Gruntas ir jo savybės

1.1)TRUMPA GRUNTŲ CHARAKTERISTIKA Gruntas tai uoliena, kuri yra pagrindas, aplinka arba medžiaga visų rūšių inžineriniams statiniams. Uoliena-dėsningai sudaryta mineralų visuma,charakterizuojama sudėtimi ir sandara (struktūra bei tekstūra). Sudėtis tai mineralų sankaupa, sudaranti uolieną. Struktūra - tai uolieną sudarančių dalelių dydis, forma ir kiekybinis santykis.Tekstūra-grunto elementų erdvinis išsidėstymas, nustatantis jo struktūrą.Gruntų sudėties ir sandara susiję su jų kilmės sąlygomis. Visi gruntai skirstomi į natūralius - magminiai, nuosėdiniai ir metamorfiniai bei technogeninius - sutankinti, sustiprinti, piltiniai ir plautiniai. Magminės, metamorfinės kilmės ir cementuotos nuosėdinės uolienos pasižymi standžiais ryšiais tarp dalelių ir agregatų bei priklauso uolinių gruntų klasei. Necementuotos nuosėdinės uolienos neturi standžių ryšių ir priskiriamos dispersinių arba neuolinių gruntų klasei.Magminės susidarė lėtai auštant ir kietėjant ugniniai skystiems magmos lydalams žemės plutos viršutiniuose sluoksniuose, o taip pat greitai auštant išsiliejus ant žemės paviršiaus lydalui.Nuosėdinės susidarė magminės, metamorfinės arba nuosėdinės kilmės pradinių uolienų irimo produktų dūlėjimo, poslinkio, sėdimo ir tankėjimo rezultate. Priklausomai nuo sustiprėjimo laipsnio skiriamos cementuotos bei necementuotos nuosėdinės uolienos.Metamorfinės susidarė gelmėse iš nuosėdinių, magminių arba metamorfinių uolienų joms persikristalizuojant, kai veikia dideli slėgiai ir temperatūros, dalyvaujant karštiems tirpalams. Technogeniniams uoliniams gruntams priskiriami visi bet kokios kilmės gamtiniai gruntai bei specialiai sustiprinti medžiagomis, leidžiančiomis sudaryti standžius ryšius. Neuolinių technogeninių gruntų klasei priklauso necementuotos nuosėdinės uolienos, patyrusios specialų tankėjimą natūraliame slūgsojime, piltiniai, plautiniai gruntai, o taip pat kietosios buitinės ir pramoninės atliekos.Lietuvos teritorijos paviršių daugiausia dengia nuosėdiniai, necementuoti, nuotrupinės kilmės gruntai. Vyrauja smulkūs smėliai, rečiau sutinkami vidutinio rupumo ir dulkiniai. Dauguma šių smėlių yra vidutinio tankio ir tankūs, todėl geras pagrindas pastatams. 1.2)GRUNTŲ KLASIFIKACIJA Gruntai pagal susidarymo sąlygas skirstomi į 2 klases: uoliniai ir neuoliniai, o jos savo ruožtu - į grupes, pogrupius, tipus ir rūšis. Neuoliniai gruntai skirstomi į 4 grupes pagal šiuos požymius: sudėtį, fizinį būvį, geotechninės savybes bei stratigrafinę ir genetinę geologinę priklausomybę.Pagal dalelių dydį d (mm) skirstomi : rieduliai (d > 200), gargždas (60 50 % bendros grunto masės;2)rupus-daleliu, kuriu dydis 60-0,06mm,masė sudaro daugiau kaip 50% grunto mases ir dalelių mažesnių kaip 0,06 mm, masė yra mažiau kaip 5%. 3) mišrus gruntas - dalelių, mažesnių kaip 0,06 mm, masė sudaro nuo 5% iki 35 4)smuikus- dalelių, mažesnių kaip 0,06 mm, masė sudaro grunto masės; 4)smuikus- dalelių, mažesnių kaip 0,06 mm, masė sudaro daugiau kaip 35% grunto mases. Rupūs gr pagal sandaros tankumą, priklausomai nuo tankumo rodiklio U didumo, skirstomi į labai purius,purius,vidutinio tankumo, tankius ir labai tankius. Mišrūs ir smulkūs gruntai pagal plastiškumą skirstomi į mažo, vidutinio, didelio, labai didelio ir ypač didelio plastiškumo. Smulkūs gruntai pagal konsistenciją, priklausomai nuo takumo rodiklio lL reikšmės, skirstomi į kietus, puskiečius, kietai, minkštai ir takiai plastiškus bei takius.Pagal geotechninės savybes klasifikuojami atsižvelgiant į mechaninių savybių rodiklių reikšmes, tiesiogiai nustatytas laboratoriniais ar lauko bandymais (stiprumą, konsolidacijos rodiklį, jautrį). 1.3)GRUNTŲ SUDĖTIS Gruntų sudėtis labiausiai turi įtakos jų fizinėms ir mechaninėms savybėms. Gruntas sudarytas iš trijų komponenčių: kietos, skystos ir dujinės. Gr sudėtis: inertiniai mineralai; tirpieji mineralai ;moliniai mineralai; organinė medžiaga; Kiekvienoje komponentėje būna mikroorganizmų. Vadinama biota. Bakterijų intensyvus gyvybingumas mažina grunto stiprumą, o jų žūtis jį padidina. Stabiliausia yra kietoji komponentė. Skystis (vanduo) esant neigiamoms temperatūroms pereina į kietą būvį (ledas), gali ištekėti ar išgaruoti. Dujos keičiantis sąlygoms ištirpsta, išstumiamos skysčio arba kitų dujų. Nedideliuose gyliuose, gruntus paprastai sudaro visos trys komponentės vienu metu. Dideliuose gyliuose ir kai kuriomis ypatingomis sąlygomis gruntas gali būti sudarytas išdviejų ar net vienos komponentės (amžinojo įšalo zona). Kieta grunto dedamoji. Grunto kietosios dalelės sudarytos iš uolieną sudarančių mineralų, turinčių įvairias savybes. Dalis mineralų inertiški... Gr savybėms didelės įtakos turi vandenyje tirpūs mineralai (halitas, gipsas, kalcitas). Moliniai mineralai sudaro trečiąją grupę. Jie netirpsta vandenyje, bet jų negalima prilyginti inertiniams mineralams. Moliniai mineralai pasižymi dideliu koloidiniu aktyvumu. Jiems priklauso kaolinitas, montmorilonitas. Hitas ir kt. mineralai. Kristalų forma plokštelinė arba adatinė. Kristalų dydis neviršija 1...2 ųm. Moliniai mineralai aktyviai sąveikauja su gruntų skysta dedamąja ir mažas jų kiekis bendroje grunto masėje labai keičia jo savybes. Žemės paviršiaus gruntuose organine medžiaga būna mikroorganizmų, augalų šaknų ir humuso pavidalu, o gilesniuose horizontuose - naftos, rusvosios ir akmens anglies pavidalu. Humusas padidina grunto „molingumą", o jo koloidinis aktyvumas didesnis kaip molinių mineralų. Skysta grunto dedamoji. Vanduo grunte gali būti tokiame būvyje: kristalizacinis (chemiškai sujungtas), sujungtas ir laisvas. Gravitacinis vanduo perduoda hidrostatinį slėgį ir gali tekėti veikiant slėgių skirtumui. Praktiškai visas vanduo, esantis suskeldėjusiose uolienose, rieduliuose, gargžde, žvyre ir rupiame smėlyje, priklauso gravitaciniam. Kapiliarinis vanduo gali būti vidutinio rupumo gruntuose, slulkiuose ir ypač dulkiniuose smėliuose bei moliniuose gruntuose., . Dujinė grunto dedamoji- Vandens ir dujų kiekis grunte priklauso nuo jo porų tūrio: kuo daugiau poros pripildytos vandens, tuo mažiau jose yra dujų. Pačiuose viršutiniuose grunto sluoksniuose dujinė dedamoji yra atmosferinis oras, žemiau - azotas, metanas, sieros