Пальмер жіктемесі 4 страница

Олардың жалпы физикалық сипаттамасы тығыздық бөлшегі, грунттың тығыздығы грунттың ылғалдылығы болып табылады. Грунттың әр түрлі физика-механикалық қасиеттерінің негізгі көрсеткіш түрлері 6-кестеде көрсетілген.

6-кесте

Грунттың физикалық-механикалық қасиеттері

Көрсеткіштері	Белгіленуі өлшем бірлігі	Грунт түрлері
Жартасты	Байланысты	Байланысты емес
1.Грунт бөлшегінің тығыздығы	, кг/м ^3
2.Грунттың тығыздығы	, кг/м ^3
3. Құрғақ грунт	, кг/м ^3
4.Табиғи ылғалдылық	W, бірлік өлшемі
5. Кеуектілік	n, %
6.Кеуектілік коэффициенті	, бірлік өлшемі
7.Суға қанығушылық	Sr
8. Грануломет- риялық құрамы		-	+	+
9. Біртекті емес коффициент	Kn	-	-	+
10.Иілімділік саны	Ip % (бірлік өлшемі)	-	+	-
11. Аққыштық - тың шегі	Wz (бірлік өлшемі)	-	+	-
12. Аққыштық - тың төменгі шегі	Wp (бірлік өлшемі)	-	+	-
13. Консистен - ция көрсеткіштері	I1 (бірлік өлшемі)	-	+	-
14.Құмды грунттың тығыздық дәрежесі (тығыздыққа қатысты)		-	+	+
15.Сүзілу еселеуіші	K, м/тәу	+	+	+
16. Деформация модулі	E, Мпа	+	+	+
17. Шөгу модулі	Ip мм	-	+	+
18.Пуассон коэф.	м
19. Ішкі үйкеліс бұрышы	C, МПа	+	+	+
20.Сығуға уақытша кедергісі	Rc, МПа	+	-	-
21.Жұмсару коэффициенті	К ж	+	-	-

3.3.2 Борпылдақ грунттардың физикалық қасиеттері

Гранулометриялық құрам немесе грунттың түйіршік құрамы деп зерттелетін грунттың жалпы массасында пайызбен көрсетілген ірілігі әр түрлі минералдарды бөлшектердің болуын айтады. 0,05 мм және 0,05-0,25 мм фракциялы грунттың түйіршік құрамын анықтау үшін ареометрлік әдіс немесе пипетка әдісі, ал ірі бөлшектерді бөліп алу үшін елеуіш немесе грохоттан елеу қолданылады. Инженерлік-геологиялық жіктеулі елеуіштердің стандартты өлшемдері – 0,1; 0,25; 0,5; 1,2; 5; 7; 20; 40; 60; 80; 100 мм. 100 мм-ден ірі бөлшектер өлшеу жолымен қолмен алынады. Бетонды жасау үшін қолданылатын құмтасты, қиыршықтасты грунттардың гранулометриялық құрамын тесік диаметрлі құрылыс жіктеуіне сай елеуіштермен анықтайды, мұнда 5 мм -ден кіші бөлшектер өзінше бөлінеді; 2,5; 1,2; 0,6; 0,3; 0,14; және 0,14 мм кіші. Өлшемі 5 мм-ден ірі бөлшектер инженерлік-геологиялық жіктеуі бойынша бөлінеді. Грунттың түйірлік құрамын анықтаудың нәтижелері кесте және график түрінде беріледі, мұнда (логарифмдік масштабта) абцисса осі бойынша бөлшектердің диаметрі миллиметрмен көрсетіліп берілсе, ал ордината осі бойынша (пайызбен алынған) бөлшектер құрамының нәтижелері өсуі ретімен көрсетілген.

Инженерлік-геологиялық және құрылыс практикасында 0,005 мм -ден (%) аз өлшемді сазды бөлшектердің құрамы келесі сазды грунттардың жеңілдетілген жіктелуі бойынша анықталады:

Саз > 30 саздақ 10-30

Құмайт 10-3 құм < 3

Ірі сынықты және құмды грунттар түйіршік құрамына байланысты 7-кестеде көрсетілген келесі түрлерге бөлінеді.

Гидротехникалық объектілерді жобалаған кезде байланыспаған түйірлік грунттардың біртектілік емес коэффициентінің дәрежесін білу қажет. К_н = d₆₀\d₁₀, мұндағы d₆₀\d₁₀ – бөлшектер диаметрі.

К_n≤3 – грунт біртекті, ал К_n>3 – біртекті емес деп аталады.

7-кесте

Грунт	Бөлшектер өлшемі, мм	Бөлшектің құрамы, массалық бөлігі, %
А. Ірі сынықты дөңбекті -(жұмырланбаған бөлшектер) - дөңбектің болуы
-қойтасты (жұмырланбаған бөлшектер)
-қиыршықтасты (жұмырланбаған бөлшектер)
Б. Құмды
Құм
Қиыршықтасты
Ірі	0,5
Орташа ірілікті	0,25
Ұсақ	0,1	75
Шаңды	0,1	75

Грунт бөлшектерінің тығыздығы ( _s) қатты бөлшектер массасының, грунт кеуектеріндегі су массасын есепке алмағанда, бөлшек көлеміне қатынасына тең. Бөлшек тығыздығы жыныстағы минералдардың тығыздығы мен органикалық заттардың болуына байланысты. Әдетте құмды-сазды грунттар бөлшектерінің тығыздық мәні 2500-2800 кг/м ³ аралығында болады. Ең аз тығыздықты құрамында қарашірік кездесетін грунттар, ал жоғарғы тығыздық – ауыр минералдарда болады (пирит, оксидтер, темір және т. б.). Грунт бөлшектерінің тығыздығын 8-кесте арқылы жуықтап есептеуге болады.

Грунт тығыздығы () деп грунт массасы мен кеуектеріндегі су массасының оның көлеміне қатынасын айтады. Жартасты емес (дисперсті) грунттың тығыздығы олардың кеуектілігі, ылғалдылығы және төменгі дәрежедегі минералдық құрамына байланысты. Жартасты емес грунттар тығыздығы әдетте 1200- 1300 кг/ м ³ аралығында болады.

8-кесте

Грунт	Грунт түйірлерінің тығыздығы, кг/ м ^3
Шектік мәні	Орташа мәні
Ірі сынықты, құмдар (шаң-тозаңдылардан басқа)	2650-2690
Шаң-тозаңды құм, құмайт	2680-2710
Саздақ	2700-2730
Саз	2720-2780

9- кесте

Құм	Әр түрлі тығыздықты құмдар үшін кеуектілік коэффициенті, бірлік бөлігі
тығыз	орташа	борпылдақ
Сазды	0,5	0,5-1	1
Қиыршықтасты	0,55	0,55-0,7	0,7
Ірі, орта ірі және ұсақ	0,6	0,6-0,75	0,75
Шаң-тозаңды	0,6	0,6-0,8	0,8

Грунт ылғалдылығы (W) деп берілген көлемдегі грунттың құрамындағы су массасының 100-105 ⁰C тұрақты массаға дейін кептірілген грунт массасына қатынасын айтады. Грунт сипаттамасының бастапқыларын _s және W біле отырып, есептеу жолымен олардың туынды сипаттамаларын табуға болады.

Құрғақ грунт тығыздығы ( _d) деп құрғақ грунт массасының (кеуектеріндегі су массасын есепке алмағанда) грунттың алатын барлық көлеміне қатынасын айтады:

_d = (I+ W)

Грунт кеуектілігі (n) грунттағы кеуектер көлемінің () грунттың жалпы көлеміне қатынасы.

n=V_п /V_түй. + V_п=[1 – _s (1+W)]-100

Мұндағы V_түй. – грунт түйірлерінің көлемі.

Кеуектілік коэффициенті деп кеуектер көлемінің қатты заттардың, яғни құрғақ грунттың тығыздығына қатынасын айтады:

= V_п /V_түй.= n/ 1-n = _s – _b/ 1+E,

Мұндағы _b – 1000 кг/ м ³- қа тең судың тығыздығы.

Суға қаныққан топырақ тығыздығы ( _max) мына формуламен анықталады:

_max = _d + n _b = _/1 + W+ /1 +

Грунт ылғалсыйымдылығының тығыздығы (W_h) деп кеуектердің сумен түгелімен толуы кезіндегі топырақ ылғалдылығын айтады:

W_h = / _s

Суғақанығу коэффициенті (ылғалдылық дәрежесі) S_z – кеуектердің сумен толу бөлігі:

S_z - W/W_n = W/S_pb

Ылғалдылық дәрежесіне байланысты топырақтар аз ылғалдылар (0 S 0,5),ылғалдылар (0,5 S_z 0,8) және суға қаныққандылар (0,8 S_z 1) болып бөлінеді.

