Основы общей и инженерной геологии

ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ

Методические указания, рабочая программа,

контрольные задания, лабораторные и практические работы

для подготовки бакалавров

 

270800 – «Строительство»

профиль «Промышленное и гражданское строительство»

 

 

Москва, МГОУ, 2012

 

ВВЕДЕНИЕ

Курс "Инженерная геология" является единственной геологи­ческой дисциплиной в учебных планах строительных специальностей высших учебных заведений и поэтому предусматривает изучение основ минералогии, общей геологии и общей гидрогеологии.

В программу лабораторных работ по курсу "Инженерная геоло­гия" включено изучение важнейших породообразующих минералов и горных пород, а также ознакомление с основными методами определения водно-физических и физико-механических свойств грунтов. Работы проводятся в ла­боратории кафедры "Геология и гидрогеология" горно-нефтяного факультета МГОУ под руководством преподавателя.

На первом занятии (лабораторная работа I) студенты знако­мятся с основными породообразующими минералами, физическими свойствами, условиями образования и классификацией, а также определяют по внешним признакам заданный набор минералов. На втором занятии (лабораторная работа 2) определяют наиболее ши­роко распространенные в природе горные породы по внешний при­знакам; для определения предлагаются магматические, осадочные и метаморфические породы. Содержанием последнего занятия (лабо­раторная работа 3) является знакомство студентов с лабораторными методами определения основных водно-физических свойств физико-механических гор­ных пород и интерпретацией полученных данных.

По окончании лабораторных работ студенты сдают зачет пре­подавателю, проводившему занятия. Работу под руководством пре­подавателя в часы занятий студент должен сочетать с самостоятельной проработкой соответствующих руководств и изучением кол­лекций.

По разделу «Инженерная геология» предусматривается:

1. Срок обучения 4 года – лекции в объеме 4 часа, лабораторные работы - 4 часа, практические занятия – 4 часа, контрольная работа - 1, зачет.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Целью преподавания дисциплины «Инженерная геология» студентам специальности 270800 является изучения минералов, горных пород, геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и геоэкологических условий территорий для оценки их влияния на проектирование, строительство и эксплуатацию объектов, а также на обеспечение охраны окружающей природной среды.

Курс является единственной геологической дисциплиной в учебных планах этой специальности, поэтому в нем последовательно рассматриваются основные вопросы общей геологии, минералогии, геоморфологии, гидрогеологии и инженерной геологии. Все это призвано подготовить будущего инженера-строителя к решению конкретных практических задач, которые определены планами народного хозяйства.

Выполняя эти решения, высшая школа готовит кадры инженеров-строителей, владеющих научными методами проектирования и строительства различных сооружений.

В результате, изучая дисциплину, инженер-строитель должен: оценить геологические условия строительства; обосновать методы инженерно-геологических исследований; разработать техническое задание и программу на инженерно-геологические изыскания; сформулировать конкретные задачи по изучению инженерно-геологических особенностей территории с учетом основных характеристик проектируемых сооружений; оценить степень информативности материалов инженерно-геологических изысканий.

В соответствии с рабочим учебным планом дисциплина «Инженерная геология» для студентов специальности 270800 изучается на 2-м курсе.

В процессе изучения дисциплины предусматривается:

1. лекции во время экзаменационной сессии;

2. лабораторный практикум в составе группы в лаборатории кафедры или самостоятельно с представлением отчета;

3. практические занятия в составе группы на кафедре;

4. групповые и индивидуальные консультации (устные или письменные);

5. зачет.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Геология, ее становление и развитие как самостоятельной науки. Роль русских ученых в развитии геологии. Связь геологии со смежными геологическими науками и строительными дисциплинами.

Геология и охрана окружающей природной среды.

Значение геологии для строительства объектов промышленности и жилого фонда.

Основы общей и инженерной геологии

Общие сведения о Земле. Теории происхождения, формы и строение Земли. Тепловой режим Земли, его влияние на строительство.

Понятия о минералах и горных породах. Основные процессы минералообразования. Происхождение и классификация горных пород. Особенности структуры и текстуры. Строительные свойства пород.

