Методические указания по выполнению лабораторных работ по курсу «Инженерная геология и механика грунтов, основание и фундаментов»

5340600 - Эксплуатация транспортных средств

5341400- Проектирование и строительства автомобильных дорог, мостов, туннелей, путепроводов и и аэродромов(по виду сооружений) 5340600-Эксплуатация транспортных сооружений (по виду сооружений) 5111000- Профессиональное образование (5341400- Проектирование и строительства автомобильных дорог, мостов, туннели, путепроводов и и аэродромов(по виду сооружений) 5341500-Городские дороги и улицы 5341600- Благоустройства автомобильных дорог и архитектурно- ландшафтное проектирование Ташкент-2019

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

Ташкентский институт по проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог

Факультет: «Автомобильные дороги и искусственные сооружения»

Кафедра: « Городские дороги и улицы»

Методические указания

по выполнению лабораторных работ по курсу

« Инженерная геология и механика грунтов, основание и фундаментов»

(2-часть)

Составила: старш.пред. Халимова Ш.Р.

Рецензенты: Ураков А.Х. - доцент кафедры “С и ЭАД”, заведующий кафедры;

Шермухамедов У.З. - доцент кафедры «Мосты и тоннели» ТашИИТа.

Утвержден:

Протоколом заседания кафедры №_____

Заф. кафедрой: А.Г.Юнусов

Утвержден:

Протоколом заседания научно-методического совета факультета

«Автомобильные дороги и искусственные сооружения» № ____

Декан факультета: Т.Ж.Амиров

Изменен на основании нового государственного стандарта и является переработанным изданием.

Ташкент – 2019

С о д е р ж а н и е:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 (2 часа): Определение плотности, пористости и коэффициент пористости грунтов. ……………………..4-6-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 (2 часа): Определение характеристик влажностей грунтов. ………………………………………..…………..7-10-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-4 (4 часа): Определение оптимальной влажности грунтов.......................................................................…… 10-12-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5(2 часа): Определение коэффициента фильтрации грунтов. …………………….....………………………..13-15-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6.(2 часа): Определение высоты капиллярного поднятия в трубке……………………………………16-17-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 (2 часа): Определение набухания грунтов в приборе А. М. Васильева………………………….………………17-19-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 (2 часа): Определение угла естественного откоса песков.…………….…………………………………………..19-20-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9-10 (4 часа): Определение сопротивления сдвигу глинистых грунтов. Определение прочности грунтов расчётным методом ……………………………………………………………..…..20-24-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11(2 часа): Определение сопротивление сдвигу несвязных грунтов ……………………………………..……..24-25-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12(2 часа): Определение показателей сжимаемости грунтов. Компрессионные испытания грунтов……………………………………………………………..…..25-27-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13(2часа): Построение кривой консолидации грунта…………………………………………………...27-29-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14(2 часа): Определение модуля общей деформации грунтов ………………………………………………….29-31-стр.

ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………………....……32-34-стр.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………..………….34-стр.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1(2 часа).

Определение объемной массы влажного грунта.

Объемной массой грунта называется вес единицы объема грунта в его естественном состоянии (т.е. с ненарушенной структурой при данной пористости и влажности грунта).

Объемная масса зависит от минералогического состава, пористости и влажности грунта. Чем больше влажность грунта, тем больше его объемная масса. При полном заполнении пор водой, объемная масса достигнет максимального значения.

Значения объемной массы грунта могут использоваться при расчетах:

а) устойчивость откосов и склонов;

б) осадки сооружений;

в) распределения напряжений в грунтах оснований под фундаментами и т.д.
А. Определение объемной массы воздушно-сухого

песчаного грунта в рыхлом состоянии.

Ход определения.

1. 
   На технических весах взвесить пикнометр емкостью V=100 см³ (Р₁). Небольшими порциями через воронку всыпать в пикнометр грунт до мерной черты и взвесить его (Р₂).
   
2. 
   Объемная масса песчаного грунта определяется по формуле:
   

Б. Определение объемной массы песчаного грунта при

плотном сложении.

Объемная масса грунта плотного сложения определяется также, как и рыхлого, с той разницей, что грунт при заполнении пикнометра уплотняют постукиванием на упругом основании.

Результаты анализа занести в таблицу:

Сложение грунта	Объем пикно-метра, см^3	Вес пикнометра, Р1, г	Вес пикнометра с грунтом Р2, г	Объем-ная масса г/см^3
Песок 1. В рыхлом состоянии
2. При уплотнении постукиванием

В. Определение объемного масса влажного глинистого

грунта методом режущих колец.

Ход определения.

1. 
   Определить вес режущего кольцо (Р₁)
   
2. 
   Определить объем режущего кольца (V) по формуле:
   

где h-высота кольца;

d- диаметр кольца;
3. На выровненную площадку монолита грунта поставить кольцо острым краем вниз. Придерживая кольцо острым левой рукой, вырезать острым ножом столбик грунта. Одновременно понемногу нажимать на кольцо, заставляя грунт заходить в полость кольцо. После заполнения всей полости кольца столбик подрезать снизу и отделить кольцо с грунтом от монолита. Избыток грунта, выступающий из кольцо, срезать вровень с краями кольца. Взять кольцо вместе с грунтом и взвесить (Р₂)

4. Определить объемную массу:

.

Данные по расчету занести в таблицу:

Грунт	Объем кольца V, см^3	Вес кольца- Р1, г	Вес кольца с грунтом -Р2, г	Объемная масса г/см^3 -γw

Г. Определение объемной массы скелета грунта.

Объемной массой скелета грунта называют отношение массы твердых частиц к общему, занимаемому грунтом ненарушенного сложения с естественной влажностью или после его искусственного уплотнения.

При известных значениях объемной массы грунта и влажности масса скелета грунта () рассчитывается по формуле:
,
где - объемная масса влажного грунта, г/см³;

W_ест. - естественная влажность, %.
Объемная масса скелета грунта характеризуется его плотностью.
Д. Вычисление пористости грунта.

Пористостью грунта называется отношение объема пустот к общему грунта, выраженное в процентах. Вычисляется по следующей формуле:





где П- пористость грунта, %;

- плотность грунта, г/см³;

- объемная масса скелета грунта, г/см³.
Коэффициентом пористости называется отношение объема пустот к объему твердой фазы грунта, вычисляется по формуле:





где Е- коэффициент пористости;

- плотность грунта;

- объемная масса скелета грунта.

Данные по расчету занести в таблицу:

Грунт	Плотность γо ,г/см^3	Объемная масса скелета грунта γсл ,г/см^3	Пористость грунт П ,%	Коэффициент пористости, Е

Вопросы для самопроверки

1. 
   Что такое объемная масса грунта?
   
2. 
   От чего зависит объемная масса грунта?
   
3. 
   При каких расчетах используются значения объемная масса?
   
4. 
   Что такое объемная масса скелета грунта?
   
5. 
   Что называется пористостью и коэффициентом пористости грунта?
   

Работу выполнил: «____» _______ 20... г.

Работу принял: «____» ________20... г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.(2 часа)

Определение характеристики влажностей

глинистых грунтов.

При изменении влажности глинистых грунтов изменяются их состояние и свойства и в частности, их консистенция.

Консистенция (В) глинистых грунтов определяется по формуле:





где W_ест – естественная влажность;

W_p – влажность на границе раскатывания;

М_р- число пластичности.
Влажность, выраженная в процентах, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее, называется верхним пределом пластичности, или границей текучести (W_ест). Влажность, выраженная в процентах, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое, называется нижним переделом пластичности, или границей раскатывания (W_р).

Разность между характерными влажностями называется числом пластичности (М_р) и определяется по следующей формуле:
М_р=W_f-W_{p ;}
Пределы пластичности и число пластичности используются при классификации глинистых грунтов, определении расчетных сопротивлений грунтов, оценки устойчивости грунтов в котлованах, выемках и т.д.
А. Определение влажности на границе текучести (W_f) при помощи прибора А.М.Васильева.
Ход определение:
1. Образец грунта с естественном влажностью объемом около 50 см³ размельчить резиновым пестиком, а затем просеять сквозь сито с отверстием 0,5 мм.