Иленгіштік деп топырақтың көлемін өзгертпей-ақ формасын өзгерту қабілеттілігін айтады. Сазды грунттың иленгіштігі оның ылғалдылығына байланысты. Ылғалдылықтың сипатты мәндері иленгіштіктің шегі болып табылады. Иленгіштіктің жоғарғы шегі (W_L)– бұл грунт ылғалдылығы, ылғалдылықтың шамалы өсуі аққыштық күйіне айналады. Иленгіштіктің төменгі шегі (W_р) ылғалдылыққа сәйкес болады, ылғалдылықтың кемуінен грунт жартылай қатты күйге айналады. Осы ылғалдылық кезінде диаметрі 3 мм жгутқа жайылған топырақ үгіле бастайды. W_р ылғалдылық кезінде грунтты карьерде өңдеуде және берілген тығыздықтардың мәндері бойынша құрылыстарға қолдануға болады. W_L ылғалдылығы кезінде топырақ пайдалану қиын және арнайы жұмыстарды талап етеді.

Иілгіштіктің жоғарғы және төменгі айырымын ылғалдылықтың саны L_p = W_L – W_p деп атайды. Ол сазды грунттардың маңызды жүйелі көрсеткіші болып табылады, пайыздық мәні бойынша оларбылайша бөлінеді:

Құмайт 1 1 7

Саздақ 7 1_р 17

Саз L_p 17

Топырақ консистенциясы I_L сазды топырақтардың деформацияларға және олардың сыртқы күштерге кедергі болу қабілеттілігін сипаттайды. Оны консистенцияның көрсеткішімен бағалайды:

I_L = W – W_p / L_p

Консистенция көрсеткіштерінің мәні бойынша сазды топырақтар келесі атауларға ие:

Құмайттар:

Қаттылар I_L 0

Иілімдер 0 I_L 1

Аққыштар I_L 1

Саздақтар мен саздар:

Қаттылар I_L 0

Жартылай қаттылар 0.5 I_L 0.25

Қатты иілімділер 0.25 I_L 0.5

Жұмсақ иілімділер 0.5 I_L .75

Аққыштық иілімділер 0.75 I_L 1

Aққыштар I_L 1

Ылғалдылық, суға қанығу коэффициенті, иілгіштіктің шегі мен консистенция көрсеткішінің гидротехникалық құрылыстар кезінде сазды топырақтардың жарамдылығына алдын ала бағалау үшін маңызды болып табылады.

Өңдеу кезінде сонымен бірге жабысқақтық та үлкен мәнге ие, яғни ылғалдылықтың берілген мәндері бойынша сазды грунттардың заттардың бетіне жабысу қабілеті. Жабысқақтық грунтқа жабысып қалған заттың алынуына қажетті күшпен сипатталады және де 0,05 пен 0,02 МПа - ға дейін өзгереді.

3.3.3. Борпылдақ грунттардың механикалық қасиеттері

Грунттардың сызықты деформациясының принципі. Ғимараттар мен басқа да құрылыстарды салу жобалау кезінде деформация мен беріктілігі (тұрақтылығы) бойынша грунттардың сенімділігі жеткілікті қамтамасыз етілуі қажет.

Грунттар деп өзара байланысқан және түрлі механикалық қасиеттерге ие болатан әр түрлі бөлшектерді құрайтын күрделі жүйені айтады. Олардың ең басты ерекшелігі, тұтас денелер болып табылмайды, тұтас серпімді денелер үшін кернеулік теориясын, әсіресе жартасты емес грунттар үшін қабылдау талап етеді.

Артындылардың әсерінен топырақ кеуектері көлемі кішірейіп, нәтижесінде нығыздалады (қысылуы). Осы кезде, егер топырақ кеуектері сумен толса, онда оның қысылуы тек кеуектерден суды сығып алу жағдайы кезінде ғана болуы мүмкін, яғни нығыздалу жылдамдығы судың сүзілу жылдамдығына тәуелді болады.

Артындының әрі қарай көбеюінен грунт бөлшектерін ығыстыруға жанама кернеу пайда болады. Осыған сәйкес кернеу жылжу кедергісінен көп болса, бөлшектердің ығысуы және грунттың бұзылуы басталады. Грунттардың бұзылуы мен нығыздалу процесін бір деформациясының кернеудің тәуелділігін графигімен анық көрсетуге анық көрсетуге болады. Бірінші учаскедегі барлық деформациялар (шөгінділер) грунттың нығыздалуының нәтижесінде өтеді, яғни грунт кеуектерінің көлемінің өзгеруі есебінен сызықты болып табылады. Түзу сызықты тәуелділік учаскесі грунттың нығыздалу нәтижесі деп аталады.

