Файл: Кушнарев Д.М. Использование энергии взрыва в строительстве.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 134
Скачиваний: 0
Коэффициент пористости изменяется в весьма широких пре делах и не превышает, как правило, единицы. И только для сла боуплотненных дисперсных пород величина е может быть боль
ше |
единицы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обычно пористость определяют по данным объемного и |
|||||||||||
удельного |
весов |
грунта |
по |
формуле |
|
|
|||||
|
|
|
|
« = 100 ! 1 — — |
] % , |
(IV.7) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
Y 1 |
|
|
где |
о—объемный вес твердой |
фазы |
(скелета) грунта в |
Г/см3, |
|||||||
|
у— удельный вес грунта в |
Г/см3. |
|
|
|||||||
Часто используют формулу |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
п = |
100 |
1 —• |
Д |
|
(IV.8) |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ |
т) |
|
где |
А— объемный вес грунта в естественном состоянии в |
Г/см3; |
|||||||||
|
у—удельный |
|
вес |
грунта |
в |
Г/см3; |
|
||||
|
W— влажность |
грунта в |
% по отношению к весу сухого об |
||||||||
|
|
разца. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формулы (IV. 7) |
и (IV. 8) |
применимы только для ненабухаю- |
|||||||||
щих |
грунтов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Между |
общей |
пористостью |
и коэффициентом пористости су |
||||||||
ществуют |
зависимости: |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Б = |
— — |
; |
|
(IV.9) |
||
|
|
|
|
|
|
|
100 — п |
|
|
||
|
|
|
|
|
и ~ |
— - — 100%. |
(IV. 10) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
1 + |
е |
|
|
|
При исследовании |
песка |
под действием статических |
и им |
||||||||
пульсных взрывных нагрузок пористость его в процессе сдвига может оставаться неизменной. Пористость, при которой объем песка не изменяется, называется критической и может служить границей между плотным и рыхлым сложением песка. Величина критической пористости песка зависит от его состава и нормаль
ного давления при сдвиге. Пески, имеющие естественную |
порис |
|
тость выше критической, после взрыва заряда ВВ |
могут оказать |
|
ся неустойчивыми, особенно при залегании ниже уровня |
грунто |
|
вых вод, и, наоборот, плотные водонасыщенные |
пески |
могут |
иметь повышенное сопротивление сдвигу.
Для инженерно-строительной оценки песка необходимо знать
отношение его естественной пористости к |
пористости в самом |
||
рыхлом |
и самом уплотненном |
состоянии: |
|
|
^ = ("макс — я ) (ЮР — «мин) |
( т у j , ) |
|
|
("макс — "мин) (ЮО — л) |
|
|
где |
11 — коэффициент плотности |
песка; |
|
" м а к с . " м и н . "—соответственно максимальная, минимальная и |
|||
|
природная |
пористость. |
|
109
Понятия о водоудержании, влагоемкости, капиллярном поднятии и водоотдаче грунтов
Водоудерживающая способность, влагоемкость, капиллярное
поднятие и водоотдача — |
эти свойства грунтов проявляются во |
||
взаимоотношениях |
частиц |
грунта |
с водой. Как известно, вода в |
грунтах находится |
под влиянием |
различных сил, неодинаковых |
|
по своей природе и величине: сорбцнонных (или молекуляр ных), капиллярных, гравитационных и др.
Водоудержание—это способность грунтов удерживать в себе воду. Величина водоудержания зависит от характера и вели чины водоудержнвающих сил. Минимальная величина водо удержания обусловлена сорбционными силами, поскольку их
радиус влияния незначителен. По данным различных |
исследова |
|||
телей, максимальная гигроскопичность для песков |
колеблется |
|||
от сотых |
долей до 0,1—0,2% (причем большие |
величины |
отно |
|
сятся к |
мелко- и тонкозернистым пескам, меньшие — к |
более |
||
крупным |
пескам), для супесей — от 0,1—0,3% |
(легкиеразности) |
||
до 0,8—1,3% (тяжелые разности).
При преобладании сорбцнонных (молекулярных) сил вода в грунте оказывается связанной (адсорбированной) поверхностью частиц в виде пленки.
При преобладании капиллярных сил, обусловленных поверх ностным натяжением воды на границе раздела фаз грунта, так же имеется связь воды с грунтовым скелетом.
Влагоемкость — это способность грунтов вмещать в себя во ду. Влагоемкость обусловливается наличием пористости и зави сит от водоудержания. При заполнении водой всего порового пространства влагоемкость песков имеет максимальную величи ну, равную объему пор.
Максимальная молекулярная влагоемкость является узловой точкой изменения физических свойств и поведения грунта. Так, глинистый грунт при этой влажности переходит из пластичного состояния в твердое; при влажности выше молекулярной обра зец из глинистого грунта в воде неразмокаем, а при меньшей влажности размокает очень быстро; деформации под постоянной нагрузкой сильно возрастают, если влажность глинистой массы превышает молекулярную влагоемкость, и т. д.
Для определения максимальной молекулярной влагоемкости
требуется сложная центрифуга. А. Ф. Лебедев разработал |
более |
простой метод — метод влагоемких сред, получивший в |
СССР |
широкое распространение. Пробу порошкообразного грунта за мешивают с водой до состояния густой кашицы. На листок филь тровальной бумаги кладут металлическую пластину — шаблон, в центре которого вырезано круглое отверстие диаметром 5 см. Отверстие шаблона заполняют заготовленным грунтом, шаблон удаляют, а оставшийся кружок грунта помещают между фильт ровальной бумагой. После этого образец с бумагой помещают
по
под пресс для обеспечения более плотного контакта между грун том и бумагой. Давление пресса доводят до 65,5 кгс/см2.
