Руководство к выполнению лабораторных работ по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты»
|
Скачать 1.6 Mb.
|
Вопросы для самопроверки:
Лабораторная работа №7 Определение показателей деформируемости грунта при сжатии в компрессионном приборе. Сжимаемостью грунтов называют способность их уменьшаться в объеме под действием внешних нагрузок. Основными особенностями грунтов, определяющими отличие процессов их деформирования под действием внешних давлений от деформирования других тел, является: малая прочность связей между частицами, наличие между минеральными частицами пор заполненных в различной степени водой и газами, а также неоднородность грунта по глубине и простиранию в условиях природного залегания. При сжатии грунтов возникает ряд физических процессов, которые определяют величину деформации грунтов при загрузке и последующей разгрузке. Деформация твёрдых и минеральных частиц грунта при давлениях на основание наиболее часто встречаемых в строительной практике 0,2-0,5 МПа (2-5кг/см2) весьма не значительны и составляют очень малую долю от общих деформаций грунта. Эти деформации являются упругими, т.е. после снятия нагрузки они мгновенно и полностью восстанавливаются. Воздух находящийся в защемлённом состоянии в порах грунта будет значительно менее влиять на его сжимаемость. Если в процессе сжатия не произойдёт удаление из грунта части воды или воздуха, то рассмотренные деформации полностью восстановятся после разгрузки. При свободном сообщении воздуха с атмосферой он не будет влиять на сжимаемость грунта, а сжимаемость воды будет ничтожной по сравнению с общими деформациями грунта. В грунтах при сравнительно не больших внешних давлениях возникают значительные деформации в результате взаимного перемещения твёрдых частиц, сопровождающихся уменьшением объема пор, и в ряде случаев оттоком воды из пор. Эти деформации носят необратимый характер и являются наибольшими по величине определяющей в основном сжимаемость грунтов, в отличие от сжимаемости твёрдых тел. Сжимаемость песчаных грунтов невелика и зависит от их гранулометрического состава, происхождения и плотности сложения. Сжатие песчаных грунтов связано с возникновением местных сдвигов и соскальзыванием более мелких частиц в поры, а при больших внешних давлениях в местах концентрации напряжений может наблюдаться дробление отдельных частиц и их агрегатов на более мелкие. Сжатие песчаных грунтов протекает быстро и как правило не зависит от влажности, т.к. пески являются хорошими проводниками воды. Сжимаемость глинистых пород зависит от минералогического состава, степени дисперсности, пористости, состояния породы и условий сжатия. Наиболее гидрофильные монтмориллонитовые глины отличаются большей сжимаемостью, чем каолинитовые. Чем больше дисперсность глинистых пор тем больше их сжимаемость при одинаковых условиях опытов. Абсолютная величина сжатия как правило тем выше чем больше пористость грунтов. Сжимаемость одной и той же глины может быть резко различна в зависимости от степени нарушенности природной структуры. При равной начальной пористости и влажности сжимаемость глины с нарушенной структурой будет выше. Значительное влияние на сжимаемость оказывает скорость нарастания нагрузки и размеры её ступеней. Опыты показывают, что сжатие глинистых грунтов увеличивается с увеличением по скорости нарастания нагрузок. При лабораторных и полевых испытаниях грунтов нарастание нагрузок происходит значительно быстрее, чем в реальных условиях возведения зданий или сооружений различного назначения. Следовательно получаемые опытным путём показатели сжатия оказываются заниженными, это в некоторой мере объясняет тот факт, что действительные осадки фундаментов часто оказываются ниже расчётных. При сжатии глинистых пород помимо факторов определяющую общую величину сжатия рассмотренных для песчаных грунтов, большую роль играют гидратные оболочки вокруг глинистых минеральных частичек, притягивающих диполи воды силами молекулярного порядка (силами Ван-дер-вальса). Напряжения вызванные действием внешнего давления на грунт, концентрируются в местах контакта частиц, которые осуществляются через плёнки связанной воды. Эти напряжения могут оказаться больше, чем прочность плёнок связанной воды в наружном слое, т.к. силы связанности быстро уменьшаются по мере удаления от поверхности частицы. В результате часть связанной воды будет отжата от места концентрации напряжений и в зависимости от сил связанности перейдёт в свободное состояние или переместится в другую область плёнки, испытывающую меньшее давление, а твёрдые частицы сблизятся и займут более компактное положение. После снятия внешней нагрузки контактные напряжения уменьшаться и при наличии свободной воды гравитационные оболочки во времени восстановят свою толщину. Следовально структурно-адсорбционные деформации являются обратимыми. Как видно из природы описанных деформаций на их развитие и завершение требуется значительное время, из описанного следует, что сжимаемость грунта определяется способностью пор в грунте уменьшаться в объеме под нагрузкой. Общая деформация сжатия грунта складывается из деформаций восстанавливающихся после снятия нагрузок (упругих) и невосстанавливающихся (остаточных). Невосстанавливающиеся остаточные деформации составляют наибольшую долю в общей величине деформаций сжатия основания под нагрузкой. И получили назван название деформаций уплотнения. Скорость сжатия грунтов до известной степени определяется их водонепроницаемостью. При полном водонасыщении грунта малых значениях коэффициента фильтрации и большой мощности сжимаемого слоя процесс сжатия может длиться многие годы. При этом сжатие происходит до наступления состояния гидростатического равновесия, т.