 Министерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
А.А.Кочнев
ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ
Методические указания к практическим работам
Издательство
Пермского национального исследовательского политехнического университета
2017
УДК 624.131
ББК 26.329
Рецензенты:
доцент кафедры ГНГ, канд. тех. наук С.Н.Кривощеков
(Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
доцент кафедры региональной и нефтегазовой геологии,
канд. геол.-мин. наук О.Л. Алексеева
(Пермский государственный национальный исследовательский университет)
Кочнев А.А.
Основы инженерной геологии: метод. указания / А.А.Кочнев – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2017. – 42 с.
ISBN
В методических указаниях дается порядок проведения практических работ по основам инженерной геологии: расчетам прочностных характеристик грунтов, определению физических свойств грунтов, основам проведения инженерно-геологических изысканий.
Методические указания предназначены для студентов очного и заочного отделения специальности 21.05.02 Прикладная геология, специализация программы специалитета «Геология нефти и газа».
УДК 624.131
ISBN © ПНИПУ, 2017
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
Практическая работа №1 4
Практическая работа №2 8
Практическая работа №3 10
Практическая работа № 4 13
Практическая работа №5 16
Практическая работа №6 22
Практическая работа №7 24
Практическая работа №8 32
Практическая работа №9 34
Практическая работа №10 39
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 41
ВВЕДЕНИЕ
Инженерно-геологические исследования как часть инженерных изысканий представляют собой важнейший этап любого строительного процесса, в особенности это касается сооружений с развитой подземной частью или на сложных грунтовых условиях. От полноты, продуманности программы инженерно-геологических изысканий и качества их проведения зависит уровень достоверности исходной информации для проектирования, которая, соответственно, определяет степень учета при проектировании всех особенностей площадки строительства, правильность выбора рациональных типов фундаментов и конструкций сооружения, степень безопасности технологии его возведения, необходимость и объем проведения тех или иных предупредительных мероприятий и т.д., что в конечном итоге, во многом определяет стоимость и надежность функционирования объекта при последующей эксплуатации.
Практическая работа №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО
СОСТАВА ГРУНТОВ
Задание:
Определить гранулометрический состав ситовым методом, результаты анализа представить в виде таблицы и графика.
Гранулометрический (зерновой) состав грунта определяют по суммарному содержанию в нем частиц различной крупности, выраженных в процентах по отношению к массе сухой пробы грунта, взятой для анализа. Определение гранулометрического состава грунта заключается в его разделении на фракции и установлении их процентного содержа- ния. В данных методических указаниях рассматриваются два способа определения гранулометрического состава: прямой – ситовой метод определения гранулометрического состава песчаных грунтов и косвенные – ареометрический метод, основанный на учете разных скоростей падения частиц различного диаметра в жидкой среде (закон Стокса) и полевой метод определения зернового состава глинистых грунтов (метод Рутковского). 1.1. Определение гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов ситовым методом.
Для песчаных грунтов в настоящее время основным методом является ситовой. Этот метод позволяет определять содержание в грунте фракций диаметром > 0,1 мм, не требует применения сложной аппаратуры, прост для использования и дает достаточно точные результаты. Ситовой метод может быть использован для анализа чистых пес- ков, песков с примесью гравия и гальки (гравелистых песков), а также гравийно-песчаных грунтов [5]. Гранулометрический состав песчаных грунтов следует определять методами, предусмотренными табл. 1.1.
Таблица 1.1 Методы определения гранулометрического состава песчаных грунтов (Извлечение из ГОСТ 12536-79 [2])
Целью практической работы является определение разновидности песчаного грунта по его зерновому составу. В учебной лабораторной работе гранулометрический состав определяется ситовым методом без промывки водой с использованием набора сит диаметром отверстий от 10 до 0,1 мм. По гранулометрическому составу крупнообломочные грунты и
пески подразделяют согласно табл. 1.2 .
Таблица 1.2 Классификация несвязных грунтов (Извлечение из ГОСТ 25100-95, табл. Б.10)
Необходимое оборудование (рис.1.1)
Набор стандартных сит (размеры отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5;0,25;0,1, мм) с поддоном и крышкой (1); лоток для анализируемого грунта (2); чашка фарфоровая для взвешивания фракций (3); лабораторные весы с точностью взвешивания до 0,01 г (4); фарфоровая ступка и пестик с резиновым наконечником (5); кисточка для сметания частиц с сит; грунтовый нож с прямым лезвием; лист белой плот- ной бумаги размером 25х25 см; сушильный шкаф.
Рис. 1. 1 Оборудование, необходимое для определения гранулометрического состава ситовым методом
Выполнение работы
Перед началом выполнения работы образец грунта доводят до воздушно-сухого состояния. Комки грунта растирают резиновым пес- тиком в фарфоровой ступке. Среднюю пробу для анализа отбирают методом квартования. Для этого распределяют грунт тонким слоем по листу плотной бумаги, проводят ножом в продольном и поперечном направлениях борозды, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отбирают понемногу грунт из каждого квадрата. Масса средней пробы должна составлять: для грунтов, не содержащих частиц размером более 2 мм, –100 г; для грунтов, содержащих до 10 % (по массе) частиц размером более 2 мм, – не менее 500 г; для грунтов, содержащих от 10 до 30 % частиц размером более 2 мм, – 1000 г; для грунтов, содержащих свыше 30 % частиц размером более 2 мм, – не менее 2000 г. Отобранная проба взвешивается на весах с точностью до 0,01 г.
Сита монтируются в колонку от поддона в порядке увеличения отверстий. На верхнее сито надевается крышка. Взвешенную пробу грунта следует просеять сквозь набор сит с поддоном ручным способом путем неоднократного встряхивания. Полноту просеивания фракций грунта проверяют встряхиванием каждого сита над листом белой бумаги. Если при этом на лист выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев продолжают до тех пор, пока на бумагу перестанут выпадать частицы.
Фракции грунта, задержавшиеся после просеивания на каждом сите и прошедшие в поддон, следует перенести в заранее взвешенные фарфоровые чашечки и взвесить. Каждая чашечка с грунтом взвешивается на весах с точностью до 0,01 г. Допустимо использование од- ной и той же фарфоровой чашечки при последовательном взвешивании фракции.
Запись, обработка и оформление результатов испытаний
Запись результатов
Масса средней пробы грунта, взятой для анализа m=_______г.
Масса чашечки m0=_______г.
Результаты взвешивания каждой фракции mi,г и их сумма ∑ mi,г вносятся в табл. 3 (строка 1). mi= mci-m0 – масса i-й фракции грунта, г; (1) где mci – масса i-й фракции с чашечкой, г; m0 – масса чашечки, г.
Для контроля качества проведенного анализа, путем сравнения суммы масс всех фракций ∑mi , г, с массой, взятой для анализа m необходимо рассчитать процент потерь = 100 ∙(m- ∑ mi)/ m . Если полученный результат >1 %, то анализ следует повторить. Потерю грунта (≤1%) при просеивании (m- ∑ mi) разносят по всем фракциям ∆ mi, г, пропорционально их массе mi и записывают в табл.1.3
∆ m = ( m - Σ mi)∙ mi /Σ mi
Масса каждой фракции грунта qi,г (строка 3, табл.3) с учетом добавки на потери ∆i ,г, вычисляют по формуле
qi = mi + ∆mi. (3)
Процентное содержание каждой фракций qi(%) вычисляется по формуле
qi= (mi /m)∙ 100
Таблица 1.3 Журнал лабораторного определения гранулометрического состава грунта (ситовой метод без промывки водой)
В заключение работы, используя данные, полученные в последней строке табл. 1.3, определяют разновидность грунта по табл.1.2.
Графическое отображение результатов гранулометрического анализа. Кроме таблиц для наглядного отражения результатов гранулометрического анализа используют графическое представление.
Наиболее употребительными способами графического отображения гранулометрического состава являются интегральные кривые гранулометрического состава, диаграммы – треугольники, цикло- граммы и гистограммы. Интегральные кривые строят в прямоугольной системе коорди- нат в простом или полулогарифмическом масштабе. По оси абсцисс откладывают диаметр частиц в миллиметрах или логарифм этих ве- личин (точнее, размеры, пропорциональные логарифмам), по оси ординат – процентное содержание фракций (рис.1.2). Для построения интегральной кривой результаты анализов пересчитывают по совокупности фракций. Начиная с самой мелкой фракции, проценты суммируют до 100. Каждая из промежуточных цифр полученного ряда будет показывать суммарное процентное содержание в породе фракций меньше определенного диаметра. Выполнив пересчет, приступают к построению кривой. Для этого на оси абсцисс находят диаметры частиц, начиная с самых мелких, а на соответствующих ординатах точками отмечают процентное со- держание фракций меньше определенного диаметра. Затем все точки соединяют плавной кривой, изображающей состав породы (см.рис. 1.2).
Кривые, построенные в полулогарифмическом масштабе, полу- чаются менее растянутыми, чем кривые, построенные в простом масштабе, они более удобны и наглядны. Характер кривых показывает
Рис. 1.2. Пример интегральной кривой гранулометрического состава грунта в полулогарифмическом масштабе
|