Геологическая история Земли и возраста горных пород. Шкала геологического времени. Значение геологического возраста пород при проектировании и строительстве различных сооружений.

Тектонические движения земной коры. Понятие о тектонике и неотектонике. Платформы и геосинклинали. Колебательные, складчатые и разрывные тектонические движения в земной коре. Сейсмические явления. Оценка силы землетрясения. Особенности строительства в сейсмических районах.

Геоморфология как наука о рельефе земной коры. Происхождение и характеристика форм и типов рельефа. Значение геоморфологии при проектировании и строительстве различных сооружений.

Основы грунтоведения и механики грунтов. Горные породы как грунты. Общая характеристика скальных и нескальных грунтов. Понятие о лабораторных и полевых методах определения физико-механических свойств грунтов. Инженерно-геологические расчеты.

 

2. Основы гидрогеологии.

Круговорот воды в природе. Осадки, испарение, поверхностный и подземный сток. Виды воды в горных породах. Водные свойства пород. Происхождение подземных вод.

Физические свойства. Физические свойства подземных вод. Химический состав подземных вод. Формы выражения химического анализа. Агрессивность подземных вод.

Классификация подземных вод. Верховодка и грунтовые воды. Артезианские воды. Трещинные и карстовые воды. Подземные воды районов многолетней мерзлоты. Минеральные, термальные и промышленные воды. Режим подземных вод. Карты подземных вод.

Движение подземных вод. Основные законы движения подземных вод. Опытно-фильтрационные работы. Гидрогеологические параметры и методы их определения.

Запасы и охрана подземных вод. Естественные, искусственные, привлекаемые и эксплуатационные запасы (ресурсы) подземных вод. Общие понятия и определения.

Типы водозаборных сооружений. Притоки воды к водозаборным сооружениям. Борьба с подземными водами. Типы и виды дренажей. Гидрогеологические прогнозы.

3. Геологические и инженерно-геологические процессы

Общие сведения о геологических и инженерно-геологических процессах. Процессы выветривания. Борьба с процессами выветривания.

Геологическая деятельность ветра. Эоловые отложения. Борьба с подвижными песками. Геологическая деятельность атмосферных вод. Образование и характеристика делювиальных и пролювиальных отложений. Овраги, сели, снежные лавины и борьба с ними. Геологическая деятельность рек. Строение речных долин. Борьба с эрозией рек. Аллювиальные отложения. Геологическая деятельность моря. Трансгрессии и регрессии морей. Разрушительная работа моря и борьба с ней. Морские отложения. Геологическая деятельность озер и водохранилищ. Болота. Озерные осадки. Переработка берегов. Геологическая деятельность ледников. Разрушительная деятельность ледников. Моренные и флювиогляциальные отложения. Движение горных пород на склонах и в строительных котлованах. Характеристика осыпей, курумов и обвалов. Борьба с ними. Причина возникновения, элементы и формы оползней. Методы борьбы с оползнями. Карст. Горные породы, подвергаемые карсту. Зоны карстообразования. Карстовые формы. Древний и молодой карст. Особенности строительства в карстовых районах. Плывуны. Общая характеристика плывунов. Борьба с плывунами. Суффозия. Виды суффозии, борьба с ней. Просадочные явления в лессовых грунтах. Общие сведения о лессах и природе просадочных явлений. Основные показатели просадочности. Типы лессовых грунтов по просадочности. Методы оценки просадочности. Методы оценки просадочности. Строительство на просадочных грунтах.

Сезонная и многолетняя мерзлота. Влияние сезонной мерзлоты на строительство. Общие сведения о многолетней мерзлоте. Особенности многолетнемерзлых грунтов. Пучение, наледи, термокарст, мари. Особенности строительства в районах вечной мерзлоты. Деформация пород оснований сооружений. Влияние таких деформаций на устойчивость сооружений. Подтопление территорий и фундаментов сооружений. Борьба с ним. Оседания поверхности земли, вызванные подземными горными выработками, откачками воды, нефти и газа. Особенности строительства в районах с оседанием поверхности земли.

