2. Компресійні випробовування грунтів. Стисливість грунтів. Компресійна і декомпресійна криві. Модуль деформації

Дослідження у цьому напрямі можуть бути спрямовані на визначення характеру стиснення різних видів ґрунтів в залежності від їх фізичного стану, зокрема, від щільності і вологості. За допомогою компресійних випробувань можна дослідити відносно мало вивчену структурну міцність ґрунтів з водно-колоїдними і кристалізаційними зв’язками. Компресійні випробування дозволяють отримати характеристики стиснення при циклічних навантаженнях ґрунтів основи, а також отримати і проаналізувати гістерезисні петлі на компресійних графіках.

Стисливість грунтів

Випробування зразків ґрунту проводились паралельно в стандартних компресійних приладах і в пристроях ПолтНТУ. Різниця методів – в тому, що в стандартному приладі стиск виконано без бічного розширення ґрунту, а в пристрої ПолтНТУ (рис. 1) – з можливістю його бічного розширення при виключенні тертя зразка за внутрішніми стінками компресійного кільця.

Обробку дослідних даних здійснено за стандартною методикою, що характеризує стисливість ґрунту величиною модуля деформації Е. За результатами випробувань на обох приладах визначені модулі деформації Е в різних інтервалів тиску. Зокрема, в табл.1 наведені величини Е в інтервалі тиску p = 0,1…0,2 МПа.

Середнє значення модуля деформації пропонується визначати за середньою величиною початкового коефіцієнта пористості всього шару ґрунту. Це дає можливість урахувати зміну пористості ґрунтової основи за глибиною на значення модуля деформації Е без додаткових випробувань зразків ґрунту. У підсумку лесові ґрунти на глибині 4 м мають середній початковий коефіцієнт пористості е0сер = 1,08, для якого за графіком нарис.1а модуль деформації складає Е= 8,63 МПа, а за графіком на рис. 1б – Е= 8,01 МПа.

Отже, випробування на пристрої ПолтНТУ дозволяють отримувати значення модуля деформації без урахування коефіцієнта β, котрий визначають за нормативними документами в залежності лише від виду ґрунту (останнє знижує достовірність визначення величин модуля деформації). Виходячи з цього узагальнення, підсумки випробувань зразків

ґрунту на пристрої ПолтНТУ дозволяють отримати більш достовірні значення характеристик стисливості ґрунтів.

ВИСНОВОК

Таким чином, при визначенні середнього значення модуля деформації ґрунту основи доцільно враховувати його залежність від початкового коефіцієнта пористості. Це дає змогу підвищити достовірність визначення модуля деформації ґрунту при зменшенні кількості випробувань зразків ґрунту одного виду, відібраних з різних глибин масиву.

Білет № 2

1. - 1) щільність.

2. - 1) материкова і океанічна

3. - 3) поверхня Мохоровичича

4. - 1) природна хімічна сполука

5. - 4) уламкова

6. - 1) магматична

7. - 3) палеозойській ері

8. - 5) карбонатні.

9. - 2) δпр = (h1 - h2) / ho,

10. - 1) верховодка

Теоретична частина.

1. Геологiчна дiяльнiсть пiдземних вод. Карст, суфозія, пливуни.

Підземними називають всі води, які містяться в товщах гірських порід земної кори.

Види підземних вод:

Вода у формі пари — це вода, яка разом з повітрям заповнює порожнини і тріщини гірських порід, вільних від рідкої води.

Фізично зв'язана вода (гігроскопічна і плівчаста). Гігроскопічна вода утворюється безпосередньо на поверхні частинок гірських порід внаслідок процесів адсорбції молекул води з пари і міцно утримується силами зчеплення. Плівчаста вода має менший рівень енергетичного зв'язку, і переміщується від ділянок більшого товщиною до ділянок меншою товщиною.

Вільна вода (капілярна і гравітаційна). Капілярна вода - це вода, яка частково або повністю заповнює тонкі капіляри і тріщини в гірських породах при повному насичені всіх пор і тріщин водою.