Графиктің екінші учаскесінде, өспелі жүктеменің әсерінен бір-біріне қатысты бөлшектердің жылжуы басталады, қалыпты кернеуцлер мен артындының арасындағы қисық сызықты сипатқа ие болады. Бұл учаске жылжулардың дәрежесі немесе грунттардың тірелуі деп аталады. Іргетасқа түсетін жүктеменің әрі қарай көбеюінен жылжу деформациясы күрт өседі де, жүктеме көбеймей-ақ іргетастың отыруына алып келеді, яғни грунттың толық бұзылуы жүреді жжәне оның фундаментінің астынан жылжиды. Бұзылу сатысында шөгу тез арада өседі. Құрылыс негізінің бұзылуын тоқтату үшін, грунтқа берілетін күштер, өздерінің нығыздалу деңгейлерінің мәндерімен сәйкес болуы керек және кернеулер мен деформациялар арасындағы пропорционалдық шегінен артпауы қажет. Бұл шектеу грунттардың сызықты деформациаланған денелер ретінде қарастырылуына және олар үшін сызықты деформациялану принципінің түзілуіне әкеледі: тәжірибелік мақсаттар үшін жеткілікті кернеулердің кішкентай өзгерістері кезінде нақтылық деп грунттар үшін жалпы деформациялар мен кернеулер арасындағы тәуелділікті сызықты деп санауға болады.

Борпылдақ грунттардың сығылғыштығы

Сығылғыштық деп сыртқы жүктеменің әсерінен, кеуектіліктің азаюы мен тығыздығының көбеюіне қарай өзінің көлемін өзгерту қабілетін атайды. Грунттардың сығылғыштығын зертханалық және далалық жағдайларда анықтайды.

Зертханада грунттың сығылғыштығын зерттеуді әдетте одометрлерде жүргізеді. Сазды және құмды грунттар үшін сығымдағыш сынауларды үлгінің 20-25мм биіктігі кезінде ауданы 40 және 60 см² болатын одометрлерде жүргізеді.

10-сурет. Компрессиялық аспап:

1–кеуекті түбі; 2–суға қаныққан грунттарды зерттеу кезінде қолданылатын су үшін ванна; 3– сақина; 4–поршень; 5–артынды; 6–шөгуді өлшеуіш аспап; 7–грунт үлгісі; 8– сүзу қағазы

Ірі сынықты грунттардың сығылғыштығын үлгінің диаметрі мен биіктігі зерттеліп отырған грунттың максималды фракциясының өлшемінен 5 – 6 см кем болмайтын аспаптарда зерттейді. Әдетте, ірі сынықты грунттарды зерттеу кезінде одометрлердің өлшемдері 1 м-ден асады.

Сынау кезінде сазды грунт 0,05; 0,1; 0,2; 0,3 және 0,5 МПа-ді сатылармен қойылатын қысыммен сығылады. Ірі сынықты грунттар үшін аспаптардағы қысымды ең үлкен мәндеріне дейін жеткізеді.

Қысымның әрбір сатысы кезінде үлгі шөгінділерінің тұрақтануына қажет уақыт үлгінің түріне тәуелді. Ірі сынықтылар мен құмтасты грунттарда бұл процесс тез жүреді және тұрақтану уақыты минуттармен өлшенеді, ал сазда ол тәулікке созылуы мүмкін.

Сынаулардың нәтижелері бойынша топырақ кеуектілігінің кернеуге тәуелділігін көрсететін компрессиялық қисықты (11-сурет) тұрғызады.

11-сурет. Грунт кеуектілігі коэффициентінің кернеуге тәуелді компрессиялық қисығы: 1- жүктеме қисығы, 2- босау қисығы, 3- түзу қимасы

Алынған мәліметтердің негізі бойынша грунттың жалпы деформациясының модулін Е₀, сығу коэффициентін а_L грунт шөгінділерінің модулін L_p анықтайды.

Грунттардың жалпы деформациясының модулі сығу кернеуінің салыстырмалы деформацияға қатынасын білдіреді.

E = (1 + ε₀/a) , кгс/см²

мұндағы, ε₀ – грунт кеуектілігінің бастапқы коэффициенті, бірлік бөліктері;

а – сығу коэффициенті, МПа ^-1;

– жақтың созылуының коэффициентінн тәуелді болатын коэффициент.

Грунттардың сығылу коэффициенті кеуектілік коэффициентінінің сығатын кернеуіне өзгеру қатынасына тең:

а = ( ₁ - ₂)/( ₂ – ₁), см²/кгс

Шөгу модульі L_p қалындығы 1 м грунт қабатының деформациясының өлшемдерін көрсетеді (милиметрмен), оған қосымша кернеу берілген кезде:

L_p = 1000×Δ h / h_0.

мұндағы: h₀ − үлгісінің бастапқы биіктігі, м;

Дата добавления: 2015-08-31