Файл: Контрольная работа по дисциплине инженерная геология.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.12.2023
Просмотров: 47
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
в состав грунта входят части породы и поры, которые могут быть частично или полностью заполнены жидкостью. Как правило, на фундамент здания действует небольшое сжатие, при этом полевой шпат, кварц под давлением не преобразуются.
Сжимаемость грунтов обусловливается изменением их пористости вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Сжатие полностью водонасыщенных грунтов возможно только при условии вытеснения воды из пор грунта.
Рис. 1. Схема одометра (компрессионного прибора).
Чтобы понять подходит состав почвы для основания под возводимое здание проводят следующий этап компрессионного исследования для определения сжимаемости грунта -параметра для расчета деформации почвы и определения усадки здания.
Почву делят на категории:
-сильная степень сжатия,
-незначительная степень сжатия,
-среднесжимаемая.
В процессе эксплуатации происходит деформация исходной пористости и объема грунта на фоне механических нагрузок. Именно от начального количества пор в структуре почвы зависит ее склонность к сжатию. Чтобы рассчитать степень сжимаемости грунта, вычисляют коэффициент бокового давления, коэффициент относительного сжатия, величину модуля общей деформации, а также коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона).
Сжимаемость почвы зависит от:
-уменьшения пористости из-за внешних механических нагрузок;
-разрушения исходной формы;
-уменьшения оболочки от увеличения компрессии.
2.3 Компрессионная кривая изображается в координатах: коэффициент пористости e - давление p, МПа. Для полностью водонасыщенных глинистых грунтов она может быть представлена в координатах: влажность w - давление p, МПа. Зависимость осадки штампа s, мм, от нагрузки p, МПа, представлена на графике (рис.2.).
Рис. 2. Компрессионная кривая
С увеличением давления кривая становится более пологой, так как грунт при этом постепенно уплотняется и становится менее сжимаемым.
Закон сжимаемости в дифференциальной форме имеет вид:
Где: e - коэффициент пористости, p - давление, m 0 - коэффициент сжимаемости, МПа1. Знак минус перед m 0 вызван тем, что при увеличении давления коэффициент пористости уменьшается. В разностной форме этот закон записывается в следующем виде:
и формулируется так: отношение приращений коэффициента пористости и давления есть величина постоянная, равная коэффициенту сжимаемости с обратным знаком.
Коэффициентом сжимаемости называется отношение приращений коэффициента пористости и давления m 0. Коэффициент относительной сжимаемости mv, то есть величина m 0, деленная на
.
где - коэффициент пористости в естественных условиях.
Рис.3. Спрямление компрессионной кривой.
Величины m 0 и mv измеряются в МПа1.
Компрессионную кривую для практических расчетов обычно спрямляют, пользуясь точками, расположенными в средней части этой кривой. Поэтому начальный коэффициент пористости 
часто не совпадает с расчетным значением коэффициента пористости , определенным для испытываемого образца грунта, то есть
¹ e 0 (рис. 3).
Деформации грунта при постоянной механической нагрузке могут быть:
-упругими, когда структура оболочки не разрушается и после снижения компрессии восстанавливается
-пластическими, когда скелет и связи между твердых частиц разрушаются.
Пластические деформации на скальных породах образуются быстрее, чем на глине.
Виды пластических деформаций:
-объемные, если поры уплотняются;
-сдвиговые, если грунт разрушается, теряя исходное состояние.
Определить площадь фундамента, предотвратить его разрушение и пластические деформации почвы, где планируется строительство сооружения можно с помощью испытаний грунта в лаборатории или на стройплощадке.
Вычислить величину сжимаемости почвы нужно, чтобы изучить свойства породы, определить риск усадки сооружения. Для этого сотрудники лабораторий применяют три метода компрессионного сжатия – одноосное, двухосное и трехосное. Грунтовые породы подвергаются механическому воздействию. Одноосное сжатие исключает боковое напряжение, поэтому форма образца меняется в разных направлениях. Чем больше задействованных осей, тем больше образец ограничен в пространстве.
2.4 Оборудование:
Для эксперимента пользуются одометром - прибор, служащий для определения сжимаемости грунта. Деформации в одометре возможны только в вертикальном направлении, горизонтальные деформации отсутствуют. Вертикальное напряжение изменяется ступенями и является известным, боковые напряжения реактивные и остаются неизвестными. Деформации измеряются в зависимости от усилия, приложенного на штамп. компрессионным прибором, который нагружает исследуемые пробы и определяет механические свойства. Дополнительно для проведения опыта применяют грунтовой нож, бумажные фильтры, боксы, часы, индикаторы и разные гири.
Рис.4.Одометр, схема одометра.
2.5 Взятие проб:
Результаты эксперимента зависят от правильности взятия проб грунтовой породы. Поэтому сначала занимаются определением физических свойств, затем выбором режущего кольца с нужными диаметрами, которое взвешивают. Дальнейшее взятие пробного грунта:
-вырезать из почвы образец кольцом, чтобы оно плотно прилегало к грунту.
-определить вес кольца с пробой.
-накрыть образец с обеих сторон влажными фильтрами.
Благодаря такой пробе имеется возможность получить наиболее удобный образец, который не будет разрушаться и в течение испытания сохранит свойства.
2.6 Ход работы:
Следующий этап компрессионного испытания состоит в переносе грунта, заключенного в кольцо в цилиндрическую камеру одометра, на дне которого имеются отверстия для испарения влаги из образца, емкость для ее удаления, расположенная под ним. На образец под давлением центрирующего шара действует дырчатый поршень, позволяющий воде и воздуху покидать поры. Чтобы из цилиндрической камеры не выдавливались частицы грунта, стенки одометра от поршня разделяют фильтровальной бумагой.
Компрессионное сжатие увеличивают ступенчатым способом. На новый уровень переходят после достижения стабилизации после деформации. Точка отсчета -природная нагрузка почвы, которая определяется с помощью удельного веса и высоты образца.
Переходя через 20 минут на следующую ступень давление увеличивают на 0,5 МПа (кгс/кв. см). Степень сжатия рассчитывается по формуле- это сумма природной и опытной нагрузки. Разгрузка проводится по обратной схеме.
После окончания компрессионного испытания инженеры лаборатории разбирают прибор. Экспериментальный образец помещают в стеклянный бокс, чтобы определить конечную влажность. Экспериментальные результаты заносят в журнал, где в основном столбце записывают вертикальное давление, действовавшее на пробу, а также показания прибора, значения относительной и абсолютной деформации, коэффициент пористости, коэффициент сжимаемости, коэффициент относительной сжимаемости, модуль линейной деформации. Если в качестве образца были супесь, суглинок или засоленный песок, то определяли начальное давление, если песок, глинистая почва, то коэффициент консолидации.
3.Охарактеризуйте содержание гидрогеологических карт и способы отображения.
3.1Гидрогеологические карты отображают условия залегания, закономерности распределения и формирования подземных вод.
Рис. 5. Схема отображения этажности водоносных комплексов (горизонтов) методом «просвечивания» (по А.М. Овчинникову):
1 — водоупорные докембрийские отложения, 2 — водоносные комплексы отложений девонских, 3 — каменноугольных, 4 - пермских
Составляются по результатам гидрогеологической съемки с учётом геологических и тектонических карт. На гидрогеологических картах отражается распространение различных водоносных горизонтов и их комплексов, источники и их дебит, колодцы, буровые скважины, кровля и подошва водоносной толщи, глубина залегания подземных вод и их химический состав. Гидрогеологические карты сопровождаются разрезами, на которых отражается геологическое строение района — литологический состав водоносных горизонтов, водоупорные толщи, положение свободной и пьезометрической поверхности подземных вод, их минерализация и дебит. На мелкомасштабных гидрогеологических картах (мельче 1:500000) изображаются наиболее важные особенности гидрогеологического строения территории: границы гидрогеологических бассейнов, области питания, напора и разгрузки подземных вод; районы развития различных типов подземных вод. Средне- и крупномасштабные гидрогеологические карты (1:200000 и крупнее) более подробно освещают гидрогеологические характеристики артезианских и грунтовых вод и используются для решения специальных задач на стадиях технического и рабочего проектирования — установления/обводнённости месторождений полезных ископаемых, методов их осушения, проектирования водозаборов, строительства водохранилищ и т. п. К гидрогеологическим картам прилагается пояснительным текст с характеристикой гидрогеологического условий района. Особый тип составляют карты подземного стока, ресурсов, режима, гидрохимии подземных вод.
3.2 В соответствии с методическими указаниями, разработанными ВСЕГИНГЕО, составляются листы государственной гидрогеологической карты масштаба 1:200 000. Согласно этой методике на гидрогеологических картах масштабов 1:1 000 000 – 1:500 000, 1:200 000 – 1:100 000 и 1:50 000 рекомендуется отображать следующие данные:
-по площади – распространение картируемых водоносных горизонтов (комплексов) и безводных водопроницаемых пород с указанием их возраста (показ цветом и цветной горизонтальной штриховкой), а также минерализации первого от поверхности земли водоносного горизонта (комплекса) в изолиниях или крапом. Крапом изображается минерализация (сухой остаток) в градациях: до 0,1; 0,1-0,5; 0,5-1,0; 1-3; 3-5; 5-7; 7-10; 10-15; 15-35 и более 35 г/л;
Сжимаемость грунтов обусловливается изменением их пористости вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Сжатие полностью водонасыщенных грунтов возможно только при условии вытеснения воды из пор грунта.
Рис. 1. Схема одометра (компрессионного прибора).
Чтобы понять подходит состав почвы для основания под возводимое здание проводят следующий этап компрессионного исследования для определения сжимаемости грунта -параметра для расчета деформации почвы и определения усадки здания.
Почву делят на категории:
-сильная степень сжатия,
-незначительная степень сжатия,
-среднесжимаемая.
В процессе эксплуатации происходит деформация исходной пористости и объема грунта на фоне механических нагрузок. Именно от начального количества пор в структуре почвы зависит ее склонность к сжатию. Чтобы рассчитать степень сжимаемости грунта, вычисляют коэффициент бокового давления, коэффициент относительного сжатия, величину модуля общей деформации, а также коэффициент поперечного расширения (коэффициент Пуассона).
Сжимаемость почвы зависит от:
-уменьшения пористости из-за внешних механических нагрузок;
-разрушения исходной формы;
-уменьшения оболочки от увеличения компрессии.
2.3 Компрессионная кривая изображается в координатах: коэффициент пористости e - давление p, МПа. Для полностью водонасыщенных глинистых грунтов она может быть представлена в координатах: влажность w - давление p, МПа. Зависимость осадки штампа s, мм, от нагрузки p, МПа, представлена на графике (рис.2.).
Рис. 2. Компрессионная кривая
С увеличением давления кривая становится более пологой, так как грунт при этом постепенно уплотняется и становится менее сжимаемым.
Закон сжимаемости в дифференциальной форме имеет вид:
Где: e - коэффициент пористости, p - давление, m 0 - коэффициент сжимаемости, МПа1. Знак минус перед m 0 вызван тем, что при увеличении давления коэффициент пористости уменьшается. В разностной форме этот закон записывается в следующем виде:
и формулируется так: отношение приращений коэффициента пористости и давления есть величина постоянная, равная коэффициенту сжимаемости с обратным знаком.
Коэффициентом сжимаемости называется отношение приращений коэффициента пористости и давления m 0. Коэффициент относительной сжимаемости mv, то есть величина m 0, деленная на
. где - коэффициент пористости в естественных условиях. Рис.3. Спрямление компрессионной кривой.
Величины m 0 и mv измеряются в МПа1.
Компрессионную кривую для практических расчетов обычно спрямляют, пользуясь точками, расположенными в средней части этой кривой. Поэтому начальный коэффициент пористости
часто не совпадает с расчетным значением коэффициента пористости , определенным для испытываемого образца грунта, то есть
¹ e 0 (рис. 3).
Деформации грунта при постоянной механической нагрузке могут быть:
-упругими, когда структура оболочки не разрушается и после снижения компрессии восстанавливается
-пластическими, когда скелет и связи между твердых частиц разрушаются.
Пластические деформации на скальных породах образуются быстрее, чем на глине.
Виды пластических деформаций:
-объемные, если поры уплотняются;
-сдвиговые, если грунт разрушается, теряя исходное состояние.
Определить площадь фундамента, предотвратить его разрушение и пластические деформации почвы, где планируется строительство сооружения можно с помощью испытаний грунта в лаборатории или на стройплощадке.
Вычислить величину сжимаемости почвы нужно, чтобы изучить свойства породы, определить риск усадки сооружения. Для этого сотрудники лабораторий применяют три метода компрессионного сжатия – одноосное, двухосное и трехосное. Грунтовые породы подвергаются механическому воздействию. Одноосное сжатие исключает боковое напряжение, поэтому форма образца меняется в разных направлениях. Чем больше задействованных осей, тем больше образец ограничен в пространстве.
2.4 Оборудование:
Для эксперимента пользуются одометром - прибор, служащий для определения сжимаемости грунта. Деформации в одометре возможны только в вертикальном направлении, горизонтальные деформации отсутствуют. Вертикальное напряжение изменяется ступенями и является известным, боковые напряжения реактивные и остаются неизвестными. Деформации измеряются в зависимости от усилия, приложенного на штамп. компрессионным прибором, который нагружает исследуемые пробы и определяет механические свойства. Дополнительно для проведения опыта применяют грунтовой нож, бумажные фильтры, боксы, часы, индикаторы и разные гири.
Рис.4.Одометр, схема одометра.