Вода у твердому стані - характерна для областей багатовікової мерзлоти.

Кристалізаційна вода - це вода, яка входить у кристалізаційну решітку мінералів.

Підземні води розташовуються в земній корі залежно від вологоємкості і водопровідності гірських порід і умов залягання.

Вологоємкість - це здатність гірських порід вміщувати або вдержувати у собі воду. Найбільш вологоємними породами є торф, глина.

Водопроникність - це здатність гірських порід пропускати крізь себе воду. За степенем проникності гірські породи діляться на водопроникні (пісок, гравій, галечник), слабо проникні (супіски, легкі суглинки, масивні породи з дрібними тріщинами), водотривкі (водонепроникні породи глини, важкі суглинки).

Шари гірських порід, які містять в собі воду і пропускають її скрізь себе називають водоносними шарами, а ті які не пропускають, водотривкими.

а - атмосфера; б - повітряно суха порода; в - волога порода; г - порода, насичена водою.

1,2 - частинки з неповною гігроскопічністю;

З - частинки з повною гігроскопічністю;

4,5 - частинки з плівкою води;

6 - гравітаційна вода.

Рис. 3.1 Види води в гірських породах

ПОХОДЖЕННЯ І КЛАСИФІКАЦІЯ ПІДЗЕМНИХ ВОД

За походженням підземні води поділяють на:

ІНФІЛЬТРАЦІЙНІ підземні води, які утворилися за рахунок просочування у глиб землі дощових і талих атмосферних опадів, а також вод річок, озер, водосховищ і каналів.

КОНДЕНСАЦІЙНІ підземні води - це води, які утворилися внаслідок конденсації водяної пари, яка з повітря проникає в пори і тріщини гірських порід і там охолоджується.

СЕДИМЕНТОГЕННІ підземні води - це поховані води колишніх морських басейнів (залишкові води).

МАГМАТОГЕННІ підземні води - це води, які утворилися внаслідок дегідрації (обезводнення) мінералів, які містять кристалізаційну воду, під впливом високого тиску і температури.

За умовами залягання і гідродинамічним режимом води поділяють:

Верховодка — це підземні води, які залягають на незначній глибині і містять обмежене розповсюдження за площею.

Ґрунтові води - це води першого від поверхні постійного водоносного горизонту, який залягає на суцільному водотривкому шарі. Особливістю їх залягання є те, що водоносний горизонт має водотривкий шар лише знизу, а зверху водотривкого шару немає, і тому область їх живлення співпадає з областю поширення водонепроникних шарів.

У ґрунтових водах розрізняють верхню поверхню або рівень фунтових вод, який називають дзеркалом, і водотривне ложе, створене водонепроникною породою.

Шар порід, насичений водою, називається водоносним шаром, або водоносним горизонтом.

Виходи на поверхню підземних вод - називається джерелами. Вони виникають переважно на схилах гір, у долинах річок, ярах, які врізаються у водоносні горизонти.

Ґрунтові пори переміщуються по порах і вузьких тріщинах у вигляді окремих тонких струминок, паралельна одна одній - цей рух називається ламінарним.

Міжпластові води – це води, які залягають між двома водонепроникними шарами, тобто вони мають водотривку покрівлю.

Безнапірні води – це води, які переважають для ділянок земної кори з горизонтальним або слабо горизонтальним заляганням верств гірських порід.

Напірні міжпластові води - це води, які розташовані переважно на значних глибинах, нижче врізу гідрографічної сітки, тому перебувають під тиском. Такі води називають артезіанськими.

