Физико-механические свойства грунтов

Оценку инженерно-геологических условий площадки строительства необходимо производить путём изучения геологических разрезов в пределах контура сооружения и определения значений условных расчётных сопротивлений грунта.

Физико-механические свойства грунтов были определены в лабораторных условиях и их значения сведены в таблицу 4 на основе задания.

Таблица.13

№	Наименование свойства

	Удельный вес, g (кН / м³)
	Удельный вес минеральных частиц, g_s (кН / м³)
	Естественная влажность,W (в долях единиц)
	Влажность на границе текучести, W_L (в долях единиц)
	Влажность на границе раскатывания, W_р (в долях единиц)
	Угол внутреннего трения, j ⁰
	Удельное сцепление, С^н (кПа)
	Коэффициент сжимаемости, m_o (кПа)
	Коэффициент фильтрации, К_ф (см / сут)

По приведённым характеристикам определяем вид грунта и его состояние.

1. Число пластичности:

J_p = W_L – W_p, (1.1)

где W_L – влажность на границе текучести; W_р – влажность на границе раскатывания.

Типы глинистых грунтов

Таблица 14

Типы грунтов	Число пластичности
Супесь Суглинок Глина	1 £ J_р £ 7 7 < J_р £ 17 J_р_> 17

Показатель текучести:

J_L = (W – W_p) / J_p, (1.2)

где W –естественная влажность, в долях единиц

Разновидности глинистых грунтов

Таблица 15

Разновидности глинистых грунтов по консистенции	Показатель текучести
Супеси: твердые пластичные текучие	J_L < 0 0 < J_L < 1 J_L > 1
Суглинки и глины: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие	J_L < 0 0 £ J_L £ 0,25 0,25 < J_L £ 0,50 0,50 < J_L £ 0,75 0,75< J_L £ 1,00 J_L > 1,00

3.Коэффициент пористости:

e = g_s / g * (1 + W) – 1, (1.3)

где g - удельный вес; g_s – удельный вес твёрдых частиц, кН / м³.

Таблица 16

Крупнообломочные и песчаные грунты

Типы грунтов

Распределение частиц по крупности в % от массы воздушно-сухого грунта

Крупнообломочные: Валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый) Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц - щебенистый) Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц - дресвяный) Песчаные: Пески гравелистые Пески крупные Пески средней крупности Пески мелкие Пески пылеватые

Масса частиц крупнее 200 мм составляет более 50% Масса частиц крупнее 10 мм составляет более 50 % Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 50 % Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 25 % Масса частиц крупнее 0.5 мм составляет более 50 % Масса частиц крупнее 0.25 мм составляет более 50% Масса частиц крупнее 0.1 мм составляет 75% и более Масса частиц крупнее 0.1 мм составляет менее 75%

Примечание. Для установления типа грунта по табл. 16 последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала - крупнее 200 мм, затем - крупнее 10 мм, далее - крупнее 2 мм и т.д. Тип грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований сверху вниз.

Виды песков по плотности их сложения

Таблица 17

Пески	Плотность сложения песков
	Плотные	Средней плотности	Рыхлые
Гравелистые, крупные и средней крупности Мелкие Пылеватые	е < 0.55 е < 0.60 е < 0.60	0.55  е  0.70 0.60  e  0.75 0.60  e  0.80	e > 0.70 e >0.75 e > 0.80

4.Степень влажности:

S_r = (W*g_s) / e*g_w, (1.4)

где g_w = 10 кН / м³ – удельный вес воды

Разновидности по степени влажности

Таблица 18

Грунты	Степень влажности S_r
Маловлажные Влажные Насыщенные водой	0 < S_r <0,5 0,5<S_r_< 0.8 0.8<S_r  

5.Модуль общей деформации:

Е_о = b / (m*v), (1.5)

где b = 1 – 2*m² / (1 - m);

m - коэффициент относительной поперечной деформации: для песков и супеси m = 0.3;для суглинков - m = 0.35; глины – 0.42;

