Воробьев,Гвозков. Инженерная геология


13 EMBED Word.Picture.6 1415
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТА И СТРОИТЕЛЬСТВА





Кафедра «Городское строительство и хозяйство»


С.А. Воробьев, П.А. Гвозков


инженерная геология

Методические указания
по выполнению лабораторных работ

Дисциплина – «Инженерная геология»
Специальности: 270100 «Строительство»;
270102 «Промышленное и гражданское строительство»;
270105 «Городское строительство и хозяйство»;
270205 «Автомобильные дороги и аэродромы».



Печатается по решению редакционно- издательского совета ОрелГТУ








Орел 2008

Авторы: канд. с-х. наук, доцент кафедры ГСиХ С.А. Воробьев

старший преподаватель П.А. Гвозков
Рецензент: канд. техн. наук, доцент кафедры «Городское
строительство и хозяйство» А.П. Юров


В методических указаниях приведены основные методы определения характеристик грунта, их разновидности, графического представления рельефа (геологический разрез) местности, а также требования к оформлению лабораторных работ.
Методические указания по дисциплине «Инженерная геология» предназначены для выполнения лабораторных работ студентами специальностей: 270100 «Строительство»; 270102 «Промышленное и гражданское строительство»; 270105 «Городское строительство и хозяйство»; 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»




Редактор Г.В. Карпушина
Технический редактор Н.А. Соловьева

Орловский государственный технический университет
Лицензия ИД №00670 от 05.01.2000 г.

Подписано к печати 27.02.2008 г. Формат 60х84 1/16.
Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,5. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 20 экз.
Заказ №____

Отпечатано с готового оригинал-макета
в ООО «СтройИндустрияИнвест»,
302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.




© ОрелГТУ, 2008
© Воробьев С.А.,
Гвозков П.А., 2008

Содержание

Введение.4

Лабораторная работа № 1 Определение естественной
плотности и влажности грунта..5

Лабораторная работа № 2 Определение влажности грунта
на пределах раскатывания и текучести. Определение
разновидностей глинистого грунта...7

Лабораторная работа № 3 Определение гранулометрического
состава песчаного грунта ситовым методом9

Лабораторная работа № 4 Определение пористости песков
методом насыщения.12

Лабораторная работа № 5 Определение коэффициента
фильтрации песчаного грунта.14

Лабораторная работа № 6 Определение скорости
распространения упругих волн в грунтах..16

Лабораторная работа № 7 Определение производных
и классификационных физических характеристик грунтов18

Лабораторная работа № 8 Определение размокаемости грунта..19

Лабораторная работа № 9 Построение геологического разреза...21

Литература..24



Введение

При изучении студентами предмета «Инженерная геология» предусмотрен ряд лабораторных работ, направленных на более углубленное изучение и понимание физических основ, заложенных в основу теории «Грунтоведение».
В соответствии с учебным планом выполняются лабораторные работы, предназначенные для приобретения обучающимися навыков и методики определения физических свойств грунта. При выполнении лабораторных работ студенты углубленно изучают методы и приемы определения свойств грунта и рельефа.
Методические указания содержат теоретические сведения о характеристиках грунта, рельефа и методах их определения.
Результаты испытаний и теоретических расчетов оформляются в виде отчетов, в которых анализируются полученные результаты, приводятся сравнения опытных и теоретических значений исследуемых параметров, даются пояснения о причинах отклонений в этих ве-личинах.
Защита лабораторных работ производится после выполнения одной или нескольких работ при наличии правильно оформленного отчета.



Лабораторная работа № 1
Определение естественной плотности
и влажности грунта

1.1 Цель работы: Определить естественную плотность и влажность грунта.

1.2 Материалы и оборудование: монолит грунта, пробоотборник с комплектом режущих колец, штангенциркуль, нож с прямым лезвием, технический вазелин, весы лабораторные, бюксы, весы лабораторные, сушильный шкаф.

1.3 Теоретическая часть
Плотность (объемный вес) грунта (() – определяется как отношение массы грунта к занимаемому объему. Естественная плотность изменяется в пределах 1,42,2 г/см3 и зависит от минералогического состава, пористости и влажности грунта.
Влажность (W) – это отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе сухих твердых частиц. Величина влажности влияет на прочность грунтов. Естественная влажность является показателем, необходимым для вычисления пористости, а также коэффициента водонасыщения и других параметров.
Определение плотности грунта методом режущего кольца
Этот метод применяется для связных грунтов, легко поддающихся вырезке. Для связных грунтов, трудно поддающихся вырезке или склонных к крошению, применяется метод парафинирования.

1.4 Порядок выполнения работы
1.4.1 Измеряют штангенциркулем внутренний диаметр d и высоту режущего кольца h. Определяют его массу m0. Вычисляют объем кольца V с точностью до 0,1 см3:

13 EMBED Equation.DSMT4 1415. (1.1)
1.4.2 Монолит грунта вскрывают путем удаления парафиновой оболочки с торца и зачищают ножом верхнюю плоскость образца.
1.4.3 С внутренней стороны кольцо смазывают тонким слоем вазелина. На зачищенную поверхность грунта его ставят острым краем вниз. Насадкой слегка нажимают на кольцо, фиксируя границу образца. Затем ножом формируют столб грунта, диаметром на 12 мм больше наружного диаметра кольца. По мере срезания грунта, легким нажимом насадки кольцо погружают до полного заполнения его грунтом. Грунт подрезают на 10...12 мм ниже режущего кольца и отде-ляют.
1.4.4 Срезают избыток грунта, зачищают его поверхность ножом вровень с краями кольца, грунт вокруг кольца удаляют.
1.4.5 Кольцо с грунтом взвешивают (m1). Вычисляют плотность ( и удельный вес ( грунтов:

13 EMBED Equation.3 1415;

13 EMBED Equation.3 1415,
где m2=m1-m0;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
1.4.6. Определение плотности образцов правильной формы производят методом непосредственных измерений.
Расчеты помещают в таблицу 1.1 (указан пример заполнения).

Таблица 1.1 – Журнал определения плотности грунта методом
режущего кольца

п/п

Наименование грунта

m1, г
m0, г
m2, г
h, см
d, см
V, см3
(, г/см3

1
Суглинок
138,3
43,8
94,5
2,0
5,62
49,59
1,91

2
Мрамор


413,3
5,84
5,74
151,1
2,74


1.5 Определение весовой влажности грунта
Для определения влажности применяется тот же грунт, что и для определения плотности.

1.6 Порядок выполнения работы
1.6.1 Взвешивают пустой бюкс (m1).
1.6.2 Часть грунта, оставшуюся в кольце после определения плотности, массой 1015 г, переносят в этот бюкс.
1.6.3 Бюкс с влажным грунтом взвешивают с точностью до 0,01 г (m2).
1.6.4 Бюкс с грунтом помещают в сушильный шкаф, где высушивают при температуре 105(С в течение 45 ч. Бюксы с сухим грунтом хранят в эксикаторе – закрытом сосуде с хлористым кальцием, поглощающим влагу из воздуха.
1.6.5 На следующем занятии бюкс с сухим грунтом взвешивают с той же точностью (m3).
1.6.6 Влажность рассчитывают по формуле:

13 EMBED Equation.3 1415, (1.3)
где m1 – масса бюкса;
m2 – масса бюкса с влажным грунтом;
m3 – масса бюкса с сухим грунтом.

Таблица 1.2 – Журнал определения влажности грунта
Номер бюкса
Наименование грунта
m1, г
m2, г
m3, г
W

373
Суглинок
14,2
51,5
46,3
0,16







Лабораторная работа № 2
Определение влажности грунта на пределах
раскатывания и текучести. Определение
разновидностей глинистого грунта

2.1 Цель работы: Определить влажность грунта на пределах раскатывания и текучести. Определить разновидности глинистого грунта.

2.2 Материалы и оборудование: грунтовая паста, объемом около 80 см3, шпатель, колба с водой, бюксы, лабораторные весы, сушильный шкаф, балансирный конус, металлический стаканчик с подставкой, пластиковые листы, шпатель.

