Угол естественного откоса рыхлых пород
Угол естественного откоса рыхлых пород
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ — ЧАСТЬ 2
Водопроницаемость — способность грунта пропускать воду. Скорость просачивания воды, отнесенную к гидравлическому градиенту, называют коэффициентом фильтрации К.
Коэффициент фильтрации у разных грунтов различный: например, у глины 10 -6 . 5 -7 , а у речного песка 10,2 м/сут. Разница в 1 млн. раз и больше. Это важнейшее свойство грунтов обязательно следует учитывать при проектировании и строительстве искусственных сооружений, зданий и дорог.
Грунты по водопроницаемости делят на дренирующие и недренирующие. К дренирующим грунтам относят крупнообломочные породы, гравелистые, крупные и средние пески, а также мелкие пески и супеси, у которых коэффициент фильтрации более 0,5 м/сут. Недренирующие грунты — это суглинки и глины, а в отдельных случаях мелкие пески и супеси, если коэффициент фильтрации меньше 0,5 м/сут. У дренирующих грунтов частицы друг с другом не связаны и большей частью сыпучи, поэтому их называют несвязными. Недренирующие грунты, наоборот, имеют частицы, связанные друг с другом и поэтому их называют связными грунтами. Коэффициент фильтрации несвязных грунтов определяют в лабораторных условиях в приборе Тима, трубке Каменского, трубке спецгео, связных грунтов— в приборе Тима — Каменского и др. [1, 26].
Влагоемкость — количество воды, которое способен удерживать грунт в своих порах. Наибольшая влагоемкость у глинистых грунтов. Она составляет 35 % и более. У песчаных грунтов влагоемкость сравнительно невелика, 12. 16%. Грунты с большой влагоемкостью малопригодны для сооружения земляного полотна дорог. При использовании таких грунтов в качестве оснований для сооружения должна быть проявлена определенная осмотрительность. Для определения вла-гоемкости в инженерной практике наибольшее распространение получили следующие методы: высоких колонн, влагоемких сред и центрифугирования [1, 26].
Размокание — способность грунта при большом увлажнении терять связность и превращаться в текучую массу, не способную воспринимать внешние нагрузки. Особенно очень сильно этому явлению подвержены пылеватые грунты. Размо-каемость определяют в приборе ПР конструкции Д. 3. Знаменского— В. И. Хаустова и в приборе конструкции С. И. Синельникова [1, 26].
В соответствии с ГОСТ 5180—84 различают.
Разрыхляемость грунтов — увеличение объема грунта при нарушении естественной структуры. Значения приращения объемов даны в табл. 3.2.
Угол естественного откоса — угол между основанием и откосом, образующийся при отсыпке рыхлого грунта, зависит от вида грунта и его влажности. Определяют его прибором УО конструкции Знаменского [26] и другими приборами. Примерные углы откоса приведены в табл. 3.3.
Липкость грунтов — способность грунтов прилипать к поверхности различных предметов и в первую очередь к колесам транспорта и к рабочим органам дорожно-строительных
машин. При определении липкости измеряют усилие, необходимое для отрывания прилипшего предмета от поверхности грунта. Липкость характерна для глинистых и отчасти для пылеватых грунтов, находящихся в увлажненном состоянии. Липкость начинает проявляться при влажности несколько большей границы раскатывания и достигает максимума при влажности несколько меньшей границы текучести. Грунты удовлетворительные в дорожно-строительном отношении, имеющие наибольшую липкость при влажности 15. 30%, не должны иметь липкость более 0,6. 0,8 Н/см2. Липкость грунтов определяют в приборе Охотина.
