2. Определение характеристик физико-механических свойств грунтов

Характеристики физико-механических свойств, полученные в результате лабораторных и полевых исследований грунтов по образцам из горных выработок, широко используются в инженерно-геологических расчётах. Они входят в ряд формул как расчётные или применяются для классификации грунтов. Знание характеристик физико-механических свойств грунтов необходимо для проектирования оснований зданий и сооружений. Их используют для расчёта несущей способности (прочности), деформаций и устойчивости оснований, для определения расчётного давления на основание. Знание вида песчаного грунта (гранулометрического состава, плотности, степени влажности), а для пылевато-глинистых грунтов состояния по консистенции необходимо для назначения глубины заложения фундаментов зданий и сооружений.

Наименование и состояние песчаных грунтов определяют по гранулометрическому составу, коэффициенту пористости е и коэффициенту водонасыщенности . Наименование и состояние глинистого грунта определяется по числу пластичности I_p и показателю текучести I_L.

2.1. Определение водопроницаемости, просадочности, пучинистости и набухания грунтов основания

Элювиальные глинистые грунты с высокой природной влажностью (S_r > 0,8) не обладают просадочными свойствами, т. к. они богаты содержанием коллоидов и гидрофильны. По предварительной оценке к просадочным грунтам относятся чаще всего лёссы, лёссовидные супеси, суглинки, глины, покровные пылевато-глинистые грунты со степенью влажности S_r  0,8, для которых величина вычисленного показателя просадочности и набухания I_ss меньше приведённых в табл. 2.1, а к набухающим пылевато-глинистым грунтам от замачивания водой относятся грунты, которые набухают под давлением, с показателем  ε_sω.

Таблица 2.1

Число пластичности Ip	0,01  Ip  0,1	0,1  Ip  0,14	0,14  Ip  0,22
Показатель Is s	 0,1	 0,17	 0,24

К просадочным песчаным грунтам относят пески, имеющие рыхлую плотность сложения. Песчаные грунты не набухают. Пески гравелистые, крупные являются сильноводопроницаемыми; средней крупности – хорошоводопроницаемыми; мелкие и пылеватые – водопроницаемыми. К водопроницаемым пылевато-глинистым грунтам относят суглинки и супесь с показателем текучести I_L > 0,25 и глины с I_L > 0,5. К водонепроницаемым грунтам относят суглинки и глины при  I_L ≤ 0,25.

Степень пучинистости, отражающая способность грунта к морозному пучению, определяется относительной деформацией морозного пучения  ε_fh по ГОСТ [8], зависит от типа грунта (глинистый или песчаный), гранулометрического состава и влажности грунта.

Таблица 2.2.1

Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов для скважины №1

Показатели	Обозначения	Номер геологических слоёв				Формула для расчёта
		1	2	3	4
Удельный вес твёрдых частиц грунта	s , кН/м3	-	27,6	26,6	27,6	Из задания
Удельный вес грунта	 , кН/м3	-	19,8	19,6	19,8	Из задания
Влажность грунта	ω , д.ед.	-	0,23	0,24	0,23	Из задания
Удельный вес скелета грунта	d, кН/м3	-	16,10	15,81	16,10
Коэффициент пористости	е, д.ед.	-	0,71	0,68	0,71
Коэффициент пористости на границе текучести	еL , д.ед.	-	1,15	-	1,15
Удельный вес во взвешенном состоянии	sb, кН/м3	-	10,40	9,99	10,40
Коэффициент водонасыщенности	Sr , д.ед.	-	0,91	0,99	0,91
Граница текучести	ω L , д.ед.	-	0,41	-	0,41	Из задания
Граница раскатывания	ω p , д.ед.	-	0,20	-	0,20	Из задания
Число пластичности	Ip , д.ед.	-	0,21	-	0,21	Ip= L – p
Показатель текучести	IL , , д.ед.	-	0,14	-	0,14
Показатель просадочности и набухания	Iss , д.ед.	-	0,26	-	0,26
Относительная деформация пучения	fh , д. ед.	-	0,01	0,07	0,01	Из задания
Относительная деформация набухания без нагрузки	sω , д. ед.	-	0,04	-	0,04	Из задания
Модуль деформации	Ео , МПа	-	42	3	42	Из задания
Угол внутреннего трения	 , град	-	19	26	19	Из задания
Удельное сцепление	с, кПа	-	0,09	0,01	0,09	Из задания
Условное сопротивление	Ro, кПа	-	296,5	147	296,5	По табл. 6, 7 приложения 1

Таблица 2.2.2

Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов для скважины №2

Показатели	Обозначения	Номер геологических слоёв				Формула для расчёта
		1	2	3	4
Удельный вес твёрдых частиц грунта	s , кН/м3	-	27,6	27,6	27,2	Из задания
Удельный вес грунта	 , кН/м3	-	19,8	19,8	19,6	Из задания
Влажность грунта	ω , д.ед.	-	0,23	0,23	0,22	Из задания
Удельный вес скелета грунта	d, кН/м3	-	16,10	16,10	16,07
Коэффициент пористости	е, д.ед.	-	0,71	0,71	0,69
Коэффициент пористости на границе текучести	еL , д.ед.	-	1,15	1,15	0,75
Удельный вес во взвешенном состоянии	sb, кН/м3	-	10,40	10,40	10,29
Коэффициент водонасыщенности	Sr , д.ед.	-	0,91	0,91	0,88
Граница текучести	ω L , д.ед.	-	0,41	0,41	0,27	Из задания
Граница раскатывания	ω p , д.ед.	-	0,20	0,20	0,14	Из задания
Число пластичности	Ip , д.ед.	-	0,21	0,21	0,13	Ip= L – p
Показатель текучести	IL , , д.ед.	-	0,14	0,14	0,62
Показатель просадочности и набухания	Iss , д.ед.	-	0,26	0,26	0,04
Относительная деформация пучения	fh , д. ед.	-	0,01	0,01	0,08	Из задания
Относительная деформация набухания без нагрузки	sω , д. ед.	-	0,04	0,04	0,09	Из задания
Модуль деформации	Ео , МПа	-	42	42	13	Из задания
Угол внутреннего трения	 , град	-	19	19	20	Из задания
Удельное сцепление	с, кПа	-	0,09	0,09	0,05	Из задания
Условное сопротивление	Ro, кПа	-	296,5	296,5		По табл. 6, 7 приложения 1

Примечания: 1. Нормативные и расчётные значения характеристик устанавливаются на основе статистической обработки результатов испытаний по методике ГОСТ 20522-75; 2. Удельный вес воды _ = 9,81≈10 кН/м³.