2. Перенести грунт, прошедшие сквозь сито, в чашку и увлажнять до состояния густого теста при одновременном перемешивании.

3.Увлажненное грунтовое тесто тщательно перемешать и поверхность теста заровнять вровень с краями чашки шпателем. При заполнении стаканчика следить, чтобы в тесте не образовались пустоты.

4. Поднести к поверхности грунтового теста острые конуса и опустив, дать ему в течение 5 сек. свободно погрузиться в тесто под влиянием собственной массы.

5. Если за 5 сек. конус погрузится в грунтовое тесто на глубину 10 мм, верхней передел пластичности считать достигнутым.

6. Погружение конуса в грунтовое тесто за 5 сек. на глубину меньше 10 мм. показывает, что влажность теста еще не достигла искомого предела. В этом случае надо добавить воды. Если же конус погрузится больше чем на 10 мм, то требуется в тесто добавить грунт, тщательно перемешать и повторить испытание.

7. При достижении верхнего предела пластичности, взять бюкс и взвесить это будет –(q₀),.Взять в бюкс пробу массой не менее 10 г. это будет -(q₁) и поставить бюкс в сушильный шкаф в течение 1 часа. Высушенный грунт с бюксом взвешивают, это будет-(q₂) и определить ее влажность, которая и будет являться верхним пределом пластичности. Взвешивание производить на технических весах в точностью до 0,01 г.

Б. Определение влажности на границе раскатывания (W_p).

Ход определения:
Для раскатывания используют грунт, оставшиеся после определения границы их текучести.
1. Взять небольшое кусочек теста и раскатать руками на глянцевой бумаге до образования жгута диаметром около 3 мм. Если при такой толщине жгут не крошится, смять его, перемешать и вновь раскатать до указанной толщины. Раскатывание вести слегка нажимая на жгут, не допуская сильного нажима.

2. Искомый нижний придел пластичности считать найденным, когда жгут толщиной около 3 мм. начнет крошиться по всей длине.

3. Собрать кусочки жгута в заранее взвешенный бюкс (q₀), вес бюкса с жгутиком будет-(q₁).Бюкс ставят в сушильный шкаф течение 1 часа. Высушенные жгутики с бюксом взвешивают это будет-(q₂) и определить их весовую влажность. Взвешивание производить на технических весах в точностью до 0,01 г.

В. Определение влажности в пределе полутвердого

состояния.

1. Взять из чашки одну четверть грунта, находившегося в текучем состоянии, и приготовить лепешечку по шаблону, положить ее в термостат, сушить до такого состояния, чтобы ее края начали светлеть. Как только края лепешечке посветлеют, ее вынуть из термостата и охладить, а затем взвесить- (q) и положить вновь в термостат и высушить до постоянного веса-(q₁), и взвесить.

2. Определить предел полутвердого состояния по формуле:




где q₁- вес лепешки с побелевшими краями;

q₂- вес сухой лепешки.


Результаты занести в таблицу.

Таблица

Наименование характерных влажностей	№ бюкса	Вес бюкса(q0),г	Вес бюкса с влажным грунтом (q1)	Вес бюкса с сухим грунтом (q2), г.	Влажность грунта, %
1	2	3	4	5	6
Граница текучести (Wf)
Граница раскатывания (Wp)
Число пластичности Мр и наименование грунта.
Консистенция грунта (В) и классификация грунта по консистенции

Классификация грунтов по числу пластичности и по консистенции приведена в таблице 1 (см. приложение).

Вопросы для самопроверки.

1. 
   Что такое верхний передел пластичности?
   
2. 
   Что такое нижний передел пластичности?
   
3. 
   Что такое число пластичности, формула?
   
4. 
   Что такое консистенции, ее формула?
   

Работу выполнил: «____» _______ 20... г.

Работу принял: «____» ________20... г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-4 (4 часа).

Определение оптимальной влажности грунтов.

Влажности грунтов различают: