Gruntas, grunto charakteristika

1.1Gruntų formavimasis ir sudėtis Dispersiniai gruntai yra natūralios daugiafazės sistemos, susi-dedančios iš kietosios, skystosios ir dujinės fazių, Kietąją fazę su- daro mineralinės dalelės, skystoji fazė — vanduo, o dujinė— oras ir vandens garai. Atsižvelgiant į tai, kurios fazės sudaro gruntą, skiriami trys gruntų modeliai: vienfazis, dvifazis, trifazis. Vienfazis gruntas yra sausas smėlis, nes porose esanti dujinė fazė neturi įtakos jo savy­bėms. Dvifaziu vadinamas vandens prisotintas gruntas. Trifazis gruntas — tai toks, kurio porose yra skystosios ir dujinės fazės. Dispersinių gruntų savybės ir jų, kaip pagrindo, stiprumas priklauso nuo kiekvienos gruntą sudarančių fazių savybių, jų kiekybinio santykio ir tarpusavio sąveikos. Kietosios grunto dalelės. Šios dalelės sudarytos iš įvairaus di­dumo ir formos mineralinių grūdelių — fizinio ir cheminio dūlėjimo produktų. Pagal didumą jos skirstomos į šešias granuliometrinės frakcijas. Statybiniu požiūriu svarbiausios trys smulkiosios frakcijos: smėlio-dalelės 2...0,05 mm didumo, dulkių-0,05..0,005 mm ir molio-mažesnės kaip 0,005 mm. Stambiosios-riedulių, gargždo ir žvyro-frakcijos, kurių dalelės didesnes kaip 2 mm, gruntus sudaro retai dažniausiai jų yra dispersiniuose gruntuose priemaišų pavidalu. Smėlio frakcija susideda iš kompaktinės formos standžių kvarco ir lauko špato dalelių. Jos yra aštriabriaunės ar apzulintos priklausomai nuo geologinių susidarymo sąlygų. Iš smėlio frakcijos sudaryti gruntai neplastiški, sausi yra birūs, laidūs vandeniui. Dulkių frakcija sudaryta iš pačių smulkiausių fizinio dūlėjimo produktų, jos sudėtyje dažniausiai vyrauja kvarcas, iš dulkių frakcijos susidarę gruntai nesankabūs ir neplastiški, nebrinksta arba mažai brinksta, absorbuoja daug vandens ir sunkiai jį atiduoda, mažai laidūs vandeniui. Tokie gruntai, veikiami hidrostatinių slė­gių skirtumo, lengvai pasidaro takūs. Molio frakcija susideda iš antrinių (molio) mineralų, susidariusių chemiškai sudūlėjus uolienoms. Jie skirstomi j tris grupes: kaolinito, montmorilonito ir ilito. Kaolinito grupės mineralai nejautrūs vandens poveikiui, jų absorbcinės savybės menkos. Montmorilonito grupės mineralų yra ryškios koloidinės savybės ir judri kristalinė struktūra, dėl to absorbuoja daug vandens, labai brinksta. Labiausiai paplitę ilito grupės mineralai. Jie pasižymi tarpi­nėmis savybėmis. 1.2Vanduo grunte Vanduo grunto porose gali būti skystas, ledo (kietas) ir garų pavidalo. Statybiniu požiūriu svarbiausias yrą skystas vanduo. Grunto porose esantis skystas vanduo skirstomas į sujungtąjį ir laisvąjį. Sujungtasis vanduo-tai vanduo mineralinių dalelių traukos jėgomis absorbuotas prie jų paviršiaus ir sudarantis dvisluoksnę hidratinę plėvelę. Sujungtasis vanduo labai tankus. Higroskopinio vandens tankis— 1,5.. .2,4 Mg/m3,o difuzinio sluoksnio vandens mažesnis, tolstant nuo dalelės, artėja prie vieneto. Kadangi sujungtojo vandens tankis didelis, tai jo savybės labai skiriasi nuo įprastų vandens savybių. Difuzinio sluoksnio vanduo yra klampus skystis, o higroskopinis savo savybėmis artimesnis kietam kūnui negu skysčiui. Sujungtasis vanduo neperduoda hidrostatinio slėgio ir nejuda veikiamas svorio jėgos. Higroskopinis vanduo užšąla, kai temperatūra-78°C, difuzinio sluoksnio vandens vidutinė užšalimo temperatūra-1,5°C. laisvuoju vandeniu vadinamas grunto porose esantis vanduo, kurio neveikia mineralinių dalelių traukos jėgos. Laisvasis vanduo skirstomas į kapiliarinį ir gravitacinį, Kapiliarinis vanduo esti pakilęs virš gruntinio vandens paviršiaus arba meniskais pakibus aeracijos zonoje. Gravitacinis vanduo juda veikiamas svorio jėgos ar išorinio slėgio, sudaro vandeningus horizontus, Moliniuose gruntuose dažnai visas vanduo arba beveik visas yra sujungtas. Gravitacinis vanduo yra smėliuose ir gabaliniuose gruntuose. 1.3Gruntų fizikinės savybės Granuliometrinė sudėtis-įvairaus didumo mineralinių dalelių masė, išreikšta sauso grunto masės procentais, vadinama granuliometrine sudėtimi. Šis rodiklis taikomas tik gabaliniams ir smėliniams gruntams. Atsižvelgiant j jį, pagal lentelėse pateiktas klasifikacijas randamas tų gruntų pavadinimas. Kartu su gabalinių gruntų ir smėlių pavadinimu turi būti nurodytas jų šia sudėties rodiklis:; čia d60 ir d10-dalelės, už kurias mažesnių grunte yra atitinkamai 60 ir 10 % sauso grunto masės. Lietuvos teritorijoje vyrauja smulkūs smėliai, rečiau sutinkami vidutinio stambumo ir dulkiniai. Sudėties rodiklis yra 1,5...4,2, vidutiniškai apie 2,1. Smėlinių ir gabalinių gruntų sudėtimi gerai apibūdinamos kai kurios kitos, savybės, nes jų paviršiuje neveikia traukos jėgos. Labai smulkias molio daleles suskirstyti pagal didumą į frakcijas sunku, todėl į molinių gruntų granuliometrinei sudėčiai apibūdinti netiesioginiu būdu vartojamas plastiškumo rodiklis. Be to, šių gruntų savybes, skirtingai nuo smėlių, priklauso ne tik nuo dalelių didumo, bet ir nuo jų mineralinės sudėties bei dalelių paviršiuje vykstančių elektrocheminių procesų, todėl molinių gruntų granuliometrinė sudėtis ne taip svarbi. Kai gabaliniame grunte smėlio užpildo yra daugiau kaip 40% arba molio užpildo daugiau kaip 30% sauso grunto masės, kartu su gabalinio grunto pavadinimu turi būti nurodytas dar ir užpildo pavadinimas bei jo konsistencija. Užpildo pavadinimas randamas lentelėse, atskyrus iš gabalinio grunto didesnes kaip 2 mm bandinio daleles. Grunto tankis- jis yra dvejopas :natūralaus grunto ir sauso grunto. Natūralaus grunto tankis yra nesuardytos sandaros ir nepakitusio drėgnumo grunto masės ir jo tūrio santykis:Jis priklauso nuo grunto tankumo ir drėgnumo, todėl, nustatant laboratorijoje grunto tankį, kartu nustatomas ir jo drėgnis. Natūralaus grunto tankis yra 1,5..2,2 Mg/m3. Jis randamas dviem metodais-žiedo ir parafinavimo. Sauso grunto tankis yra kietųjų dalelių masės ir natūralios sandaros bei nepakitusio drėgnumo grunto tūrio santykis. Jis skaičiuojamas pagal formulę:čia W-grunto drėgnis %. Sauso grunto tankis priklauso tik nuo grunto poringumo, todėl jis vartojamas kaip grunto tankumo charakteristika. Daugelio gruntų ρd=l,4..1,9 Mg/m3, o tankių moreninių molinių gruntų iki2,2 Mg/m3. poringumas-poringumas yra labai svarbi dispersinių gruntų savybė. Nuo porų tūrio, kiekvienos jų didumo ir pobūdžio labai priklauso kitos gruntų savybės. Kokią viso grunto tūrio dalį sudaro porų tūris, rodo poringumas, kuris yra porų tūrio ir viso grunto tūrio santykis procentais: ir poringumo koeficientas, kuris yra porų tūrio ir kietųjų dalelių tūrio santykis vieneto dalimis:Ryšys tarp šių dviejų dydžių:;. Smėlių poringumas dažniausiai yra 30...45%, molinių gruntų -30.. .55%, o poringumo koeficientas atitinkamai-0,4...0,8 ir 0,4..1,2. Tai vieni iš svarbiausių dydžių, kuriais galima netiesiogiai įvertinti pagrindo stiprumą. Jie taip pat reikalingi skaičiuojant pagrindo deformacijas, apdorojant kitų savybių laboratorinių tyrimų duomenis. Porų didumo betarpiškai negalima