РУЙНІВНА РОБОТА ПІДЗЕМНИХ ВОД

Найбільш руйнівна робота підземних вод проявляється у розчинені і вилуговуванні гірських порід і мінералів, внаслідок чого в гірських породах утворюються різноманітні порожнини часто значних розмірів. Сукупність геологічних явищ, пов'язаних з частковим розчиненням і розмивом водою гірських порід і утворення в них порожнин різного розміру, називають КАРСТОВИМИ ПРОЦЕСАМИ. При наявності тріщин вода, яка протікає по поверхні масиву, проникає в глиб його і там продовжує свою руйнівну роботу, утворюючи карстові колодязі, шахти, безодні і печери.

Карстові колодязі — вертикальні, кругонахилені циліндричні І порожнини глибиною до 20 м. Шахти — понад 20 м.

Безодні — глибокі природні шахти, які мають горизонтальні або нахилені підземні води.

Печери — великі порожнини в товщах розчинних гірських порід, які складаються з ряду залів сполучених між собою переходами.

Найбільш поширеними формами поверхневого карсту є карри і понори. карстові лійки, котловини, полья.

Карри або шрами — це невеликі заглибини на поверхні масиву розчинних порід у вигляді вимоїн і борозд глибиною від кількох сантиметрів до 1 —2 м.

Понори - це вертикальні, нахилені отвори в гірських породах, які поглинають воду і відводять її в глибину закарстового масиву.

Карстові лійки (воронки) — замкнуті западини різної форми, які виникають внаслідок розширення устя понор.

Котловини і полья — виникають внаслідок злиття ряду лійок різного походження. їх площа може досягати десятки і сотен квадратних кілометрів.

СУФОЗОРІЯ - це процес механічного вимивання дрібних частинок гірських порід підземними водами. Цей процес розвивається на вододілах, складених лесами і лесоподібними суглинками, і виникають провалля і неглибокі западини, тобто степові блюдця, або поди.

Руйнівна робота підземних вод проявляється в утворенні опливин і зсувів, розвинених переважно на схилах річкових долин та берегах озер і морів.

Опливини - це зміщення по схилу тонкого до (1 м) поверхневого шару гірських порід, перенасиченими талими, дощовими або підземними водами.

Зсув - переміщення по схилу відірваних від масиву верстуватих гірських порід. Зсувну масу називають зсувним тілом, поверхню по якій зсув переміщається вниз, називають поверхнею сповзання.

Рис. 3.3 Схема будови зсуву

1 - непорушний схил; 2 - первинне положення схилу; 3 - тіло зсуву; 4 - поверхні сповзання.

2) Компресійні випробовування грунтів. Стисливість грунтів. Компресійна і декомпресійна криві. Модуль деформації.

Для вивчення стисливості грунтів під навантаженням зазвичай застосовують прилади, які мають вигляд склянки, в дні і поршні якого поміщені пористі диски, легко проникні назовні воду, витісняє зі зразка при його стисканні (15). Такі прилади, звані одометра, прості й одержали широке поширення. Крім одометрів, у практиці лабораторного дослідження грунтів застосовують і ’досконалі прилади — Стабілометр (15). У них зразок грунту, захищений НЕ проникною еластичною оболонкою, оточений збоку рідиною, яка перешкоджає його розширення в сторони при стисненні. Вода, витісняється з пір зразка грунту, тут також відводиться через пористий диск, який влаштований в дні приладу.  У одометрі під час стискання зразка позначається вплив сил тертя грунту об стінки приладу. Щоб це зробити вплив можливо меншим, зразок беруть невеликої висоти в порівнянні з його поперечними розмірами. У Стабілометр вплив тертя об стінки приладу усунуто, та зразки грунту застосовують значно більшої висоти.  Під впливом тиску, що передається зразком від поршня приладу, грунт ущільнюється. Перебіг цієї деформації триває деякий час, наприкінці якого в грунті, що мав раніше пористість ео, встановлюється її значення е, відповідне прикладеної навантаженні р. У результаті стиску висота зразка h зменшиться

на величину 5 і стане рівною h — S.

