Gruntų mechanika

1.Fizinės gruntų savybės: granulometrinė sudėtis; plastiškumas; drėgnis; konsistencija; grunto tankis; grunto vienetinis svoris; kietųjų dalelių tankis; poringumas; tankus; soties laipsnis; filtracinės savybės. 1.1 Gruntai. Jų klasifikacija. Gruntų sudėtis. Gruntais vad. visos uolienos naudojamos inžinerinėje veikloje. Jie skirstomi i dvi klases: uoliniai ir neuoliniai. Uolieniniai gruntai tai įvairios kilmės uolienos, kurių dalelės sujungtos standžiais kristaliniais ar cementiniais ryšiais (granitas, dolomitas, klintis.) Šie gruntai stiprūs, geras pagrindas pastatams. Neuoliniai gruntai – skirstomi i dvi grupes: nuosėdiniai nesucementuotieji ir dirbtiniai. Nuosėdiniai nesucementuoti dar skirstomi į : gabalinius, smėlinius ir molinius. Gabaliniai gruntai – nesucementuotos uolienų nuolaužos, jose didesnių kaip 2mm dalelių yra daugiau kaip 50%. Sausi smėliniai gruntai yra birūs, sudaryti iš mažesnių kaip 2mm dalelių, kurių yra daugiau kaip 50%. Moliniai gruntai – sankabūs, sudaryti iš labai smulkių dalelių, pasižymi plastiškumu. Smėliai ir moliniai gruntai vadinami dispersiniais. Dispersiniai gr. daug stipresni už uolinius, nes tarp jų mineralinių dalelių yra tik trintis ir sankabumas. Genetiniu požiūriu gr. skirstomi į: kontinentinius ir jūrinius. Dažniausiai susiduriama su kontinentiniais jie skirstomi į: eliuvinius, eliuvinius, proliuvinius, aliuvinius, ežerų ir pelkių, deltų ir lagūnų, moreniniai, fliuvioglacialiniai, limnoglacialiniai, eoliniai. Dirbtiniai gruntai dažnai vadinami antropogeniniais arba technogeniniais. Tai supiltieji gr., taip pat natūralūs, kurių savybės dirbtiniai pakeistos. Gruntų sudėtis: dispersiniai gruntai yra natūralios daugiafazės sistemos, susidedančios iš kietosios ir dujinės fazių. Kietąją fazę sudaro mineralinės dalelės, skystoji fazė - vanduo, o dujinė - oras ir vandens garai. Atsižvelgiant į tai, kurios fazės sudaro gruntą, skiriami trys gruntų modeliai: vienfazis, dvifazės, 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. 1.2 Kietosios gruntų dalelės. Šios dalelės sudarytos iš įvairaus didumo ir formos mineralinių grudelių – fizinio ir cheminio dūlėjimo produktų. Pagal didumą jos skirstomos į 6 granulometrinės frakcijas. Smulkiosios frakcijos: smėlis, dulkės, molis. Stambiosios – riedulių, gargždo, žvyro frakcijos. Smėlio frakcija susideda iš kompaktinės formos standžių kvarco ir lauko špatų dalelių. 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 šios frakcijos susidarę gruntai nesankabūs ir neplastiški, nebrinksta arba mažai brinksta, absorbuoja daug vandens ir sunkiai jį atiduoda, mažai laidūs vandeniui. Molio frakcija susideda iš antrinių (molio) mineralų, susidariusių chemiškai sudūlėjus uolienoms. Jie skirstomi į tris grupes: kaolinito, montmorilonito ir ilito. 1.3 Vanduo grunte. Vanduo grunto porose gali būti skystas, ledo (kietas) ir garų pavidalo. Statybiniu požiūriu svarbiausias yra skystas vanduo. Skystas vanduo yra skirstomas i sujungtąjį ir laisvąjį. Sujungtas vanduo tai vanduo mineralinių dalelių traukos jėgomis absorbuotas prie jų paviršiaus ir sudarantis dvisluoksnę hidratinę plėvelę. Sujungtas vanduo labai tankus. Laisvuoju vandeniu vadinamas grunto porose esantis vanduo, kurio neveikia mineralinių dalelių traukos jėgos. Laisvasis vanduo dar skirstomas i kapiliarinį ir gravitacinį. Kapiliarinis vanduo esti pakilęs virš gruntinio vandens paviršiaus. Gravitacinis vanduo juda veikiamas svorio jėgos ar išorinio slėgio, sudaro vandeningus horizontus. 1.4 Granulometrinė sudėtis Įvairaus didumo mineralinių dalelių mase išreikšta sauso grunto mases procentais vad. granuliometrine sudėtimi. Sis rodiklis tik gabaliniams ir smėliniams gruntams. Pagal į jį randamas gruntų pav. Kartu su gabalinių gruntų ir smėlių pavad. turi būti nuro­dytas jų sudėties rodiklis: Cu = d60/d10.čia d60 ir d10— dalelės, už kurias mažesnių grunte yra atitinkamai 60 ir 10% sauso grunto masės. Gruntų sudėtis vienoda, kai Cu3. Lietuvos teritorijoje vyrauja smulkūs smėliai, rečiau sutin­kami vidutinio stambumo ir dulkiniai. Smėlinių ir gabalinių gruntų sudėtimi gerai apibūdinamos kitos savybės, nes jų paviršiuje neveikia traukos jėgos. Molinių gruntų granul. sudėti apibūdina plastiškumo rodiklis, molinių gruntų granul. 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 pav. turi būti nurodytas dar ir užpildo pav. bei jo konsistencija. 1,5 Grunto tankis(natūralaus, sauso, kietų dalelių) ir vienetinis svoris: Natūralaus grunto tankis yra nesuardytas ir nepakitusio drėgnumo grunto masės ir jo tūrio santykis: ρ=m/V; m- grunto masė; V- grunto turis. Jis priklauso nuo gr. tankumo ir drėgnumo. Sauso grunto tankis yra kietųjų dalelių masės ir natūralios sandaros bei nepakitusio drėgnumo grunto tūrio santykis.; W- grunto drėgnis (%). Sauso gr. tankis priklauso tik nuo gr. poringumo. Kietų dalelių tankis ρs=ms/Vs. Pagrindams ir pamatams, požeminiams pastatams, šlaitams ir kt. Skaičiuoti naudojamas Grunto vienetinis svoris γ rodantis natūralaus grunto vieno m svorį. γ=ρg=mg/V; g- svorio jėgos pagreitis. Skaičiuojant smėlių, priesmėlių ir gabalinių gruntų vandenyje vienetinį svorį, atsižvelgiama į vandens atsveriančią įtaką. Jis randamas pagal formulę : Vandenyje grunto vienetinis svoris dažniausiai lygus 10 ... 11 kN/m3. 1.6 Grunto tankumas. Poringumas ir poringumo koeficientas. Tankumo rodiklis vartojamas tik smėliams. Jis rodo smėlio natūralaus sutankėjimo laipsnį jo ribinių poringumų atžvilgiu. Kaip poringumas artimas mažiausiajam, smėlis tankus, kai artimas didžiausiajam - purus. Nuo tankumo priklauso jų suspaudžiamumas ir stiprumas. Tankumo klasifikacija nustatoma pagal tankumo laipsnį e - smėlio poringumo koefic. Poringumas yra svarbi dispersinių gruntų savybė. Nuo porų tūrio, kiekvienos jų didumo ir pobūdžio labai priklauso kitos gruntų sav. Poringumas n, kuris yra poru tūrio ir viso grunto tūrio santykis procentais. ir poringumo koefic., kuris yra porų tūrio ir kietųjų dalelių tūrio santykis vieneto dalimis Ryšys tarp šių dviejų dydžių: 1.7 Grunto drėgnis. Grunto drėgnis yra vandens masės išgarinamos gruntą džiovinant 100-105 ºC iki pastovios masės, ir kietųjų dalelių masės santykis % Gruntų drėgnis priklauso nuo jų tipo, tankumo ir padėties gruntinio vandens paviršiaus atžvilgiu. Smėlių aeracijos zonoje drėgnis ilgainiui kinta, todėl ji yra reliatyvi charakteristika. Moliniai gruntai lėtai praleidžia vandenį, todėl drėgnis čia gana pastovus. 1.8 Soties laipsnis. Soties laipsnis rodo, kuri porų tūrio dalis prisipildžiusi vandens. Jis randamas : ρs-kietų dalelių tankis, ρw-pastovus tankis. Pagal Soties laipsnį gr. klasifik: mažai drėgni, kai , drėgni, kai prisotinti vandens, kai Smėliai aeracijos zonoje dažniausiai mažai drėgni, žemiau gruntinio vandens – prisotinti. 