Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Лекція №3
Содержание
- 1. Лекція №3
- 2. Лекція №2Газоподібна і тверда фаза грунту.Методи аналізу зернового складу
- 3. ПЛАНГазоподібна фаза2. Тверда фаза3. Зерновий склад твердої фази ґрунту
- 4. 1 Газоподібна фаза (с.р.)Газоподібна фаза грунту представлена
- 5. Походження газу в грунті:як залишок повітря, що
- 6. Вільний газ з'єднується з атмосферним повітрям. В
- 7. Защемлений газ.При 0,9 < Sr
- 8. Защемлений газ з дуже важко видаляється (навіть
- 9. Адсорбований газ захоплюється поверхнею сухих часток грунту
- 10. 2 Тверда фаза2.1 Розміри і види твердих
- 11. Різні умови вивітрювання вихідної гірської породи, переносу
- 12. Чим менший радіус зерна R, тим більша
- 13. Особливості глинистих частинокБільшість глинистих частинок мають розмір
- 14. Глинисті частинки мають питому поверхню Sn =
- 15. Каолініт (Al2O3·2SiO2·2H2O) двошаровий кристалічний мінерал що утворився
- 16. Гідрослюда – утворилася в середовищі, багатому водою
- 17. Глиниста фракція грунту полімініральна. Тому її іменують
- 18. 3 Зерновий склад твердої фази грунтуЗерновим (гранулометричним)
- 19. Основні фракції: гравійна (щебенева) - 10-2 мм;
- 20. 3.1 Класифікація ґрунтів по зерновому складуДля грунтів,
- 21. Класифікація ґрунтів підгрупи крупноуламкових: Примітка: назви грунтів в
- 22. До підгрупи піщаних входять грунти, які містять
- 23. Для встановлення назви грунту послідовно підсумовуються проценти
- 24. Приклади: 1) піщаний грунт має наступний зерновий
- 25. Орієнтовна класифікація ґрунтів пилувато-глинистих: Якщо пилуватих частинок
- 26. Зерновий склад ґрунту визначають:Для визначення типу ґрунту.Для
- 27. Методи визначення зернового складу (с.р.)Експериментальні методи визначення
- 28. Механічні методиМеханічні методи ґрунтуються на розділі частинок
- 29. Ситовий аналіз дозволяє поділяти за розмірами частинки,
- 30. Ситовий метод обмежений мінімальним розміром частинок 0,1
- 31. Гідравлічні методи (в рідині)Базуються на тому, що
- 32. В’язкою називається рідина, швидкість деформації зсуву якої
- 33. Поняття про в’язкість запропонував Ньютон (1687 рік).
- 34. Для води при +20˚С:η=10-3Па с = 10-3кг/с
- 35. Для ρs=2,7гр/см3; ρw =1 гр/см3; r=0,01гр/с см;
- 36. Аерометричний метод базується на вимірі аерометром щільності
- 37. Піпет-метод оснований на тому, що після закінчення
- 38. Недоліки методів, основаних на осіданні частинок: нерівномірність
- 39. Центрифугування ґрунтується на тому, що при обертанні
- 40. Польові методиҐрунтуються на відмінності взаємодії частинок різної
- 41. Замірявши потім об’єм осівшого піску і порівнявши
- 42. Після витримування в воді (дві доби) набухають тільки частинки:Відносне збільшення об’єму:
- 43. Якщо прийняти, що масова доля глинистої фракції
- 44. Оптичні методиДо них відносяться мікроскопічні, фотоаналітичні і
- 45. Зображення і описання зернового складу Для наглядності
- 46. Трикутна діаграма використовується для зображення вмісту в
- 47. Тому, якщо від однієї сторони рівностороннього трикутника
- 48. Аналогічно, якщо вважати координатними прямими сторони рівностороннього
- 49. По цій кривій визначаються такі показники:d10 –
- 50. Величина d10 характеризує водопроникність ґрунту;Величина d60 характеризує
- 51. Формула Годена (1926 р.) dmax – розмір
- 52. При n=0,5 формула Годена дає криву, яка
- 53. Слайд 53
- 54. Потоковий контроль1 Що називають зерновим (гранулометричним) складом
- 55. Лекція №3Рідинна фаза ґрунту.Взаємодія фаз.Характерні вологості.Будівельні властивості ґрунтів.Водно-тепловий режим ґрунту.
- 56. Рідинна фаза ґрунту
- 57. Електролітична характеристика рідинної фази грунтуРідинна фаза грунту
- 58. Будова молекул води: три ядра атомів утворюють
- 59. Класифікація рідинної фазиЗа умовами надходження в грунт
- 60. Вільна водаВільна вода поділяється на гравітаційну і
- 61. Фільтрація вільної води Фільтрація води в грунті
- 62. Тиск Р1=ρwgH1F на правий переріз з напором
- 63. Швидкість фільтрації води у грунтіШвидкістю фільтрації води
- 64. Коефіціент фільтраціїЗа законом Анрі Дерсай (1856 р.)
- 65. Показник кф– потрібен: для розрахунку товщини дренуючого
- 66. Піски, які використовуються для дренуючих шарів, мають
- 67. Коефіціент фільтрації для різних видів грунтів
- 68. Капілярна водаКапілярною називають воду, яка піднімається в
- 69. Явище змочування відбувається в результаті ваємодії молекул
- 70. Якщо помістити краплю рідини на поверхню твердого
- 71. Розклавши рівнодіючу по вказаних напрямках, можна впевнитись,
- 72. Явище капілярного підняттяЯкщо занурити у воду трубку
- 73. Реально капіляри пор грунту не є ідеально
- 74. Радіус пор залежить від зернового складу грунту:
- 75. В чистих пісках капілярне підняття не перевищує
- 76. Різновиди капілярної водиБуває капілярно-підвішена і власна капілярна вода.
- 77. Капілярно – підвішена утворюється при змочуванні товщі
- 78. Висоту капілярного підняття враховують при визначенні глибини
- 79. влаштування капіляроперериваючих прошарків із гравійного, або піщаного грунту;обробка частинок грунту гідрофобізуючими добавками.
- 80. Взаємодія фаз.Характерні вологості
- 81. Зв’язна водаЗв’язаною називають воду, яка розміщена поблизу
- 82. Фізична суть міцно зв’язаної та рихло зв’язаної
- 83. Описане явище свідчить про наявність негативного заряду
- 84. Слайд 84
- 85. При цьому рухомість води понижується, вона стає
- 86. Властивості міцно зв’язаної (гігроскопічної) водиГігроскопічна вода утворюється
- 87. В обох випадках її утворення супроводжується виділенням
- 88. Вологість грунту в повітряно-сухому стані, тобто в
- 89. Особливості міцно зв’язаної (гігроскопічної) води:товщина грунту біля
- 90. Властивості рихло зв’язаної (плівкової) води:товщина шару приблизно
- 91. Максимальна сумарна кількість міцно і рихло зв’язної
- 92. Характерні вологості грунтуГрунти підгрупи пилувато-глинистих відрізняються від
- 93. Можна виділити чотири фізичних станів даного грунту
- 94. В пластичному стані грунт під дією навантаження
- 95. Між цими чотирма станами є три межі:
- 96. Межа текучості WL - це вологість, при
- 97. Межа пластичності Wр - це вологість, при
- 98. Межа усадки Wsh - це вологість, при
- 99. Число пластичностіРізницю Ір=WL–Wр називають числом пластичності грунту.
