3261
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.Н. Горохов, Ю.С. Григорьев, А.А. Маленов
Лабораторные работы по исследованию физико-
механических свойств грунтов
Часть 2
Механические свойства грунтов
Учебно-методическое пособие
Для выполнения лабораторных работ по дисциплине Б.1.20. Основы механики грунтов студентами направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиля «Экспертиза и управление недвижимостью»
Нижний Новгород
2016
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Е.Н. Горохов, Ю.С. Григорьев, А.А. Маленов
Лабораторные работы по исследованию физико-
механических свойств грунтов
Часть 2
Механические свойства грунтов
Учебно-методическое пособие
Для выполнения лабораторных работ по дисциплине Б.1.20. Основы механики грунтов студентами направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиля «Экспертиза и управление недвижимостью»
Нижний Новгород
2016
УДК 624.131.37
Горохов Е.Н. / Лабораторные работы по исследованию физико-механических свойств грунтов. Часть 2. Механические свойства грунтов. [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / Е.Н. Горохов, Ю.С. Григорьев, А.А. Маленов; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 20 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-R)
В методических указаниях даются рекомендации по исследованию механических свойств грунтов, по обработке результатов исследований, по определению характеристик прочностных и деформационных свойств грунтов.
Для выполнения лабораторных работ по дисциплине Б.1.20. Основы механики грунтов студентами направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиля «Экспертиза и управление недвижимостью»
©Е.Н. Горохов, Ю.С. Григорьев, А.А. Маленов, 2016
©ННГАСУ, 2016
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Введение ................................................................................................................ |
5 |
Лабораторная работа №6 Исследование сжимаемости грунта в |
|
компрессионном приборе .................................................................................... |
7 |
Лабораторная работа №7 Определение сопротивления грунта срезу........... |
14 |
Литература........................................................................................................... |
21 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Для того чтобы использовать грунты в качестве строительных материалов, основания или среды для строительства зданий и инженерных сооружений различного назначения, необходимо исследовать грунты в лабораторных или в полевых условиях и определить характеристики их физико-механических свойств.
Задачей предлагаемого лабораторного практикума является изучение и освоение студентами основных методов лабораторных исследований физико-механических свойств песчаных и глинистых грунтов и определения их характеристик.
Прежде чем приступить к работе в лаборатории, необходимо изучить методику выполнения исследований и обработки их результатов по методическим указаниям. Целесообразно предварительно ознакомиться с ГОСТами [1-4], а также с соответствующими разделами грунтоведения и механики грунтов по учебникам (см. часть 1 методических указаний) или по конспектам лекций.
По каждой из выполненных лабораторных работ студент должен оформить отчет, в котором:
1.дается определение исследуемого свойства или характеристики
грунта;
2.указывается класс исследуемого грунта;
3.вычерчиваются схемы используемых в работе приборов;
4.кратко описывается методика исследований;
5.приводятся полученные результаты, и выполняется их обработка;
6.в заключение работы делаются необходимые выводы.
Лабораторная работа считается выполненной только в том случае,
если студентом полностью и аккуратно оформлен отчет, который проверяется и подписывается в конце занятия преподавателем.
По завершении всего цикла лабораторных работ студент сдает зачет.
При этом сдающий зачет должен:
5
1.четко представлять цель выполненной работы;
2.дать определение исследуемых свойств грунтов и их характеристик;
3.суметь вычертить схемы использовавшихся в работе приборов;
4.показать знание методики выполненных исследований;
5.знать при решении, каких задач механики грунтов, а также при выполнении каких расчетов, связанных, с проектированием оснований и фундаментов зданий и сооружений, используются полученные характеристики.
6
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
ИССЛЕДОВАНИЕ СЖИМАЕМОСТИ ГРУНТА В
КОМПРЕССИОННОМ ПРИБОРЕ
Цель испытаний грунтов в компрессионном приборе - определение характеристик сжимаемости грунтов, таких как: коэффициент сжимаемости
(уплотнения) m0 и компрессионный модуль деформации Eоеd.
Величина Eоеd используется в дальнейшем для определения приведенного значения модуля деформации Е. По результатам компрессионных испытаний может быть также определено давление соответствующее структурной прочности глинистых грунтов рстр.
Вышеперечисленные характеристики сжимаемости используются в расчётах грунтовых оснований зданий и сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям), например, в расчётах осадки.
Согласно ГОСТ 12248-2010 [4] в лабораторных условиях исследуется сжимаемость глинистых грунтов, песков мелких и пылеватых, а также заторфованных грунтов. Исследования выполняются как для грунтов природного, так и нарушенного сложения. Для этого используются цилиндрические образцы грунтов диаметром d = 87,4 мм, высотой h = 25 мм,
площадью поперечного сечения А = 60 см2, вырезаемые из монолитов.
Для исследования сжимаемости грунтов в грунтоведческих лабораториях используются компрессионные приборы конструкции
«Гидропроекта» КПр-l, схема грунтоприемной (рабочей) камеры которого представлена на рис. 6.1.