КОМПРЕСІЙНА ЗАЛЕЖНІСТЬ ДЛЯ ГІРСЬКОЇ ПОРОДИ – функціональна залежність між ущільнюючим тиском і коефіцієнтом пористості або вологості гірської породи в умовах, які виключають її бокове переміщення. Графічне зображення цієї залежності – компресійна крива.

КОМПРЕСІЙНЕ ВИПРОБУВАННЯ ГІРСЬКОЇ ПОРОДИ – лабораторне визначення величини усадки порід під дією зовнішнього навантаження. Таким чином одержують значення коефіцієнту ущільнення порід (зміна пористості при збільшенні тиску на 98 кПа).

Модуль деформації грунту природного складання пропонується визначати з використанням даних статичного зондування. Модуль деформації грунтів основ будівель і споруд рекомендується визначати в польових умовах завантажені штампа статичними навантаженнями. Цей метод є найбільш достовірним і придатний для нескельних грунтів усіх видів. Методику проведення та обробки результатів випробування слід приймати відповідно до чинного ДСТУ. Залежність коефіцієнта с] (, враховує освіти зводу природної рівноваги грунту при поздовжніх переміщеннях трубопроводу, від відносної глибини закладення трубопроводу h / DH. ЄДР - модуль деформації грунту, кгс / см2, що приймається за табл. 5.6 п 5.8; firp - коефіцієнт Пуассона грунту ( по табл. 5.11); т гр - коефіцієнт зниження модуля деформації (по табл. 5.12); / 0 100 см - одинична довжина трубопроводу. Тут Е0 - модуль деформації грунту, з урахуванням великих розмірів опорної площі він прийнятий рівним 53 МПа (згідно СНиП П - В. VQ - коефіцієнт Пуассона грунту, vo0 35; p (p) - реактивний тиск грунту, р - змінна інтегрування; У ( р) - осідання грунту підстави. Пуассона; Е - модуль деформації грунту, що визначається за компресійної кривої. За формулою (1.1) розраховується значення модуля деформації грунту для різних інтервалів тиску. Результати розрахунків заносяться в табл. V прил. Обидві формули показують, що коефіцієнт ліжку зростає зі збільшенням модуля деформації грунту і зменшується зі збільшенням жорсткості споруди. Число випробувань грунтів штампами в польових умо-гіях для знаходження нормативного значення модуля деформації грунту у відповідності з рекомендаціями СНиП повинно бути не менше трьох. Допускається зменшення числа випробувань до двох, якщо знайдені значення модуля деформації грунту відхиляються не більше ніж на 25% від середнього значення модуля. Для неоднорідних грунтів, а також у тих випадках, коли невідомий модуль деформації грунту, довжину стиснення висячих паль можна спрощено знайти також виходячи з міркувань, викладених нижче. Статистична обробка результатів випробувань паль без розширених підошов пробними навантаженнями показала, що при зусиллі, що становить 0 5 Рпр, осадка палі в середньому дорівнює s 5 мм, незалежно від її розмірів і грунтових умов. Значення коефіцієнта ta при односторонній довірчої ймовірності а. Викладена методика статистичної обробки дослідних даних застосовується для визначення фізичних характеристик і модуля деформації грунтів.

Компресійні випробування ґрунтів

Дослідження у цьому напрямі можуть бути спрямовані на визначення характеру стиснення різних видів ґрунтів в залежності від їх фізичного стану, зокрема, від щільності і вологості. За допомогою компресійних випробувань можна дослідити відносно мало вивчену структурну міцність ґрунтів з водно-колоїдними і кристалізаційними зв’язками. Компресійні випробування дозволяють отримати характеристики стиснення при циклічних навантаженнях ґрунтів основи, а також отримати і проаналізувати гістерезисні петлі на компресійних графіках.

Білет №3

1. 2 ) заліза

2. 1) дисперсних незв’язних

3. 5) .

4. 2) щільність скелету ґрунту.

5. 2) грабен

6. 4) складна

7. 3) сольовий

8. 5) абразія.

9. 5) абразія.

10. 3) 7балів,.

Теоретична частина.