Файл: Косолапов, В. Г. Свайные работы учебник.pdf

Явление пучения грунтов может привести к значи­ тельным деформациям фундаментов зданий и сооруже­ ний.

К глинистым грунтам относятся также макропорис­ тые (лессовые) и илистые грунты.

Свойства грунтов зависят от свойств составных час­ тиц, от количественного соотношения и их взаимодейст­ вия. Поэтому физические и механические свойства грунтов различны. Основные характеристики грунтов определяют опытным путем в лаборатории или в поле­ вых условиях, а производные вычисляют по формулам.

Физические свойства грунтов. К физическим свойст­ вам относятся гранулометрический состав, плотность,

т а в грунта показывает относительное содержание в нем твердых частиц различной крупности, которое выра­ жается в процентах от общей массы исследуемого грунта.

Твердые частицы грунта (скелет) состоят из зерен двух основных видов: компактной формы (песчаные грунты) и пластинчатой формы (глинистые грунты).Ука­ занные виды зерен влияют на физические и механичес­ кие свойства грунта. Степень этого влияния зависит от процентного содержания данного вида зерен в составе грунта.

•Содержание в грунте гальки, щебня, гравия снижает связность, упругость грунта, увеличивает внутреннее трение, повышает водостойкость в отношении размываемости я выщелачивания.

Наличие в грунте песчаных зерен также уменьшает связность, сжимаемость и упругость грунта, повышает внутреннее трение в грунте, его размываемость, снижает размягчаемость.

Содержание в грунте глинистых частиц придает ему связность, повышает сжимаемость, упругость, снижает водопроницаемость, сообщает грунту свойство пластич­ ности и способность набухания при увлажнении.

Пылеватые частицы занимают промежуточное место между песчаными и глинистыми. Содержание в грунте пылеватых частиц понижает связность, ускоряет размяг­ чаемость, повышает вымываемость и способствует воз­ никновению подвижности в грунте под воздействием на него внешних сил.

10

Гранулометрический состав грунта устанавливают анализом, при котором твердые частицы грунта разде­ ляют по крупности на отдельные группы.

П л о т н о с т ь ю уу грунта называют отношение мас­ сы твердых частиц грунта, высушенных до полной

в его порах, к его объему или массу 1 м3 грунта в плотном, естественном состоянии.

В л а ж н о с т ь ю W грунта называют отношение массы воды, содержащейся в данном объеме грунта, к массе этого грунта, высушенного при температуре 100—105° С до постоянной массы; влажность выражают

ность, при незначительном уменьшении которой грунт переходит в полутвердое состояние.

Обе характеристики зависят от содержания в грунте глинистых частиц, а также от их минералогического со­ става.

Разность влажностей (в процентах), соответствующих границе текучести и границе раскатывания, называют числом пластичности Wn. В соответствии с этим разли­ чают песчаные грунты при Ц7П<1, супеси l^ W 'n ^ T , суглинки T ^ W 'n ^ l?, глины при

Консистенция (состояние глинистого грунта) зависит от его влажности и от влажности на границах текучести и раскатывания. Коэффициент консистенции В определя-

11

ют по формуле

B = r w - w p w B ’

В зависимости от значения коэффициента консистен­ ции различают суглинки и глины: твердые при В <0; по­ лутвердые 0 ^ В ^ 0 ,2 5 ; тугопластичные 0,25<В ^0,5; мягкопластичные 0,5<В ^0,75; текучепластичные 0,75^ ^ В ^ 1; текучие В > 1.

Механические свойства грунтов. К механическим ха­ рактеристикам, влияющим на свойства грунтов, относят­ ся: сопротивление грунта сдвигу, угол естественного от­ коса, сжимаемость, разрыхляемость, промерзание, проч­

где N — нагрузка, к.гс\

Ф— угол трения;

с— удельное сцепление, кгс/см2\

F ■—•площадь сдвига, см2.

Разделив на F обе части равенства, получаем удель­ ное сопротивление сдвигу

ТN

т= — = — tgq> + c = P-tgq> + c,

где Р — давление нормальное, направленное перпенди­ кулярно к поверхности сдвига, кгс/см2.

В тех случаях, когда сдвиг происходит внутри мас­ сива грунта, угол ф называется углом внутреннего трения.

Характеристики сдвига ф и с определяют в лабора­ торных условиях для образцов грунта в ненарушенном состоянии и при естественной влажности специальными приборами.

Прибор для определения сопротивления образца грунта сдвигу (рис. 1) состоит из верхней (подвижной) части / и нижней (неподвижной) части 3. При движении верхней части происходит срез заложенного в прибор образца 2 грунта, пригруженного сжимающей силой N,

12

действие которой сохраняется до прекращения деформа­ ции образца. После этого к верхней (подвижной) части прибора прилагают постепенно возрастающую горизон­ тальную нагрузку Т. По этой нагрузке, отнесенной к площади среза, определяют горизонтальное напряже­

разце в кгс/см2.

Для песчаных грунтов увеличение угла внутреннего трения происходит по мере увеличения плотности и круп­ ности зерен. Поэтому однородные пески, а также пески с окатанными зернами имеют меньшие углы внутреннего трения и, следовательно, меньшее сопротивление сдвигу.

Сцепление глинистых грунтов обусловливается сила­ ми молекулярного притяжения и силами поверхностного натяжения воды, находящейся в порах грунта. Величина поверхностного натяжения увеличивается по мере умень­ шения размеров пор. Кроме того, сцепление грунтов за­ висит от цементирующих веществ, находящихся в них.

У г л о м е с т е с т в е н н о г о о т к о с а г р у н т а на­ зывается наибольшее значение угла, который образует с горизонтальной плоскостью поверхность грунта, отсы­ панного без сотрясений, толчков и колебаний. Величина этого угла зависит от сопротивления грунта сдвигу. Для песков этот угол равен 35°, для суглинков и сухой гли­ ны — 40°, для мокрой глины — 20°.

Угол естественного откоса песка определяют следую­ щим образом. В прямоугольный стеклянный сосуд засы­ пают песчаный грунт (рис. 2, а), затем сосуд наклоняют

13