3.3. УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА НАСЫПНЫХ ГРУНТОВ, ГРАД
Свойства грунтов
Свойства грунта — это особенности грунта, обусловленные его составом, взаимоотношением и взаимодействием слагающих грунт компонентов (твердых, жидких и газообразных). Различают физические, механические, магнитные, электрические, водные и др. свойства. Здесь мы остановимся на физических и механических свойствах, поскольку на их основании производятся расчеты фундаментов, подпорных стенок и других элементов сооружений, взаимодействующих с геологической средой. Кроме того, свойства являются исходными данными (не единственными, но очень важными) для изучения и прогнозирования развития экзогенных геологических процессов.
Физические свойства грунтов
Физические свойства грунтов — особенности грунтов, определяющие их поведение в естественных условиях и при взаимодействии с продуктами инженерной и хозяйственной деятельности человека. Ниже приведены основные физические свойства грунтов.
1. Гранулометрический состав (для дисперсных грунтов) — количественное содержание в грунте первичных частиц по фракциям (размерам зерен), выраженное в процентах от общей массы грунта.
2. Плотность . При этом различают плотность грунта и плотность скелета грунта (т.е. частиц грунта).
3. Пористость и коэффициент пористости. Пористость характеризует объем пор в единице объема грунта, а коэффициент пористости — отношение объема пор к объему твердой компоненты.
4. Влажность . Различают естественную влажность — т.е. влажность образца на момент его отбора из горной выработки (причем она может быть весовой, т.е. отношение массы воды к массе скелета грунта, или объемной, т.е. отношение объема воды в грунте к объему всего грунта); степень влажности (коэффициент водонасыщения) — относительную долю заполнения пор водой в данном грунте; гигроскопическую влажность — отношение массы воды, удаляемой из образца воздушно-сухого грунта, высушенного при температуре 105 градусов до постоянной массы, к массе высушенного грунта.
5. Пределы пластичности (только для глинистых грунтов). Пластичность — это способность грунта деформироваться без разрыва сплошности под воздействием внешних сил и сохранять полученную форму после прекращения воздействия. Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее называется верхним пределом пластичности . Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое — влажность нижнего предела пластичности . Разность между значениями влажности для верхнего и нижнего пределов называется числом пластичности . Показатель консистенции — отношение разности весовой влажности и влажности нижнего предела к числу пластичности.
6. Набухаемость грунтов (только для глинистых) — способность грунтов увеличивать свой объем при замачивании. при этом развивается давление набухания.
7. Усадочность (для глинистых и органогенных грунтов) — способность грунтов уменьшать свой объем при обезвоживании.
8. Размокаемость — способность грунтов при замачивании в спокойной воде терять свою связность и превращаться в рыхлую массу.
9. Размягчаемость — способность скальных грунтов снижать свою прочность при взаимодействии с водой.
Механические свойства грунтов
Механические свойства грунтов — это те свойства, которые проявляются при приложении к грунтам нагрузок. Основные свойства:
1. Сжимаемость дисперсных грунтов — способность уменьшаться в объеме под действием внешнего давления. Компрессионная сжимаемость (компрессия) — способность грунта сжиматься под постоянной, ступенчато возрастающей нагрузкой.
2. Просадочность — способность лессовых и других пылеватых грунтов к уменьшению объема при дополнительном увлажнении. Различают просадки при природном давлении (от веса вышележащего грунта) и дополнительном (от веса сооружения).
3. Прочность — способность грунта сопротивляться разрушению под влиянием механических напряжений. Параметры прочности соответствуют критическим напряжениям, т.е. тем, при которых происходит разрушение грунта.
4. Модуль упругости (Е) — отношение напряжения, при котором начинается разрушение, к разности относительной деформации конца и начала разгрузки.
5. Модуль общей деформации (Ео) — отношение разности конечного и начального напряжений к разности конечной и начальной относительной продольной деформации.
6. Угол внутреннего трения — параметр линейной зависимости сопротивления сдвигу от вертикальной нагрузки. Для песчаных грунтов равен углу предельного откоса.
7. Сцепление — характеристика структурных связей грунта.
В.В. Дмитриев, Л.А. Ярг. Методы и качество лабораторного изучения грунтов: учебное пособие. — М.: КДУ, 2008. — 542 с.
Е.М. Пашкин, А.А. Каган, Н.Ф. Кривоногова. Терминологический словарь-справочник по инженерной геологии. — М.: КДУ, 2011. — 952 с.
Угол естественного откоса рыхлых пород
Технология СП
Лекции ТСП
ТСП
Земляные роботы
Скреперы
Комплексно-механизированные работы
Организация строительных процессов поточным методом
Производство работ землеройными машинами
Транспортировка и уплотнение грунта
Бетонные работы в гидромелиоративном строительстве
Строительство оросительных каналов
Строительство земляных плотин
Строительство узлов ГТС
Строительство основных сооружений гидроузлов
Хворостяные и габионные работы
Методички
Технологія будівництва насосної станції зрошуваної ділянки
Організація і технологія будівельних робіт
Технология строительства насосной станции
Организация и технология строительных работ
Организация СП
Лекции ОСП
Система водохозяйственных организаций и их функции
Проектирование, состав, порядок разработки, согласования и утверждения проектной документации
Состав и содержание (ПОС) и (ППР)
Проектирование стройгенпланов
Планирование производства работ во времени. Календарные планы
Правила определения стоимости строительства
Методички
Проект організації будівництва зрошувальної системи
Проект организации строительства оросительной системы
Статьи
Пенобетон
Технология строительства закрытого дренажа
Организация и технология работ при строительстве горизонтального дренажа
Производство работ по строительству дренажа из витых ПВХ труб
Строительство закрытой оросительной сети
Техника безопасности в мелиоративном строительстве
Асбестоцементные трубопроводы
Технологические правила производства бетонных работ при возведении ГТС
Технология водопонижения и выбор эффективного оборудования
Механическое оборудование для забивки свай
Машины для уплотнения грунта
Устройство машин для уплотнения грунта
Студенческие статьи
Разное
Отделка балкона сайдингом
Предохранение древесины от гниения
Организация и технология осушительных работ
Инновации в строительстве
Ремонтные работы
Отделочные работы
Строительство домов и дач
Конференции
Перспектива-6
Перспектива-7
Перспектива-8
Перспектива-9
Перспектива-10
Перспектива-11
Перспектива-12
Интернет-конференции
Главное меню
- Главная
- Техника безопасности
- Насосные установки
- ГТС
- Часть 1
- Часть 2
- Опускные колодцы
- Карта сайта
Строительные работы
- Ремонт автодорог
- Земляные работы
- Подводное бетонирование
- Проектирование автомобильных дорог
- Строительство автомобильных дорог
- Устройство водоснабжения
- Керамика в доме
- Транспортные работы в строительстве
- Бетонные работы
- Электричество в доме
- Устройство канализации
- Теплые полы
- Легкие металлоконструкции
Угол внутреннего трения
Угол внутреннего трения
характеризует трение между частицами грунта и в большей степени зависит от величины вертикального давления на грунт. Значение его для разных грунтов колеблется от 15 до 43°. Угол внутреннего трения
и сцепление С вместе составляют сопротивление
грунтов сдвигу.
По ее величине назначается безопасная крутизна откосов выемок и насыпей. Сопротивление грунта внешним сдвигающим силам определяется по закону Кулона:
Плывуны
Плывуны — это насыщенные водой грунты, при вскрытии приобретающие свойства вязкой жидкости.
Они представляют собой большую опасность при выполнении строительных работ. Если плывуны вскрываются подземными выработками, то они сравнительно быстро заполняют её, а вышележащие массы начинают сдвигаться и тоже приходят в движение. В Ленинграде в 1974 г. при строительстве метро проходили подземную выработку в плывунах на глубине примерно 80 м после их замораживания. Однако на одном участке эти пески оказались не промороженными и образовался прорыв. Тысячи кубических метров плывунных грунтов быстро заполнили часть готовой выработки, а па поверхности произошло оседание пород с образованием мульды.
При строительстве Северо-Муйского тоннеля протяженностью 15,3 км было вскрыто несколько десятков разломов, заполненных дезинтегрированным до песка и глины грунтом. Обильно водонасыщенные грунты при вскрытии переходили в плывунное состояние. Наиболее опасными по стабильности перехода в плывунное состояние являлись нарушения, заполненные водопасыщенным грунтом песчано-глинистого состава с содержанием глинистых частиц 3-12% и более. Так, например в 1979 г. выброс плывуна в тоннеле составил 12000 за 10 минут. Вынос водонасыщенного песка повлек за собою человеческие жертвы. В 1986 г. выброс плывуна из разломов превысил 8000 . В 1987 г. во время ведения буро-взрывных работ произошел выброс плывуна. В результате на 100 м от забоя была разброшена буровая установка и породопогрузочная машина массой 27 т.
Установлено, что плывуны — это слабые, неустойчивые породы, требующие специальных методов ведения строительных работ и специальных мероприятий по обеспечению устойчивости сооружений.
В плывунное состояние могут переходить пески, супеси, лессы, суглинки, озерные илы, глины.
Таким образом, плывуны — это не какой-либо определенный тип горной породы, а особое состояние породы.
На практике чаще всего приходится иметь дело с плывунными песками и особенно с песками, содержащими некоторое количество коллоидных частиц. При всем многообразии гранулометрического состава плывунов для всех типов плывунных унтов характерно одно общее качество — частицы этих грунтов в силу различных причин при вскрытии горными выработ-1ми оказываются разделенными прослойками свободной воды, то обусловливает или полное исчезновение структурных связей, или уменьшение их настолько, что они не в состоянии противостоять тем напряжениям, которые приводят плывуны в движение.
Плывуны очень осложняют процесс проходки горных выработок и строительство сооружений. При проходке котлованов происходит обрушение их стенок, разжижение грунтов при сотрясении, выполаживание откосов, заплывание котлована грунтом. Так, например, при строительстве Химкинский плотины произошло оплывание супесей в котловане с образованием угла .Оплывание произошло в результате сотрясения от бетономешалки.
Значительные затруднения возникают и при вскрытии плывунов буровыми скважинами. В этом случае в обсадных трубах образуются «пробки» вследствие того, что плывуны из забоя нажины устремляются вверх по обсадной трубе, обволакивают буровой снаряд и происходит его «прихват».
Давление плывунов часто вызывает искривление стволов шахт, разрушает крепление подземных горных выработок.
Проявление плывунности грунтов может привести к деформации и даже разрушению сооружения. Примером может по служить строительство на Ленинских горах в Москве стометрового лыжного трамплина. Когда трамплин был уже построй строители приступили к срезке грунта в нижней части склона, которому нужно было придать кривизну, обеспечивающую безопасное приземление лыжников. Подрезкой были вскрыты плывунные грунты, устремившиеся в выемку так быстро, что рабочие не успели вывести из нее экскаватор.
Переход грунтов в плывунное состояние возможен при одновременном сочетании следующих четырех факторов:
— благоприятные условия залегания пород;
— наличие разностей напоров подземных вод;
— определенный состав пород;
— определенное состояние рыхлых пород.
Под благоприятными условиями залегания следует понимать обнаженность пород, вскрытых горными выработками, буровыми скважинами или какими-нибудь естественными процессам например, размывом. Если плывуны залегают глубоко и не вскрываются, то плывунность пород не проявляется. Очень часто при строительстве, опасаясь осложнений, сооружения проектируют таким образом, чтобы не вскрывать породы, которые могут перейти в плывунное состояние.
Наличие разности напоров подземных вод также может служить причиной перехода грунтов в плывунное состояние. Разность напоров во многих случаях зависит от геологического строения и геоморфологических условий местности. Следует также иметь в виду, что естественные гидрогеологические условия могут быть изменены в процессе строительства, и тогда устойчивые горные породы могут перейти в плывунное состояние. Так, например, при откачке воды из котлованов может возникнуть разность напоров, что может привести к переходу грунтов в плывунное состояние.
Классификация плывунов
Перечисленные грунты могут перейти в плывунное состояние при наличии избыточного увлажнения их. Анализ причин, которые вызывают переход грунтов в плывунное состояние, позволили А.Ф. Лебедеву подразделить плывуны на истинные ложные.
Истинные плывуны
Истинные плывуны. Группу истинных плывунов составляют рыхлые горные породы — глинистые пески, супеси, суглинки, глины. Они переходят в плывунное состояние не только под воздействием гидродинамического давления, но, главным образом, из-за наличия в их составе минеральных и органических коллоидов. Коллоиды присутствуют в форме коллоидно-дисперсных минералов типа глауконита и монтмориллонита, а также виде гидроокиси Al, Fe и органических соединений. Все они придают частицам плывунов подвижность и, включая большое количество воды, способствуют растяжению структурной сетки.
Это, в свою очередь, обусловливает уменьшение механическое сцепления между частицами. Вода, присутствующая в плывунных грунтах, находится в связанном состоянии, что затрудняет ее удаление.
Истинные плывуны обладают следующими особенностями:
1.Пористость 36-58%, коэффициент пористости 0,67-1,39.
2.Наличие органических и минеральных коллоидов.
3.Наличие частиц размером менее 5 мкм в количестве не менее 3%.
4.Величина максимальной молекулярной влагоемкости превышает 3%.
5.Присутствие коллоидов в составе истинных плывунов обусловливают слабую фильтрационную способность их. Коэффициент фильтрации для истинных плывунов не превышает см/с (0,9-9 см/сут). Чрезвычайно слабая водопроницаемость их и большая водоудерживающая способность исключает возможность осушения плывунов обычными способами.
6.Истинные плывуны обладают очень низким сопротивлением сдвигу. Предельное сдвигающее напряжение не превышает 0,005 МПа.
7.Влажность истинных плывунов близка к пределу текучести.
8.Угол естественного откоса изменяется от (3-4)° до (8-9)°.
9.Плотность истинных плывунов составляет 1,8-2,2 г/см3.
10.Истинные плывуны своеобразно ведут себя при забивке в них свай. При частых ударах небольшой силы плывун приходит в движение и свая легко погружается в грунт. После окончания забивки происходит остановка подвижек и свая приобрела большую несущую способность.
11.Кусочек плывуна, извлеченный из котлована, имеет вид слабовлажного грунта, вода из него не выступает, но если по нему похлопать ладонью, он расплывается и растекающиеся края, каплями падают с руки.
12.При высыхании истинные плывуны сильно цементируются вследствие склеивающего действия коллоидов.
Внешне истинные плывуны обнаруживаются по следующий характерным признакам:
— При взмучивании в дистиллированной воде истинный плывун образует суспензию, которая не осаждается в течение ряда месяцев.
— В истинных плывунах благодаря наличию коллоидных частиц вода в котлованах обычно мутная.
Ложные плывуны
Ложные или псевдоплывуны представляют собой преимущественно среднезернистые или тонкозернистые пески. Переход их в плывунное состояние происходит под влиянием гидродинамического давления потока подземных вод т.е. в результате наличия гидравлического градиента, возникающего при вскрытии выемки, котлована, траншеи, который, взвешивая частицы грунтов, устраняет трение между ними.
1.При взмучивании в дистиллированной воде ложный плывун образует суспензию, которая осветляется в десяти сантиметровом слое в течение 2-3 дней;
- В котлованах, вскрывающих ложные плывуны, вода прозрачная или слабо мутная, быстро светлеющая;
- Ложные плывуны сравнительно хорошо отдают воду, и при естественном или искусственном снижении гидравлического (напорного) градиента они легко переходят в устойчивое состояние.