1.9. Takumo ir plastiškumo drėgniai. Takumo drėgnis: Wl tai yra išmirkyto molinio grunto (grunto pastos) drėgnis, gruntu pereinant iš plastiko būvio į takų. Jis matuojamas procentais. Jis reikalingas moliniu gruntų plastiškumo ir takumo rodikliams nustatyti. Plastiškumo drėgnis: Wp yra išmirkyto molinio grunto (grunto pastos) drėgnis, gruntui pereinant iš plastiko i kieta. Jis matuojamas 0.1% tikslumu. Jis reikalingas molinio grunto plastiškumo ir takumo rodikliams skaičiuoti. WL ir WP nustatomi tiriant la­boratorijoje ne natūralų, o suminkyta gruntą, todėl takumo rodiklis ne visada teisingai parodo, kokios konsistencijos molinis gruntas, nes nepaisoma struktūrinių grunto ryšių. Moreniniai gruntai, dažnai gaunami minkštesnės konsisten­cijos negu tikroji. Atsižvelgiant ir į struktūrinius ryšius, gruntų konsistencija nu­statoma penetracijos principu pagrįstais metodais. Y natūralaus grunto bandinį nustatyto didumo jėga spaudžiamas plieninis kū­gis – penetrometra. Konsistencija parodo kūgio įsmigimo gylis. Tai paprastas ir greitas metodas, jį patogu taikyti ir lauko sąly­gomis. 1.10 Plastiškumo rodiklis. 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 arba atvirkščiai. Takumo drėgnis WL— tai vandens kie­kis, kai gruntas pereina iš plastiško būvio į takų arba atvirkščiai. Takumo ir plastiškumo drėgnių skirtumas, išreikštas %, vad. plastiškumo rodikliu: Ip=WL-WP. Kuo daugiau grunte yra molio frakcijos dalelių, tuo didesnis jų vienetinis paviršiaus plotas, tuo didesnis plastiškumo rodiklis (2.1 pav. d — molio frakcijos kiekis). jis rodo molinio grunto granul. su­dėtį; pagal jį nustatomas molinio grunto pav. 1.11 Konsistencija. Ji priklauso nuo natūralaus grunto drėgnio, takumo ir plastiškumo drėgnio atžvilgiu ir apibudinama takumo rodikliu IL=(W-Wp)/(WL-Wp). 1.12 Gruntu brinkimas ir išmirkimas. Brinkimas: drėkinamas molinis gruntas sugeria vandenį, storėja kietąsias daleles supančios vandens plėveles, didėja grunto tūris - gruntas brinksta εsw=Δh/h. Δh/h – santykinio brinkimo dydis εsw – max išbrinkusio grunto drėgnio Wsw %. Jie reikalingi skaičiuoti iškastos pamatų duobės dugno pakilimo h gruntui brinkstant, sužinoti, ar brinkdamas gruntas gali pereiti i taku būvį. Skirstomi: nebrinkūs, mažai brinkūs, vidutiniškai ir labai brinkūs. Brinkimo savybė: brinkinant natūralios sandaros grunto bandinį. Brinkimas įvertinamas santykiniu brinkimo dydžiu, lygiu bandinio aukščio prieaugio brinkstant ir pradinio bandinio aukščio santykiui. Išmirkimas - kai brinkdamas gruntas sugeria daug vandens, kietąsias gr. daleles supančio sujungto vandens plėvelių storis tampa didžiausias tada nustoja veikti sankabumo, tarp kietųjų daleliu, jėgos. Gruntas darosi takus - išmirksta. Išmirkęs gr. veikiamas stiprumo apkrovos deformuojasi. Išmirkimo savybė tiriama mirkant natūralaus grunto bandinius ir fiksuojant jų irimo greitį bei pobūdį. 1.13 Kapiliarinės savybės. Veikiant mineralinių grunto dalelių ir porų vandens molek. traukos jėgoms, kapiliarinėse porose susidaro įgaubti vandens meniskai, o dėl jų grunte atsiranda kapi­liarinės jėgos. Jos suteikia savybes: ka­pil. vandens kilimą ir kapil. slėgį, Meniskų veikiamas vanduo kapiliarinėse porose pakyla virš gruntinio vandens lygio ir sudaro kapiliarinio prisotinimo zoną. kapiliarinio vandens pakilimo aukštis priklauso nuo grunto struk­tūros ir tekstūros, dalelių mineralinės ir vandens cheminės sudėties, o labiausiai nuo granul. sudėties. Vanduo kapiliaru gali pakilti tiek, kad pakilusio vandens stulpo svorio jėga bus lygi menisko keliamajai galiai. Remiantis Laplaso formule, kapiliarinio vandens pakilimo aukštis: Hk=4ALFA/GAMAw*d; čia ALFA — skysčio paviršiaus įtempimas; GAMAw — vandens vienetinis svoris, d —kapiliarinės poros skersmuo. Kapiliarinio vandens pakilimo aukštis nustatomas tyrimais la­boratorijoje ar natūraliomis slūgsojimo sąlygomis kasiniuose. Kapiliarinio vandens pakilimo greitis proporcingas porų didumui-smėliuose vanduo kapiliarais kyla greitai, moliuose -labai lėtai. Kapiliarinis slėgis skirstomas y: Vidinis slėgis esti mažai drėgname grunte, kai porų vanduo susikaupia tuose taškuose, kur susiliečia dalelės, ir apgaubia juos įgaubtais meniskais. Menisku paviršiaus įtem­pimo sukeltos reaktyvios jėgos spaudžia dale­les vieną prie kitos. Dėl šių jėgų ir susidaro vidinis kapiliarinis slėgis SIGMAk (2.2 pav.). Jis grun­te pasiskirsto vienodai ir veikia visomis kryp­timis. Jo didumas priklauso nuo dalelių didu­mo ir porų pripildymo vandeniu laipsnio. Statybiniu požiūriu vidinis kapiliarinis slėgis svarbi gruntų, ypač smulkių smėlių, savybė. Jo veikiamas gruntas tankėja, pasidaro sankabus. Mažai drėgni smulkūs smėliai išlaiko vertikalią kelių metrų aukščio sie­ną, gerai priešinasi išorinei apkrovai. Išdžiūvę ar prisotinti van­dens, jie tuoj pat nustoja tų savybių, pasidaro birūs ar takūs. Vidini kapiliarinį slėgį galima apskaičiuoti pagal Laplaso for­mulę. Kai smėlio dalelės yra rutulio formos: SIGMAk=-4PY*ALFA/d. 1.14 Filtracinės savybės. Vanduo grunte filtruojasi esant hidrauliniam nuolydžiui, kuris grunte susidaro natūraliai arba apkrovus gruntą. Pastaruoju atveju grunte susidaro dideli hidrauliniai nuo­lydžiai, dėl to vanduo filtruojasi ne tik smėliuose, bet ir moliniuo­se gruntuose. Smėlių vandens filtracijos greitis išreiškiamas tiesiniu filtraci­jos — Darsi dėsniu; v=k*l; čia k- filtracijos koeficientas, l- hidraulinis nuolydis. Moliniuose gruntuose vanduo pradeda filtruotis tik esant gana dideliam hidrauliniam nuolydžiui (2.3 pav. 1- smėlio, 2- molio). Inž. skaičiavimams molinių gruntų filtracijos greičio priklausomybė nuo hidraulinio nuolydžio laikoma tiesinė: v=k*(l-lo); čia lo — pradinis hidraulinis nuolydis. Filtracinės gruntų savybės tiriamos įvairiais metodais. Filtracijos koeficientas priklauso nuo grunto granul. ir mineralinės sudėties, tankumo, struktūros ir tekstūros, gruntinio vandens cheminės sudėties ir temp. 2. Mechaninės gruntų savybės 2.1Gruntų suspaudžiamumas. Smėlių ir molių gruntų suspaudžiamumo ypatumai. Apkrovos veikiami dispersiniai gruntai deformuojasi dėl to, kad jie tankėja. Įtempimų veikia­mos, mineralinės dalelės bei jų struktūriniai agregatai pasislenka grunte, pakeičia savo padėtį, dėl to sumažėja porų tūris, sumažėja ir visas grunto tūris. Grunto suspaudžiamumas - tai apkrovos veikiamo grunto de­viacija mažėjant porų tūriui. Smėliniai ir moliniai gruntai deformuojasi skirtingai. Smėlių suspaudžiamumas labai priklauso nuo apkrovos pobūdžio. Smėliai, net ir vandens prisotinti, tankėja greitai, nes jų filtracijos koeficientai dideli. Molinių gruntų suspaudž. priklauso nuo daugelio veiks­nių. Jie tankėja tik veikiami ilgalaikės statinės apkrovos, jie poringesni už smėlius, todėl susispaudžia labiau. Jų suspaudž. labai priklauso nuo dalelių mineralinės sudėties, smulkumo ir adsorbuotų katijonų che­minės sudėties. 2.2 Suspaudžiamumo rodikliai Suspaudžiamumo koeficientas skaičiuojamas pagal ištiesintą kompresinę kreivę. Grunto deformacijų priklausomybė nuo įtempi­mų, vaizduojama kompresinę kreivę, kuri yra labai įlinkusi tik ban­dant gruntą, kai įtempimų kitimo intervalas platus. Suspaudžiamumo koeficientas mo, yra poringumo koeficiento ir įtempimo pokyčio santykis. Skaičiuojant pamatų sėdimus, vartojamas santykinis suspau­džiamumo koeficientas, kuris rodo grunto santykinę deformaciją, sukeliamą vienetinio įtempimo: mv=mo/(1+e)= h/hSIGMA; cia e-natūralaus grunto poringumo koef. Suspaudž. koef. nusakoma grunto verti-kali defor­macija, kai skersinė deformacija negalima. Deformacijų modulis Juo įvertinama ver­tikalioji ir skersinė grunto deformacija, suminė - liekamoji ir tamprioji — grunto deformacija. Jis skaičiuojamas pagal kompresinę kreivę. Tamprioji deformacija, didėjant ciklų sk, didėja iki pastovaus dydžio, kol gruntas pasidaro tampriai sutankintas. Tokio grunto deformacijos apibūdinamos tamprumo moduliu. Jis vartojamas skaičiuojant grunto deformacijas nuo dinaminės apkrovos. 2.3 Suspaudžiamumo tyrimas kompresiniu aparatu, rezultatų apdorojimas Kompresiniame aparate gruntas spaudžiamas nelei­džiant skersai deformuotis. Taip spaudžiamame grunte sudaromas vienmatis ašinės simetrijos įtempimų būvis. Toks įtempimų būvis yra po plačiais pamatais. Nesuardytos sanda­ros grunto bandinys, įdėtas į kompresinio aparato standų, nesideformuojantį metalinį žiedą, apkraunamas vertikalia apkrova, perduodama per standžius drenuojančius štampus (3.1 pav.) Bandymo uždavinys yra rasti priklausomybę tarp grunto įtem­pimų ir jo susispaudimo. Grunto bandinys kompresiniame aparate apkraunamas laipsniškai po 0,1...0,2 MPa didinama apkrova. Grunto susispaudimo dydis matuojamas nustaty­tais laiko intervalais ne mažesniu kaip 0,01 mm tikslumu. Kiekvieno laipsnio apkrova išlaikoma tol, kol grunto deformacijos santykinai stabilizuojasi. Įtempimų veikiamas h aukščio grunto bandinys kompresinio aparato žiede susispaudžia h dydžiu. Santykinė vertikali grunto bandinio deformacija yra =h/h. Įtempimas, kurio veikiamas, gruntas pradeda deformuotis, rodo grunto struktūrinį stiprumą (3.2 pav.). Bandymo kompresiniu aparatu duomenys pateikiami kompresine kreive, rodančia poringumo koefic. priklausomybe nuo įtem­pimų. Tipiška kreivė gaunama bandant plastiškus, vandens prisotintus molius arba grunto pasta. Tokiu gruntų kompresinės kreivės forma artima logaritminei (3.3 pav.1.(1-apkrovimo, 2-nukrovimo)).Nukraunamo grunto bandymo duomenys, pateikiami dekompresine kreive (3.3 pav., 2). Įvairių gruntų kompresinės kreivės skirtingos. Jų forma pri­klauso nuo grunto tipo ir poringumo. Smėliai menkai susispaudžia, jų kompresinės kreivės įlinkusios nelabai (3.4 pav., 2). Tankūs smėliai beveik nesideformuoja, jų kompresinės kreivės artimos tie­sei. Limnoglacialiniai moliai poringesni už smėlius, natūraliomis sąlygomis dažniausiai yra plastiškos konsistencijos, dėl to jie labai susispaudžia, jų kompresinės kreivės labai įlinkusios, artimos lo­garitminei kreivei (3.4 pav., 1), Moreniniai priesmėliai ir priemo­liai labai tankus, jų poringumo koef. maži, jų kompresinės kreivės, artimos tiesei ir pasvirusios žemyn (3.4 pav., 3). 2.4 Suspaudžiamumo tyrimas triašio slėgio aparatu (stabilometru), rezultatų apdorojimas. Tiriant suspaudžiamumą stubilometru, grunto bandinį veikia 3 statmeni įtempimai: vertikalus 2=1 ir horizontalus y=x =2=3 (3.5 pav.). Todėl stabilometras vad. triašio slėgio aparatu. Juo teisingiau ne­gu kompresiniu aparatu modeliuojamas grunto įtempimų ir defor­macijų būvis po pamatu natūraliomis sąlygomis. Grunto bandinys stabilometro kameroje vertikalia kryptimi apkraunamas per standžius drenuojančius štampus, o ho­rizontalia -suslėgtu vandeniu-ar oru (3.5 pav. 1-grunto bandinys,2-vandeniui nelaidi liauna plėvelė,3- drenuojantys štampai,4, 5. 6 — manometrai). Mano­metru 4 matuojamas horizontalus (skersinis) slėgis, manometrais 5 ir 6-grunto porose esančio vandens slėgis, vad. poriniu slėgiu. Stabilometro kamera yra standus, nesideformuojantis ci­lindro formos indas. Ban­dinys yra ritinio formos, jo šonai padengti liauna vandeniui nelaidžia plėvele. Nevienalyčiams bei gabaliniams gruntams tirti naudojami dideli stabilometrai. Grunto suspaudžiamumas stabilometru tiriamas įvairiais meto­dais. Iš bandymo stabiloinetru duomenų braižomas grafikas, kuris rodo grunto vertikalios deformacijos h priklausomybe nuo vertikalaus įtem­pimo 2. Pradinis grafiko ruožas artimas tiesei, todėl galima sa­kyti, kad gruntas, veikiamas nedidelių įtempimų, yra tiesiškai de­formuojamas kūnas. Remiantis tyrimo stabilometru duomenimis, grunto deformacijų modulis, atitinkantis tiesiąją grafiko atkarpą, skaičiuojamas pagal formulę: E=z/z čia z =h/h -santykinės vertikalios grunto defor­macijos prieaugis. Bandant gruntą stabilometru, galima rasti ir grunto struktūrinį stiprumą Rstr. 2.5 Skersinių deformacijų ir šoninio slėgio koeficientai, jų nustatymo būdai Šoninio slėgio koeficientas  yra horizontalių ir vertikalių įtempimų prieaugių santykis:   dx/dz užrašius šią lygį dx  dz ir suintegravus: x  z + C Tai tiesės lygtis, joje  - kampinis koeficientas, C – integravimo konstanta. Šoninio slėgio sukeltą skersinę deformaciją rodo skersinės deformacijos – Puanso koeficientas . Tarp šoninio slėgio ir skersinės deformacijos koeficientų yra funkcinis ryšys, nes jais abiem apibūdinama ta pati – grunto skersinio deformavimosi – savybė: kai skersinės deformacija negalima, šis ryšys išreiškiamas formulėmis:         ;          Skersinės deformacijos koeficientas priklauso nuo grunto savybių. 2.6 Grunto tyrimas štampu, bandymo duomenų apdorojimas ant gerai išlyginto horizontalaus grunto pav, statomas štampas per jį gruntas apkrau­namas vertikalia statine apkrova (3.6 pav. 1-bandomas gruntas, 2- štampas, 3-hi­draulinis domkratas. 4-inkarinis sijynas, 5-sraigtiniai poliai, 6-reperinė sijelė). štampas — tai plieni­nė apvali, standi plokštė. Grunto suspaudžiamumas tiriamas ir sraigtiniu štampu. Tai plieninis vamzdis, kurio apatiniame gale yra plieninis diskas, išlenktas pagal sraigtinę kreivę. Sraigtinį štampą galima įsukti į gruntą iki 10. ..12 m gylio taip, kad jo diskas būtų tiriamo grunto sluoksnyje. Tiriant šiuo metodu, nereikia kasti kasinio, įsukant užtikrinamas geras štampo sąlytis su gruntu, bandymui reikalinga nedidelė apkrova. Štam­po nusėdimas matuojamas įlinkiomačiais 0,1 mm tikslumu. Gruntas per štampą apkraunamas laipsniškai. Kiekvienas apkrovos laipsnis išlaikomas, kol grunto de­formacijos sąlygiškai stabilizuojasi. Remiantis bandymo duomenimis, braižomas grafikas, kuris rodo štampo nusėdimų dydžio priklausomybę nuo įtempimų po štampo padu (3.7 pav.). Kai įtempimai nedideli, pradinis grafiko ruožas artimas tiesei. Grunto deformacijų modulis, rastas bandant gruntą štampu, va­dinamas tikruoju, nes tirtas nesuardytos sandaros gruntas natū­raliomis sąlygomis. Be to, šiuo bandymu gruntų suspaudžiamumas ištiriamas dideliame grunto masyve. 2.7 Kiti lauko metodai grunto savybių rodikliams nustatyti 1.Spaudžiamumui tirti - bandymas štampu; 2.Kirpimo stiprumui – grunto monolito kirpimas kasinyje; 3.Statinis zondavimas. 