Физические свойства грунтов.

МЕХ АНИКА ГР УНТОВ

Краткий конспект лекций

(учебное пособие

для студентов строительных специальностей)

Саратов 2011

Основные понятия курса. Цели и задачи курса. Состав, строение, состояние и физические свойства грунтов.

Основные понятия курса.

Механика грунтов изучает физические и механические свойства грунтов, методы расчета напряженного состояния и деформаций оснований, оценки к устойчивости грунтовых массивов, давление грунта на сооружения.

Грунтом называют любую горную породу, используемую при строительстве в качестве основания сооружения, среды, в которой сооружение возводится, или материала для сооружения.

Горной породой называют закономерно построенную совокупность минералов, которая характеризуется составом структурой и текстурой.

Под составом подразумевают перечень минералов, составляющих породу. Структура – это размер, форма и количественное соотношение слагающих породу частиц. Текстура – пространственное расположение элементов грунта, определяющее его строение.

Все грунты разделяются на естественные – магматические, осадочные, метаморфические - и искусственные – уплотненные, закрепленные в естественном состоянии, насыпные и намывные.

Задачи курса механики грунтов.

Основной задачей курса является обучить студента:

- основным законам и принципиальным положениям механики грунтов;

- свойствам грунтов и их характеристики - физические, деформационные, прочностные;

- методам расчета напряженного состояния грунтового массива;

- методам расчета прочности грунтов и осадок.

Состав и строение грунтов.

Грунт является трехкомпонентной средой, состоящей из твердой, жидкой и газообразной компоненты. Иногда в грунте выделяют биоту – живое вещество. Твердая, жидкая и газообразная компоненты находятся в постоянном взаимодействие, которое активизируется в результате строительства.

Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов с различными свойствами:

- минералы инертные по отношению к воде;

- минералы растворимые в воде;

- глинистые минералы.

Жидкая составляющая присутствует в грунте в 3-х состояниях:

- кристаллизационная;

- связанная;

- свободная.

Газообразная составляющая в самых верхних слоях грунта представлена атмосферным воздухом, ниже – азотом, метаном, сероводородом и другими газами.

Структура и текстура грунта, структурная прочность и связи в грунте.

Совокупность твердых частиц образует скелет грунта. Форма частиц может быть угловатой и округлой. Основной характеристикой структуры грунта является гранулометрический состав, который показывает количественное соотношение фракций частиц различного размера.

Текстура грунта зависит от условий его формирования и геологической истории и характеризует неоднородность грунтовой толщи в пласте. Различают следующие основные виды сложения природных глинистых грунтов: слоистые, слитные и сложные.

Основные виды структурных связей в грунтах:

1) кристаллизационные связи присуще скальным грунтам. Энергия кристаллических связей соизмерима с внутрикристаллической энергией химической связи отдельных атомов.

2) водно-коллоидные связи обуславливаются электромолекулярными силами взаимодействия между минеральными частицами, с одной стороны, и пленками воды и коллоидными оболочками – с другой. Величина этих сил зависит от толщины пленок и оболочек. Водно-коллоидные связи пластичны и обратимы; при увеличении влажности они быстро уменьшаются до значений близких к нулю.

Физические свойства грунтов.

Представим себе некоторый объем трехкомпонентного грунта массой , разделенный на отдельные компоненты, где , , , , , — соответственно объем и масса твердой, жидкой и газообразной компонент грунта (рис. 1.1). Тогда ; , так как масса газообразной составляющей ничтожно мала и не оказывает влияния на результаты определений.

Плотность грунта (г/см³, т/м³) - отношение массы грунта к его объему:

. (1.1)

Удельный вес грунта (кН/м³): . (1.2)

Влажность грунта - отношение массы воды к массе твердых частиц, выражаемое в долях единицы, иногда в процентах:

. (1.3)

Плотность частиц грунта (г/см³, т/м³) определяется как отношение массы твердых частиц грунта к их объему:

. (1.4)

Плотность сухого грунта (плотностью скелета грунта) - отношение массы сухого грунта (частиц грунта) к объему всего грунта:

или . (1.5)

Пористость грунта - отношение объема пор ко всему объему грунта, что соответствует объему пор в единице объема грунта:

. (1.6)

Относительное содержание твердых частиц в единице объема грунта:

, тогда . (1.7)

Коэффициент пористости грунта - отношение объема пор к объему твердых частиц:

или . (1.8)

Степень влажности (степень водонасыщения) - отношение объема воды в порах грунта к объему пор и соответствует отношению влажности грунта к его полной влагоемкости:

или . (1.9)

По консистенции различают три состояния глинистого грунта: твердое, пластичное и текучее. Границами между этими состояниями являются характерные значения влажности, называемые границей раскатывания (нижний предел пластичности) и границей текучести (верхний предел пластичности) .

Число пластичности грунта - разница между границей текучести и границей раскатывания:

. (1.10)

Показатель текучести глинистого грунта:

. (1.11)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: