Тюменцева О.В. Методические указания и задание к контрольной работе по инженерной геологии

Подождите немного. Документ загружается.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И ЗАДАНИЕ

к контрольной работе

по дисциплине «Инженерная геология»

для студентов - заочников специальностей

инженерно - строительного института

Омск - 2005

Федеральное агентство по образованию РФ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЕ

к контрольной работе по дисциплине

«Инженерная геология»

для студентов - заочников специальностей

инженерно - строительного института

Составитель О.В. Тюменцева

Омск

Издательство СибАДИ

2005

УДК 624.131

ББК 26.329

Рецензент канд. техн. наук, проф. Г.У. Козачун

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве

методических указаний для специальностей инженерно-строительного института.

Методические указания и задание к контрольной работе по дисциплине

«Инженерная геология» для студентов-заочников специальностей инженерно-

строительного института / Сост. О.В. Тюменцева. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2005. –

35 с.

Приведены исходные данные, методика выполнения и примеры решения задач.

Составлены в соответствии с действующими стандартами и учебными

программами.

Табл. 17. Ил. 9. Библиогр.: 4 назв.

Общие указания

Контрольная работа выполняется в процессе изучения дисциплины

"Инженерная геология". Студенты решают 7 задач, относящихся к

различным разделам дисциплины. Номер варианта должен соответствовать

последней цифре шифра студента.

После указания номера задачи записываются полностью ее условия и

приводятся исходные данные в соответствии с вариантом (в виде

таблицы).

Контрольная работа должна быть выполнена чернилами или на

компьютере. Сокращения слов, кроме общепринятых, не допускаются.

Единицы измерения даются в системе СИ. Рисунки и расчетные схемы

выполняются в масштабе карандашом или тушью на миллиметровке и

вклеиваются в текст соответствующей задачи.

Методику решения задач в контрольной работе приводить не следует.

ЗАДАЧА 1

Определить наименование глинистого грунта, его консистенцию, а

также вычислить коэффициент пористости e, пористость n, плотность

сухого грунта ρ

, удельный вес грунта γ, удельный вес частиц грунта γ

удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ

, полную влагоёмкость

, используя данные табл. 1.

Таблица 1

Варианты задания

Номер

варианта

Плотность

грунта

ρ, г/см

Плотность

частиц

грунта ρ

, г/

см

Влажность грунта, %

природная

на границе

текучести

раскатывания

0 2,05 2,74 22,7 37,6 19,5

1 1,97 2,69 27,0 30,0 19,0

2 1,98 2,72 24,0 25,0 10,0

3 1,86 2,70 18,3 30,0 17,1

4 1,87 2,70 32,8 34,6 26,3

5 2,01 2,70 23,9 25,8 20,7

6 2,07 2,73 31,6 34,7 27,6

7 2,02 2,68 20,1 25,4 21,5

8 2,04 2,75 30,2 42,7 22,4

9 2,00 2,70 20,1 26,3 21,2

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 1

Наименование глинистого грунта определяют по табл. 2 в зависимости

от числа пластичности J

Числом пластичности J

называется разность влажностей,

соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести W

и на

границе раскатывания W

, т.е. это диапазон влажности, при котором грунт

находится в пластичном состоянии (рис. 1):

= W

- W

. (1)

Граница текучести W

– это влажность, при которой глинистый грунт

переходит из пластичного состояния в текучее. Определяют границу

текучести балансирным конусом А.М. Васильева по ГОСТ 5180-84.

Граница раскатывания W

– это влажность, при которой глинистый

грунт переходит из пластичного состояния в твердое ( рис. 1). Определяют

раскатыванием грунта в жгут толщиной 3 мм.

Рис.1. Схема изменения состояний глинистого грунта

в зависимости от его влажности

Таблица 2

Подразделение глинистых грунтов по числу

пластичности

Разновидность глинистых

грунтов

Число пластичности

Супесь

Суглинок

Глина

1–7

7–17

>17

Консистенция (лат. сonsistentis – состояние) – состояние глинистого

грунта, зависящее от его влажности. Консистенцию глинистого грунта

оценивают показателем текучести J

согласно табл. 3.

Показатель текучести – это отношение разности естественной

влажности грунта, консистенцию которого оценивают, и влажности на

границе раскатывания к числу пластичности:

= (W - W

)/J

. (2)

Коэффициент пористости e – отношение объёма пор в грунте к

объёму твёрдой части сухого грунта. Коэффициент пористости

вычисляется по формуле

e =



(1+W)-1. (3)

При вычислении e природная влажность W принимается в долях единицы.

Пористость n – это отношение объёма пор в грунте к объёму всего грунта,

включая поры. Определяют пористость по формуле

n =

1

. (4)

Плотность сухого грунта ρ

, г/см

– это отношение массы твёрдых

частиц к объёму образца грунта. Этой характеристикой пользуются для

контроля качества искусственного уплотнения грунтов. Плотность сухого

грунта вычисляют по формуле

Твёрдое

состояние

Пластичное состояние

Текучее состояние







, (5)

где W принимается в долях единицы.

Таблица 3

Подразделение глинистых грунтов по показателю текучести

(ГОСТ 25100 [1])

Разновидность глинистых грунтов Показатель текучести J

Супесь:

твёрдая

пластичная

текучая

< 0

0-1

> 1

Суглинки и глины:

твёрдые

полутвёрдые

тугопластичные

мягкопластичные

текучепластичные

текучие

< 0

0-0,25

0,25-0,50

0,50-0,75

0,75-1,00

> 1,00

Удельный вес грунта γ, кН/м

можно найти через его плотность:





, (6)

где g – ускорение свободного падения, принимаемое равным 9,81 м/с

Удельный вес частиц грунта



, кН/м

вычисляют через их плотность:





. (7)

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии



, кН/м

, определяют

для всех дисперсных грунтов, расположенных ниже уровня подземных

вод, кроме глин и суглинков твёрдых и полутвёрдых, так как они являются

водоупором. Вычисляют удельный вес грунта во взвешенном состоянии по

формуле











, (8)

где γ

– удельный вес воды, принимаемый равным 9,81 кН/м

Полную влагоёмкость W

, %, т.е. влажность, соответствующую полному

заполнению пор водой, определяют по выражению





100, (9)

где плотность воды ρ

= 1 г/см

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 1

Определить разновидность глинистого грунта, его консистенцию, а

также вычислить коэффициент пористости е, пористость n, плотность

сухого грунта ρ

, удельный вес грунта γ, удельный вес частиц грунта γ

удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ

, полную влагоёмкость

, используя данные табл. 4.

Таблица 4

Исходные данные к примеру решения задачи 1

Плотность

грунта ρ,

г/см

Плотность

частиц

грунта ρ

г/см

Влажность грунта, %

природная

на границе

текучести

раскатывания

1,84 2,72 17,0 23,0 14,0

Вычисляем число пластичности по формуле (1):

pLp

WWJ 

= 23,0-14,0 = 9,0 %.

По табл. 2 определяем разновидность глинистого грунта. При J

от 7 до

17 глинистый грунт называется суглинком.

Для определения консистенции грунта вычисляем показатель текучести

по формуле (2):

WW 

1417 

= 0,33.

По табл. 3 при 0,25< J

<0,50 – суглинок тугопластичный.

Определяем коэффициент пористости по формуле (3):

e =



(1+W) – 1=

841

722

(1+0,17) – 1= 0,72.

Пористость грунта вычисляем по формуле (4):

n =

1

7201

720



= 0,41.

Плотность сухого грунта находим по формуле (5):







1701

841



=1,57 г/см

Удельный вес грунта вычисляем по формуле (6):





= 1,84 ∙ 9,81=18,05 кН/м

Удельный вес частиц грунта определяем по формуле (7):





= 2,72 ∙ 9,81= 26,68 кН/м

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии вычисляем по формуле

(8):











72,01

81,968,26





=9,80 кН/м

Полную влагоёмкость определяем по выражению (9):





100 =

100

72,2

72,0

= 26,47 %.

ЗАДАЧА 2

Определить разновидность песка и степень неоднородности

гранулометрического состава по данным, приведённым в табл. 5.

Таблица 5

Варианты заданий к задаче 2

Номер

варианта

Содержание фракций, %, размерами, мм

2,0-

10,0

2,0-

1,0

1,0-

0,5

0,5-

0,25

0,25-

0,10

0,10-

0,05

0,05-

0,01

0,01-

0,005

Менее

0.005

0 0,4 2,7 8,3 44,6 26,8 6,6 5,4 4,4 0,8

1 - 1,6 3,4 28,0 45,6 10,0 6,0 3,0 2,4

2 29,7 26,0 27,3 3,8 4,2 2,5 2,5 2,8 1,2

3 - 1,2 5,0 45,8 18,4 17,6 5,7 4,3 2,0

4 - - 3,3 5,0 30,7 43,8 10,2 6,0 1,0

5 1,8 5,4 8,6 9,2 6,4 56,2 8,0 1,6 2,8

6 31,2 25,3 20,2 6,6 3,6 5,4 5,6 1,4 0,7

7 - - 23,1 27,6 26,9 5,0 4,3 10,2 2,9

8 - 3,0 17,3 14,6 20,0 18,7 17,1 6,9 2,4

9 - 4,5 14,2 5,0 22,8 33,5 13,0 5,6 1,4

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ 2

Песок – несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц

размером меньше 2,0 мм составляет более 50 %. Образуется в результате

разрушения различных горных пород. Состоит из зерен минералов (кварца,

полевого шпата и др.), обломков пород и иногда скелетов организмов.

Гранулометрический состав – это соотношение частиц различной

крупности в дисперсных грунтах.

Для определения гранулометрического состава песка выполняют

анализ, заключающийся в разделении грунта на фракции и установлении

их процентного содержания. Фракциями называют частицы одной группы

размеров (например, от 0,5 до 0,25 мм). Фракции размером до 0,10 мм

определяют рассевом пробы грунта на ситах с отверстиями различного

диаметра. Фракции размером менее 0,10 мм определяют ареометрическим

методом, основанным на различной скорости падения разных по размеру

частиц в жидкой среде [2].

Разновидность песка определяют по табл. 6

Таблица 6

Подразделение песков по гранулометрическому составу

Разновидность песка Размер зерен частиц d, мм

Содержание зерен

частиц, % по массе

Гравелистый

Крупный

Средней крупности

Мелкий

Пылеватый

>0,5

>0,25

>0,10

<0,10

>25

>50

>75

<75

Для установления разновидности песка последовательно суммируют

проценты содержания фракций: сначала крупнее 2 мм, затем крупнее 0,50

мм, крупнее 0,25 мм и.т.д.

Разновидность песка определяют по первому удовлетворяющему

показателю в порядке расположения наименований в табл. 6.

Степень неоднородности гранулометрического состава С

, т.е.

показатель неоднородности гранулометрического состава, определяют по

формуле

= d

/ d

, (10)

где d

, d

– диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится

соответственно 60 и 10 % (по массе) частиц.

По степени неоднородности гранулометрического состава пески

подразделяют:

– на однородный С

< 3;

– на неоднородный С

> 3.

Для определения d

и d

строят суммарную кривую

гранулометрического состава грунта в полулогарифмическом масштабе.