2.3 Теоретическая часть
К дополнительным физическим характеристикам относятся влажность грунта при переходе из твердого состояния в пластичное (граница раскатывания – WР) и влажность при переходе из пластичного состояния в текучее (граница текучести – WL).
Определение границы текучести.
2.4 Порядок выполнения работы
2.4.1 Грунтовое тесто с помощью шпателя переносят (вмазывают) в стандартный металлический стаканчик без оставления пустот. Поверхность грунта выравнивают с краями стаканчика. Стаканчик с грунтовым тестом ставят на подставку.

13 EMBED AutoCAD.Drawing.14 1415

Рисунок 2.1 – Схема испытания грунта балансирным конусом

2.4.2 В центральную часть теста плавно опускают балансирный конус (рисунок 2.1), позволяя ему погрузиться в грунт под собственной массой. Если конус в течение 5 с опуститься на 10 мм (до риски), то влажность грунта соответствует влажности на границе текучести (WL). При меньшей или большей глубине погружения в грунтовую пасту добавляют воду или сухой грунт, добиваясь такого состояния, когда конус погрузится до риски.
2.4.3 Взвешивают пустой бюкс (m1). Из стаканчика отбирают около 20 г грунта, укладывают в бюкс и взвешивают с точностью до 0,01 г (m2).
2.4.4 Высушивают грунт до постоянной массы в течение 45 ч. После охлаждения взвешивают (m3) и определяют влажность на границе текучести WL:
13 EMBED Equation.3 1415, (2.1)
где m1 – масса бюкса;
m2 – масса бюкса с влажным грунтом;
m3 – масса бюкса с сухим грунтом.

Таблица 2.1 – Журнал для определения влажности грунта
на пределах текучести и раскатывания
Вид
влажности
m1, г
m2, г
m3, г
Величина влажности

WL
13,0
57,4
48,4
0,25


14,8
33,6
31,5
0,13


Определение границы раскатывания.
2.5 Порядок выполнения работы
2.5.1 В чашку с грунтовым тестом добавляют немного сухого грунта и тщательно перемешивают массу шпателем.
2.5.2 Из полученного теста отбирают кусок объемом 23 см3 и раскатывают на пластиковом листе до шнура, диаметром 3 мм. Раскатывание ведут до тех пор, пока шнур не будет крошиться на кусочки длиной 310 мм, что свидетельствует о доведении влажности до границы раскатывания. Если шнур не распадется на куски, то его скатывают и снова раскатывают до указанного диаметра.
2.5.3 Взвешивают пустой бюкс (m1). Полученные от раскатывания кусочки, массой не менее 10 г, укладывают в бюкс и взвешивают (m2). Ставят бюкс в сушильный шкаф, сушат 45 ч и взвешивают (m3).
2.5.4 Результаты опыта заносят в таблицу 2.1 и определяют WР.

2.6 Определение разновидностей грунта
2.6.1 Определяют число пластичности IP:

13 EMBED Equation.DSMT4 1415, (2.2)
где WL – влажности грунта на границе текучести;
WP – влажности грунта на границе раскатывания.
2.6.2 Вычисляют показатель консистенции IL (значение влажности WL берут из работы №1):

13 EMBED Equation.3 1415, (2.3)
где W – естественная влажность грунта;
WL – влажности грунта на границе текучести;
WP – влажности грунта на границе раскатывания.
2.6.3 По ГОСТ 25100 – 95 определяют разновидности глинистого грунта, например, суглинок тугопластичный.



Лабораторная работа № 3
Определение гранулометрического состава песчаного грунта ситовым методом

3.1 Цель работы: Определить гранулометрический состав песчаного грунта ситовым методом.
3.2 Материалы и оборудование: песчаный грунт, массой более 100 г, набор круглых сит (с отверстиями 2,00; 0,50; 0,25; 0,10 мм), лабораторные весы, листы плотной бумаги, ложка.

3.3 Теоретическая часть
Гранулометрический состав грунта – это весовое содержание в нем зерен различной крупности, выраженное в процентах по отношению к массе сухой пробы, взятой для анализа.