е. когда паровая вода не воспринимает давления и вся внешняя нагрузка передаётся на скелет грунта. Следует представлять себе, что скорость сжатия полностью водонасыщенного грунта значительно замедляется во времени, так как в процессе уплотнения размер пор постепенно уменьшается и следовательно значительно возрастает сопротивление движению воды из них. В трёх фазном состоянии когда в порах глинистого грунта, кроме воды, находится воздух, имеющий возможность свободно выходить из грунта, сжатие происходит более быстро и не зависит от водопроницаемости. После отжатия из пор грунта всего воздуха сжатие его определяется как скорость фильтрации воды из пор. При наличии между частицами грунта жёстких структурных связей процесс уплотнения его под действием внешних нагрузок будет происходить только после преодоления их прочности. Для практики проектирования и строительства зданий является очень важным определить деформацию грунтового основания и по ним определить совместность работы и возможность нормальной эксплуатации здания и технологического оборудования. Для прогноза деформации грунтов в основании под воздействием приложенных к ним нагрузок помимо величины напряжений необходимо знать показатели, характеризующие сжимаемость грунта. Наиболее точно установить осадку фундаментов здания или сооружения позволяют полевые испытания грунтов штампами. Сущность метода заключается в установке плоского штампа с размером предполагаемого фундамента или инвентарного с рекомендуемыми размерами на испытуемый грунт; создание на него определённых нагрузок и измерение соответствующих им деформаций осадок. По результатам испытаний определяют модуль общей деформации грунта. К недостаткам метода относится: большая трудоёмкость, громоздкость оборудования, дороговизна опыта. Для определения модуля деформации в полевых условиях были разработаны менее трудоёмкие и более дешевые методы: прессометрические испытания и зондирование грунтов. Однако, несмотря на простоту, эти методы в силу особенностей грунтов, как раздробленных тел, имеющих различную историю образования, дают менее надёжные результаты. Исторически сложилось так, что первоначально лабораторные методы были применены для определения характеристик сжимаемости грунтов в основании наиболее широко. И в настоящее время лабораторные испытания сжимаемости грунтов применяются на ровне с полевыми, а во многих случаях при изысканиях под строительство имеют преобладающее применение. Как показывают наблюдения за построенными зданиями, характеристики сжимаемости определённые в лабораторных условиях позволяют с достаточной для практических целей точностью оценить осадки фундаментов. Показатели, определяющие меру сжимаемости грунтов определённые в лабораторных условиях путем сжатия образцов грунта без возможности бокового расширения называются компрессионными характеристиками. Советским учёным Н. М. Герсевановым предложено выражать сжатие грунта, при испытании образцов в одометрах – приборах одноосного сжатия(рис. 13) в виде зависимости измерения коэффициента пористости e (от приложенного давления Р), при этом деформации сжатия принимаются как уплотнение грунта. Построенная графически, такая зависимость называется компрессионной кривой (рис. 14).Определение коэффициента пористости (eр) при заданном давлении(Р) производится по величине относительного измерения высоты образца грунта (  ) по формуле ;Где  -осадка образца грунта при давлении Р, мм;h-первоначальная высота образца грунта, мм; е0-начальная величина коэффициента пористости грунта (до опыта). Меру сжатия грунта предложено выражать через коэффициент уплотнения (а), что базируется на допустимости спрямления комплексной кривой (ер=f(P)) на некотором её участке при достаточно большом интервале измерения давлений, (рис.14). Величина коэффициента уплотнения определяется по формуле  В зависимости от величины коэффициента уплотнения можно приблизительно характеризовать степень сжимаемости грунтов:
|
,см2/кг(×10МПа-1)Похожие:
 |
Методические указания по выполнению лабораторных работ по междисциплинарному курсу мдк02. 01 ПМ02. Применение микропроцессорных систем, установка и настройка периферийного оборудования |
 |
Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по курсу моделирование... Рассчитать коэффициенты передаточной функции управляемого объекта по заданным исходным данным |
|
Методические указания по выполнению лабораторных работ Издательство Инженерная геодезия. Методические указания по выполнению лабораторных работ. Составители: Шешукова Л. В., Тютина Н. М., Клевцов Е.... |
|
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Методические указания по выполнению лабораторных работ рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Безопасность труда и инженерная... |
|
Методические указания к выполнению kjrcobou и дипломной работ по курсу Методические указания к выполнению курсовой и дипломной работ по курсу «Экономика и организация производства на предприятия приборостроения»:... |
|
Стандартное задание 7 Расширенное задание 8 Рекомендации по выполнению... Данное методическое пособие представляет собой руководство по установке и настройке необходимого программного обеспечения и выполнению... |
|
Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и... Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и практических работ |
|
Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ... Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит... |
|
Руководство по выполнению базовых экспериментов эцпот. 001 Рбэ (901) Руководство предназначено для использования при подготовке к проведению лабораторных работ в высших и средних профессиональных образовательных... |
|
Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических... Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ для студентов 2-го курса |
|
Сборник методических указаний для студентов по выполнению лабораторных работ дисциплина «химия» Методические указания для выполнения лабораторных работ являются частью основной профессиональной образовательной программы Государственного... |
|
Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Изыскания и основы проектирования, автомобильных дорог. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы... |
|
Библиография по технической мелиорации грунтов. Часть III. Глубинная... Завершают третью часть обзора публикации по различным методам контроля инъекционного закрепления грунтов |
|
Руководство по проектно-конструкторским работам: Стабилизация слабых грунтов ct97-0351 Разработка и реализация методов стабилизации слабых грунтов органического происхождения |
|
Учебное пособие по выполнению лабораторных работ разработано в соответствии... Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / И. П. Машкарева,... |
|
Коновалов В. М. К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине... К64 Пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Прикладное программное обеспечение». Выпуск М.: Мгту га, 2002 г. 36 с |