išmatuoti, apie jį sprendžiama netiesiogiai. Jeigu purus smėlis būtų sudarytas iš vienodo didumo rutuliukų, tai tarp jų būtų galima įterpti 2,4 karto mažesnio skersmens rutuliukus, jeigu tankus smėlis-tai 6,4 karto. Smulkių ir vidutinio stambumo smėlių sudėtyje vyrauja 0,1...0,5 mm didumo dalelės, todėl jų poros yra apie 0,01...0,2 mm. Gruntų, sudarytų iš įvairaus didumo dalelių, poros mažesnės. Molinių gruntų, sudarytų iš labai mažų žvynelio formos dalelių, poros gali būti itin mažos, jų didumas išreiškiamas μm ir jų dalimis. Įvairaus didumo porose esančio vandens savybės yra skirtingos. Pagal tai poros skirstomos į tris tipus: superkapiliarinės- didesnės kaip 0,5 mm, kapiliarinės- 0,5.. .0,0001 mm, subkapiliarinės- mažesnės kaip 0,0001 mm. Superkapiliarinėse porose vanduo gravitacinis, o subkapiliarinės pripildytos tik sujungto vandens. Todėl smėliai laidūs vandeniui, o moliniuose gruntuose vanduo filtruojasi tik esant dideliems hidrauliniams nuolydžiams, nors jie dažnai poringesni už smėlinius. smėlio tankumas-tankumo rodiklis vartojamas tik smėliams. Jis rodo smėlio natūralaus sutankėjimo laipsnį jo ribinių poringumų atžvilgiu. Kai poringumas artimas mažiausiajam, smėlis tankus, kai artimas didžiausiajam-purus. Tai svarbus smėlių būvio rodiklis, nes nuo tankumo priklauso jų suspaudžiamumas ir stiprumas. Tankumui nustatyti yra keletas būdų. Vienas jų pagristas klasifikacija pagal tankumo laipsnį ID. Nustačius laboratorijoje natūralaus smėlio poringumo koeficientą e ir labiausiai išpurinto bei labiausiai sutankinto to paties smėlio poringumo koeficientus emax ir emin. tankumo laipsnis apskaičiuojamas taip:. Smėlis tankus, kai 1>ID>0,67 vidutinio tankumo, kai 0,67>ID>0,33, purus, kai 0,33>ID>0. Tankumo laipsnis yra santykinis dydis, todėl jis ne visada teisingai nusako tikrąjį smėlių būvį, ypač kai jų poringumas nedaug kinta. Smėlių tankumą tiksliai parodo statinio bei dinaminio zondavimo duomenys. Kaip smėliai klasifikuojami pagal tankumą, remiantis zondavimo duomenimis, pateikta pagrindų projektavimo normose. Smėlių tankumą galima nustatyti ir radiometriniu metodu, pagrįstu įsiskverbiančių per gruntą γ spindulių sugėrimu. molinių gruntų plastiškumas ir tankumas- Kintant drėgnumui, molinis gruntas dėl dalelių paviršiaus aktyvumo gali būti trejopos konsistencijos. Kai grunte vandens mažai, sujungto vandens plėvelės plonos, gruntas kietas, nes traukos jėgos stipriai laiko daleles vieną prie kitos. Kai grunte vandens daugėja, hidratinės plėvelės storėja, traukos jėgos silpniau laiko daleles vieną prie kitos, todėl gruntas plastiškas. Dar padidėjus grunto drėgnumui, kai sujungto vandens plėvelė storiausia, traukos jėgos tarp dalelių nustoja veikusios, gruntas pasidaro takus. Vandens kiekis, kuriam esant vienos konsistencijos gruntas virsta kitos konsistencijos gruntu, yra pastovus. Plastiškumo drėgnis WP-tai vandens kiekis kai gruntas pereina iš kieto būvio į plastišką ir atvirkščiai. Takumo drėgnis WL-tai vandens kiekis, kai gruntas pereina iš plastiško būvio į takų arba atvirkščiai. Šie drėgniai labiausiai priklauso nuo molinį gruntą sudarančių dalelių didumo. Takumo ir plastiškumo drėgnių skirtumas, išreikštas procentais vadinamas plastiškumo rodikliu:. Kuo daugiau grunte yra molio frakcijos dalelių, tuo didesnis jų vienetinis paviršiaus plotas, tuo didesnis plastiškumo rodiklis. Vadinasi , jis rodo molinio grunto granuliometrinę sudėtį. Pagal jį nustatomas molinio grunto pavadinimas. Priesmėlis , priemolis , molis . 