4. Инженерно-геологические исследования. Мониторинг геологических и инженерно-геологических процессов

Задачи, состав и объем инженерно-геологических исследований. Инженерно-геологические исследования на различных стадиях проектирования. Подготовительный, полевой и камеральный этапы работ. Инженерно-геологическая съемка участка строительства. Инженерно-геологические карты и разрезы.

Буровые горнопроходческие работы. Отбор образцов грунтов и проб воды для лабораторных анализов. Геофизические методы исследований: электрические, сейсмические, радиоактивные. Полевые опытные работы: штапмы, статическое и динамические зондирование. Лабораторные работы. Состав и объем лабораторных исследований грунтов и подземных вод. Инженерно-геологические прогнозы.

Стационарные наблюдения за геологическими и инженерно-геологическими процессами и режимом подземных вод. Литомониторинг. Камеральные работы. Обработка полевых и лабораторных материалов. Инженерно-геологический отчет, заключение, экспертиза.

5. Инженерно-геологические изыскания на объектах строительства

Стадии проектирования и этапы инженерно-геологических изысканий. Особенности инженерно-геологических изысканий на различных стадиях проектирования. Охрана природной среды при инженерно-геологических изысканиях для объектов строительства.

Лабораторная работа I

Определение главнейших породообразующих
минералов по внешним признакам

Минералы - это природные химические соединения, образующие­ся в результате разнообразных физико-химических процессов, про­текающих в земной коре, известно всего свыше 4 тыс. минералов. Из них около 100 преобладают в горных породах. Эти минералы называются породообразующими. Большинство минералов в земной коре - твердые кристаллические образования, значительно реже встречаются жидкие (например, ртуть, вода). На практических занятиях рассматриваются только твердые минералы.

Диагностические признаки минералов

При определении минералов по внешним признакам в первую очередь обращают внимание на их физические свойства. К главнейшим физическим свойствам минералов, являющимся их диагностиче­скими признаками, относятся следующие: форма кристаллов, окрас­ка минерала, твердость, цвет черты, блеск, спайность, излом, плотность.

I. Форма кристаллов зависит от их внутреннего строения. Среди природных минералов выделяют три группы, обладающие ха­рактерным блеском кристаллов:

I) изометрической формы, одинаково развитой по трем на­правлениям - куб, октаэдр;

2) удлиненной в одном направлении формы - призматические,, столбчатые;

3) формы, вытянутой в двух измерениях при сохранении третьего короткого - таблитчатые, листовые,

2. Окраска минерала зависит от его химического состава, внутреннего строения и примесей. Поэтому цвет одного и того же минерала может быть различным. Следует знать цвет, присущий минералу, не имевшему примесей.

3. Твердость - способность минерала противостоять внешне­му механическому воздействию. Для оценки твердости минералов применяется шкала Mooсa, в которую входят десять минералов - эталонов. Порядковый номер минерала в шкале соответствует его твердости: I. Тальк. 2. Гипс. 3. Кальцит. 4. Флюорит. 5. Апатит. 6. Ортоклаз. 7. Кварц. 8. Топаз. 9. Корунд. 10. Алмаз.

4. Цвет черты - цвет минерала в порошке. Он определяется

по черте минерала на поверхности Фарфоровой пластинки. Напри­мер, цвет пирита - соломенно-желтый, а цвет его черты - зеле­новато-черный.

5. Блеск минерала - следствие отражения от его поверхности световых лучей. Различают блеск металлический и неметаллический. Разновидности неметаллического блеска: алмазный, стеклянный, жирный и др.

6. Спайность - способность минералов раскалываться по параллельным плоскостям в определенных направлениях с образованием ровных, гладких, блестящих поверхностей, называемых плоскостями спайности. Виды спайности: весьма совершенная, например слюды (биотит, мусковит); совершенная, например кальцит, каменная соль и др.; спайность средняя (например, авгит); несовершенная, (например кварц).

7. Излом. Определяется по облику поверхности скола. Различают следующие основные виды излома: раковистый, занозистый, неровный.

