Інженерно-геологічні вишукування і відбір зразків для лабораторних досліджень
Міністерство освіти і науки України
Запорізька державна інженерна академія
Щербина Л.В.
Семид’янова О.С.
Інженерна геологія та основи механіки грунтів
Методичні вказівки
До лабораторних робіт
Для студентів спеціальностей
7.092101 „Промислове та цивільне будівництво”
7.092103 „Міське будівництво та господарство”
7.092601 “Водопостачання та водовідведення”
Запоріжжя
| |
| |
Запорізька державна інженерна академія
Інженерна геологія та основи механіки грунтів
Методичні вказівки
До лабораторних робіт
Для студентів спеціальностей
7.092101 „Промислове та цивільне будівництво”
7.092103 „Міське будівництво та господарство”
7.092601 “Водопостачання та водовідведення”
Рекомендовано до видання
на засіданні кафедри ПЦБ
протокол № 4 від 05.11.08
Інженерна геологія та основи механіки грунтів. Методичні вказівки до лабораторних робіт студентів спеціальностей ПЦБ, МБГ, ВВ/ Сост. Л.В. Щербина, О.С. Семид’янова. – Запоріжжя: Видавництво ЗДІА, 2008. – 53 с.
У методичних вказівках розглядаються теоретичні основи грунтознавства, лабораторні і польові методи визначення будівельних властивостей грунтів основи будівель і споруд. Викладаються методики визначення фізико-механічних характеристик нескальних грунтів. Приведені основні методи по відбору зразків і проведенню лабораторних робіт відповідно до учбової програми і нормативних документів, що діють.
Укладачі – Л.В. Щербина, доцент
О.С. Семид’янова, асистент|
Відповідальній за випуск: зав. каф. ПЦБ
Д.т.н., проф|. І.Д. Павлов
| |
Достовірна оцінка властивостей грунтів дає можливість економічно і правильно вибрати тип і конструкцію фундаментів, забезпечити необхідну інженерну підготовку будівельного майданчика, визначити методи виробництва робіт, знизити вартість і скоротити терміни будівництва.
Перед початком лабораторних робіт студент зобов'язаний вивчити теоретичну частину курсу.
Лабораторні роботи виконуються студентами індивідуально або по підгрупах. Кожному студентові або підгрупі видається індивідуальне завдання в послідовності, вказаній викладачем.
ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНІ ВИШУКУВАННЯ І ВІДБІР ЗРАЗКІВ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Для забезпечення міцності, стійкості і довговічності промислових, цивільних і сільськогосподарських будівель і споруд проводять інженерні вишукування, які складаються з економічних і технічних досліджень. Технічні дослідження полягають у вивченні природних умов району для найбільш раціонального розміщення будівель і споруд з урахуванням інженерно-геологічних умов. Інженерно-геологічні вишукування в більшості випадків виконуються в два етапи: на стадії проектного завдання (на майданчику в цілому) і на стадії робочих креслень (під плямою майбутньої споруди). При проведенні інженерно-геологічних вишукувань особлива увага приділяється нескальним грунтам.
Згідно ГОСТ 25100-95:
грунт — гірські породи, почви, техногенні утворювання, які представляють собою багатокомпонентну та різноманітну геологічну систему і є об’єктом інженерно-господарської діяльності людини.
Грунти можуть служити:
1) матеріалом основи будівель і споруд;
2) середовищем для розміщення в них споруд;
3) матеріалом самої споруди.
Грунт скальний — грунт, що складається з кристалітів одного або декількох мінералів, які мають жорсткі структурні зв’язки кристалізаційного типу.
Грунт напівскальний— грунт, що складається з одного або декількох мінералів, що мають жорсткі структурні зв'язки типа цементації.
Умовна межа між скальними і напівскальними грунтами приймається по міцності на одноосне стискування (Rc ³ 5 МПа — скальні грунти, Rc < 5 МПа — напівскальні грунти).
Грунт дисперсний— грунт, що складається з окремих мінеральних часток (зерен) різного розміру, слабозв'язаних один з одним; утворюється в результаті вивітрювання скальних грунтів з подальшим транспортуванням продуктів вивітрювання водним або еоловим шляхом і їх відкладення.
Основними показниками, що характеризують фізичні властивості грунту як дисперсного тіла, є: гранулометричний склад, щільність в стані природного складання і вологості, щільність часток грунту, вагова вологість, межі пластичності. Похідними характеристиками, визначуваними розрахунковим шляхом на базі знайдених характеристик лабораторним способом, є: пористість, коефіцієнт пористості, щільність сухого грунту, ступінь вологості, втрати при прожарюванні і ін.