3.4 Порядок выполнения работы
3.4.1 Взвешивают на весах 100 г песка.
3.4.2 Собирают сита в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения отверстий. Высыпают навеску грунта в верхнее сито и закрывают его.
3.4.3 Пробу грунта просеивают ручным или механизированным способом. Полноту просеивания проверяют встряхиванием каждого сита над листом бумаги, пока зерна не перестанут просыпаться через сито. Выпавшие зерна ссыпают на следующее сито с меньшими отверстиями.
3.4.4 Фракции, оставшиеся на ситах, последовательно взвешивают с точностью до 0,01 г. Расчет процентного содержания фракций х производится по формуле:

13 EMBED Equation.3 1415, (3.1)
где a – масса фракций, г;
a0 – полная навеска, г.
Результаты вычислений выражают с точностью до 0,1% и заносят в таблицу 3.1. Допустимая потеря должна составить не более 0,5%, при большем расхождении анализ повторяют.

Таблица 3.1 – Журнал гранулометрического анализа
Масса
грунта до опыта
Весовое и процентное содержание фракций, мм
Масса грунта после опыта


более 2,0
2,00 –0,50
0,50 –0,25
0,25 –0,10
менее 0,1


г
г
%
г
%
г
%
г
%
г
%
г
%

100,0
12,0
12,0
6,1
6,1
19,1
19,1
33,7
33,7
29,0
29,0
99,9
99,9

3.5 Обработка результатов анализа.
3.5.1 Для построения кривой гранулометрического состава необходимо последовательно просуммировать содержание фракций, начиная с наиболее мелкой. Дается это в табличной форме (таблица 3.2).

Таблица 3.2 – Данные гранулометрического анализа
Отдельные фракции
Совокупность фракций

диаметр фракций, мм
содержание, %
диаметр фракций, мм
содержание, %

менее 0,10
29,0
0,10
29,0

0,10 – 0,25
33,7
0,25
62,7

0,25 – 0,50
19,1
0,50
81,8

0,50 – 2,00
6,1
2,00
87,9

более 2,00
12,0
более 2,00
99,9


3.5.2 По данным таблицы 3.2 строят график. По оси абсцисс откладывают размеры фракций, а по оси ординат – суммарное содержание фракций (рисунок 3.1). Наиболее удобным масштабом для графика является следующий: по оси абсцисс 1 см соответствует диаметру отверстий 0,1 мм, а по оси ординат 1 см – 10% суммарного содержания частиц.
3.5.3 По полученной кривой определяют коэффициент неоднородности гранулометрического состава. Для этого по графику находят размеры частиц, соответствующих ординате 10% (d10) и 60% (d60), где d10 представляет собой диаметр, меньше которого в грунте содержится 10%(по массе) частиц; d60 – диаметр, меньше которого в грунте содержится 60%(по массе) частиц.



Рисунок 3.1 – Суммарная кривая гранулометрического
состава песчаного грунта

Коэффициент неоднородности Сu определяют по формуле:

13 EMBED Equation.3 1415. (3.2)
Чем больше Сu, тем более разнородным по гранулометрическому составу является грунт. При Сu(3 грунт считается однородным, а при Сu>3 – неоднородным.
3.5.4 По ГОСТ 25100 – 95 определяют разновидность песчаного грунта.
В зависимости от гранулометрического состава, пески подразделяются на следующие разновидности:
песок гравелистый – при массе частиц крупнее 2,00 мм – более 25%;
песок крупный – при массе частиц крупнее 0,50 мм – более 50%;
песок средней крупности – при массе частиц крупнее 0,25 мм – более 50%;
песок мелкий – при массе частиц крупнее 0,10 мм – более 75%;
песок пылеватый – при массе частиц крупнее 0,10 мм – 75% и менее.
В нашем примере масса частиц крупнее 2,00 мм составляет 12%, крупнее 0,25 мм – 37,2%, крупнее 0,10 мм – 80,9%. Следовательно, разновидность песка – пылеватый, неоднородный.



Лабораторная работа № 4
Определение пористости песков методом
насыщения

4.1 Цель работы: Определить пористость песка методом насыщения.

4.2 Материалы и оборудование: сухой чистый стаканчик, вода, бюретка, песок, линейка.

4.3 Теоретическая часть

Приложенные файлы

  • doc 8898997
    Размер файла: 935 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий