Влияние водонасыщенности на показатели прочности пеiаного грунта
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
?роходящими через начало координат и направленными выпуклостью вверх. Были составлены карточки испытаний всех образцов на сдвиг в сухом (№1-3) и водонасыщенном (№4-6) состоянии, включающие в себя физические характеристики грунта, данные опыта и графики зависимости сопротивления сдвигу от нормального давления, по которым определялся коэффициент внутреннего трения для каждого из образцов. Величины угла внутреннего трения подчитаны для всех видов испытаний и проведен анализ полученных результатов.
4. Результаты исследований и их обсуждение
На основании результатов всех испытаний (рис. 6 и 7) установлено, что влияние водонасыщенности на сопротивление сдвигу исследуемых образцов проявляется через изменение величины угла внутреннего трения между частицами. iеплением пески не обладают, характеристики состава и свойств изученных песков приведены в (табл. 6).
Для песка средней крупности (образец №2) получены следующие данные угла внутреннего трения: в воздушно-сухом состоянии ?=300, при полном водонасыщении ?=270. Для мелкого песка (образец №3) в воздушно-сухом состоянии ?=270, при полном водонасыщении ?=250. Для пылеватого же песка (образец №1) изменение угла внутреннего трения существенно: в воздушно-сухом состоянии ?=310, при полном водонасыщении ?=240.
Изучив полученные данные углов внутреннего трения образцов в воздушно-сухом состоянии, пришли к выводу, что величины углов зависят от гранулометрического состава изученных песков. Действительно, при рассмотрении наиболее характерной фракции песка образцов №2 и №3, пришли к выводу, что с уменьшением ее размеров закономерно снижается и угол внутреннего трения за iет уменьшения при этом сил iепления (см. табл. 6). Однако, помимо этого фактора, на величину угла внутреннего трения песка заметно влияет значение его начальной пористости. Действительно, для пылеватого песка, имеющего значение пористости 39%, обнаружен самый большой угол внутреннего трения в сухом состоянии ?=310. Для мелкого же песка, имеющего значение пористости 41%, обнаружен самый маленький угол ?=270.
Это обусловлено тем, что в плотном сложении благодаря более плотной укладке каждая частица окружена большим числом соседних частиц. В результате этого в единице объема грунта возрастает число контактов, что выражается в увеличении угла внутреннего трения и относительного зацепления частиц. Опыты показывают, что сопротивление сдвигу песка, частицы которого находятся в зацеплении, может рассматриваться как особый вид трения.
Таблица 6. Характеристика состава и свойств пеiаного грунта
Образец №Вид грунтаНаиболее характерная фракцияСодержание пылеватой фракцииПлотность твердых частиц ?s, г/смiПлотность грунта ?, г/смiПористость n, %1песок пылеватый0,1-0,05 мм 412.661.62392песок средней крупности0.25-0,1 мм 38.671.62403песок мелкий0,5-0,25 мм 462.691.6141
Чем плотнее песок, тем больше зацепление, тем больше дилатансия, тем больше девиаторное напряжение, необходимое для формоизменения. По мере осуществления дилатансии сопротивление дальнейшему формоизменению падает и это падение тем больше, чем плотнее песок. При установившемся течении отсутствуют зацепление и дилатенция и формоизменение происходит при постоянном значении девиаторных (сдвигающих) напряжений. В этом состоянии коэффициент пористости не зависит от начальной пористости грунта перед испытанием [4].
Гольдштейн М.Н. предложил называть составляющую сопротивления сдвигу песка, зависящую от его плотности, трением зацепления. Следовательно, величина угла внутреннего трения зависит от начальной пористости грунта.
По результатам лабораторных испытаний выяснилось, что углы внутреннего трения мелкого песка и песка средней крупности при полном водоносыщении, на 2-30 меньше, чем тот же угол у песка в сухом состоянии. Вода, поступая в поры грунта, выполняет роль смазки, облегчающей переориентацию частиц при сдвиге и уменьшающей при этом угол внутреннего трения на несколько градусов. У пылеватого же песка, содержащего частиц диаметром < 0,1 мм больше 50%, угол внутреннего трения при насыщенении водой оказывается меньше сухого на 70. Это объясняется тем, что при высокой скорости сдвига, в то время как у крупнозернистого песка выделение воды заканчивается вскоре после нагрузки, у пылеватого песка оно замедляется ввиду его незначительной фильтрующей способности. Возникает значительное поровое давление, которое уменьшает давление в скелете грунта и тем самым снижает общее сопротивление сдвигу и соответственно угол внутреннего трения. Если возникшее поровое давление станет равным действующему на грунт давлению, то и песок перейдет в разжиженное, плывунное состояние, что будет сопровождаться потерей устойчивости сооружений, построенных на песке или его оплыванию на склонах [2].
Анализируя полученные материалы, можно отметить, что iеплением пеiаные грунты не обладают. Наибольший угол внутреннего трения обнаружен для пылеватого песка, что связано с наименьшим значением его начальной пористости, который резко уменьшается при насыщении этого песка водой. Ко всему вышесказанному следует отметить, что говоря о пылеватом песке, мы имеем ввиду значительное содержание в нем преимущественно тонкопеiаной фракции. В то время как у остальных образцов преобладает содержание среднепеiаной (образец №2) и мелкопеiаной (образец №3). А содержание именно пылеватой фракции влияет на свойства песков в равной степени, ввиду одинакового ее количества в каждом из образц?/p>