2.5 Взятие проб:
Результаты эксперимента зависят от правильности взятия проб грунтовой породы. Поэтому сначала занимаются определением физических свойств, затем выбором режущего кольца с нужными диаметрами, которое взвешивают. Дальнейшее взятие пробного грунта:
-вырезать из почвы образец кольцом, чтобы оно плотно прилегало к грунту.
-определить вес кольца с пробой.
-накрыть образец с обеих сторон влажными фильтрами.
Благодаря такой пробе имеется возможность получить наиболее удобный образец, который не будет разрушаться и в течение испытания сохранит свойства.
2.6 Ход работы:
Следующий этап компрессионного испытания состоит в переносе грунта, заключенного в кольцо в цилиндрическую камеру одометра, на дне которого имеются отверстия для испарения влаги из образца, емкость для ее удаления, расположенная под ним. На образец под давлением центрирующего шара действует дырчатый поршень, позволяющий воде и воздуху покидать поры. Чтобы из цилиндрической камеры не выдавливались частицы грунта, стенки одометра от поршня разделяют фильтровальной бумагой.
Компрессионное сжатие увеличивают ступенчатым способом. На новый уровень переходят после достижения стабилизации после деформации. Точка отсчета -природная нагрузка почвы, которая определяется с помощью удельного веса и высоты образца.
Переходя через 20 минут на следующую ступень давление увеличивают на 0,5 МПа (кгс/кв. см). Степень сжатия рассчитывается по формуле- это сумма природной и опытной нагрузки. Разгрузка проводится по обратной схеме.
2.7 Результаты:
После окончания компрессионного испытания инженеры лаборатории разбирают прибор. Экспериментальный образец помещают в стеклянный бокс, чтобы определить конечную влажность. Экспериментальные результаты заносят в журнал, где в основном столбце записывают вертикальное давление, действовавшее на пробу, а также показания прибора, значения относительной и абсолютной деформации, коэффициент пористости, коэффициент сжимаемости, коэффициент относительной сжимаемости, модуль линейной деформации. Если в качестве образца были супесь, суглинок или засоленный песок, то определяли начальное давление, если песок, глинистая почва, то коэффициент консолидации.
3.Охарактеризуйте содержание гидрогеологических карт и способы отображения.
3.1Гидрогеологические карты отображают условия залегания, закономерности распределения и формирования подземных вод.
Рис. 5. Схема отображения этажности водоносных комплексов (горизонтов) методом «просвечивания» (по А.М. Овчинникову):
1 — водоупорные докембрийские отложения, 2 — водоносные комплексы отложений девонских, 3 — каменноугольных, 4 - пермских
Составляются по результатам гидрогеологической съемки с учётом геологических и тектонических карт. На гидрогеологических картах отражается распространение различных водоносных горизонтов и их комплексов, источники и их дебит, колодцы, буровые скважины, кровля и подошва водоносной толщи, глубина залегания подземных вод и их химический состав. Гидрогеологические карты сопровождаются разрезами, на которых отражается геологическое строение района — литологический состав водоносных горизонтов, водоупорные толщи, положение свободной и пьезометрической поверхности подземных вод, их минерализация и дебит. На мелкомасштабных гидрогеологических картах (мельче 1:500000) изображаются наиболее важные особенности гидрогеологического строения территории: границы гидрогеологических бассейнов, области питания, напора и разгрузки подземных вод; районы развития различных типов подземных вод. Средне- и крупномасштабные гидрогеологические карты (1:200000 и крупнее) более подробно освещают гидрогеологические характеристики артезианских и грунтовых вод и используются для решения специальных задач на стадиях технического и рабочего проектирования — установления/обводнённости месторождений полезных ископаемых, методов их осушения, проектирования водозаборов, строительства водохранилищ и т. п. К гидрогеологическим картам прилагается пояснительным текст с характеристикой гидрогеологического условий района. Особый тип составляют карты подземного стока, ресурсов, режима, гидрохимии подземных вод.
3.2 В соответствии с методическими указаниями, разработанными ВСЕГИНГЕО, составляются листы государственной гидрогеологической карты масштаба 1:200 000. Согласно этой методике на гидрогеологических картах масштабов 1:1 000 000 – 1:500 000, 1:200 000 – 1:100 000 и 1:50 000 рекомендуется отображать следующие данные:
-по площади – распространение картируемых водоносных горизонтов (комплексов) и безводных водопроницаемых пород с указанием их возраста (показ цветом и цветной горизонтальной штриховкой), а также минерализации первого от поверхности земли водоносного горизонта (комплекса) в изолиниях или крапом. Крапом изображается минерализация (сухой остаток) в градациях: до 0,1; 0,1-0,5; 0,5-1,0; 1-3; 3-5; 5-7; 7-10; 10-15; 15-35 и более 35 г/л;