8. Плотность. В основном зависит от химического состава минерала. По плотности минералы подразделяются на легкие - гипс, каменная соль, сера - до 2,6; средние - кальцит, кварц, полевой шпак - до 4; тяжелые - галенит, самородная медь, барит - более 4.

Для макроскопического определения минералов могут служить также следующие физические свойства: запах, магнитность и др.

Классификация минералов

В настоящее время принята кристаллохимическая классификация, в основу которой положен химический состав и структура минералов. В соответствии с кристаллохимической классификацией минералы группируются в классы;

I класс - самородные: сера S, графит C

II класс - сульфиды: пирит FeS₂, халькопирит CuFeS₂, галенит PbS, сфалерит ZnS

III класс - галоиды: галит NaCl, сильвин KCL, флюорит СaFSiO

IV класс - окислы: кварц SiO₂, лимонит Fe2O3

V класс - карбонаты: кальцит Сa[С0₃], магнезит Mg[С0₃], сидерит Fei[С0₃]

VI класс - сульфаты: гипс Ca,SO₄^. 2H₂O, ангидрит Ca[S0₄], барит Ва[S0₄]

VII класс - фосфаты: апатит Ca₅[P0₄]₃(FCl)

VIII класс - силикаты: оливин (Mg,Fe)₂[Si0₄], мусковит K,AL₂[AlSi₃0₁₀], биотит K(Mg,Fe)₃[AlSiO₁₀](F,OH)₂

 

Методические указания

Вначале студенты изучают учебные коллекции образцов ос­новных породообразующих минералов, а затем приступают к опреде­лению и описанию предложенных преподавателем образцов. На заня­тиях следует изучить физические свойства минералов, приобрести навыка в их определении, усвоить условия образования и класси­фикация породообразующих минералов.

Лабораторная работа 2

Определение основных видов горных пород по внешним признакам

Горными породами называются геологические тела, сложенные естественными минеральными агрегатами определенного состава и физических свойств.

Под грунтами понимают породы, изучаемые как основания для различных сооружений.

По условиям образования все горные породы подразделяются на три большие группы:

1. Магматические породы, образовавшиеся при застывании магмы в ведрах земли или на ее поверхности.

2. Осадочные порода, возникшие в условиях поверхностных температур и давления из продуктов разрушения любых исходных пород, а также в процессе отложения и преобразования органических веществ и скелетных остатков.

3. Метаморфические породы - это магматические или осадочные породы, глубоко измененные под влиянием физико-химических процессов.

Магматические горные породы

По условиям образования магматические породы подразделяются на глубинные - интрузивные, застывшие на значительной глубине от поверхности земли, и извившиеся - эффузивные, застывшие на поверхности земли.

Интрузивные породы образуются в условиях высокого давле­ния главным образом равномернозернистой, крупно- и среднезернистой структурой и однородной массивной текстурой.

В зависимости от содержания SiO интрузивные породы подразделяются на кислые (SiO₂>65%), например группа гранита; средние (SiO₂65-52%) - группа сиенита; основные (SiO₂ 52-40%) - группа габбро; ультраосновные (SiO₂< 40%) - группа дунита. Внешним признаком степени кислотности (насыщения SiO₂) пород в основном служит их окраска, обусловленная присутствием определенных темноцветных минералов (оливина, пироксена, роговой обманки и т.д), и плотность.

В кислых породах содержание темноцветных минералов не превышает 5-20%, окраска их пестрая, розовая с преобладанием светло-серой; плотность 2,6-2,7. В средних породах содержание темноцветных минералов увеличивается до 35%, окраска их пестрая с преобладанием темной; плотность 2,7-2,8. В основных породах содержание темноцветных минералов достигает 50% и больше, окраска их темная, обычно черная; плотность около 3,0. Ультраосновные породы содержат только темноцетные минералы, окраска отражает преобладающий минеральный состав: темно-зеленая - роговая обманка, черная - авгит, желто-зеленая - оливин; плотность 3,1 - 3,3.

