Физические свойства несвязных грунтов

Министерство  образования и науки Российской Федерации

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»                                  Филиал в г. Пятигорске 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

По предмету механика грунтов

На тему физические свойства несвязных грунтов 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                      Выполнила

                                                                                  Студентка III курса

                                                        Группы ЭНС-091

Позова  Тамара 
 

                                                             Пятигорск 2011

Содержание:

1.   Физические  свойства несвязных грунтов: 

          - плотность грунта

          - плотность частиц грунта

          - влажность

- пористость

          - коэффициент пористости

- степень влажности 

2. Физические  свойства глинистых грунтов:

           - показатель текучести

            - число пластичности

       - реологические свойства глинистых грунтов

3.   Список  литературы

             

1.   Физические свойства  несвязных грунтов

Грунт - любая горная порода или почва, представляющие собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени, и используемые как основание, среда или материал для возведения зданий и инженерных сооружений.

Структура грунта - это особенности строения грунта, обусловленные размером и формой частиц, характером их поверхности, количественным соотношением слагающих элементов (минеральных частиц или агрегатов частиц) и характером их взаимодействия друг с другом

Рыхлые грунты - наиболее распространенные строительные материалы. По своему механическому составу эти грунты подразделяются на несвязные и связные.

Связный грунт - грунт, особенность строения которого обусловлена количественным соотношением частиц, обеспечивающих его целостность. К связным грунтам относятся: супесь, суглинок, глина.

Несвязный грунт - грунт, состоящий из частиц размерами от 0,05 до 200 мм. К несвязным грунтам относятся: галька, щебень, гравий, дресва, песок, пыль.

Твердая фаза нескальных грунтов состоит из частиц различной  величины и минералогического состава. Частицы грунта в зависимости  от их размеров называют: > 200 мм - валуны, 40-200 мм - галька, 2 - 40 гравий, 0,05 - 2 песок, < 0,005 - глина.

Угол внутреннего  трения грунта - угол наклона прямой зависимости сопротивления срезу  грунта от вертикальной нагрузки к  оси абсцисс. 
В строительстве классифицируют грунты в зависимости от содержания в них глинистых частиц.

К несвязным  грунтам относятся песчаные и  крупнообломочные. Эти грунты не обладают связностью и сопротивление их сдвигу определяется только наличием нормального  давления, а сопротивление растяжению вообще отсутствует.

Несвязные грунты характеризуются следующими общими свойствами: плотностью ρ = 1,4-1,9 т/м, пористость n = 0,25-0,4; коэффициент фильтрации k  30м/сут. у слабо- и средневодопроницаемых грунтов; k  30 м/сут. – у сильноводопроницаемых и k  30 м/сут. – у крупнообломочных; модуль деформации Е = 2-100 Мпа; угол внутреннего трения   =25-45 .

Основными физическими  свойствами несвязных грунтов являются плотность, удельный вес, пористость и  влажность. Эти свойства в совокупности выражают физическое состояние и  влияют на прочность и ддеформируемость грунтов, что в конечном счёте  оказывается на устойчивости и напряжённо-деформируемом  состоянии земляных сооружения и  оснований зданий и сооружений.

Физические свойства грунтов подразделяются на две группы: основные (исходные) – характеристики физических свойств, определяемые на основе лабораторных исследований; расчётные (производные) характеристики физических свойств, определяемые расчётом.

Плотность грунта ρ – это отношение го массы (включая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объёму.Плотность грунтов характеризует их состояние. Это одно из наиболее важных физических свойств грунта. Плотность вычисляется соотношением массы грунта к занимаемому им объёму. Инженерная геология определяет плотность грунтов по нескольким составляющим: плотностью грунта ρ, плотностью твёрдых частиц грунта ρs и плотностью скелета ρd. Обычно плотность грунтов определяют в г/см3 или кг/м3. 

Плотность частиц грунта - отношение массы сухого грунта к объему только твердой его части, исключая объем пор ( от 2.35 до 3.3 т/м³, чаще 2.6 - 2.7 т/м³ );

Под влажностью грунта понимают содержание в нем того или иного количества воды. Различают весовую и объемную влажность .

Весовой влажностью грунта W называют отношение веса воды, содержащейся в грунте, к весу грунта, высушенного при температуре 100 - 105° до постоянного веса, выраженное в процентах. Под объемной влажностью n w понимают отношение объема воды, заключенной в породе, к объему всей породы, выраженное в процентах.

Естественной влажностью грунта называют коли чество воды, содержащейся в порах грунта в естественных условиях его залегания. Величина естественной влажности является важной характеристикой физического состояния породы, определяющей прочность породы и поведение ее под сооружением. Особое значение влажность имеет для глинистых грунтов, резко меняющих свои свойства в зависимости от степени увлажнения.