Степень сжимаемости грунта

Таблица 19

Степень сжимаемости грунта	m_o, МПа^-1	Е₀, МПа
Несжимаемый Малосжимаемый Среднесжимаемый Повышенной сжимаемости Сильносжимаемый	< 0.01 0.01 - 0.05 0.05 - 0.1 0.1 - 1 >1	>100 30 - 100 15 -30 5 -15 <5

6. Просадочность

По предварительной оценке к набухающим от замачивания водой относятся глинистые грунты со степенью влажности меньше или равной 0,8, для которых показатель просадочности J_ss меньше значений, приведенных в табл.16

J_ss =(е_L-е)\(1+е), (1.6)

где е_L - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границах текучести.

е_L = w_Lγ_s,\ γ_w (1.7)

Таблица 20

Число пластичности	0,01≤ J_р <0,1	0,1≤ J_р <0,14	0,14≤ J_р <0,22
Показатель просадочности J_ss	0,1	0,17	0,24

7.Условное расчётное сопротивление:

Классификация грунтов позволяет не только определить данный грунт, т. е. выделить его среди многообразия других грунтов, но и часто установить ориентировочные значения его прочностных и деформационных характеристик.

Например, увеличение пористости песчаного или пылевато-глинистого грунта (увеличение коэффициента пористости) при прочих равных условиях непременно повлечет за собой снижение его прочности и повышение деформируемости. Соответственно увеличение влажности (показателя консистенции) глинистого грунта, также при прочих равных условиях, приведет к снижению его прочности и повышению деформируемости.

Важной характеристикой несущей способности является расчетное сопротивление грунтов основания R_o кПа, ориентировочно оценивающее допускаемое давление на данный грунт под подошвой фундамента, имеющего ширину 1 м и глубину заложения 2 м.

СНиП 2.02.01 — 83 допускает назначать предварительные размеры фундаментов исходя из этой величины. Кроме того, значение величины R_o для различных слоев при сложном напластовании позволяет на раннейстадии изысканий, определив только физические характеристики грунтов, провести приблизительную сопоставительную оценку их несущей способности.

Формула для граничных значений:

R_o(JL) = R_o(1;0) – J_L*[ R_o(1;0) - R_o(1;1)], (1.8)

где R_o_(1;0) – табличное значение R_o для е₁ при J_L = 0;

R_o_(1;1) – табличное значение R_o для е₁ при J_L = 1;

Формула для промежуточных значений:

R_o₍_e_,_JL₎ = (е₂ – е) /(е₂ – е₁) * [(1 – J_L)* R_o_(1;0) + J_L*R_o_(1;0)] + (е – е₁) /(е₂ – е₁) *

* [(1 – J_L)* R_o_(2;0) + J_L*R_o_(2;1)], (1.9)

- е₁ и е₂ – соседние значения е в интервале между которыми находится коэффициент пористости данного грунта;

- е иJ_L – характеристики грунта, для которого ищется R_o

Расчетные сопротивления R₀глинистых грунтов

Таблица 21

Пылевато - глинистые грунты	Коэффициент пористости	Значения R₀, кПа, при показателе текучести
	е	J_L =0	J_L =1
Супеси	0,5 0,7
Суглинки	0,5 0,7 1,0
Глины	0,5 0,6 0,8 1,1

Расчетные сопротивления R₀ песчаных грунтов основания

Таблица 22

Пески	Значения R_0,кПа, в зависимости от плотности сложения песков
Плотные	Средней плотности
Крупные Средней крупности Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой Пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой

Задание 5

Определить содержания различных фракций в грунте, построить кривую зернового состава, установить эффективные диаметры и коэффициент однородности, определить наименование грунта.

Таблица 23

Гранулометрический состав песчаных грунтов

Номер грунта	> 10 мм	10 – 5 мм	5 – 2 мм	2 – 1 мм	1 – 0,5 мм	0,5 – 0,25 мм	0,25 – 0,1 мм	<0,1 мм

Примечание. В таблице дано процентное содержание отдельных фракций в составе грунта.