В целом интрузивные породы характеризуются однородностью свойств, высокой механической прочностью на раздавливание и мо­гут служить надежным основанием для любых инженерных сооружений; временное сопротивление сжатию изменяется в пределах 800-3200 кг/см², коэффициент крепости(f) -10-20.

Излившиеся эффузивные породы отличаются большим разнообра­зием свойств и подразделяются на палеотипные (измененные), в высшей степени плотные, вязкие породы (диабазы, порфириты), и кайнотипные (сохранявшиеся), сильно пористые, хрупкие породы (трахиты, пемза и др.). В структурном отношении они разнообраз­ны от аморфных вулканических стекол до микрозернистых кристаллических разностей (диабазы). Для эффузивов типичны столбчатая (базальты), пластинчатая (кварцевые порфиры) и шаровая (диаба­зы) текстуры.

Эффузивные породы аналогично интрузивным подразделяется на кислые (липариты), средние (андезиты) и основные (базальты). В их строении принимают участие те же породообразующие минералы, что и в интрузивных породах (кварц, полевые шпаты, слюды, роговая обманка и др.). Наибольшей выдержанностью инженерно-геологических свойств обладают палеотипные эффуазивные породы (кварце­вые порфиры, диабазы и др.). Кайнотипные эффузивы отличаются невыдержанностью инженерно-геологических свойств, они сильно трещиноватые, разбиты на отдельности различной формы (трахиты, липариты и др.).

Эффузивные породы, как и интрузивные, в невыветрелом состоянии являются надежным основанием для различных сооружений и способны выдерживать большие нагрузки; временное сопротивление сжатию находится в пределах: 600 - 4600 кг/см², коэффициент крепости 12 - 20.

Осадочные горные породы

По условиям образования и составу выделяются следующие группы осадочных пород:

I) обломочные, 2) глинистые, 3) хими­ческие и органогенные.

I. Обломочые пoроды образуются в результате разрушения исходных горных пород, последующего переноса и накопления об­ломков. По размерам обломков различают три группы обломочных пород; крупнообломочные (обломки диаметром более 2 мм) характе­ризуются псефитовой структурой, среднеобломочные (обломки диа­метром от 2 до 0,05 мм) характеризуются псаммитовой структурой мелкообломочные (обломки диаметром от 0,005 мм) характеризуются акевритовой структурой.

По минеральному составу обломочные породы родственны исходным материнским породам (продукты разрушения магматических и метаморфических пород - кварц, полевые шпаты, роговая обманка и др.).

Породы с псефитовой структурой характеризуются наилучшей водопроницаемостью и более высоким сопротивлением внешним уси­лиям. По мере уменьшения размеров зерен снижается водопроницаемость и ухудшаются прочностные свойства породы. Временное сопро­тивление сжатию обломочных пород 30-1700 кг/см², коэффициент крепости 4-15.

2. Глинистые породы состоят из коллоидных тонкодисперсных частиц диаметром меньше 0,005 мм и характеризуются пелитовой структурой. Сильно уплотненные глины носят название аргиллитов. В мелкодисперсной фракции глин (< 0,002 мм) присутствуют глинистые минералы (монтмориллонит, каолинит, гидрослюды и др,). В грубой фракции (> 0,002 мм) встречаются кварц и слюды.

Основной особенностью глинистых пород является резкое из­менение их свойств в зависимости от степени увлажнения. Так, в сухом состоянии глинистые породы представляют собой твердые те­ла, обладающие довольно большой механической прочностью; при увлажнении механическая прочность резко снижается, они стано­вятся мягкими, пластичными, а при высокой степени увлажнения могут переходить в текучее состояние. Временное сопротивление сжатию глинистых пород 60-300 кг/см², коэффициент крепости не превышает 4.

3, Химические и органогенные породы образуются в морях и замкнутых бассейнах в результате выделения из воды растворен­ных в ней веществ (гипс, ангидрит, соли и др.), а также преоб­разования остатков животного мира и растений (мел, известняк, ракушечник, торф и др.). Для этих пород характерны кристаллическая (каменная соль), солитовая (боксит), зоогенная (известняк, ракушечник), фитогенная (торф) структуры и плотная (известняки), слоистая (гипс) и пористая (торф) текстуры. Минеральный состав их различен и соответствует составу материнских пород. В связи с этим различают породы кремнистые (трепел), карбонатные (известняк), сульфатные (гипс) и галоидные (гелит, сильвит).

Физико-механические свойства химических и оргеногенных пород очень разнообразны и зависят от минерального состава, плотности, зернистости и растворимости этих пород. Временное сопротивление сжатию 10-3000 кг/см, коэффициент крепости 2-10.

Характерными диагностическими признаками осадочных пород является подвижность несцементированных частиц, уплотненность рыхлого материала, цементация, пористость в присутствие остат­ков скелетных частиц организмов или их отпечатков.

Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в результате перекристаллизации магматических и осадочных пород под воздей­ствием высоких температур, больших давлений и сопровождающих их физико-химических процессов. Метаморфическим породам присущи кристаллические структуры и массивные (мрамор) и сланцевые (сланцы) текстуры.

Выделяют три основных вида метаморфизма: контактовый, глу­бинный (региональный) и динамометаморфизм.

Породы контактового метаморфизма образуются в результате взаимодействия интрузий магмы с осадочными породами. При этом большое значение имеют высокая температура, газы и пары воды. Таким путам образуется мрамор и др.

Породы глубинного метаморфизма возникают под действием большого давления в высокой температуры в глубоких зонах земной коры, обладают большой мощностью в значительной протяжен­ностью. Примером могут служить сланцы и др.

Породы динамометаморфизма образуются в зонах высоких тектонических нарушений земной коры, где в основном под дей­ствием большого давления происходят изменения структурно-текстурных особенностей пород. Например, тектонические брекчии и др.

Минеральный состав метаморфических пород разнообразен: в него входят минералы из групп силикатов, карбонатов, отсутст­вуют галоиды и сульфаты. Условия залегания их сходны с усло­виями залегания исходных пород. Метаморфические породы служат хорошим скальным основанием для различных зданий и сооружений, временное сопротивление сжатию изменяется в пределах 50-5700 кг/см², коэффициент крепости 4-20.

Методические указания

Вначале студенты изучают учебные коллекции образцов - эталонов горных пород, а затем приступают к описанию предложенных преподавателем образцов. При определении горных пород следует руководствоваться указанными выше внешними признаками, харак­терными для каждой группы пород.

Для самостоятельной работы студенты получают ряд образцов, которые следует описать по следующей схеме. Прежде всего, уста­навливают структуру и текстуру горной породы. Далее, если представляется возможным, определяют ее минералогический состав. Зная группу, цвет, структуру и текстуру, а также основные поро­дообразующие минералы, определяют наименование исследуемых по­род.

Лабораторная работа 3

Основные показатели водно-физических свойств горных пород /грунтов/ и лабораторные способы их определения

1. Гранулометрический (механический) состав грунтов.

Под гранулометрическим, или механическим, составом грун­тов понимается относительное содержание в нем (по массе) частиц различной величины фракций.

Из многих лабораторных способов определения грануломет­рического состава грунтов, разработанных к настоящему времени, наиболее широко применяется для разделения крупных фракций (0,1 мм) ситовой анализ¹. Мелкие фракции определяются методами отмучивания в спокойной воде (полевым методом Рутковского, на приборе Сабанина, пипеточным методом). Эти методы основаны на различии скоростей падения взвешенных в воде частиц разного диаметра.

Гранулометрический анализ песчаных грунтов на ситах /ГОСТ 12536-67/ осуществляется при помощи комплекта сит. Стан­дартный комплект состоит из семи сит с отверстиями 10; 5; 2;1; 0,5; 0,25 и 0,1 мм.

Порядок выполнения лабораторной работы

I. Исследуемый грунт доводится до воздушно-сухого состояния. Способом квартования отбирается средняя навеска грунта объемом около 100 г. Отобранная проба взвешивается на технических весах с точностью до 0,01 г.