1.4Gruntų klasifikavimas pagal granuliometrinę sudėtį. Gabaliniai gruntai: Riedulių, luitų-didesnių kaip 200 mm dalelių daugiau kaip 50%; Apvalainuku, gargždo-didesnių kaip 10 mm dalelių daugiau kaip 50%; Žvyro, žvirgždo-didesnių kaip 2 mm dalelių daugiau kaip 50%. Smėliniai gruntai: Žvyrinis smėlis-didesnių kaip 2 mm dalelių daugiau kaip 25%; Stambus smėlis-didesnių kaip 0,5 mm dalelių daugiau kaip 50%; Vidutinio stambumo smėlis- didesnių kaip 0.25 mm dalelių daugiau kaip 50%; Smulkus smėlis-didesniu kaip 0,1 mm dalelių75% ir daugiau; Dulkinis smėlis-didesnių kaip 0,1 mm dalelių mažiau kaip 75%. Kai gabaliniame grunte smėlio užpildo yra daugiau kaip 40% arba molio užpildo daugiau kaip 30% sauso grunto masės, kartu su gabalinio grunto pavadinimu turi būti nurodytas ir užpildo pavadinimas bei konsistencija. 3.1Įtempimai grunte nuo nuosavo svorio Kai grunto paviršius horizontalus, einant gilyn, vienalyčiame grunte ­vertikalūs normaliniai įtem­pimai nuo grunto svorio didėja pagal tiesinį dėsnį. Vertikalus normalinis įtempimas nuo grunto svorio horizontaliame plotelyje gy­lyje h nuo žemės paviršiaus natūralaus grunto vienetinis svoris. Sluoksniuotame grunte, kai atskirų sluoksnių gruntų vienetiniai svoriai skirtingi, vertikalūs normaliniai įtempimai nuo grunto svo­rio randami sumuojant, įtempimas n sluoksnio apačioje: čia n -sluoksnių, kurių vienetiniai svoriai skirtingi, skaičius. Šių įtempimų diagrama sluoksniuotame grunte yra laužyta tiesė (pav). 1 - smėlis, 2 - molis, 3 - diagrama, kai smėlyje nėra gruntinio vandens, 4 -kai smėlyje yra gruntinio vandens. Vertikalių plotelių normalinius įtempimus nuo grunto svorio, kai grunto paviršius horizontalus, pakankamu tikslumu galima apskaičiuoti pagal formulę: čia - grunto šoninio slėgio koeficientas. Ši formulė teisinga, kai vertikalus normalinis įtempimas didesnis už grunto struktūrinį stiprumą. Tangentiniai įtempimai nuo grunto svorio lygūs nuliui. 3.2Efektyvinio slėgio principas 3.3Santykis tarp horizontalaus ir vertikalaus grunto slėgio. Normaliniai konsoliduoti perkonsoliduoti gruntai. 3.4Hidrostatinis ir hidrodinaminis slėgis Hidrostatinis slėgis. Gruntinis vanduo sukelia hidrostatinį slėgį į pamatą ir gruntą, todėl pasireiškia gruntinio vandens atsve­riantis poveikis. Kai pamatas įgilintas žemiau gruntinio vandens lygio dydžiu d, jo padą veikia hidrostatinis slėgis: čia -vandens vienetinis svoris. Šis slėgis nukreiptas aukštyn, dėl to grunto įtempimas nuo apkrovos po pamato padu sumažėja dydžiu pw. Tik skaičiuojant pamato ar pastato pastovumą slydimui, kai veikia horizontali apkrova, atsižvelgiama į atsveriantį gruntinio vandens poveikį į pamatą. Hidrostatinis slėgis svarbus projektuojant požeminius rezervuarus, gilias siurblines ir panašius pastatus, kai jų dugno apačia yra žemiau gruntinio vandens lygio. Kai šis slėgis, veikiantis į tų pastatų dugną, didesnis negu gruntui perduodamas vidutinis įtempimas, vanduo pastatą iškels. Norint užtikrinti pastatų pastovumą, didinamas jų svoris, jie inkaruojami grunte arba mažinamas grun­tinio vandens hidrostatinis slėgis. Hidrostatinio slėgio atsveriantis poveikis gruntui pasireiškia lik gruntuose, kuriuose yra laisvas hidrauliškai vientisas vanduo - lai gabaliniai gruntai, smėliai, priesmėliai. Skaičiuojant pagrindus iš tokių gruntų, imamas ne natūralaus grunto vienetinis svoris γ, bet vandenyje atsverto grunto vienetinis svoris γsb - Kadangi γsb

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!