Классификация грунтов и их физико-механические свойства

Категория:

   Экскаваторы непрерывного действия

Публикация:

   Классификация грунтов и их физико-механические свойства

Читать далее:

   Земляные сооружения

Классификация грунтов и их физико-механические свойства

Под грунтами в строительстве подразумеваются горные породы, образующие поверхностные слои земли и составляющие так называемую кору выветривания, которые могут служить основанием или материалом для различных инженерных сооружений, в том числе автомобильных дорог и аэродромов.

Грунты, используемые для сооружения насыпей, разделяют на четыре основные группы:
— скальные, добываемые путем разрушения естественных сплошных или трещиноватых скальных массивов;
— крупно обломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм;
— песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, не обладающие свойствами пластичности (число пластичности меньше единицы) и содержащие менее 50% по массе частиц крупнее 2 мм;
— глинистые, обладающие связностью в сухом состоянии, с числом пластичности более единицы. При значительном увлажнении такие грунты размокают и теряют прочность.

При возведении земляного полотна и устройстве различных инженерных сооружений на автомобильных дорогах наиболее часто приходится иметь дело с песчаными и глинистыми грунтами. Для насыпей используют те грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменяется незначительно, что не влияет на прочность и устойчивость в земляном полотне. К ним относятся скальные неразмягчаемые породы, крупнообломочные, песчаные (кроме мелких и пылеватых), супеси легкие и крупные. Эти грунты используют без ограничений.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Грунты глинистые, мелкие и пылеватые пески, размягчаемые скальные грунты пригодны для сооружения земляного полотна, но при этом имеются некоторые ограничения.

Не применяют для насыпей грунты глинистые избыточно засоленные; глинистые, влажность которых выше допустимой; торф, ил, мелкий песок и глинистые грунты с примесью ила и органических веществ; верхний почвенный слой, содержащий в большом количестве корни растений; содержащие гипс в количестве, превышающем норму.

Кроме грунтов природного происхождения, для насыпей используют отходы промышленности (золошлаковые материалы, отвалы горнодобывающей промышленности и др.).

Основным способом разработки грунтов машинами для земляных работ (кроме машин для гидромеханизации) является механический способ, при котором часть грунта или породы от массива отделяется ножевым или ковшовым рабочим органом путем резания, откола, отрыва, обрушения под действием статических, динамических или виброударных нагрузок.

К основным физико-механическим свойствам грунтов, характеризующим их способность сопротивляться внешним нагрузкам, относятся гранулометрический состав, плотность, влажность, пластичность, липкость, разрыхляемость, связность, сопротивление сдвигу.

Плотность характеризуется массой единицы объема грунта, взятой в естественном залегании (в плотном теле). Для песчаных и глинистых грунтов она составляет 1,6-2,0, для скальных — 2,2-3,5 т/м3.

Влажность определяется содержанием воды в грунте, измеренным в процентах. Грунты, разрабатываемые строительными машинами, обычно имеют влажность 10-20%.

Пластичность — способность грунта изменять, не разрушаясь, свою форму, сохраняемую после снятия нагрузки. Пластичные грунты (глины, суглинок) хорошо уплотняются, хорошо заполняют ковшовые емкости, но налипают на рабочее оборудование.

Разрыхляемостью называют способность грунтов, пород, материалов при разработке увеличиваться в объеме.

Коэффициент разрыхления Кр представляет собой отношение грунта в разрыхленном состоянии к объему грунта в естественном состоянии. Для большинства грунтов К = 1,1 — 1,4, для мерзлых фунтов и скальных пород Кр = 1,5 – 1,7.

На сопротивление сдвигу грунта влияет связность (сцепление) и трение грунтов. Связность характеризует способность грунтов противостоять воздействию внешних сил. К связным грунтам относятся глины, к несвязным — сухие пески.

Комплексными показателями для оценки разрабатываемое грунтов рабочими органами строительных машин являются удельные сопротивления грунта резанию Крез и копанию Кк, т. е. сопротивления на рабочих органах, отнесенные к площади поперечного сечения вырезаемой стружки. При этом сопротивление копанию включает в себя все сопротивления при разрушении грунта и наполнении рабочего органа, а сопротивление резанию — только сопротивление от вырезания стружки.

Картина процесса копания и набора грунта рабочими органами всех землеройно-транспортных машин и многих землеройных машин в принципе аналогична (рис. 8.3). Режущие ножи в нижней части рабочих органов отделяют грунт от массива (происходит процесс резания). Вырезанный грунт затем захватывается и накапливается рабочими органами. При этом происходят такие явления, как движение грунтовой стружки и образование призмы волочения.

Рис. 1. Схемы копания и набора рабочими органами землеройно-транспортных машин:
а — с отвалами бульдозера и автогрейдера; б — ковшом скрепера; в — ковшом скрепера с элеваторной загрузкой (цифры обозначают ориентировочную последовательность заполнения рабочих органов)

Грунтовая стружка поднимается вверх по поверхности отвалов под призмой волочения — у отвальных рабочих органов или внутри накопляемых масс грунта — у ковшовых рабочих органов. Совокупность этих процессов, включая и резание, называют копанием.

Удельные сопротивления резанию и копанию зависят не только от физико-механических свойств грунтов, но и от типа и параметров рабочего оборудования, т. е. являются одновременно как прочностными характеристиками грунтов, так и показателями энергоемкости резания и копания. Удельные сопротивления используют при расчетах, испытаниях и исследованиях машин, но ввиду трудоемкости их определения в полевых условиях (сложные силоизмерительные подвески рабочих органов или их моделей, трудоемкие расчеты и замеры объемов грунтовых масс) классификация разрабатываемое грунтов по удельным сопротивлениям резанию и копанию затруднена.

В основу принятой классификации грунтов по группам трудности их разработки, предложенной профессором А. Н. Зелениным, положен более простой показатель — прочность грунтов по числу ударов специального плотномера — ударника ДорНИИ. Ударник ДорНИИ представляет собой простейший прибор по типу забиваемого стержня. Стержень погружается в грунт под действием ударов падающей гири. Масса гири 2,5 кг, высота ее падения 400 мм, площадь сечения стержня 1 см2, глубина погружения 100 мм.

Достоинство ударника ДорНИИ — простота оценки прочности грунта, недостаток классификации грунтов по показаниям ударника ДорНИИ — условность оценки разрабатываемое грунта по одним прочностным показателям независимо от типа рабочего оборудования. Некоторые исследователи на основе обработки и обобщения результатов экспериментов рекомендуют корреляционные зависимости между числом Ударов ударника ДорНИИ и удельным сопротивлением резанию и копанию.

В практике строительства используют еще одну классификацию грунтов — так называемую производственную классификацию по группам трудности разработки механическими способами. Несмотря на качественное описание характеристик грунта в этой классификации, ее применяют при нормировании выработки и расценке строительных работ.

—

Наибольшее распространение получили классификации грунтов по трудности разработки и по прочности.

Классификация по трудности разработки. Едиными нормами и расценками, утвержденными Госстроем СССР и обязательными для всех строительных организаций, предусматривается распределение всех грунтов по шести группам в зависимости от трудности разработки. Отнесение грунта к одной из групп зависит от характеристики грунта и типа используемой машины. В зависимости от группы грунта устанавливают нормы выработки и расценки при выполнении механизированных работ.

Рис. 2. Динамический плотномер:
1 — стержень, 2 — груз

Единые нормы разработаны на основании статистических данных по выработкам машин в различных производственных условиях.

Классификация по прочности. Для сопоставления прочности грунтов пользуются цифровым показателем — числом ударов С динамического плотномера ДорНИИ, позволяющим по шкале, предложенной проф. А. Н. Зелениным, относить грунты к той или иной категории.

Таким образом, число ударов С, необходимое для погружения конца стержня в грунт, характеризует энергоемкость процесса внедрения инструмента в данный грунт, что является основанием для оценки его прочности и трудности разработки.

Государственными стандартами на одноковшовые экскаваторы и экскаваторы непрерывного действия предусмотрена классификация грунтов на четыре категории по числу ударов динамического плотномера:

3.1.2 Физико-механические свойства грунтов основания.

В
целом все грунты основания площадки,
состав которых выдержан, характеризуются
высоким содержанием пылеватых частиц,
от 10% в песчаных грунтах до 50–60% в глинах.
Среди них преобладают крупно пылеватые
фракции (0,05-0,01 мм).
Общее
содержание
песчаных
частиц в песках составляет до 92%, в
глинах изменяется от 8 до 15%.
Они представлены
в основном тонкопесчаной фракцией
(0,25–0,05мм).
Общее
количество глинистых частиц, которые
в естественных условиях очень сильно
агрегированы, доходит до 40,0%.

Все
породы характеризуются преимущественно
кварцевым составом песчаных и пылеватых
частиц и монтмориллонитово-гидрослюдистым
составом глинистых частиц. Содержание
карбонатов и водорастворимых солей в
них не более 0,1%.

Естественная
влажность рыхлых четвертичных отложений
составляет обычно около 10–30 %.

Плотность
частиц грунта в среднем равна 2,62-2,64
г/см³,
объемная масса в зависимости
от влажности
и глубины залегания изменяется от 1,60
до 1,81 г/см³,
а величина объемной массы скелета – от
1,29 до 1,34 г/см³.
Пористость пород достигает 50,7 %,
коэффициент пористости – до 1,027. Верхний
предел пластичности глинистых отложений
составляет 49%, нижний 31%, а число
пластичности 18.

Водопрочность
пород тоже незначительна, в естественных
условиях они легко размягчаются и
размываются поверхностными водами.

Описываемые
грунты могут давать дополнительную
осадку при замачивании, но так как
доуплотнение при замачивании наблюдается
только у грунтов, влажность которых
менее 20%, а влажность грунтов, слагающих
площадку в естественных условиях, как
правило составляет 27-30%, можно утверждать,
что в пределах площадки дополнительных
осадок при замачивании пылеватых супесей
и суглинков наблюдаться не будет.

Частные
значения физико-механических свойств
грунтов по скважинам приведены в
таблицах лабораторных исследований
грунтов (табл. 3.1)

Нормативные
значения характеристик грунтов,
определенные в соответствии с результатами
лабораторных исследований и полевых
испытаний грунтов, а так же ГОСТ 20522-96,
“Пособием по проектированию оснований
зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)”[16]
и “Руководством по проектированию
оснований зданий и сооружений в особых
грунтовых условиях” — приведены в
таблице 3.2.

Расчетные
характеристики грунтов основания
приведены в таблице
3.3.

Таблица 3.1

Таблица 3.1

(продолжение)

Таблица 3.1

(продолжение)

Таблица 3.2

Нормативные
характеристики грунтов основания.

Таблица 3. 3

Садовые гиды | Механические свойства почв

Поделитесь этой статьей

• Home /

: Томас Джеймс

●

17 июля 2017 г.

Зеленый пейзас с деревья удивительно разнообразный набор механических свойств. Эмпирическое и теоретическое изучение механики грунта продвинулось до такой степени, что инженеры-грунтовики могут учитывать широкий спектр механических свойств при проектировании конструкций, включающих большое количество грунта. Механика грунта находит применение во всем: от крупных проектов гражданского строительства до ландшафтного дизайна на заднем дворе.

Прочность на сдвиг

Прочность на сдвиг относится к уровню напряжения сдвига, которому материал может противостоять без разрушения. Прочность на сдвиг измеряется в ньютонах на квадратный метр. Касательные напряжения – это силы, действующие по касательной вдоль поверхности грунта. Прочность на сдвиг трудно измерить, так как она зависит от множества факторов, в том числе от характера грунта, истории конкретного измеряемого образца грунта и скорости приложения сдвигающих усилий.

Боковое давление грунта

Боковое давление грунта — это давление, которое грунт оказывает горизонтально. Если у вас есть кубическая масса почвы, находящаяся в кубическом контейнере, то боковое давление грунта — это давление, оказываемое на стенки контейнера. Боковое давление грунта измеряется в паскалях или ньютонах на квадратный метр.

Уплотнение

Уплотнение – это процесс, при котором объем почвы уменьшается под действием нагрузки. Уплотнение вызывается нагрузками, прикладываемыми к почве, и в результате частицы почвы сжимаются друг с другом более плотно.

Несущая способность

Несущая способность — это способность грунта вокруг сооружения выдерживать прилагаемые нагрузки. Несущая способность измеряется в паскалях или ньютонах на квадратный метр.

Проницаемость и просачивание

Проницаемость относится к легкости, с которой жидкость может течь через поры в почве. Проницаемость измеряется в квадратных метрах или Дарси. Под просачиванием понимается скорость, с которой жидкость движется через массу почвы. Просачивание измеряется в метрах в секунду.

Устойчивость склона

Устойчивость склона относится к сопротивлению склона разрушению или обрушению. Устойчивость склона охватывает широкий спектр соображений и не имеет единой универсальной единицы измерения.

Связанные статьи

Ссылки

• «Расширенная механика грунтов»; Браджа М. Дас; 1997
• «Теоретическая механика грунтов»; Карл Терцаги; 1943
• «Механика грунтов»; Т. Уильям Ламбе, Роберт В. Уитмен; 1969

Биография писателя

Томас Джеймс профессионально пишет с 2008 года. Его работы публиковались в научно-фантастическом блоге Futurismic. Он пишет о технологиях, экономике, менеджменте, научной фантастике, политике и философии. Джеймс окончил Троицкую католическую школу и имеет высшие баллы по физике, математике, химии и английский язык на уровне AS.

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по теме

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Опубликуйте у нас

• Подача статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Подача статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

• Безопасность водного экстракта листьев Senna alata (L.) Roxb. (Leguminosae-Caesalpinioideae), растение, используемое в Бенине для лечения инфекций()

  Максимин Сену, Рене Деу, Фелисьен Агбогба, Паскаль Чогоу, Йолланде Абисси, Альбан Хунгбеме, Гутемберг Кпоссу, Эжени Анаго, Эжен Аттакпа

  Journal of Biosciences and Medicines Vol. 10 No.12, 16 декабря 2022 г.

  DOI: 10.4236/jbm.2022.1012008
  16 загрузок  109 просмотров

• Определение факторов, ограничивающих урожайность сорго, и критериев фермера в Восточном и Северо-Западном Нигере()

  Ардали Абду Усейни, Мамаду Айссата Ибрагим, Джон Спаситель Яв Элеблу, Квадво Офори, Иссака Бурейма Хамани

  Журнал библиотеки открытого доступа Том 9 №12, 16 декабря 2022 г.

  DOI: 10.4236/oalib.1109543
  10 загрузок  66 просмотров

• Взаимосвязь между формой коррозии и элюирующим поведением поверхностей медных трубок с различным содержанием остаточного углерода()

  Юма Кано, Итару Икеда, Такаши Иясу, Юна Ямагучи, Ютака Ямада, Осаму Сакурада

  Материаловедение и приложения Том 13 № 12, 16 декабря 2022 г.

  DOI: 10.4236/MSA.2022.1312037
  8 загрузок  49 просмотров

• Влияние некоторых физико-химических факторов воздействия на содержание карбоцистеина во вскрытом фармацевтическом продукте()

  Жан-Кисито Куаме, Мариэтт Дезире Йехе, Карин Нина Эйбл, Винсент Де Поль Ови, Эрве Тазо Бро, Клод Беренже Нгалемо Нганчуко, Гилдас Коменан Гбасси

  Американский журнал аналитической химии Том 13 № 12, 16 декабря 2022 г.

  DOI: 10.4236/ajac.2022.1312033
  15 загрузок  79 просмотров

• Антибактериальная активность экзогенного глутатиона и его синергизм в отношении антибиотиков в метициллин-ассоциированных клинических изолятах с множественной лекарственной устойчивостью Staphylococcus aureus ()

  Клейфорд Сенра, Минерва А. Гарсия, Донг Х. Квон

  Достижения микробиологии Том 12 № 12, 16 декабря 2022 г.

  DOI: 10.4236/цель.2022.1212044
  10 загрузок  62 просмотров

• Быстрый алгоритм для обучения крупномасштабных машин опорных векторов()

  Майова Кассим Арегбесола, Игорь Грива

  Journal of Computer and Communications Vol.10 No.12, 16 декабря 2022 г.

  DOI: 10.4236/jcc.2022.1012001
  11 загрузок  64 просмотров

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

клиент@scirp.