vandenilis ir kt. dujos. Dujinėje dedamojoje visuomet būna vandens garų. Dujos grunte gali būti laisvos arba ištirpusios vandenyje. Laisvosios dujos skirstomos į neįstrigusias (jungiasi su atmosfera) ir įstrigusias (vandenyje įstrigusių oro burbuliukų pavidalo). Buvimas grunle įstrigusių ir vandenyje ištirpusių dujų esminiai atsiliepia grunto savybėms bei juose vykstantiems procesams. Slėgio sumažėjimas dėl pamatų duobės iškasimo arba grunto bandinio išėmimas į paviršių gali sukelti dujų burbuliukų išsiskyrimą ir suardyti grunto natūralią tekstūrą. 1.4)GRUNTŲ SANDARA IR STRUKTŪRINIAI RYŠIAI Gruntų sandara, ty. jų struktūra ir tekstūra, labiausiai turi įtakos gruntų savybėms, nuo kurių priklauso deformacijos ir stiprumas. Gruntų struktūrą formuoja dalelių dydis, forma ir jų tarpusavio sąveika. Kietų dalelių, sudarytų iš mineralinės medžiagos, visuma sudaro grunto skeletą. Vanduo ir dujos kaip vientisa terpė būna pasiskirsčiusi porose ir plyšeliuose tarp dalelių. Pagal formą dalelės būna kampuotos ir apvalios. Gruntus sudaro įvairaus didumo dalelių visuma. Priklausomai nuo vieno ar kito didumo dalelių santykio grunte, skiriami gabaliniai, smėliniai ir moliniai gruntai. Grunto granuliometrinė sudėtis yra viena iš svarbiausių jo charakteristikų. Grunto struktūrą pilnai charakterizuoja dalelių dydis ir forma. Gruntų tekstūra susijusi su jų susidarymu ir priklauso nuo dalelių kaupimosi sąlygų. Grunto tekstūrą lemia jos formavimosi sąlygos ir geologinis amžius. Gruntų tekstūra būna įvairi: masyvioji, sluoksniuotoji ir juostuotoji. Pirmoji formuojasi nekintamomis gruntų susidarymo sąlygomis, o kitos dvi -joms cikliškai kaitaliojantis. Suardžius smėlinio ar molinio grunto natūralią sandarą, jų stiprumas sumažėja. Nustatytant pagrindų gruntų savybių charakteristikas, būtina tirti natūralios (nesuardytos) sandaros gruntų bandinius. Struktūriniai dalelių ryšiai. Ryšiai tarp dalelių ir jų junginių vadinami struktūriniais ryšiais. Kai kurie ryšiai lengvai suyra esant įvairiems gruntų poveikiams statybos eigoje ir eksploatuojant statinius. Neuoliniai gruntai pagal struktūrinių ryšių charakterį skirstomi į sankabius ir nesankabius (birius). Sankabiems priskiriami moliniai gruntai, o biriems - gabaliniai ir smėliniai gruntai. Sankabūs gruntai atlaiko mažus tempimo įtempimus, todėl jie gali sudaryti nedidelio aukščio vertikalius šlaitus. Birūs gruntai tempimo įtempimų neatlaiko ir vertikalių šlaitų nesudaro, be atitinkamo sutvirtinimo. Struktūriniai ryšiai moliniuose gr nusakomi tarpusavio traukos ir stūmimo molekulinėmis jėgomis tarp dalelių bei dalelių ir porų vandens jonų. ir vadinami vandens-koloidiniais. Jie ir sąlygoja molinių gruntų sankabumą. Šių ryšių intensyvumas priklauso nuo atstumo tarp dalelių, jų paviršių elektrinių krūvių, jonų sudėties ir kiekio porų vandenyje. Svarbiausios tokių ryšių ypatybes: jų stiprumas palyginti nedidelis ir jie atsistato po tam tikro laiko nuo suirimo. Alternatyviomis ypatybėmis pasižymi cementiniai ryšiai grunte. Jie atsiranda nuosėdų diagenezės procese, kada ant dalelių paviršiaus iš porų tirpalų susidaro plėvelės. Šios plėvelės suauga dalelių kontakto vietose ir sąlygoja sankabumo sustiprėjimą. Cementiniai ryšiai yra trapūs. Suirus jie neatsistato arba atsistato tik dalinai. 1.5NEPASTOVIŲ STRUKTŪRINIŲ RYŠIŲ GRUNTAI. Statyba ant šių gruntų susijusi su specialiomis priemonėmis, kurių nesilaikymas dažnai sukelia avarijas. Prie tokių gruntų priskiriami: įšalę, amžinojo įšalo, liosiniai, brinkstantieji, silpni vandens prisotinti moliniai, druskingieji, piltiniai, durpės ir durpingi gruntai. Šiems gruntams būdinga bendra ypatybė staigiai sumažėti struktūrinių ryšių stiprumui, tarp dalelių esant įprastiems statybos ir statinių eksploatacijos veiksniams. Tai, atsiliepia pagrindų stiprumo ir laikomosios galios sumažėjimui ir sukelia neleistinas statiniams deformacijas. Struktūriniai ryšiai šiuose gruntuose sąlygojami lengvai pasiduodančių irimui veiksnių tam tikro poveikio. Tokie gruntai vadinami struktūriškai nepastoviais. Įšale gruntai. Lietuvos teritorijoje oro temperatūra žiemą nusileidžia žemiau 0°C. Neigiamos temperatūros ilgo veikimo rezultate vyksta grunto įšalimas, pavasario metu, įšalęs grunto sluoksnis atitirpsta. Esant temperatūrai žemiau 0°C, gruntai staigiai keičia savo savybes dėl dalies porų vandens perėjimo - ledą. Visų rūšių gruntai priskiriami prie įšalusių, jeigu jie turi neigiamą temperatūrą ir jų sudėtyje yra ledo. Įšalę gruntai dėl ledo cementinių ryšių, esant neigiamai temperatūrai, yra labai stiprūs ir mažai deformuojami. Bet padidėjus arba sumažėjus temperatūrai jų savybės gali keistis. Žemės plutos viršutinių sluoksnių sandara priklauso nuo rajono geografinių-klimatinių sąlygų. Lietuvos teritorijoje grunto sluoksnis žiemos metu maksimaliai gali įšalti iki 1,2 m gylio. Žemiau įšalo pastoviai būna atleistas gruntas. Pakaitomis užšąlantis ir atitirpstantis grunto sluoksnis vadinamas veikliuoju sluoksniu. Įšalę gruntai skiriasi charakteringa šalčio tekstūra. Skiriama masyvioji tekstūra, kada ledas būna tiktai grunto porose ir matomų ledo tarpsluoksnių nėra. Būdinga gabaliniams ir smėliniams, o taip pat mažo drėgnio moliniams gruntams. Sluoksniuotos tekstūros atveju, charakteringos moliniams gruntams, įšąlantiems pritekant vandeniui. Tinklinė tekstūra būdinga labai užtvindytiems moliniams gruntams. Ledo intarpai ir tarpsluoksniai sudaro sudėtingą tinklą. Puriuose gabaliniuose gruntuose gali formuotis plutelinė tekstūra, ledas sudaro pluteles ir lęšius apie grunto daleles. Ledo buvimas įšalusiuose gruntuose, o tuo pačiu jų stiprumo ir deformavimosi būvis iš esmės priklauso nuo išorinių veiksnių kitimo - visų pirma neigiamos temperatūros. Įšąlant gruntams, ypač moliniams, ledu virsta ne visas porų vanduo, o tik jo dalis. Kvarciniuose smėliuose praktiškai nebūna sujungto vandens, visi faziniai kitimai baigiasi esant temperatūrai, artimai 0°C. Moliniuose gruntuose, didėjant molio dalelių kiekiui, sujungtojo vandens santykinis kiekis didėja. Nurodyti įšalusių gruntų ypatumai reikalauja įvesti papildomas fizines charakteristikas. Svarbiausia įšalusių gruntų ypatybė yra jų slūgumas atitirpstant- staigus grunto tūrio mažėjimas tirpstant ledui ir nusispaudžiant vandeniui, kas gali sukelti pernelyg dideles statinių deformacijas. Silpni vandens prisotinti moliniai gruntai. Jiems priskiriami dumblai, juostuotieji moliai, vandens prisotinti liosiniai gruntai ir kai kurios k.t. molių rūšys. Tokių gruntų charakteringi ypatumai yra jų didelis poringumas natūraliame būvyje, vandens sotis, mažas stiprumas ir didelis deformavimasis. Dumblais vadinamos vandens prisotintos vandens telkinių nuosėdos, susidariusios vykstant mikrobiologiniams procesams. Dumblų drėgnis viršija takumo ribos drėgnį (W>WL), poringumo koeficientas e > 0,9. Pagal sudėtį dumblai skiriasi nuo kitų molinių gruntų padidintu kiekiu organinių likučių, kurie nuosekliai skaidosi nuogulos natūralaus tvirtėjimo procese daugelį metų. Dumblai slūgso vandens telkinių dugne, tiesiog po vandeniu arba po nestoru smėlio nuogulų sluoksniu, arba po durpėmis. Dumblų svarbi savybė, kad nesuardytame būvyje jiems būdingas nedidelis struktūrinis stiprumas. Dumblų struktūra lengvai suyra esant statinėms apkrovoms, viršijančioms struktūrinį stiprumą, ir ypač veikiant dinaminėms apkrovoms. Tačiau laikui bėgant vandens - koloidiniai ryšiai dumbluose atsistato ir tankėdamas dumblas tvirtėja. Juostuotieji moliai - tai gruntų sluoksnis, sudarytas iš horizontaliai persisluoksniavusių plonų ir labai plonų tarpsluoksnių smėlio, priesmėlio, priemolio ir molio. Bendram juostuotųjų nuogulų sluoksnis gali siekti 10 m ir daugiau. Jos susidarė priešledyniniuose ežeruose lygumų apledėjimo metu. Juostuotieji moliai ypatingų gruntų kategorijai priskiriami dėl tekstūros savitumo, plono horizontalaus sluoksniuotumo, kuris sukuria nuogulų ypatingas savybes. Sluoksniuota tekstūra sukelia savybių anizotropiją. Juostuotųjų molių didelis poringumas ir drėgnis įtakoja jų mažą stiprumą ir didelį deformavimąsi veikiant apkrovoms. Durpės ir durpingi gruntai. Durpėmis vadinamos organinės nuogulos ne mažiau kaip 50 % sausos masės sudarytos iš augalijos likučių. Organiniai - mineraliniai dariniai - smėlio, dulkių ir molio, turintys durpių sausos medžiagos masės nuo 10 iki 50 % kiekio, vadinami durpingais gruntais. Durpės priskiriamos prie ypač gniužių gruntų. Durpių ir durpingų gruntų laikomoji galia taip pat labai nedidelė. Todėl sluoksniai, turintys durpingų gruntų, priklauso prie statinių pagrindų blogiausių tipų. Piltiniai gruntai. Žmogaus intensyvi ūkinė veikla privertė susidaryti ypatingai nuogulų atmainai - piltiniams gruntams. Jiems priskiriami gamtinės kilmės gruntai su suardyta natūralia struktūra, o taip pat pramoninės gamybos mineralinės atliekos, kietosios buitinės atliekos. Piltinių gruntų užimamos teritorijos paprastai yra buvę daubos, tvenkiniai, pelkės, upių šalpos ir pan. Užpilamų sklypų reljefas, kaip taisyklė, stipriai raižytas, todėl piltinių gruntų storis dažnai būna labai nevienodas. Piltiniuose gruntuose vyksta įvairūs fiziniai, fiziniai-cheminiai, biologiniai ir kiti lėtiniai procesai. Jie sukelia, iš vienos pusės, gruntų savaiminį tankėjimą, stiprėjimą, iš kitos - kaip atskirų agregatų struktūros, taip ir atskirų dalelių skilimą, stiprumo mažėjima. 2.1.PAGRINDINĖS FIZINĖS GRUNTŲ CHARAKTERISTIKOS. Charakteristikų reikšmė. Kiekvieno grunto įvertinimas atliekamas naudojant visą eilę fizinių charakteristikų. Gruntų sudėties, struktūros ir būvio įvairovė neišvengiamai reikalinga didelio skaičiaus šių charakteristikų rodiklių. Vieni iš jų tiesiogiai naudojami pagrindų skaičiavimuose, kiti - gruntų klasifikacijai. Vienų charakteristikų kiekybiniai rodikliai nustatomi bandymų duomenimis, dažniausiai tiriant grunto bandinius, kitų - skaičiuojant pagal bandymų rodiklių reikšmes. Charakteristikos. Paprastai tam tikrą grunto tūrį sudaro trys komponentės: V=Vt+V2+V3; čia V1;V2;V3 - atitinkamai grunto kietoji, skystoji ir dujinė komponentės. Visa grunto masė išreiškiama m=m1+m2; čia m1 ir m2 - atitinkamai kietųjų dalelių ir porų vandens masė. Grunto drėgnis yra vandens ir kietųjų dalelių masių santykis, išreikštas vieneto dalimis arba procentais: W=m2/m1=(m-m1)/m1 . Drėgnis nustatomas svėrimo metodu laboratorinėmis sąlygomis. Sveriamas drėgno grunto bandinys, po to džiovinamas 105°C temperatūroje iki pastovios masės lygios kietųjų dalelių masei. Skirtumas atitinka išgaravusio vandens iš grunto masę. Grunto tankis (g/cm3, t/m3) yra grunto masės santykis su jo tūriu ρ=m/V. Grunto tankis paprastai nustatomas pjaunančiu žiedu paimant žinomą grunto tūrį arba parafinuojant netaisyklingos formos bandinį. Po to sveriant nustatoma grunto masė. Grunto vienetinis svoris naudojamas skaičiuojant statinių apkrovas ir įtempimus nuo savojo svorio, rodantis natūralaus grunto vieno m3 svorį (kN/m3): γ=ρg. Grunto vienetinis svoris priklauso visų pirma nuo tūrių santykio, kuriuos užima i kietosios dalelės ir poros. Grunto dalelių tankis (g/cm3, t/m3) randamas kaip grunto kietųjų dalelių masės santykis su jų tūriu: ρ=ml/V1. Dalelių tankis priklauso tiktai nuo jų mineralinės sudėties. Dalelių vienetinis svoris išreiškiamas dalelių tankio ir laisvojo kritimo pagreičio sandauga: γs=ρsg Sauso grunto tankis dažnai vadinamas grunto skeleto tankiu ir randamas kaip sauso grunto dalelių masės santykis su viso grunto tūriu: ρd=m1/V Sauso grunto (skeleto) vienetinis svoris išreiškiamas formule: γd=ρdg Grunto poringumas yra porų tūrio santykis su viso grunto turiu, kas atitinkaka porų tūrį grunto tūrio vienete: n=(V2+V3)/V Kietųjų dalelių santykinis kiekis grunto tūrio vienete išreiškiamas a=V1/V. Tuomet a+n=1 Dydžiai a ir n paprastai išreiškiami vieneto dalimi, kartais procentais. Grunto poringumo koeficientas yra porų ir kietųjų dalelių tunų santykis, išreikštas vieneto dalimis e=n/a. Grunto poringumo koeficientas yra viena iš svarbiausių charakteristikų ir tiesiogiai naudojama skaičiavimuose. Smėliniams gruntams jis pakankamu tikslumu charakterizuoja jų sanklodos tankį ir naudojamas kaip klasifikacinis rodiklis. Soties laipsnis yra vandens tūrio grunto porose santykis su porų tūriu ir atitinka grunto drėgnio santykiui su jo pilnuoju drėgnio imlumu. Sr=Wρs/eρw Pagal soties laipsnį gruntai taip skirstomi: mažai drėgni, kai 0

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!