Естественная  влажность является важным косвенным  пока зателем, необходимым для вычисления объемного веса грунта, пористости, степени влажности и др.

В настоящее  время разработано несколько  методов определения влажности. Из них наибольшее распространение  получил весовой метод, ставший  стандартным. Этим методом выполняются  исследования грунтов для различных  видов строительства на всех стадиях  изысканий (кроме рекогносцировочных обследований), за исключением тех  случаев, когда грунты содержат значительное количество растительных остатков.

Влажность грунта — одна из важнейших физических характеристик почвы. Анализ различных видов грунта, проводимый строительными лабораториями, дает четкую картину о предстоящей работе: трудоёмкость, сложность и, как следствие, размер денежных затрат.

В современном  строительстве применяется несколько  видов оценки влажности почв. Однако самый популярный из них — весовой  метод. Иногда его даже называют стандартным. Уникальность этого метода заключается  в том, что использовать его можно  практически на любой стадии ведения  строительных работ, кроме стадии рекогносцировочных изысканий.

Под пористостью грунтов понимают наличие в них мелких пустот.

Количественно пористость обычно выражают процентным от ношением объема пустот (V_n) к общему объему грунта ( V ); эту величину называютпористостью и обозначают через n. Кроме того, пористость грунта может характеризоваться отно шением объема пустот (V_n) к объему твердой фазы ( V_s); эта величина называется коэффициентом пористости , или приведенной пористостью, и выражается обычно в долях единицы.

Величина пористости может быть выражена и по весу (весовая  пористость) как отношение веса воды (G_w), полностью заполняющей поры грунта, к весу абсолютно сухого грунта (G_s).

Для глинистых  грунтов способов непосредственного  лабораторного определения пористости не существует. Пористость связных  грунтов вычисляется по удельному  и объемному весам. Для остальных  пород пористость может определяться и непосредственно, но обычно вычисляется  по тем же формулам, что и пористость связных грунтов.

Пористость и  коэффициент пористости характеризуют  структуру грунта. Весовая пористость характеризует влажность грунта при полном заполнении пор водой. Пористость, не являясь расчетной величиной,используется как весьма важная вспомогательная характеристикапри некоторых расчетах, например при выборе расчетных сопротивлений грунтов, при построении компрессионной кривой, при вычислении характеристик сжимаемости и др.

Коэффициент пористости е определяется по формуле

,

где ρs — плотность частиц грунта, г/см3;

ρd — плотность сухого грунта, г/см3.

Степень влажности

Степень влажности , или степень насыщения К_w (иначе коэффициент насыщения, коэффициент влажности, относительная влажность), характеризует степень заполнения пор водой, т. е. содержание воды в грунте по отношению к объему пор.

Степень влажности  используется для определения расчетных  сопротивлений грунтов при проектировании естественных оснований зданий и  сооружений.

По величине К_w песчаные грунты подразделяются на три группы:

маловлажные при 0 < К_w ≤ 0,5;

очень влажные  при 0,5< К_w ≤ 0,8 и

насыщенные водой  при К_w > 0,8.

Степень влажности  изменяется от 0 до 1. В отдельных  случаях ее значения оказываются  больше 1 в результате того, что при  нагревании грунта до 105 - 107^o из него удаляется не только вода, находящаяся в порах, но и часть воды, входящей в состав слагающих грунт минералов (гипс, монтмориллонит и др.), а также некоторых органических примесей.

Степень влажности - величина отвлеченная. Она выражается в долях единицы или в процентах  и определяется расчетом по одной  из следующих формул:

2. Физические  свойства глинистых  грунтов

Глинистые грунты относятся к группе связных. Они  являются продуктом механического  распада и химического разложения горных пород. Глинистые грунты представляют собой агрегаты мельчайших глинистых частиц чешуйчатого строения (слюда, хлорит и др.) размером менее 0,005 мм и песчаных — зернистых частиц разных размеров.

Чешуйчатая и  мелкозернистая (пылеватая) фракции  глинистых грунтов имеют большую  удельную поверхность соприкасания и тонкие капилляры (рис. 1, г). Такое строение грунтового скелета и наличие пленок воды, обволакивающей частицы, придают глинистым грунтам связность и способность деформироваться под влиянием нагрузки во влажном состоянии без появления трещин на поверхности. Связность глинистых грунтов увеличивается с уменьшением влажности. Глинистые грунты благодаря своей структуре обладают малым коэффициентом фильтрации и слабой водопроницаемостью. Водопроницаемость глинистых грунтов увеличивается с увеличением размеров и количества зернистых частиц.

По процентному  содержанию глинистых частиц различают  глины, суглинки и супеси, а по размерам песчаных частиц — глинистые, глинисто-пылеватые  грунты. Классификация глинистых  грунтов по зерновому составу, принятая в дорожном деле, приведена в табл. 

Классификация глинистых грунтов по зерновому  составу