За допомогою фізичних характеристик визначають: вид, стан, міцність і несучу здатність грунту, осідання основи, тиск на огороджуючи конструкції, стійкість укосів і насипів і ін.
Для вивчення в лабораторних умовах властивостей грунтів, що складають основу, на будівельному майданчику в процесі інженерно-геологічних вишукувань відбирають зразки грунтів як природної, так і порушеної структури. Зразки грунту природної (непорушеної) структури – це проби з цілковитим збереженням цілісності, внутрішніх структурних зв'язків і природної вологості, відповідних умовам залягання в масиві основи. При руйнуванні структурних зв'язків між частками проба грунту матиме порушену структуру.
Відбір, упаковка, транспортування і зберігання зразків відбувається згідно ГОСТ 12071-2000.
Відбір зразків грунту порушеного або непорушеного складання (монолітів) слід здійснювати залежно від властивостей грунту і цільового призначення інженерно-геологічних робіт. Зразки грунту відбирають із зачищених забою і стінок гірничих вироблень (шурфів, котлованів, бурових свердловин і тому подібне), природних і штучних оголень і дна акваторій. Моноліти відразу після відбору мають бути орієнтовані (відзначають верх моноліту). Розміри зразків і їх число мають бути достатніми для виконання необхідного комплексу лабораторних робіт за визначенням складу, стану і властивостей грунту і відповідати вимогам відповідних стандартів на методи визначення характеристик грунтів.
Горни вироблення, з яких провадиться відбір зразків, мають бути захищені від проникнення поверхневих вод і атмосферних опадів, а в зимовий час - від промерзання.
Для упаковки зразків грунту порушеного складання застосовують тару, що забезпечує збереження дрібних часток грунту (мішечки із синтетичної плівки, щільної тканини або водостійкого паперу); для зразків, що вимагають збереження природної вологості, застосовують металеві корозійностійкі або пластмасові банки з кришками, що герметично закриваються.
Для упаковки монолітів тару слід виготовляти з корозійностійких матеріалів (парафінований папір, пластмаса і тому подібне). Для ізоляції монолітів застосовують парафін нафтовий марки НВ 56-58 по ГОСТ 23683 з добавкою 35-50 % (по масі) гудрону, марлю, ізоляційну стрічку.
Зразки грунту порушеного складання, для яких не потрібне збереження природної вологості, укладають в тару, що забезпечує збереження дрібних часток грунту. Зразки грунту порушеного складання, для яких потрібне збереження природної вологості, укладають в тару з кришками, що герметично закриваються. Грунт повинен заповнити тару повністю. Зразки грунту, призначені для визначення вологості, необхідно зважити відразу після відбору.
Моноліт немерзлого грунту, відібраний без жорсткої тари, слід негайно ізолювати способом парафінування, туго обмотуючи його шаром марлі, просоченою сумішшю парафіну з гудроном. Потім увесь моноліт в марлі належить покрити шаром суміші парафіну з гудроном, обмотати другим шаром марлі, просоченою сумішшю парафіну з гудроном, і ще раз покрити шаром парафіну з гудроном завтовшки не менше 2 мм. Моноліти немерзлого грунту, відібрані в жорстку тару або поміщені в неї після відбору, мають бути негайно упаковані. Відкриті кінці необхідно закрити жорсткими кришками з гумовими прокладками. За відсутності гумових прокладок місце з'єднання кришки з тарою покривають подвійним шаром ізоляційної стрічки або парафінують.
У лабораторію, розташовану поблизу місця відбору, зразки допускається транспортувати без ящиків, але з обов'язковим дотриманням заходів захисту від пошкодження ізоляційного шару зразків і підсихання грунту. Моноліти грунту при транспортуванні не повинні піддаватися різким динамічним і температурним впливам.
При визначенні фізичних показників в лабораторних умовах слід дотримуватися слідуючої точності:
| 0,02 г | – маси зразка |
| 0,1 мм | – геометричних розмірів зразка і робочого (ріжучого) кільця |
| 0,01 мм | – деформацій зразка |
| 5% | – навантаження, що прикладається, від рівня навантаження; |
| 0,1°C | – температури повітря в приміщенні з негативною температурою |
При обробці результатів випробувань обчислюють з точністю:
| 0,01 г/см | – щільність грунту |
| 0,1% | – вологість до 30% включно |
| 1% | – вологість 30% і вище |
| 1° | – кут внутрішнього тертя |
| 1 кПа | – питоме зчеплення |
| 0,01 мм | – абсолютну вертикальну деформацію зразка |
| 0,001 | – відносну вертикальну деформацію зразка |
| 0,001 | – відносну об'ємну деформацію зразка |