2. Взвешенная проба просеивается через колонну сит 5 -0,1 мм. Сита собираются в колонну так чтобы их отверстия уменьшались сверху вниз; на верхнее сита надевается крышка, а под нижнее подставляется поддон.

3. Содержимое каждого сита в поддоне высыпается в предварительно взвешенные фарфоровые чашечки или часовые стекла и взвешивается с точностью до 0,1 г.

4. Контроль анализа производится путем суммирования массы отдельных фракций и сравнения полученной суммы с общей массой пробы. Расхождение не должно превышать 0,5%.

5. Результаты анализа выражаются в процентах от массы воздушно-сухой пробы (с точностью до единицы), записываются в журнал A (табл.I) и обрабатываются (табл.2).

При анализе глинистых песков навеска грунта отбирается до подсушивания. Проба переносится на сито 0,1 мм и промывается водой до полного осветления струи. Оставшиеся в сите частицы подсушивают до воздушно-сухого состояния и просеивают, как обычно, через колонну сит.

А. Журнал ситевого анализа песчаного грунта

Образец №

Масса пробы Таблица 1

Краткое описание	Ед. изм.	Фракции, мм
		5 - 2	2 - 1	1 – 0,5	0,5 – 0,25	0,25 – 0,1	0,1
Масса тары	г
Масса тары с фракцией	г
Масса фракции	г
Содержание фракции	%

 

Таблица 2

Расчет суммарного содержания фракций в процентах

(по результатам ситевого гранулометрического анализа песчаного грунта)

Отдельные фракции	Совокупность фракций
Диаметр частиц, мм	Содержание, %	Диаметр частиц, мм	Содержание, %
< 0,1		< 0,1
0,1 - 0,25		< 0,25
0,25 - 0,5		< 0,5
0,5 - 1,0		< 1,0
1,0 - 2,0		< 2,0
2,0 - 5,0		< 5,0

 

2. Объемная масса грунта

Объемной массой влажного грунта называется отношение массы данного объема грунта G к массе воды при 4°С, взятой в объеме всего грунта V (объем зерен плюс объем пор) с ненарушенной структурой:

 

 

Численно объемная масса влажного грунта равна массе единицы объема грунта при данной пористости и влажности.

 

Определение объемной массы влажного грунта методом

режущих колец (ГОСТ 5182-64).

Этот метод применяется для грунтов, легко поддающихся резке ножом, не крошащихся и т.д,

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Режущее кольцо взвешивают на технических весах; изме­ряют высоту и диаметр кольца. Объем образца определяют по формуле

 

 

где h - высока кольца, см;

d - диаметр кольца,см.

2. На выровненную площадку монолита грунта ставится кольцо острым краем вниз и вдавливается в грунт. Кольцо вместе с грунтом взвешивается с точностью до 0,01 г.

3. Результаты опыта заносятся в журнал Б (табл.3) и обрабатывается.

Таблица 3

Б. Журнал определения объемной массы влажного грунта методом режущих колец

Номер образца и краткое описание	Высота кольца h, см	Внутренний диаметр кольца d, см	Масса кольца, г	Объем грунта в кольце V, см3	Объемная масса грунта Δ, г, см3
			пустого, q0	с грунтом q1

 

3. Влажность грунтов

Под влажностью грунта понимают содержание в нем того или иного количества воды. Основным лабораторным методом определения влажности является весовой метод.

 

Определение влажности грунта весовым методом

(ГОСТ 5179-64)

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Взвешивается бюкс с крышкой (q₀).

2. Навеска исследуемого грунта до 20 г помещается в бюкс, бюкс закрывается крышкой и взвешивается (q₁).

3. Бюкс с грунтом помещается на весовую платформу влагомера и подвергается (примерно 20-40 мин) инфракрасному облуче­нию. Высыхание грунта наблюдается по движению стрелки влагомера. Когда стрелка останавливается (находится в неподвижном состоя­нии не менее 2 мин), грунт считается высохшим.

4. По шкале влагомера определяется масса высушенного грун­та (q₂)

5. Данные опыта записываются в журнал В (табл.4) и обрабатываются. Взвешивают с точностью до 0,01 г, а результаты вы­числений выражают с точностью до 0,1 г.