2.8 Efektyvieji įtempimai. Porinis slėgis Apkrautame dvifaziame vandens prisotintame grunte, įtempimai  pasiskirsto i efektyviuosius ir s ir neutraliuosius w. Efektyvieji įtempimai veikia mineralinėse grunto dalelėse, dėl jų gruntas tankėja. Neurtalieji įtempimai vadinami poriniu slėgiu, veikia porų vandenyje, jo veikimu vanduo filtruojasi Performuojantis gruntui, efektyvusis ir neutralusis įtempimai kinta, bet galioja lygybė: s  w   Porinis slėgis: Apkrovus stūmoklį vienodai išskirstyta apkrova P, modelyje sukelti įtempimai iškarto persiduoda vandeniui, dėl to jame atsiranda porinis slėgis w  . jame VL 1. Spyruoklė H  P / gw 2.Vanduo 3. Stūmoklis 4. Pjezometras 2.9 Kerpamasis stiprumas (KS), šios savybės rodikliai Kerpamas stiprumas  u priklauso nuo trinties tarp grunto kietųjų mineralinių dalelių, jų sukibimo jėgų ir apibrėžiamas Kulono dėsniu:  u   tg   C  - slydimo plokštumos normalinis įtempimas  - vidinės trinties kampas [  ]; C – sankabumas [MPa]. Kirpimo stipris- rodiklis naudojamas apskaičiuoti pastatų pagrindo stiprumą ir pastovumą, grunto slėgį į atraminius paviršius, kerpamojo stiprumo rodikliai nustatomi laboratorijose. 2.10. KS tyrimas kirpimo aparatu, rezultatų apdorojimas. Nesuardytos san­daros grunto bandinys dedamas i kirpimo aparato standų nesideformuojantį žiedą, padalytą į dvi dalis (3.11 pav.1-grunto bandinys,2- standus žiedas,3-štampai) gruntas apkraunamas vertikalia jėga kuri grunte sukelia normal. įtempimus. Viena žiedo dalis, įtvirtinama aparate, o kita -apkraunama horizontalia jėga Q, kuri grunte sukelia tg (kirpimo) įtempimus =Q/A. Horizontali jėga didinama tol, kol gruntas nukerpamas. Kirpimo metodas parenkamas atsižvelgiant į grunto konsistenciją ir soties laipsnį, pastato statybos trukmę, apkrovos gruntui perdavimo greitį. Nukirpus keletą to paties grunto bandinių, braižomas kirpimo grafikas (3.12 pav., a). Norint gauti patikimas sankabumo ir vidinės trinties kampo reikšmes, grunto bandiniai kerpami esant ne mažiau kaip 3 normalinių įtempimų reikšmėms. Kirpimo grafike per eksperimentinius taškus brėžiama tiesė. Jos parametrai apskaičiuojami ma­žiausių kvadratų būdu pagal standartinę metodiką. Taip surasti lygties parametrai yra grunto sankabumo ir vidinės trinties kampo rodikliai. 2.11. KS tyrimas triašio slėgio aparatu, metodikos, rezultatų apdorojimas. Bandinys stabilometro kameroje suslėgtu vandeniu arba oru apkraunamas horizontalia apkrova, sukeliančia grunte įtempimus σ3=σ2. Vertikalus įempimasσ1 didinamas tol kol bandinio įtempimų būvis pasidaro ribinis- ir bandinys suyra. Gruntas tiriamas triašio slėgio aparatu greituoju ir lėtuoju metodais. Tiriant šiais metodais gruntui perduodamas šoninis slėgis σ3=σ2, skiriasi vertikalaus įtempimo σ1 perdavimo eiga. Stabilometru arba triašiu slėgio prietaisu reikia išbandyti keletą to paties grunto bandinių esant skirtingam šoniniam slėgiui, žinant įtempimus σ1 ir σ3 braižomas Moro apskritimų grafikas pagal Moro stiprumo teoriją ribinis įtempimų būvis nusakomas tų apskritimų gaubiamąja, kuri remiantis Kulono dėsniu yra tiesė. Nubrėžus dviejų apskritimų bendrą liestinę per M1 ir M2 taškus gaunamas kirpimo grafikas, Jo lygties parametrai rodo sankabumo ir vidinės trinties kampo reikšmes. 2.12. KS tyrimas monolito nustūmimo metodu. Kasinio dugne paliekamos nesuardytos sandaros, nuo grunto masyvo neatskirtas ritinio formos grunto monolitas. gerai priderinus ant jo uždedamas standus metalinis žiedas. Vertikali apkrova gruntui perduodama per standų štampą hidrauliniu domkratu. O horizontali-kitu, gulsčiu hidrauliniu domkratu. Grunto deformacijos matuojamos įlinkiomačiais, pritvirtintais prie reperinių sijelių. 2.13. Gruntų tyrimas statiniu ir dinaminiu zondavimu. Statinio zondavimo metodas. Zondas -tai 36 mm skersmens vamzdis, kurio apatiniame gale yra plieninis kūgis, jo pagrindo skersmuo — 35,7 mm, skerspjūvio plotas — 10 cm2, viršūnės kam­pas — 60°. į gruntą zondas įspaudžiamas hidrauliniu domkratu. Eksperimentiniais tyrimais nustatyta, kad zondo smeigimo greitis tyrimo rezultatams įtakos neturi. Domkrato reaktyvioji jėga perduodama plieniniam rėmui, kuris sraigtiniais plieniniais poliais įtvirtinamas grunte. Smeigiant zondą, mechaninių matavimo prietaisų parodymai užra­šomi kas 10 ar 20 cm. Statinio zondavimo rezultatai pateikiami grafiškai, dviem lau­žytomis kreivėmis. pagal kūginį stiprumą qc įvertinamas smėlių tankumas. Tokiu pat būdu galima nustatyti, kokios konsistencijos yra moliniai gruntai. Statybos normų instrukcijoje yra lentelės, kuriose, žinant tiriamo grunto kūginį stiprumą qc, galima rasti smėlių vidinės trinties kam­pą , smėlių ir molinių gruntų deformacijų modulį E bei molinių gruntų sąlygišką skaičiuojamąjį stiprumą Ro. Statinio zondavimo duomenys taip pat vartojami polių pagrindo laikomajai galiai skai­čiuoti. Dinaminis zondavimo metodas. zondo, naudojamo zonduojant dinaminiu metodu, vamzdis yra 42 mm skersmens, plieninis kūgiškas smaigalys — 74 mm skersmens, jo viršūnės kam­pas — 60°. Į gruntą zondas kalamas laisvai krintančiu plaktu, kurio smūgio energija standartizuota atsižvelgiant į tiriamo grunto stip­rumą. Pagal smūgio energiją, dinaminio zondavimo įrenginiai skirstomi į lengvus, vidutinius ir sunkius. Zondą galima įgilinti į gruntą ir vibruojant. Kalant zondą į gruntą, matuojamas jo įsmigimo gylis nuo plakto smūgių serijos. Smūgių skaičius parenkamas atsižvelgiant į grun­to stiprumą. Apdorojant dinaminio zondavimo duomenis, skaičiuojamas są­lyginis dinaminis grunto stiprumas pd. Remiantis dinaminio zondavimo rezultatais, nubraižomas gra­fikas, kuris rodo, kaip kinta sąlyginis dinaminis grunto stiprumas pd atsižvelgiant į zondavimo gylį. Pagal dinaminio zondavimo duomenis taip pat galima rasti kai kurių fizinių ir mechaninių grunto savybių apytikslius rodiklius. 2.14. Norminiai ir skaičiuojamieji savybių rodikliai. Norminiai grunto savybių rodikliai. Jie yra grunto, kaip pagrin­dą sudarančios medž, fizinių ir mech. savybių charak­teristika ir rodo vid, nagrinė­jamų grunto savybių reikšmes. Fizinių ir mechaninių savybių, išskyrus sankabumą ir vidinės trinties kampą, norminiu rodikliu yra aritmetinis vidurkis, apskai­čiuotas pagal individualias reikšmes, rastas laboratoriniais ar lau­ko tyrimais. Sankabumo ir vidinės trinties kampo norminiai rodikliai yra kirpimo grafiko lygties = tg+c parametrai, apskaičiuoti ma­žiausių kvadratų metodu.Norint, kad norminiu rodikliu būtų galima tinkamai apibūdinti tiriamą grunto savybę, individualių reikšmių sk. turi būti pa­kankamai didelis. Jis priklauso nuo grunto vienodumo, reika­laujamo rodiklio patikimumo bei projektuojamo pastato svarbumo. Kuo daugiau ištirta bandinių laboratorijoje ar atlikta lauko tyri­mų, tuo patikimesnis norminis rodiklis, tuo tiksliau juo apibūdi­nama tiriama grunto savybė. Skaičiuojamieji grunto savybių rodikliai. Pagrindams ir pama­tams skaičiuoti vartojami skaičiuojamieji grunto fizinių ir mecha­ninių savybių rodikliai. Jie randami norminį rodiklį padalijus iš grunto patikimumo koeficiento g pagal formulę: X=Xn/g. Grunto patikimumo koef. galima įvertinti grunto savybių individualių rodiklių nukrypimą nuo norminių. Apskaičiuojant sankabumo, vidinės trinties kampo ir vienetinio svorio skaičiuojamuosius rodiklius, grunto patikimumo koef. imamas didesnis ar mažesnis negu 1. Pagrin­dų projektavimo normomis nustatyta tokia skaičiuojamųjų rodiklių tikimybė: skaičiuojant pagal deformacijas, = 0,85, pagal laiko­mąją galią -= 0,95, pagal pirmos klasės pastatų pagrin­dus ir pamatus, =

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!