Максимальную молекулярную влагоемкость определяют по формуле
w |
= |
(А-В) |
ш о % ) |
( І Ѵ 1 2 ) |
где А и В — соответственно |
вес стаканчика |
с сырой и абсолют |
||
но сухой |
почвой; |
|
|
|
С— вес абсолютно сухой почвы, высушенной при тем пературе 105° С.
Под капиллярным поднятием песчаных грунтов понимается их способность поднимать влагу под действием капиллярных сил
в порах грунта. Количественно эта способность |
характеризует |
|||||||||||||
ся высотой |
капиллярного |
поднятия. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для определения |
высоты капиллярного |
поднятия |
Лапласом |
|||||||||||
предложена |
формула |
для двухфазной |
системы |
вода—воздух |
||||||||||
|
|
|
|
|
я |
іосозѲ^ |
|
|
|
|
( |
1 Ѵ 1 3 |
) |
|
где # к — в ы с о т а |
капиллярного |
поднятия |
в |
мм; |
|
|
|
|
||||||
|
а—поверхностное |
натяжение; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Ѳ—угол |
смачивания; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
р ж — плотность |
жидкости; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
г—радиус |
|
капилляра. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
При полном смачивании частиц грунта, |
т.е. при Ѳ = |
0, |
и |
||||||||||
плотности |
жидкости |
р ж = 1 уравнение |
принимает |
вид: |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
HK= |
— , |
|
|
|
|
|
(IV. 14) |
|
|
g — ускорение силы |
|
Tg |
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
тяжести. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
При замене |
а |
и |
g соответствующими |
значениями |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Я к = 0 ^ = ^ - 3 , |
|
|
|
|
( І Ѵ 1 5 ) |
||||
|
|
|
|
|
|
r |
d |
|
|
|
|
|
|
|
где |
d — диаметр |
капилляров в |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Высота |
капиллярного |
поднятия зависит |
от гранулометриче |
||||||||||
ского состава песков, в частности, размера зерен и степени их сор тировки (чем крупнее п однороднее песок, тем меньше при про чих равных условиях высота капиллярного поднятия, и наобо рот), состояния поверхности частиц грунта и состава грунтовой воды (смачиваемость грунтовых частиц количественно выража ется углом смачивания Ѳ) и состояния увлажнения (сухие пески обладают меньшей водоподъемностью, чем влажные).
На высоту капиллярного поднятия в песчаных грунтах ока зывает влияние грунтовый воздух (особенно защемленный). Чем больше содержится воздуха в пределах капиллярной зоны, тем меньше высота капиллярного поднятия. При наличии больших объемов защемленного воздуха капиллярное поднятие может отсутствовать.
i l l
Водоотдача — это способность водонасыщенных песков от давать гравитационную воду путем свободного вытекания из грунта. В качестве наиболее общего показателя водоотдачи слу жит коэффициент водоотдачи а, представляющий собой отно шение объема воды Ѵп, вытекающей под действием силы тяже сти из некоторого объема грунта Ѵг, ко всему этому объему, т. е.
|
И = |
^ . |
(IV. 16) |
Водоотдача |
является важнейшей характеристикой |
песков, |
|
используемой |
при определении |
статических и динамических |
|
запасов грунтовых вод, водопрнтока к водозаборным сооруже ниям, при расчете водопопиження и определении расстояния между осушительными каналами и др.
Водоотдача песчаных пород зависит от следующих факторов: а) гранулометрического, и минералогического состава, фор мы зерен, плотности, слоистости, наличия защемленного возду
ха, капиллярности и др.; б) глубины осушения, определяющей положение зон влаго-
содержания, количества и характера поступления дождевой и
талой |
воды и |
др. |
|
|
|
|
Водоотдача |
зависит |
также от |
положения осушенного слоя |
|||
в разрезе и глубины залегания уровня грунтовых вод. |
||||||
Большое влияние па водоотдачу песков оказывает их слои |
||||||
стость. |
При |
наличии |
слоев, |
неодинаковых |
по |
составу |
и плотности, водоотдача может быть различной не только для
всей толщины |
в целом, |
по н для |
каждого слоя |
в |
отдельности. |
||||||
|
Водопоглощение |
(свободное водонасыщепие) |
|
Wc — способ |
|||||||
ность грунта поглощать воду при нормальном |
(атмосферном) |
||||||||||
давлении и комнатной |
температуре. |
Выражается |
отношением |
||||||||
количества поглощенной |
воды |
к |
весу |
абсолютно |
сухого грунта |
||||||
в |
процентах: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wc |
= |
= |
àL=± |
100%, |
|
(IV. 17) |
||
где |
Pa — вес |
поглощенной воды |
в г; |
Рв |
и Р — соответственно |
||||||
|
вес образца в г, насыщенного водой, и абсолютно сухо |
||||||||||
|
го грунта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этот показатель |
особенно большое значение имеет для скаль |
|||||||||
ных и полускальиых |
грунтов. |
Чем выше |
водопоглощение, тем |
||||||||
сильнее проявляется размягчающее действие воды на грунт и
тем ниже |
его морозостойкость, устойчивость по отношению |
к агентам |
выветривания. |
Степень |
насыщения (коэффициент водоиасыщения) — весь |
ма важный |
показатель для оценки морозостойкости пород. Ко |
эффициент |
водонасыщения Kw характеризует количество пор, |
заполненных водой, по отношению к общей пористости и выра
жается обычно в долях единицы или в |
процентах: |
Kw= — , |
(IV. 18) |
П0 бщ |
|
112 |
|
