результаты испытания грунта на срез.

Масса гирь на подвеске Ркг	Вертикальное напряжение при срезе МПа	Масса гирь на подвеске горизонтальной тяги Ткг	Касательное напряжение при срезе τ МПа	Горизонтальная деформация образца мм
	0.1	0.2	0.0049	0.02
0.4	0.0098	0.17
0.6	0,0147	0.27
0.8	0,0196	0.61
	0.0245	1.08
1.2	0.0294	1.73
1.4	0.0343	срез
	0.3	0.4	0.0098	0.03
0.8	0,0196	0.09
1.2	0.0294	0.19
1.6	0.0392	0.64
	0.049	1.18
2.4	0.0588	1.82
2.8	0.0686	срез

Считаем касательное напряжение по формуле

, (3.3)

где Т - масса гирь на подвеске горизонтальной тяги, кг;

- ускорение свободного падения, м/с²;

А - площадь среза образца, м²;

- коэффициент рычажной передачи.

Максимальное значение на отрезке, не превышающем мм, принимается за сопротивление среза .

По результатам опыта строят график зависимости горизонтальных деформаций от касательных напряжений в плоскости среза в соответствии с приложением

Рисунок 3.2 – График зависимости горизонтальных деформаций от касательных напряжений.

Рисунок 3.3 – Диаграмма сопротивления срезу.

Строят график зависимости касательных (сдвигающих) напряжений от нормальных напряжений (диаграмма сопротивления срезу) в соответствии с приложением 4.

МПа	МПа
МПа	МПа

Рисунок 3.4 — Диаграмма сопротивления срезу

Определение нормативного угла внутреннего трения и с определяем по формулам:

(3.4)

c=t’- *tq (3.5)

c=0.038-0.03*0.25=0.02626МПа

Вывод: определили параметры прочности грунта, необходимые при оценке устойчивости откосов грунтовых массивов, несущей особенности оснований зданий и сооружений, давления на ограждающие конструкции: угол внутреннего трения = и удельное сцепление с=0,009 МПа.

Заключение

В результате проведения первой лабораторной работы было определено

Наименование грунта по числу пластичности Jp=20.17 – глина. Определено физическое состояние грунта по числу консистенции J_L =0.38 состояние глинистого грунта текуче пластичное в соответствии с таблицей Б.14[4].

Определены физические характеристики грунта: коэффицент пористости e_o=0.6; плотность скелета грунта p_d=1.72г/см³; удельный вес грунта Y= ; удельный вес частиц грунта Ys= ; удельный вес скелета грунта Yd=15.68 ;.

В результате второй работы были определены показатели сжимаемости грунта: коэффициент сжимаемости m_o=0.33МПа^-1 и модуль общей деформации Е=4,55МПа.

В результате третьей работы были определены параметры прочности:

Удельное сцепление с=0.02626МПа

Угол внутреннего трения =4.9

\

Введение

В данном отчете представлены лабораторные работы по дисциплине механика грунтов. Изучение осуществляется лабораторными методами физических свойств и классификационных показателей, показателей деформируемости и прочности грунтов, что позволяет приобрести навыки самостоятельной работы на стандартных приборах и оборудовании, применяемых в лабораториях по изучению строительных свойств грунтов.

В отчете представлены следующие лабораторные работы:

- Определение физических характеристик, классификационных показателей и условного сопротивления грунта R₀;

- Исследование сжимаемости грунтов способом компрессии в одометре;

- Исследование предельного сопротивления сдвигу глинистого грунта.

В каждой работе проведены опыты, расчеты, таблицы и графики.

Содержание

Введение…………………………………………………………………..………2

Лабораторная работа №1 Определение физических характеричтик классификационных показателей и велечин расчётных сопротивлений грунтов R₀ ……………………………………………………………………..………..…5

Лабораторная работа №2 Исследование сжимаемости грунтов способом компрессии в одометре ………………………………………………..………14

Лабораторная работа №3 Исследование предельного сопротивления сдвигу глинистого грунта …………………………………………………….…………21

Заключение…………………………………………………………………….…26

Список использованных источников…………………………………...………27

Лабораторная работа №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК,

КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ВЕЛЕЧИН

РАСЧЁТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ГРУНТОВ R₀

Определение естественной влажности грунта методом

высушивания до постоянной массы.

Влажностью грунта W называется отношение массы воды, находящейся

в порах грунта , к массе этого грунта, высушенного при температуре 105 С.

1. Взвесить заранее высушеный и пронумерованный пустой бюкс с крышкой;

2. В бюкс поместить пробу грунта массой 15г, плотно закрыть крышкой и взвесить;

3. Бюкс со снятой крышкой, одетой на его дно, поместить в сушильный шкаф и высушить до постоянной массы при температуре (105 ) С;

4. Влажность грунта вычисляется по формуле (1.1)

Где W-влажность грунта, %

m2-масса бюкса с грунтом, г;

m3-масса бюкса с грунтом, высушенного до постоянной массы, г;

m1-масса высушенного пустого бюкса, г.

Результаты взвешиваний занесены в таблицу 1.1.

Таблица1.1- Определение природной влажности грунта.

Наименование	Ед.изм	Величина
1.Номер бюкса	-	252/280
2.Вес пустого бюкса с крышкой m1,	г	23.27
3.Вес бюкса с грунтом и крышкой m2,	г	47.95
4.Вес бюкса с грунтом после сушки m3,	г	43.47
5.Влажность, % W	%	22.18