 

Таблица 4

В. Журнал определения влажности грунта весовым методом

 

Номер бюкса	Масса бюкса, q0, г	Масса бюкса с влажным грунтом q1, г	Масса бюкса с сухим грунтом q2, г	Влажность грунта, W %

 

4. Пластичность

Пластичностью глинистых пород называется способность их изменять свою форму без разрыва сплошности под влиянием внешне­го воздействия и сохранять полученную форму после прекращения этого воздействия.

В инженерно-геологической практике различают:

I. Нижний предел пластичности, или граница раскатывания,

(W_р) - влажность, выраженная в процентах, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое.

2. Верхний предел пластичности, или граница текучести,

(W_L) - влажность, выраженная в процентах, при которой грунт из пластичного состояния переходит в текучее.

 

3. Число пластичности, интервал пластичности,

(I_p) - разность между значениями влажности, отвечающими верхнему и ниж­нему пределу пластичности.

Для определения пределов пластичности существует много методов. Ниже предлагаются наиболее распространенные из них.

 

Определение верхнего предела пластичности методом балансирного конуса^х)

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Образец исследуемого грунта объемом около 50 см³ помещается в фарфоровую чашку и постепенно увлажняется при непрерывном перемешивании до состояния негустого теста.

2. Увлажненная и тщательно перемешанная грунтовая масса помещается в специальный металлический стаканчик. Поверхность влажного грунта заравнивается шпателем вровень с краями стаканчика.

3. К поверхности грунта подносится острие балансирного конуса, и конус выпускается из рук. В течение 5 сек. дают возможность конусу свободно погружаться в грунтовую массу. Если за это время конус погрузился в грунт на глубину 10 мм, верхний предел пластичности считается допустимым. Если же конус погру­зился на меньшую глубину, грунтовая масса извлекается из стаканчика, дополнительно увлажняется с тщательным перемешиванием и
снова подвергается испытанию. В том случае, когда конус погру­жается на большую глубину, грунтовая масса извлекается из ста­канчика и подсушивается на стекле.

4. Когда верхний предел пластичности исследуемого грунта достигнут, тогда из стаканчика отбирается проба массой не менее 10 г для определения весовой влажности по приведенной выше методике.

Данные опыта записывают в журнал Г (табл,4) и обрабатываю.

 

Определение нижнего предела пластичности методом раскатывания

Порядок наполнения лабораторной работы

I. Образец исследуемого грунта объемом около 50 см³ поме­щается в фарфоровую чашку, постепенно увлажняется при непрерыв­ном помешивании до состояния густого теста.

2. От увлажненной таким образом и тщательно перемешанной грунтовой массы отделяется небольшой кусок для раскатывания. Раскатывание производится на гладкой деревянной доске или глян­цевой бумаге до образования жгута диаметром около 8 мм. Если при такой толщине жгута грунт не крошится, его снова тщательно перемешивают и опять раскатывают в жгут. Эти операции повторяют­ся до тех пор, пока жгут диаметром 3 мм не начнет крошиться по всей длине.

3. Кусочки жгута помещают в заранее взвешенный бюкс с плот­но закрывающейся крышкой (масса кусочков жгута до высушивания не должна быть менее 10 г) и по методике, описанной выше, опре­деляют весовую влажность грунта, соответствующую нижней; преде­лу пластичности. Данные опыта записываются в журнал Г (табл.4) и обрабатываются (Стандартный метод балансирного конуса по ГОСТ 5164-64 прини­мается для грунтов, не содержащих значительного количества растительных остатков).

Таблица 4

Г. Журнал определения пределов пластичности глинистого

 

Номер опыта	Характерные влажности	Способ определения	Номер бюкса	Масса бюкса q1, г	Масса бюкса с влажным грунтом q1, г	Масса бюкса с сухим грунтом q2, г	Влажность грунта,W %
	Верхний пре-дел пластич-ности (Wт)	Балансирным конусом
	Верхний пре-дел пластич-ности (Wр)	Раскатывани Поделиться: Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...