- 100. Число пластичності грунту Ір в загальнобудівельній класифікація
- 101. Будівельні властивості ґрунтів
- 102. Ступінь ущільнення ґрунтуГрунт штучно ущільнюють для підвищення
- 103. При механічній дії випуклі частинки ґрунту розміщуються
- 104. Об’єктивною мірою щільності ґрунту може бути об’ємна
- 105. Значення Сs і d залежить від зернового
- 106. Зміна щільності будови будь-якого ґрунту при його
- 107. Виведемо залежність між d і W, Са. Очевидно ,що
- 108. Слайд 108
- 109. Повністю водонасичений ґрунт відповідає Са=0. Для такого
- 110. Вологість, при якій стандартним ущільненням досягається найбільша
- 111. Слайд 111
- 112. Ступінь ущільнення ґрунту земляного полотна автомобільних доріг
- 113. Дорожня класифікація ґрунтів
- 114. Загальна характеристика будівельних властивостей грунтівГрунти підгрупи крупноуламкових
- 115. Грунти підгрупи піщанихПісок гравелистий, крупний і середньої
- 116. Ґрунти підгрупи пилувато-глинистих (супіски суглинки, глини)Суглинки легкі
- 117. Пилуваті супіски і суглинки швидко розмокають, розмиваються
- 118. Водно-тепловий режим ґрунту
- 119. Закономірні і взаємозв’язані зміни вологості і температури ґрунту в часі називається водно-тепловий режим ґрунту
- 120. Слайд 120
- 121. Слайд 121
- 122. Слайд 122
- 123. Слайд 123
- 124. Слайд 124
- 125. Слайд 125
- 126. Слайд 126
- 127. Слайд 127
- 128. Слайд 128
- 129. Слайд 129
- 130. Джерела зволоження ґрунту в робочому (активному) шарі
- 131. Зменшення води в робочому шарі земляного полотна
- 132. 4-и періоди зміни вологості і температури ґрунту
- 133. Особливості зимового перерозподілу вологиВ 1880 році інженер
- 134. Слайд 134
- 135. При зимовому промерзанні земляного полотна пар, що
- 136. Такий зимовий перерозподіл вологи є причиною утворення
- 137. Вологонакопичення зимою іде нерівномірно у плані. Розсуванню
- 138. Слайд 138
- 139. Слайд 139
- 140. Слайд 140
- 141. Слайд 141
- 142. Слайд 142
- 143. Слайд 143
- 144. Слайд 144
- 145. Слайд 145
- 146. Заходи для запобігання пучин:- створюють верхню частину
- 147. Дорожньо-кліматичне районування території.Великий вплив на водно-тепловий режим
- 148. За ознакою приблизно однакової вологості ґрунтів земляного
- 149. ІІ - зона надмірного зволоження (від Кольського
- 150. ІІІ - зона значного зволоження в окремі
- 151. Для більш детального врахування впливу рельєфу і
- 152. Слайд 152
- 153. Межі дорожньо-кліматичних зон приведені в будівельних нормах
- 154. Слайд 154
- 155. Скачать презентанцию
Лекція №2Газоподібна і тверда фаза грунту.Методи аналізу зернового складу
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Лекція №3
План проведення заняття:
повторення матеріалів лекції №2;
проведення
потокового контролю;
Слайд 41 Газоподібна фаза (с.р.)
Газоподібна фаза грунту представлена повітрям з домішкою
водяного пару. Склад повітря в порах грунту дещо відрізняється від
атмосферного:N2 О2 СО2
в атмосфері: 78 % 21 % 0,03 %
в порах грунту: <78 % <21 % до 10 %
Збільшений вміст вуглекислого газу внаслідок біохімічних процесів поглинання О2 та N2 і виділення СО2, які відбуваються в грунті.
Слайд 5Походження газу в грунті:
як залишок повітря, що знаходилось в порах
до їх заповнення водою;
в результаті виділення з води ( що
був розчинений ) при зниженні тиску;в результаті хімічних реакцій.
Газ може знаходитися в грунті в трьох видах: вільному, защемленому і адсорбованому.
Слайд 6Вільний газ з'єднується з атмосферним повітрям. В такому вигляді він
знаходиться в грунті при ступені зволоження Sr < 0,5 ,
тобто коли вода заповнює менше 50 % об'єму пор.
Слайд 7Защемлений газ.
При 0,9 < Sr
у вигляді пухирців, оточених повітрям, тобто у защемленому вигляді.
Защемлений
газ впливає на властивості грунту таким чином:- збільшує стиснуваність газоводяної субстанції грунту (може підвищити на порядок);
- збільшує тривалість осадки насипу з глинистих грунтів;
- зменшує водопроникність грунту.
Слайд 8Защемлений газ з дуже важко видаляється (навіть під тиском 200
МПа, що руйнує чавун), в глині залишається 4 % повітря.
Слайд 9Адсорбований газ захоплюється поверхнею сухих часток грунту (за рахунок процесу
адсорбції). Він зменшує тертя між грунтовими частинками.
Зв'язок газу з
поверхнею частинок слабкий і при зволоженні він витісняється водою.
Слайд 102 Тверда фаза
2.1 Розміри і види твердих часток грунту
Тверда фаза
нескельного грунту складається з окремих частинок. Розміри найбільших та найменших
частинок грунту відрізняються на 8 порядків: від 102 мм до 10-6 мм.
Слайд 11Різні умови вивітрювання вихідної гірської породи, переносу і осідання продуктів
її руйнування зумовлюють наявність у грунті частинок різних видів. Ці
частинки відрізняються розміром, формою і мінеральним складом. Прийнято розрізняти такі частинки грунту:
Слайд 12Чим менший радіус зерна R, тим більша питома поверхня. Питома
поверхня частинки – це площа її поверхні віднесена до одиниці
маси.Чим менше R, тим більше Sn і тим більше роль процесів, що відбуваються на цій поверхні.
Слайд 13
Особливості глинистих частинок
Більшість глинистих частинок мають розмір від 10-3 до
10-4 мм. За формою являють собою пластинки, довжина і ширина
яких в 10-100 разів перевищують товщину. В зв'язку з цим під розміром глинистих частинок домовились розуміти діаметр умовної кулі, що падає у воді з швидкістю цієї частинки.
Слайд 14Глинисті частинки мають питому поверхню Sn = 104 – 105
см2/г. На цій поверхні відбуваються інтенсивні процеси хімічного вивітрювання, які
обумовили створення вторинних глинистих мінералів: каолініт, монтморилоніт, гідрослюда
Слайд 15Каолініт (Al2O3·2SiO2·2H2O) двошаровий кристалічний мінерал що утворився із польового шпату
і слюди, в кислому середовищі поблизу денної поверхні. Безбарвний або
білі пластинки. Не набухає .Монтморилоніт (Al2O3·4SiO2·nH2O) – трьохшаровий кристалічний мінерал що утворився в основному середовищі. Жовтуваті і зеленуваті пластинки. Шари кристалічної решітки розсовуються і між ними розміщується вода. Тому в воді набухає, збільшується розмір на порядок.
Слайд 16Гідрослюда – утворилася в середовищі, багатому водою із слюдоподібних мінералів,
зелені і бурі пластинки. Трьохшаровий мінерал, але шари зв’язані сильніше,
ніж у монтморилоніту. За своїми властивостями займає проміжне місце між каолінітом і монтморилонітом.
Слайд 17Глиниста фракція грунту полімініральна. Тому її іменують по переважаючому мінералу:
каолінітові, монтморилонітова, гідрослюдиста глина. За розповсюдженням перше місце займають гідрослюдисті
(їх приблизно 60%); друге місце – монтморилонітові; третє – каолінітові.Глинисті частинки мають особливу властивість: їх поверхня несе на собі негативний електричний заряд, тому вони інтенсивно взаємодіють з водою. Піщані ж – електронейтральні. Глинисті частинки придають грунту здатність до набухання, усадки, зв’язаність, липкість, пластичність.