7
Рис.6.1. Схема рабочей камеры компрессионного прибора,(одометра). 1-верхний штамп; 2-фиксирующее кольцо; 3-верхняя часть камеры; 4-нижняя часть камеры; 5-нижний штамп; 6-упор; 7-станина; 8-фильтры; 9-грунт; 10-кольцо; 11-шарик; 12-индикаторы перемещений часового типа.
Последовательность выполнения исследований
1. Из подготовленного в лаборатории искусственно уплотнённого глинистого грунта нарушенной структуры (или из монолита грунта,
привезенного со строительной площадки), вырежьте, используя кольцо компрессионного прибора, образец грунта для испытания на сжимаемость.
При вырезании образца связного глинистого грунта, кольцо,
установленное режущей кромкой на заранее зачищенную и выровненную поверхность монолита, слегка вдавливают в грунт и остро отточенным ножом обрезают грунт снаружи кольца на глубину 5-10 мм ниже режущей кромки кольца. Таким образом, вырезают столбик грунта высотой 5-10 мм и диаметром на 1-2 мм больше наружного диаметра кольца. Кольцо лёгким нажимом насаживают на столбик, не допуская перекосов, и затем опять подрезают грунт на 5-10 мм ниже режущей кромки кольца и т.д.
8
Как только столбик грунта выступит над верхней кромкой кольца,
грунт подрезают на 8-10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его от монолита.
Отделив, образец от монолита, грунт зачищают вровень с краями кольца. Частицы грунта снаружи кольца удаляют, тщательно протерев кольцо тряпочкой.
Образец следует вырезать очень аккуратно, не допуская перекосов кольца - зазоры между грунтом и кольцом не допускаются.
2. Взвесьте образец грунта с кольцом и определите их массу m. Приняв массу кольца mкол = 170,5 г, а внутренний объём кольца Vкол= 150 см3,
определите плотность грунта р, по формуле 6.11.
ρ = |
m - mкол |
, г/см3; |
(6.1) |
|
|||
|
Vкол |
|
|
3. Из монолита отбираются пробы грунта для определения его влажности W (методом высушивания) и плотности твердых частиц ρs (с
помощью пикнометра).
При выполнении учебных компрессионных испытаний студенты принимают:
ρs = 2, 72 г/см3 и W = 10 %.
4.Определите начальный коэффициент пористости грунта по формуле:
e0 |
= |
ρ s (1 + 0,01×W ) |
-1, д.ед; |
(6.2) |
|
ρ |
|||||
|
|
|
|
5.Образец грунта в кольце накройте с двух сторон влажными фильтрами
ипоместите в грунтоприёмную камеру (одометр) компрессионного прибора.
6.Соберите одометр и перенесите на рабочий стол прибора, установив его на центрирующий штырь.
7.Закрепите на штампе прибора индикаторы для измерения сжатия образца (см. рис.6.l) и выставьте стрелки индикаторов на нулевые деления,
аккуратно вращая опорный винт и шкалу циферблата.
8.Выполните испытание образца грунта на сжатие вертикальной
нагрузкой, последовательно увеличивая вертикальное давление, приняв
1 В производственных лабораториях масса и объём колец каждого прибора определяются заранее.
9
первую ступень равной р1 = 50 кПа, вторую р2 = 100 кПа и далее последовательно увеличивая давление ступенями в 100 кПа до максимального значения в 600 кПа.
При выполнении учебных компрессионных испытании студенты увеличивают давление до 400 кПа.
При определении массы гирь, которые следует повесить на рычаг,
чтобы создать требуемую ступень давления, следует учитывать следующее:
а) рычаг прибора для передачи вертикального давления на, образец грунта имеет соотношение плеч 1:10 (передаточное число n = 10);
б) площадь штампа (площадь поперечного сечения образца грунта) А = 60 см2 = 0,006 м2.
Массу гирь, подвешиваемых на рычаг, для каждой i-oй ступени давления (mi) можно определить следующим образом:
|
|
mi = |
A × pi |
= |
6 × pi |
, кг; |
(6.3) |
|
|
|
|
||||
|
|
10 × g × n |
102 |
|
|
||
где: pi – |
ступень давления, кПа; |
|
|
|
|
||
|
А – |
площадь поперечного сечения образца, см2; |
|
||||
|
g≈10 м/с2 – ускорение свободного падения; |
|
|||||
|
Например, для создания вертикального давления p2=100 кПа, на |
||||||
подвеску рычага следует уложить гири общей массой m2=6 кг. |
|
||||||
9. |
В соответствии с требованиями ГОСТ 12248-2010 после приложения |
||||||
очередной ступени давления, показания индикаторов, измеряющих сжатие образца, следует регистрировать через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 60 мин и далее через час в течение рабочего дня, а затем в начале и конце каждого рабочего дня и так до тех пор, когда будет достигнута условная стабилизация (условное прекращение) деформации сжатия образца.
Для глинистых грунтов, за условную стабилизацию деформаций грунта, при любой ступени давления, следует принимать деформацию не более 0,01 мм за 16 часов испытания.
При выполнении учебных компрессионных испытании каждая ступень давления выдерживается в течение 1 мин.
10