Тріщини і їх вплив на властивості ґрунтів
Міцність ґрунтів залежать не від міцності окремих хв ?? еральних зерен, а від структурних зв'язків між окремими хв ?? еральнимі частинками.
Структурні междучастічние зв'язку в грунтах можна поділити на жорсткі (кристалізаційні) зв'язку та пластичні, в'язкі (водно-колоїдні) зв'язку. Жорсткі зв'язку характерні для скельних грунтів, пластичні - головним чином для глинистих ґрунтів.
Жорсткі зв'язку бувають розчинними у воді або нерозчинними. При розчиненні твердих кристалізаційних зв'язків на їх місці можуть виникати водно-колоїдні зв'язку.
Нескельні грунти за характером структурних зв'язків поділяють на зв'язкові (супіски, суглинки, глини) і незв'язні, сипучі (великоуламкові і піщані ґрунти).
Опір взаємному переміщенню частинок сипких грунтів, що викликається тертям в точках контакту частинок, називають внутрішнім тертям грунту.
Тріщини найбільш часто зустрічаються в скельних грунтах, щільних глинах, і зрідка в піщаних грунтах. За ступенем розчленованості тріщинами скельні грунти поділяють на: монолітні - якщо тріщин немає, або вони є, але не перетинаються; тріщинуваті - тріщини частково перетинаються, залишаючи між блоками містки міцного скельного грунту; розбірні - тріщини утворюють густу мережу, перетинаються і повністю поділяють уламки породи.
Тріщини чинять негативний вплив на властивості ґрунтів. По тріщинах можливі зрушення частин скельного грунту під навантаженням. Глинисті і піщані ґрунти також можуть мати мережу тріщин, через які відбуватиметься замочування масиву, відрив і зісковзування при зсувах, отже, нехтувати їх тріщинуватістю не можна.
Оцінка кожного різновиду грунту як фізичного тіла проводиться за допомогою ряду фізичних характеристик. Деякі з них застосовуються в розрахунках підстав і грунтових споруд, інші - для класифікації грунтів. Основними фізичними характеристиками грунтів є:
щільністю # 961; прийнято називати відношення маси грунта͵ включаючи масу води в його порах, до займаному цим грунтом обсягом. Щільність піщаних і глинистих ґрунтів - 1,5. 2 т / м 3; напівскельних неразрихленних грунтів - 2. 2,5 т / м 3. скельних - більше 2,5 т / м 3.
Щільність частинок грунту # 961; s - відношення маси сухого ґрунту (виключаючи масу води в його порах) до обсягу твердої частини цього грунту.
Щільність скеля ?? ета грунту - щільність сухого грунта͵ # 961; d.
w - вологість грунту.
Влажностьюw прийнято називати відношення маси води в порах грунту до маси висушеного ґрунту.
Вологість грунтів визначають висушуванням проби грунту при температурі 105 ° С до постійної маси. Відношення різниці мас проби до і після висушування до маси абсолютно сухого грунту дає значення вологості, яке виражається у відсотках або частках одиниці. Грунти вологістю до 5% вважають сухими, понад 30% - мокрими, а від 5 до 30% - нормальної вологості.
Для підвищення продуктивності машин і зниження трудомісткості деяких робіт (ущільнення грунту під час зворотної засипки котлованів, пристрій насипів, трамбування грунту і ін.) Грунти прагнуть доводити до оптимальної вологості, яка визначається гранулометричним складом грунта͵ необхідної його щільністю, типом застосовуваних машин і іншими факторами.
При значній вологості глинистих ґрунтів з'являється клейкість. Велика липкість ґрунту ускладнює його вивантаження з ковша машини або кузова, умови роботи конвеєра або пересування машини.
Частку заповнення пір грунту водою - ступінь вологості Sr розраховують за формулою:
# 961; w - щільність води (1г / см 3).
е - коефіцієнт пористості;
Під пористістю ґрунтів розуміють наявність у них дрібних пустот. Кількісно пористість зазвичай висловлюють процентним від-носінням обсягу порожнеч (Vn) до загального обсягу грунту (V); цю величину називають пористістю і позначають через n.
пористість п - відношення обсягу пір в зразку грунту до обсягу самого зразка:
Разом з тим, пористість грунту може характеризуватися відно-ням обсягу порожнеч (Vn) до обсягу твердої фази (Vs) - ця величина прийнято називати коефіцієнтом пористості. або наведеної пористістю, і виражається зазвичай в частках одиниці. e = (# 961; s - # 961; d) / # 961; d
коефіцієнт пористості е грунту - відношення обсягу пір до обсягу твердих частинок:
Найменування пісків по щільності, виходячи з коефіцієнта пористості:
Характеристики пластичності пилувато-глинистих ґрунтів - це вологості на кордонах плинності wL і розкочування wp. визначаються в лабораторних умовах, а також число пластичності Ip і показник плинності (консистенції) IL які обчислюють за формулами:
Кордон плинності - вологість грунта͵ знаходиться м / у пластичним і текучим станом.
Кордон пластичності - вологість грунта͵ знаходиться м / у твердим і пластичним станом.
Характеристики wL. wp і Iр є непрямими показниками гранулометричного і хв ?? ералогіческого складу пилувато-глинистих ґрунтів.
Ip = 7-12% - легкий суглинок
Ip = 12-17% - важкий суглинок
Ip = 17-27% - легка глина
Ip> 27% - важка глина
Грунт за своєю природою - тіло неоднорідне. Визнач ?? ення будь-якої його характеристики по одному зразку дає тільки її приватне значення. З цієї причини розрізняють нормативні xн і розрахункові X значення фізичних характеристик грунту.
МЕХАНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТІВ
Для розрахунків деформацій, стійкості грунту і оцінки міцності підстав вкрай важливо знати механічні характеристики використовуваних грунтів.
- Модуль пружності Е. МПа - (модуль Юнга) коефіцієнт пропорційності між вертикальним тиском на грунт і відносної вертикальної деформацією ґрунту. Визначається по дослідам на стиск при розвантаженні спочатку ущільненого зразка.
- Модуль загальної деформації - Е0. МПа - коефіцієнт пропорційності між тиском і відносної лин ?? єйної деформацією грунта͵ виникає під цим тиском.
Слабкими (м'якими) називаються грунти, у яких модуль загальної деформації менше 5 МПа.
Модуль пружності нд ?? егда більше модуля загальної деформації. Модуль пружності визначається з випробувань зразків грунту при їх пружному поведінці, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ має місце при розвантаженні, а модуль загальної деформації, характеризує поведінку грунту при наявності як пружних, так і залишкових деформацій.
- Коефіцієнт стисливості - m0. МПа -1 - величина, що показує ступінь стисливості при неможливості бокового розширення грунту.
Стисливість грунтів (осаду або деформація) - здатність грунту зменшуватися в обсязі під впливом ущільнюючих навантажень. За фізичною будовою грунт складається з окремих частинок різної крупності, хв ?? ерального складу (скеля ?? ет грунту) і пор, заповнених рідиною (вода) і газом (повітря). Частинки в грунті бувають пов'язані і не пов'язані між собою, але незалежно від цього, міцність зв'язків нд ?? егда нижче міцності частинок. При виникненні напружень стиску зміна обсягів відбувається за рахунок зменшення обсягів, розташованих усередині ґрунту пір, заповнених водою або повітрям. Стиснення повністю водонасичених грунтів можливо тільки за умови витіснення води з пор грунту.
За характером усадки поділяють пружні і пластичні деформації. Пружні деформації виникають в результаті навантажень, які перевищують структурну міцність грунтів, ᴛ.ᴇ. не руйнує структурні зв'язки між частинками і характеризуються здатністю грунту повертатися в початковий стан після зняття навантажень. Пластичні деформації руйнують скеля ?? ет грунта͵ порушуючи зв'язку і переміщаючи частинки відносно один одного. При цьому об'ємні пластичні деформації ущільнюють грунт за рахунок зміни обсягу внутрішніх пір, а зсувні пластичні деформації - за рахунок зміни його початкової форми і аж до руйнування.
Граничним опором зрушенню (розтягування) прийнято називати здатність грунту протистояти переміщенню частин грунту щодо один одного під впливом дотичних і прямих напруг. Цей показник характеризується властивостями міцності грунтів і використовується в розрахунках основ будівель і споруд. Здатність грунту сприймати навантаження не руйнуючись, називають міцністю. У піщаних і великоуламкових незв'язних грунтах опір досягається в основному за рахунок сили тертя окремих частинок, такі грунти називають сипучими. Глинисті грунти володіють більш високим опором до розтягування (зрушенню), тому що поряд з силою тертя зрушення протистоять сили зчеплення.
Фільтрацією прийнято називати рух свободногравітаціонной води в грунтах в різних напрямках (горизонтально, вертикально вниз і вгору) під впливом гідравлічного градієнта (ухилу, рівного втрати напору на шляху руху) напору. Коефіцієнтом фільтрації (Kf) прийнято вважати швидкість фільтрації при гідравлічному градієнті рівному одиниці.
- Міцність ґрунтів характеризується їх здатністю чинити опір зовнішнім силових дій.
Оцінка міцності скельних грунтів проводиться за межі міцності на одновісний Rc (МПа), а нескельних грунтів по їх механічним про чностним характеристикам (питоме зчеплення - з (кПа, МПа)).
Дуже міцний Rc> 120
Міцний 120 ≥ Rc> 50
Середньої міцності 50 ≥ Rc> 15
Маломіцний 15 ≥ Rc> 5
Зниженою міцності 5 ≥ Rc> 3
Низькою міцності 3 ≥ Rc ≥ 1
Вельми низькою міцності Rc <1
Кут внутрішнього тертя (# 966;, °) - параметр прямій залежності опору грунту зрізу від вертикального тиску, який визначається як кут нахилу цієї прямої до осі абсцис.
Питоме зчеплення грунту (c. МПа) - параметр прямій залежності опору грунту зрізу від вертикального тиску, який визначається як відрізок, що відсікається цією прямою на осі ординат. Зчеплення визначається початковим опором грунту зрушенню і залежить від виду грунту і ступеня його вологості. Зчеплення піщаних грунтів - 0,03. 0,05 МПа, глинистих - 0,05. 0,3МПа, напівскельних -0,3. 4МПа і скельних - більше 4 МПа.
Разрихляємость - це здатність грунту збільшуватися в об'ємі при розробці внаслідок втрати зв'язку між частинками. Збільшення обсягу грунту характеризується коефіцієнтами початкового і залишкового розпушення. Коефіцієнт початкового розпушення kp являє собою відношення обсягу розпушеного грунту до його об'єму в природному стані; для піщаних грунтів kp = 1,15. 1,2, для глинистих kp = 1,2. 1,3, для напівскельних і скельних грунтів при підриванні''на встряхіваніе'' kp змінюється від 1,1 до 1,2, а при підриванні''на развал'' - від 1,25 до 1,6 (при великій кусковатості до 2).
Коефіцієнт залишкового розпушення kp.o характеризує залишкове збільшення обсягу грунту (в порівнянні з природним станом) після його ущільнення. Значення коефіцієнта kp.о зазвичай менше kp на 15. 20%.
Важливо зауважити, що для будівельних цілий ?? їй використовують спрощену класифікацію грунтів