Слайд 18 3 Зерновий склад твердої фази грунту
Зерновим (гранулометричним) складом грунту –
називають масову долю частинок різної крупності в абсолютно сухому грунті.
Незалежно
від походження і мінерального складу окремі частинки грунту об’єднуються по розмірам у певні групи , які називаються – фракціями. 
Слайд 19Основні фракції: гравійна (щебенева) - 10-2 мм;
піщана – 2-0,05 мм; пилувата –
0,05-0,001 мм; глиниста – менша 0,001 мм.Оскільки властивість частинок різної крупності відрізняється, то від зернового складу в значній мірі залежать властивості грунту.
Зерновий склад є важливою класифікаційною ознакою грунту.
Слайд 203.1 Класифікація ґрунтів по зерновому складу
Для грунтів, які відносяться до
підгрупи крупноуламкових і піщаних, зерновий склад являється основною ознакою типу
грунту, а для грунтів підгрупи пилувато-глинистих – додатковою.До підгрупи крупноуламкових відносять грунти, які містять більше 50% (по масі) частинок крупніше 2 мм.
Слайд 21Класифікація ґрунтів підгрупи крупноуламкових:
Примітка: назви грунтів в дужках відповідають переважно
для не обкатаних частинок. Наприклад, якщо до складу грунту входить
55% частинок 10-2мм, з них 35% не обкатаних, то це жорства.
Слайд 22 До підгрупи піщаних входять грунти, які містять менше 50% частинок
крупніше 2 мм і не мають пластичності.
Класифікація ґрунтів підгрупи
піщаних
Слайд 23Для встановлення назви грунту послідовно підсумовуються проценти вмісту частинок: спочатку
крупніші за 200 мм; потім крупніші за 10
мм, тощо. Назви грунту приймаються за першою задовольняючою ознакою.
Слайд 24Приклади: 1) піщаний грунт має наступний зерновий склад:
2) Визначити тип
грунту. Маємо:
крупніше 2 мм – 5+5=10% (гравелистий пісок)
крупніше 0,5 мм
– 5+5+10+10=30% (не крупний пісок)крупніше 0,25 мм – 5+5+10+10+30=60% >50% – отже це пісок середньої крупності.
Слайд 25Орієнтовна класифікація ґрунтів пилувато-глинистих:
Якщо пилуватих частинок більше ніж пилуватих,
то добавляється слово "пилувата". Але ця класифікація орієнтовна, тому що
важливо не тільки вміст частинок глинистої фракції, але і властивості глинистих частинок. Як бачимо вони впливають в значній мірі. Достатньо щоб 26% було глинистих частинок (по масі), і грунт відноситься до глин.
Слайд 26Зерновий склад ґрунту визначають:
Для визначення типу ґрунту.
Для визначення придатності ґрунту
як матеріалу насипу земляного полотна, греблі, шару дорожнього одягу, тощо.
Для
підбору оптимального зернового складу при покращенні місцевого ґрунту шляхом його змішування з привозним.При підборі зернового складу кам’яного матеріалу для приготування асфальто- і цементобетонних сумішей.
Слайд 27Методи визначення зернового складу (с.р.)
Експериментальні методи визначення зернового складу ґрунту
розподіляються на 4 групи: механічні, гідравлічні, непрямі і оптичні.
Слайд 28Механічні методи
Механічні методи ґрунтуються на розділі частинок по крупності шляхом
пропускання проби грунту через отвори визначеного розміру. До цієї групи
відноситься ситовий метод. При ситовому аналізі пробу грунту пропускають шляхо просіювання через набір стандартних сит і обчислюють масову долю в грунті кожної фракції.
Слайд 29Ситовий аналіз дозволяє поділяти за розмірами частинки, більші за 0,1
мм. До стандартного набору для ґрунтів входить 7 сит: 10;
5; 2; 1; 0,5; 0,25 і 0,1 мм. Ситовий аналіз полягає в просіюванні проби сухого грунту через набір сит, визначенні маси залишків на ситах з отворами різних розмірів.
Слайд 30Ситовий метод обмежений мінімальним розміром частинок 0,1 мм (при меншому
розмірі неможливо виготовити рівномірну сітку). Тому ситовий метод не дозволяє
визначити кількість частинок пилуватої і глинистої фракції. З цією метою застосовують різні непрямі методи визначення зернового складу.
Слайд 31Гідравлічні методи (в рідині)
Базуються на тому, що швидкість руху частинок
грунту залежить від їх розміру. Теоретичною базою цих методів являється
залежність між силою, діючою на тіло, і швидкістю його руху у в’язкій рідині.
Слайд 32В’язкою називається рідина, швидкість деформації зсуву якої пропорційна дотичній напрузі.
де - η коефіцієнт в’язкості.
Це аналогічно закону Гука:
При
крученні, зсуві:
Слайд 33Поняття про в’язкість запропонував Ньютон (1687 рік). Чим більші дотичні
напруги, тим більша швидкість зсуву. Для визначеної дотичної напруги чим
більша в’язкість, тим менша швидкість зсуву.
Слайд 34Для води при +20˚С:
η=10-3Па с = 10-3кг/с м = 0,01г/с
см.
Для рівномірного руху кулі з діаметром d швидкістю V в
рідині, яка має в’язкість η, до кулі повинно бути прикладена сила F, яка визначається за формулою Дж.Стокса (1851 р.) F=3πηVd. Коли частинка грунту опускається в воді, на неї діє сила тяжіння і Архімедова виштовхуюча сила: Тому
Слайд 35Для ρs=2,7гр/см3;
ρw =1 гр/см3;
r=0,01гр/с см;
q=9,81см/с2;
V=9*103*d2см/с, де
d в см.
Наприклад, при d=0,05мм V=9*103*0,052=0,22см/с=2мм/с.
На залежності швидкості руху
частинок в рідині від їх діаметру базується кілька методів.
Слайд 36Аерометричний метод базується на вимірі аерометром щільності суспензії частинок грунту
в воді.
Спочатку осідають найбільші частинки, потім менші і т.д.
По мірі осідання частинок щільність суспензії зменьшується.
Розділивши висоту суспензії в мірній посудині на швидкість, з якою осідають частини даного розміру, можна визначити відрізок часу, за який в суспензії повністю осідають частини більші даного розміру. Після цього відрізку часу заміряють ареометром щільність суспензії і, порівнявши її з щільністю чистої води, обчислюють масу частинок менше даного розміру. Повторюючи заміри щільності суспензії через інші відрізки часу, визначають вміст в ґрунті більш мілких частинок.
Слайд 37Піпет-метод оснований на тому, що після закінчення збовтування суспензії з
певної глибини відбирають пробу піпеткою, випарюють воду із цієї проби
і визначають масу частинок. В наступних пробах, які відбираються через все більші проміжки часу, визначають вміст більш мілких частинок.
Слайд 38Недоліки методів, основаних на осіданні частинок:
нерівномірність руху крупних частинок
внаслідок дії інерційних сил;
відхилення траєкторії руху мілких частинок від прямої
внаслідок дії броунівського руху;повільне осідання мілких частинок (глинисті – з швидкістю 1см за 3 години; чекають декілька діб). Тому робочий діапазон седиментальних методів 0.05 – 0.001мм.
Слайд 39Центрифугування ґрунтується на тому, що при обертанні центрифуги рідина з
ґрунтом знаходиться в полі центробіжних сил, які прискорюють рух частинок.
Розділ їх за розмірами проходить швидше. Важкі (крупні) відділяються першими. Певній швидкості обертання відповідають певні розміри частинок, які виділяються із суспензії. Таким шляхом аналізують зерновий склад частинок менших 0.005мм.
Слайд 40Польові методи
Ґрунтуються на відмінності взаємодії частинок різної крупності з водою.
Один із найпростіших – польовий метод С.І. Рутковського. Цей
метод дозволяє виділити вміст трьох фракцій: піщаної, пилуватої і глинистої. Кількість піщаної фракції визначається шляхом осідання в воді. Найбільш мілкі зерна піску d=0.05 мм осідають з швидкістю 2 мм/с. Тому через 90с в суспензії товщиною 18 см не залишається піщаних частинок – всі вони знаходяться на дні посудини. Однак серед частинок, що осіли, можуть бути також в суспензії поблизу дна. Тому через 90 с верхні 2/3 шару води зливають – до освітлення води.
Слайд 41Замірявши потім об’єм осівшого піску і порівнявши його з об’ємом
всієї проби грунту, визначають відносний вміст піску
Вміст глинистих частинок оцінюють
по відносному збільшенню об’єму ґрунту порівняно з його початковим об’ємом. Припустимо, що об’єм ґрунту можна показати як суму
Слайд 43Якщо прийняти, що масова доля глинистої фракції дорівнює її об’ємної
долі
то
Де в середині Кн=5.42 (тільки для певних генетичних різновидностей ґрунтів)
Недолік
методу – приблизність, але простий, - потрібний тільки годинник і мірний циліндр
Слайд 44Оптичні методи
До них відносяться мікроскопічні, фотоаналітичні і візуальні.
Мікроскопічні методи дозволяють
побачити частинки до 0.0005 мм через мікроскоп із світловою оптикою
і підрахувати кількість різних частинок в полі зору.Фотоаналітичні основані на фотографуванні поверхні ґрунту і послідуючого огляду знімка за допомогою лупи для підрахування кількості частинок різного розміру.
Таким чином, рухаючись на всюдиході і фотографуючи, можна обстежити велику територію.
Слайд 45Зображення і описання зернового складу
Для наглядності і зручності роботи
результати гранулометричного аналізу зображають графічно і описують математичними формулами. При
графічному зображенні звичайно використовують трикутну діаграму і криву гранулометричного складу.
Слайд 46Трикутна діаграма використовується для зображення вмісту в ґрунті трьох фракцій:
піщаної, пилуватої, глинистої.
Її ідея належить Фере, базується на теоремі про
те, що в рівносторонньому трикутнику сума довжин перпендикулярів, опущених з будь-якої точки в середині трикутника на його 3 сторони рівна висоті цього трикутника:
Слайд 47Тому, якщо від однієї сторони рівностороннього трикутника відкласти вміст піщаної
фракції на перпендикулярі до цієї сторони, від другої – пилуватої,
а від третьої – глинистої, то сума вмісту цих фракцій буде рівна 100%, яким відповідає довжина висоти.
Слайд 48Аналогічно, якщо вважати координатними прямими сторони рівностороннього трикутника, відклавши уздовж
однієї з них вміст піщаної фракції, удовж другої – пилуватої,
удовж третьої – глинистої, то сума координат будь–якої точки буде дорівнювати 100%-довжині будь-якої зі сторін. Сумарна крива гранулометричного складу – найбільш зручний вид його зображення. Абсциса кривої d відповідає діаметру частинки, а ордината – масовій долі частинок з діаметром менше d.
Слайд 49По цій кривій визначаються такі показники:
d10 – діаметр частинок, менше
від яких в грунті вміщується 10% (ефективний діаметр);
d60 - діаметр
частинок, менше від яких в грунті вміщується 60% (контрольний діаметр);Cu= d60 / d10 - коефіцієнт неоднорідності.
Слайд 50Величина d10 характеризує водопроникність ґрунту;
Величина d60 характеризує крупність ґрунту;
Величина Сu
характеризує неоднорідність зернового складу.
Криві гранулометричного складу описують математичними залежностями.
Слайд 51Формула Годена (1926 р.)
dmax – розмір найбільших частинок;
n –
постійна для даного зернового складу.
Формула О.Э.Стефановича (1983 р.):
При β=0
ця формула дає формулу Годена 
Слайд 52При n=0,5 формула Годена дає криву, яка за кордоном широко
використовується для визначення оптимального зернового складу піщано-гравійної суміші (Фуллера)
Слайд 54Потоковий контроль
1 Що називають зерновим (гранулометричним) складом грунту? Основні фракції
грунту.
2 Методи визначення зернового складу ґрунту.
3 Методи зображення зернового складу.
Слайд 55Лекція №3
Рідинна фаза ґрунту.
Взаємодія фаз.
Характерні вологості.
Будівельні властивості ґрунтів.
Водно-тепловий режим ґрунту.
Слайд 57Електролітична характеристика рідинної фази грунту
Рідинна фаза грунту представлена водою, в
якій розчинені різні речовини. При розчинені багато хімічних сполук дисоціюють
(розпадаються) на окремі іони. Наприклад , НСІ → Н+ СІ–. Частина молекул води також дисоціюють Н2О → Н++ОН– тому вода в грунті вміщує іони, особливо катіони Са++, Мg++, Nа+, К+ і аніони СІ– ,НСО-3 .
Слайд 58Будова молекул води: три ядра атомів утворюють рівнобедрений трикутник з
нейтроном кисню у вершині і протонами водню в основі. Тому,
хоч молекула води диелектронейтральна вона є диполем (має близько розташовані заряди різних знаків) і має здатність орієнтуватися в електромагнітному полі (подібно стрілці компаса).Все це суттєво впливає на фізичні властивості грунту.
О-2
Слайд 59Класифікація рідинної фази
За умовами надходження в грунт вода поділяється на
інфільтраційну (яка накопичується в наслідок фільтрації атмосферних опадів та атмосферних
вод) і конденсаційну (яка вбирається поверхнею частинок при конденсації водяного пару).За інтенсивностю взаємодії з поверхнею частинок воду поділяють на зв'язану, розміщену поблизу поверхні частинок, яка зазнає сильний вплив цієї поверхні, і вільну воду.
Слайд 60Вільна вода
Вільна вода поділяється на гравітаційну і капілярну.
Гравітаційна вода
може текти під дією сили тяжіння (фільтруватися), а капілярна, яка
завдяки поверхневому натягу і явищу змочування може рухатися у тонких порах грунту в напрямі, протилежному напрямку до дії сили тяжіння.
Слайд 61Фільтрація вільної води
Фільтрація води в грунті відбувається під впливом
механічних факторів:
сили тяжіння;
гідростатичного тиску;
навантаження, яке зближує частинки
грунту таким чином витісняє воду з пор. Будь-які причини руху порової води рівносильні появі різниці тисків в точках між якими вона переміщується.
Фільтруючись вода обтікає частинки грунту долаючи їх опір. Тому тиск поступово падає.
Слайд 62Тиск Р1=ρwgH1F на правий переріз з напором Н1 більший ніж
на лівий Р2=ρwgH2F з напором Н2. Тому справа наліво на
шляху L відбувається фільтрація з певною швидкістю Vф, що залежить від градієнту напорів ΔН= Н1- Н2.Схема фільтрації води в грунті
Слайд 63Швидкість фільтрації води у грунті
Швидкістю фільтрації води Vф називають її
об’єм Q, який проходить через одиницю площі всього перерізу шару
грунту F за одиницю часу t. Тому швидкість фільтрації водиде F – площа поперечного перерізу через яку відбувається фільтрація (вона умовно включає як пори, так і частинки).
Слайд 64Коефіціент фільтрації
За законом Анрі Дерсай (1856 р.) швидкість фільтрації води
через грунт пропорційна градієнту тиску І
Vф= кф*І ,
де
І= (Н1-Н2)/L – градієнт тиску (втрата тиску на шляху фільтрації L); кф– коефіціент фільтрації. Оскільки І – безрозмірна величина то розмірність кф– см/с або м/добу (як Vф).
Коефіціент фільтрації є мірою фільтраційної здатності грунту. Його визначають в лабораторних умовах за допомогою фільтраційних приладів і в природніх умовах за допомогою пробних відкачок.
Слайд 65Показник кф– потрібен:
для розрахунку товщини дренуючого (який відводить воду)
шару дорожнього одягу;
для прогнозування процесу осідання споруди на основі
з водонасичених грунтів з часом. 
Слайд 66Піски, які використовуються для дренуючих шарів, мають кф=1–3 м/добу. На
величину кф піску пливає не стільки крупність, як зерновий склад
піску. Так за імперичною формулою Хазена (1892 р):Кф≈1000*d102 , м/добу (при d10 =0,1-0,3мм)
де d10 – діаметр частинок, менше від яких в грунті вміщується 10% (ефективний діаметр), мм.
Жирні глини практично не пропускають воду і використовуються для гідроізоляції.
Слайд 68Капілярна вода
Капілярною називають воду, яка піднімається в гору по тонким
трубкам або щілинам.
Однією із головних причин капілярності являється змочування.
Слайд 69Явище змочування відбувається в результаті ваємодії молекул на контакті рідини
і твердого тіла.
В першому випадку крапля розтікається по поверхні твердого
тіла і поверхня його називається – гідрофільною (яка любить воду). В другому випадку – гідрофобна (яка боїться води).
Слайд 70Якщо помістити краплю рідини на поверхню твердого тіла то в
точці дотику рідини, твердого тіла і навколишнього повітря кут нахилу
між дотичною до поверхні рідини і поверхнею твердого тіла може бути менше, або більше /2Розгляне перший випадок: θ</2. Тоді на крайню молекулу рідини в точці контакту з твердою поверхнею буде діяти з боку рідини сила Ррж притягання інших молекул рідини, яка направлена по бісектрисі “краєвого кута”. З боку твердого тіла на цю молекулу буде діяти сила Ррт притягання молекул твердого тіла, направлена перпендикуярно до його поверхні. Разом з тим, поверхня рідин повинна бути нормальною до рівнодіючої цих двох сил Р1, тому, що рідина в стані рівноваги сприймає тільки нормальні напруження, а під дією дотичних виникає плин.
Слайд 71Розклавши рівнодіючу по вказаних напрямках, можна впевнитись, що при
< /2 сила взаємодії крайньої молекули рідини з твердим тілом
більше, чим з рідиною Ррт>Ррж. Навпаки, в випадку > /2 , як можна впевнитись, Ррт<Ррж.
Слайд 72Явище капілярного підняття
Якщо занурити у воду трубку із гідрофільного матеріалу,
то внаслідок змочування утворюється скривлена поверхня води (меніск) і рівень
її води піднімається над її рівнем поза капіляром на Нк. Теоретично hк = с/r, де r – радіус капіляра; с – постійна, яка залежить від властивостей рідини і твердого тіла. Таким чином, чим тонший капіляр, тим більше hк.
Слайд 73Реально капіляри пор грунту не є ідеально циліндричними, а мають
перемінний по довжині радіус. В тонких порах вода піднімається вище
і швидше. Тому вона заповнює мілкі пори, які розміщені над крупними, раніш, ніж заповнюються крупні. Тому в деяких крупних порах залишається повітря.
Слайд 74Радіус пор залежить від зернового складу грунту: чим менші частинки,
тим менше радіус r. Тому вважається, що для грунту "ефективний"
радіус капіляра r=1/2*е*d10, де d10 – ефективний діаметр, е – коефіцієнт пористості.Тому висота капілярного підняття в грунті можна розрахувати по приблизній формулі
hк=с1/еd10, м, де с1 = (0,1-0,5)*10-4 м2,
Наприклад, при с1 = 0,3*10-4 м2 , е = 0,75 і d10 = 0,02 мм = 0,02*10-3 м
одержимо hк = 0,3*10-4/0,75 *0,02*10-3 =2 м
Слайд 75В чистих пісках капілярне підняття не перевищує 0,5 м.
В
ущільнених глинах і суглинках капіляри дуже тонкі, але внаслідок набухання
глинистих частинок і присутності на них плівки зв'язаної води проміжки між частинками начебто закупорені. Тому в глинах hк<2мм.Найбільша hк характерна для проміжних між піском і глиною – супіщаних пилуватих і суглинистих пилуватих грунтів, в яких за декілька місяців капілярна вода може піднятися на 3 - 4 м.
Слайд 77Капілярно – підвішена утворюється при змочуванні товщі грунту або при
зниженні рівня вільної підземної води в наслідок розриву власної капілярної
води в крупних порах.Власна капілярна переміщується вгору від рівня підземних вод, поповнюється за їх рахунок, гідравлічно з ними пов’язана. Капілярне підняття забезпечує просочення рослинного покриву Землі. Для запобігання висушуванню боронують поверхневий шар Землі (збільшуючи при цьому діаметр пор).
Слайд 78Висоту капілярного підняття враховують при визначенні глибини закладання фундаменту і
висоти автодорожнього насипу.
Заходи зниження капілярного переміщення вологи в земляному полотні:
забезпечення
достатнього підвищення земляного полотна над рівнем підземних вод (hк >1,1м над рівнем піску, hк >2,4м для суглинку), щоб капілярне підняття не досягло верхньої зони грунту, розміщеного під дорожнім одягом;
Слайд 79влаштування капіляроперериваючих прошарків із гравійного, або піщаного грунту;
обробка частинок грунту
гідрофобізуючими добавками.
Слайд 81Зв’язна вода
Зв’язаною називають воду, яка розміщена поблизу поверхні частинок грунту
і взаємодіє з електричним полем частинок. Її розподіляють на два
види: міцно зв’язану та рихло зв’язану.
Слайд 82Фізична суть міцно зв’язаної та рихло зв’язаної води
Якщо через
суспензію глинистих частинок у воді пропускати постійний електричний струм, то
глинисті частинки будуть рухатись відносно води до позитивного електроду (до аноду) і осідати на ньому тобто буде відбуватися процес електрофорезу:
Слайд 83Описане явище свідчить про наявність негативного заряду на поверхні глинистих
частинок. Дипольні молекули води поблизу поверхні глинистих частинок орієнтуються в
полі негативного заряду частинок грунту, притягуються разом з розміщеними в поровій воді позитивно зарядженими іонами Са++, Mg++, К+,Na+,H+, до поверхні частинок з великою силою, що може становити близько 103 МПа біля самої поверхні.
Слайд 85При цьому рухомість води понижується, вона стає зв’язаною. Ланцюжки орієнтованих
молекул води разом з адсорбованими іонами складають шар міцно зв’язаної
(гігроскопічної) води товщиною приблизно 3 розмірів молекули води, приблизно 10–7см.По мірі віддалення від поверхні твердих частинок електромолекулярні сили, взаємодії між цією поверхнею і молекулами води зменшуються, порядок орієнтацій ланцюжків диполем порушується. Вода, яка утворює навколо поверхні частинок шар товщиною біля 10–6см (кілька десятків діаметрів молекул води), являється рихло зв’язаною (плівковою) – перехідною від міцно зв’язаної до вільної води.
Слайд 86Властивості міцно зв’язаної (гігроскопічної)
води
Гігроскопічна вода утворюється двома шляхами :
внаслідок
поглинання сухим грунтом води із поверхні;
внаслідок змочування грунту водою.
Слайд 87В обох випадках її утворення супроводжується виділенням тепла (тепла змочування),
тобто вона утворюється тільки на гідрофільній поверхні.
Кількість гігроскопічної води, яка
утворилась шляхом поглинання парів води із повітря сухим грунтом, збільшується або зменшується зі збільшенням або зменшенням вологості повітря ( 30 – 100%). 
Слайд 88Вологість грунту в повітряно-сухому стані, тобто в стані рівноваги з
вологістю і температурою навколишнього повітря, називають гігроскопічною вологістю – Wg.
Максимальне значення гігроскопічної вологості називають гігроскопічною вологоємкістю грунту Wh=max Wg (визначають витримуванням на повітрі при його відносній вологості 90%). Значення Wh залежить від питомої поверхні і мінерального складу грунту і є константою для даного грунту (наприклад, у пісків - до 1%, у глин - до 18%).
Слайд 89Особливості міцно зв’язаної (гігроскопічної) води:
товщина грунту біля 3 молекул води
(10–7см);
середня щільність приблизно 2 г/см3;
температура замерзання нижче - 20oС до
–780С;температура кипіння близько +2000С;
не тече під дією сили тяжіння і не передає гідростатичного тиску; не переміщається з частинки на частинку;
при дії на грунт тиску приблизно 100 МПа її вдається відтиснути лише частково, тому в механіці грунтів міцно зв’язану воду можна розглядати як єдине ціле з частинками, тому, що тиск від споруд на два порядки менше;
видаляється тільки висушуванням при температурі більше 1000С.
Слайд 90 Властивості рихло зв’язаної (плівкової) води:
товщина шару приблизно 30-40 молекул води
(10–6см);
щільність і в’язкість вище, ніж у вільної води;
температура замерзання нижче
00С і тим нижче, чим тонше плівка;сила тяжіння не викликає її руху;
підпорядковується законам Паскаля і Архімеда;
може повільно переміщатися від частинки з товстою плівкою води до частинки з тонкою плівкою, де інтенсивність з поверхнею частинки більша.
Слайд 91Максимальна сумарна кількість міцно і рихло зв’язної води називається максимальною
молекулярною вологоємкістю Wm. В чистому піску - Wm
глині - Wm <40%. В глині зв’язна вода складає більше частинок всієї води. Зв’язна вода впливає на такі властивості грунту:зв'язність – зв’язок між частинками;
набухання – збільшення об’єму грунту при зволоженні в наслідок збільшення товщини плівок і їх розклинюючої дії;
водопроникність – фільтрація вільної води затруднена, якщо в порах багато зв’язної води;
тиксотропність – зниження зв’язності грунту при короткочасних повторних навантаженнях, наприклад, при вібрації, в наслідок порушення розміщення молекул зв’язаної води відносно частинок грунту.
Слайд 92Характерні вологості грунту
Грунти підгрупи пилувато-глинистих відрізняються від крупноуламкових і піщаних
грунтів з значною залежністю властивостей від вологості.
Змішавши пробу сухого грунту
з достатньою кількістю води, можна отримати рідкоподібну масу. При поступовому зменшенні кількості води шляхом випаровування та сама проба грунту буде міняти свою консистенцію (густину, ступінь твердості).
Слайд 93Можна виділити чотири фізичних станів даного грунту в залежності від
його консистенції: текучий, пластичний, напівтвердий і твердий. Такий поділ був
запропонований А. Аттербергом в 1911 році і в нинішній час являється загально прийнятим.В текучому стані грунт вміщує багато вільної води не тільки заповнюючої пори, але і роз’єднуючої частинки, яка порушує тертя і зчеплення між ними. В такому стані грунт являється напіврідким і не може бути хорошою основою. При зменшенні вологості переходить в пластичний стан. В пластичному стані пори грунту практично повністю заповнені водою, а випаровування супроводжується зменшенням об’єму грунту (усадкою).
Слайд 94В пластичному стані грунт під дією навантаження здатний міняти розміри
і форму без розриву суцільності. З нього можна ліпити і
качати шнур.В напівтвердому стані він втрачає здатність розкачуватись в тонкий шнур без руйнування, тобто уже втрачає пластичність.
В твердому стані грунт переходить при ще меншій вологості коли ступінь вологості стає рівною Sr=0.8-0.9. В цьому стані грунт вже не зменшиться в об’ємі при подальшому випаровуванні. Проба грунту починає обсихати з поверхні (в наслідок чого забарвлення змінюється від темного до світлого), а зменшення вмісту води відбувається вже без зміни об’єму пор.
Слайд 95Між цими чотирма станами є три межі: текучості WL, пластичності
Wp і усадки Wsh. Вони являються характерними вологостями для даного
грунту.
Слайд 96Межа текучості WL - це вологість, при якій грунт знаходиться
на межі текучості і пластичного стану. Її визначають експериментально, як
вологість при якій конус стандартних розмірів і маси за певний час заглиблюється в грунт на певну глибину.Таким чином, при вологості W= WL різні грунти чинять якби однаковий опір заглибленню в них іншого тіла (стандартного конуса). Кажуть: WL=42, якщо стан грунту при вологості 42% відповідає межі між текучим і пластичним станом. Для супіску WL=15-23, для глини WL=40-100. Чим більше глинистих частинок тим більше WL.
Слайд 97Межа пластичності Wр - це вологість, при якій грунт знаходиться
на межі пластичного і напівтвердого стану. Її визначають експериментально як
вологість, за якою скочуваний ґрунтовий шнур, сягнувши певного діаметра, починає розпадатись на відрізки, тобто з подальшим підсушуванням, яке відбувається в процесі скочування грунту, втрачається його пластичність. Кажуть: Wр =22, якщо стан грунту при вологості 22% відповідає межі між пластичним і напівтвердим станом, тобто якщо при цій вологості ґрунтовий шнур, сягаючи діаметра 2-3мм, починає розпадатись на відрізки довжиною 3-10мм. При збільшенні глинистої фракції збільшується Wр , але повільніше ніж WL. Для супіску Wр=14-17%, для глин Wр=25-40%. Вологість Wр=Wm – тобто характеризує найбільшу кількість зв’язаної води в грунті. При природній вологості меншій Wр грунт зручно відсипати, переміщати , перевозити.
Слайд 98Межа усадки Wsh - це вологість, при якій грунт знаходиться
на межі напівтвердого і твердого стану.
Усадка – це зменшення
об’єму при висушуванні. При W
Слайд 99Число пластичності
Різницю Ір=WL–Wр називають числом пластичності грунту.
Узагальнено Ір характеризує
зерновий склад грунту, особливо вміст глинистих частин, їх властивості. Тому
є ознакою типу грунту підгрупи пилувато-глинистих.
Слайд 100Число пластичності грунту Ір в загальнобудівельній класифікація пилувато-глинистих грунтів:
Викликає інтерес
залежності які дозволяють оцінити Ір, визначивши тільки WL (тому що
точність визначення Wр нижче чим WL).Б.Ф. Галай (1972р) Ір=0,75 WL -11;
Н.Ф.Сасько (1987р) Ір=2/3(WL -Wsh) .
Слайд 102Ступінь ущільнення ґрунту
Грунт штучно ущільнюють для підвищення його міцності, зменшення
водопроникності, і наступного осідання.
Ущільнення проводять при побудові насипів автомобільних
і залізничних шляхів, а також котлованів під фундаменти будівель. Ущільнення виконують шляхом укочування, трамбування, вібрації, а також за допомогою поверхневих та глибинних вибухів. З фізичної точки зору процес ущільнення ґрунту полягає у збільшенні об’ємної частки твердих частин за рахунок зменшення об’ємних часток води і повітря. Це досягається затратою механічної роботи, яка витрачається на витіснення води і повітря, подолання тертя між твердими частинками при їх взаємних переміщеннях. 
Слайд 103При механічній дії випуклі частинки ґрунту розміщуються тісніше, пластичні частинки
орієнтуються, спрямовуючись розміститися довгими гранями перпендикулярно дії сили.
Піщані частинки ґрунту
Глинисті
частинки ґрунту
Слайд 104Об’єктивною мірою щільності ґрунту може бути об’ємна доля твердої фази
(тобто частинок ґрунту) Сs, яка являє собою відношення об’єму, які
займають частинки, до об’єму всього ґрунту: Сs=Vs/V. Однак загально прийнятою мірою щільності будови ґрунту являється щільність скелету ґрунту d=Ms/V – маса твердих частинок які містяться в одиниці об’єму ґрунту. Ці величини пов’язані між собою: Сs=d/s. s змінюється в досить вузьких межах s=2,65-2,75г/см3. d і s можуть використовуватись як показники щільності будови ґрунту. Чим щільніше розміщені частинки тим більша їх об’ємна частка Сs і тим більша їх маса в одиниці об’єму d .
Слайд 105Значення Сs і d залежить від зернового складу і форми
частинок ґрунту.
Зазвичай для суглинку та глини вдається досягнути
d=1,5-1,8 г/см3,
тобто Сs=0,56-0,66, а для суглинків і добре підібраної піщано-гравійної суміші - d=2,0-2,3г/см3 , тобто Сs=0,74-0,85.
Слайд 106Зміна щільності будови будь-якого ґрунту при його ущільненні залежить від
роботи, яка витрачається на ущільнення і від вологості ґрунту. Поки
вологість мала, вода діє як мастило, яке полегшує переміщення частинок. Однак при надмірній кількості води, яка залишилась, її часточки перешкоджають зближенню частинок ґрунту. Тому при однаковій витраченій на ущільнення механічній роботі найбільша щільність будови досягається при деякій отриманій вологості ґрунту Wопт, тобто криві Сs(W) і d (W) мають максимум.
Слайд 109Повністю водонасичений ґрунт відповідає Са=0. Для такого (двохфазного) ґрунту d
монотонно убуває з підвищенням вологості W. Для трьохфазного ґрунту, в
порах якого міститься вода і повітря, виходить залежність d (W) з максимумом. Чим більша робота, витрачена на ущільнення тим більша максимальна щільність сухого ґрунту dмах і тим менша вологість, при якій досягається максимальна щільність. Максимум d при даній роботі звичайно відповідає об’ємній частині повітря Са=0,05.
Слайд 110Вологість, при якій стандартним ущільненням досягається найбільша щільність сухого (скелету)
ґрунту, називається оптимальною вологістю Wопт, відповідна їй щільність – максимальною
dмах. Оптимальна вологість пилувато-глинистих ґрунтів близька до межі пластичності WoptWp2% тобто вологість яка визначається при стандартному ущільненні ґрунту, близька до тієї вологості, при якій вся вода знаходиться в зв’язаному стані. При такій вологості ґрунт має найбільшу стійкість до набухання і дії морозу. Зрозуміло, що при певному числі повторних проїздів котка найкраще ущільнення буде досягнуто при оптимальній вологості. Оптимальна вологість змінюється від 5% для крупноуламкових грунтів до 30% для глин.
Слайд 112Ступінь ущільнення ґрунту земляного полотна автомобільних доріг оцінюється коефіцієнтом стандартного
ущільнення, який називають відношенням фактичної щільності сухого ґрунту до максимальної
його щільності. Значення Ку нормується в залежності від глибини розміщення шару ґрунту в насипу. Необхідна ступінь ущільнення земляного полотна була встановлена шляхом спостереження за щільністю ґрунтів в насипах доріг, які багато років прослужили при інтенсивному русі.
Слайд 114Загальна характеристика будівельних властивостей грунтів
Грунти підгрупи крупноуламкових (валунні, галичникові, гравійні)
вміщують 50% частинок крупніше 2мм. Характеризується відсутністю зв’язності і пластичності.
Мають велику водопроникність (Кф до 100 м/добу). Капілярність відсутня. Не набухають, стійкі до розмиву. Їх використовують:як матеріал для підстилаючого шару дорожнього одягу, якій виконує роль дренуючого;
як основа дорожнього одягу;
як кам’яний матеріал в а/б і ц/б бетонах;
як домішку яка покращує пилувато-глинисті грунти земляного полотна.
Слайд 115Грунти підгрупи піщаних
Пісок гравелистий, крупний і середньої крупності має хорошу
водопровідність, а мілкий і пилуватий – погану. Капілярне підняття hк
для крупного і <40см для мілкого піску. Не набухають у воді і не накопичують води при негативних температурах. Їх використовують:для зведення насипу (особливо в неблагонадійних гідрологічних умовах);
в підстилаючих шарах дорожнього одягу, як морозозахисний та дренуючий шар;
як компонент а/б і ц/б бетонів;
Пилуватий пісок для дренуючих шарів непридатний, оскільки Кф<2м/добу і при зволоженні переходить в пилуватий стан.
Слайд 116Ґрунти підгрупи пилувато-глинистих (супіски суглинки, глини)
Суглинки легкі і суглинки важкі
вміщують значну кількість піщаних частинок (більше 40-50%), достатню для забезпечення
зв’язності в сухому стані і опру зсуву при зволоженні. По здатності до ущільнення, стійкості до зволоження, промерзання і висушування, по придатності до укріплення в’яжучими супісок легкий – найкращий грунт із підгрупи пилувато-глинистих, а суглинок легкий – наближається до нього.Використовується: для насипів, а в укріпленому вигляді – для основи дорожнього одягу.
Слайд 117Пилуваті супіски і суглинки швидко розмокають, розмиваються потоком води на
відкосах насипу, мають низьку водопроникність, найбільш високе капілярне підняття –
до трьох метрів. При промерзанні накопичують вологу. В сухому стані мало зв’язні. Ці грунти неблагоприємні по всьому комплексу властивостей. Їх приходиться використовувати в земляному полотні (в країнах СНД 80% доріг – земляного полотна із суглинків).Глини – являються зв’язними, щільними, пластичними, липкими. Дуже набухають hк=1,0-1,5 м – менше, чим у суглинків. Тому повільно просихають. Являються хорошим матеріалом для насипу тільки в сухих місцях або в зволожених на короткий час.
Слайд 119Закономірні і взаємозв’язані зміни вологості і температури ґрунту в часі
називається водно-тепловий режим ґрунту
Слайд 130Джерела зволоження ґрунту в робочому (активному) шарі земляного полотна (1,5-2,0
м) від поверхні покриття):
- атмосферні опади, які проникають через покриття,
обочини, укоси;- проникнення води із бокових канав (при застої більше 20 діб);
- вода, яка утворилась при розтаванні мерзлого ґрунту;
- капілярне зволоження від рівня підземних вод (РПВ);
- переміщення плівкової води (від товстих плівок до тонких);
- витікання види із водопроводів і теплотрас (у містах).
Слайд 131Зменшення води в робочому шарі земляного полотна відбувається за рахунок:
- дренування спеціальними засобами (шар із крупноуламкових або піщаних грунтів,
дренажні труби азбестоцементні або пластмасові та ін.);- випаровування води в порах і переміщення пари в атмосферу;
- просочування (фільтрація) гравітаційної води в глибину .
Слайд 1324-и періоди зміни вологості і температури ґрунту робочого шару в
річному циклі:
- осіннє накопичування води при акумуляції атмосферних опадів і
недостатньому випаровуванні;- зимове промерзання і перерозподіл вологи;
- весняне розмерзання і перезволоження;
- літнє просихання.
Слайд 133Особливості зимового перерозподілу вологи
В 1880 році інженер Вогіслав поклав кульку
із суміші пилуватого ґрунту з водою діаметром d=5см в кювету
і наситив до повної вологоємкості. Потім охолодив нижче 00С. При замерзанні кулька значно збільшилась у об’ємі, всмоктуючи воду (значно більше ніж просто від переходу порової води в лід). Аналізуючи це явище вважають, що при замерзанні зовнішня частинка зв’язаної води входить в склад ростучих кристалів льоду, товщина плівок стає тонкою і до них переміщується зв’язна вода від більш “теплих” частинок. Цей процес повторюється.
Слайд 135При зимовому промерзанні земляного полотна пар, що поступає знизу конденсується
на холодних верхніх частинках. Знизу знову надходить пар. Це викликає
накопичення вологи особливо в недоущільнених пилуватих ґрунтах з порами, вільними для руху повітря. При охолодженні верхніх частинок нижче 00С частина рихло зв’язаної води додається до складу, ростучих кристалів льоду, товщина плівок навколо холодних частинок зменшується і до них переміщується вода знизу від більш теплих частинок, розміщених нижче фронту промерзання. В зоні промерзання кристали льоду ростуть, розсовуючи частинки. Об’єм збільшується до 50%. Лінзи льоду накопичуються навіть під фундаментами мілкого закладання, викликаючи нерівномірне піднімання будівлі. Так зимою збільшується вологість ґрунту в робочому шарі земляного полотна.
Слайд 136Такий зимовий перерозподіл вологи є причиною утворення пучин. Пучина –
зимове здимання покриття, яке приводить навесні до його пролому при
проїзді автомобілів. Пучина утворюється при поєднанні таких умов:- грунт: пилуватий пісок, супісок, суглинок (в пилуватих більше крихко зв’язної води, ніж в глинистих);
- погода: затяжна і дощова осінь, м’яка зима з повільним промерзанням і відлигами;
гідрологія: високий рівень підземної води, восени (менше 2м від поверхні), застій води поблизу поверхні земляного полотна.
При відсутності однієї із цих причин, пучини не появляються (наприклад, пилуватий пісок і важкий суглинок не є небезпечні).
Слайд 137Вологонакопичення зимою іде нерівномірно у плані.
Розсуванню частинок грунту при
водоутворенні перешкоджає вага земляного полотна, тому лід утворюється і збільшується
у об’ємі, головним чином, у верхній зоні (50-70см). Нерівномірне накопичування льоду веде до створення горбиків – морозному пучиноутворенню. Висота здимання досягає 20% від глибини промерзання (20-25см).Навесні під дорожнім покриттям ґрунт розморожується швидше, тому що воно очищається від снігу. Створюється замкнутий об’єм розрідженого ґрунту, обрамленого мерзлим. При проїзді автомобільного транспорту утворюється пролом з витісненням розрідженого ґрунту.
Слайд 146Заходи для запобігання пучин:
- створюють верхню частину земляного полотна із
не пучинистих ґрунтів (не пилуватий пісок, піщано-гравійна суміш);
- влаштовують морозозахисні
шари із ґрунтів укріплених цементом;- влаштовують капіляроперериваючі шари із крупнозернистих матеріалів;
- забезпечують достатнє підвищення бровки над рівнем ґрунтової води, або рівня поверхневої води, що застоюється більше 30 діб;
- влаштування теплоізоляційного шару із пінопласту, бетону або, ґрунту з пористим наповнювачем (подрібнений пінопласт, гранули полістиролу і таке інше ).
Слайд 147Дорожньо-кліматичне районування території.
Великий вплив на водно-тепловий режим має клімат. Клімат
впливає на ґрунтоутворення. Верхній шар ґрунту – це самостійна підгрупа
в групі осадових незцементованих ґрунтів (поверхневий шар земної кори, якому властива родючість). Ґрунтоутворення тісно пов’язане з кліматичними умовами (характером вивітрювання, рослинним покровом). Тому ґрунтові зони, розподілені смугами, можуть являтися основою для дорожньо-кліматичного районування.
Слайд 148За ознакою приблизно однакової вологості ґрунтів земляного полотна, які залягають
в подібних умовах рельєфу, виділено в країнах СНД 5 зон:
І
- зона вічної мерзлоти. При середньорічній температурі нижче –200С увесь ґрунт літом не встигає відмерзати і під “дійовим” шаром відмерзаючого ґрунту, утворюється вічномерзлий ґрунт (який має мінусову температуру, містить в собі лід і знаходиться в мерзлому стані більше 3 років). Швидкість промерзання 10-15 см/добу. Найбільша вологість літом –0,6-0,8WL.
Слайд 149ІІ - зона надмірного зволоження (від Кольського півострова до лінії
Львів-Київ - Житомир – Тула – Твер - Томськ). Кількість
проникаючих в ґрунт атмосферних опадів більше кількості води, яка випаровується і води, що поступає знизу. Тому вода проникає зверху вниз до рівня ґрунтової води (РГВ). Восени починається підвищення вологості внаслідок дощів, а взимку вологість ґрунту в зоні промерзання води із зони, розташованої нижче фронту промерзання. Дуже великий вплив має осінній рівень ґрунтової води на промерзання. Швидкість промерзання 1-3 см/добу. Висота пучин h до 20см на дорогах і до 50 см на розчищених від снігу площадках. Пучиноутворення супроводжується розущільненням ґрунту. Найбільша вологість весною – до (0,8-0,9)WL.
Слайд 150ІІІ - зона значного зволоження в окремі періоди року (до
лінії Кишинів – Кіровоград – Куйбишев – Омськ). Лісостеп і
степ.ІV - зона недостатнього зволоження (південь Молдавії і України). Кількість проникаючих в ґрунт атмосферних опадів недостатня для його насичення до рівня ґрунтової води, над рівнем ґрунтової води – власно капілярна, між ними – шар з постійною низькою вологістю. Це характерно для степних районів. Взимку основне джерело зволоження – переміщення водяних парів в вгору і їх конденсація. В ІІІ і ІV зонах найбільша вологість навесні або восени (приблизно 0,7-0,8WL).
V - засушлива зона. Напівпустелі та пустелі. Кількість випадаючих опадів менше кількості вологи, яка випаровується, поповнюється за рахунок водяних парів від капілярної кайми.
Слайд 151Для більш детального врахування впливу рельєфу і гідрологічних умов на
водно-тепловий режим в межах даної зони окремі ділянки відносять до
однієї із трьох типів місцевості в залежності від умов зволоження верхньої товщі ґрунтів:1. Сухі ділянки (поверхневий стік забезпечений, рівень ґрунтової води глибше 2-3м і ґрунтові води не впливають на зволоження);
2. Вологі ділянки (поверхневий стік не забезпечений, але ґрунтові води не впливають на зволоження поверхневої товщі ґрунтів земляного полотна, навесні і восени на поверхні ґрунту застоюється вода);
3. Мокрі ділянки з постійним надлишком вологи (на зволоження поверхневого шару ґрунту впливає ґрунтова вода, або поверхневі води застоюються поблизу земляного полотна більше як 30 діб).
Слайд 153Межі дорожньо-кліматичних зон приведені в будівельних нормах і правилах, різних
довідниках. Типи місцевості за умовами зволоження встановлюються при вишукуваннях. Ця
інформація необхідна для визначення середнього значення вологості в робочому шарі земляного полотна в найбільш несприятливі періоди року. Наприклад: ґрунт – легкий суглинок, Чернігівська область. За нормативними документами – ІІ зона, південна підзона. За даними вишукувань – другий тип місцевості (вологі місця). Середня вологість в розрахунковий період W=W/WL=0,78.
