Zagorod50.ru

Загород №50
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Щебенистый грунт угол откоса

Удельный вес грунта 3 группы кг м3. Объемный вес грунта в практических расчетах. Переводной коэффициент для строительных материалов

Грунтами в строительстве называют горные породы и почвы, представляющие собой сложное тело, состоящее из минеральных частиц и органических примесей. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. При выборе наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, сцепление, размываемость, разрыхляемость и угол естественного откоса. Важными показателями являются также влагоемкость, водопроницаемость, водоудерживающая способность и размываемость грунтов.

Плотностью (или объемной массой) называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии в плотном теле. Средняя или насыпная плотность песчаных грунтов составляет 1,6-1,7 т/м3, глинистых — до 2,1 т/м3, скальных — до 3,3 т/м3.

Влажностью называется степень насыщения пор грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта и выражают в процентах. При содержании воды до 5% грунты относятся к сухим, влажные грунты содержат до 30% воды, в мокрых содержится более 30% воды.

Сцепление определяют начальным сопротивлением грунта сдвигу; сцепление зависит от вида грунта и его влажности. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,003-0,05 МПа, для глинистых — 0,005-0,2 МПа. От плотности и сцепления в основном зависит производительность землеройных машин.

Размываемость грунта обусловливается уносом его частиц текучей водой из земляных сооружений. Скорость движения воды по песчаному грунту допускается для мелких песков 0,15 м/с, для крупных — 0,8 м/с, по плотным глинистым грунтам — до 1,8 м/с.

Разрыхляемость грунта — нарушение естественной структуры при его разработке, сопровождаемое увеличением в объеме. Степень разрыхления грунта определяется коэффициентом первоначального разрыхления, представляющим собой отношение объемов грунта в разрыхленном и естественном состояниях. Для глинистых грунтов коэффициент первоначального разрыхления составляет 1,24-1,32, для песков — 1,08-1,28, суглинков и супесков — 1,08-1,32. Более плотные грунты, включая скальные, дают большее увеличение объема — до 50%. При расчете транспортных средств для перевозки грунта, определении производительности землеройных машин, проектировании кавальеров и т. д. необходимо учитывать коэффициент первоначального разрыхления. Принято все подсчеты, связанные с земляными работами, выполнять для грунта естественной (природной) плотности — «в плотном теле».

Разрыхленный грунт, длительное время пролежавший в насыпи, подвержен самоуплотнению за счет действия веса верхних слоев на нижние и от действия атмосферных осадков. Плотность грунта, пролежавшего в насыпи более четырех месяцев, а также грунта, подвергавшегося механическому уплотнению, определяется лабораторным путем. Если объем грунта на объекте не превышает 1000 м3, при расчетах пользуются коэффициентом остаточного разрыхления, приводимым в справочниках (например, для песчаных грунтов он составляет 1,01-1,025, глин — 1,04-1,09, суглинков — 1,015-1,05).

В зависимости от трудности и трудоемкости разработки грунтов механизированным способом мерзлые и не мерзлые грунты делят на группы. Грунты минерального происхождения по своему составу, прочности и трудности разработки делятся на скальные, конгломераты и нескальные.

Устойчивостью земляных сооружений называется их способность сохранять проектную форму и размеры и обусловливается равновесием масс под воздействием внешних и внутренних сил. Устойчивость зависит от угла естественного откоса грунта, который образуется плоскостью откоса с горизонтальной плоскостью поверхности грунта (величина угла естественного откоса определяется опытным путем). Связность грунтов изменяется в зависимости от их влажности и характеризуется углом естественного откоса, т. е. углом, который образуется откосом свободно насыпанного грунта и горизонтальной плоскостью. В зависимости от числа пластичности связные грунты делятся на супесь, суглинок и глину.

Рис. 5. :
а — насыпи; б — выемки; Н — высота откоса; l — проекция откоса на горизонтальную плоскость; α — крутизна откоса

Подрядная организация заключает договор на выполнение работ по разработке грунта и его перевозке к местам отсыпок кустовых площадок и автодорог в районе Крайнего Севера. Стоимость работ определяется по расценке 01-01-013-2 «Разработка грунта с погрузкой на автомобили-самосвалы экскаваторами с ковшом вместимостью 1 (1-1,2) м 3 группа грунтов: 2». Для определения массы перевозимого грунта Заказчик предлагает использовать данные пункта 5. б) из таблицы 1-1 Общих указаний Технической части Сборника № 1 «Земляные работы», где указано, что средняя плотность грунта равна 1750 кг/м 3 . При этом Заказчик ссылается на то, что так рекомендует определять транспортные расходы пункт 1.12 Общих указаний Технической части Сборника № 1 «Земляные работы». В рабочей документации также учтен грунт с объемным весом 1,75 т/м 3 . Проведенные нами лабораторные исследования показали, что объемный вес грунта составляет 1.9 т/м 3 .

Как можно доказать Заказчику, что транспортные расходы следует определять по данным лабораторных исследований, а не по данным из таблицы 1-1 Технической части Сборника № 1 «Земляные работы»?

Наименование графы о плотности грунта из таблицы 1-1 (в редакции 2017 г. — приложение 1.1) Общих указаний Технической части Сборника № 1 «Земляные работы» звучит так: «Средняя плотность в естественном залегании кг/м 3 ». Такие данные могут быть использованы на стадии предпроектных проработок, когда еще не были проведены инженерно-геологические изыскания. На стадии разработки проектной и рабочей документации транспортные расходы по перевозке грунта следует определять с учетом объемного веса грунта по полученным данным инженерно-геологических изысканий.

Читать еще:  Ява грунтовка для дерева

Пунктом 1.12 (в редакции 2017 г. — п. 1.1.9) Общих указаний Технической части ГЭСН-2001-01 «Земляные работы» определено:

«1.12. Затраты на автомобильные перевозки грунта следует определять дополнительно, кроме табл. 01-047 и 02-019, где затраты на перевозки нормами учтены. Массу транспортируемого грунта следует принимать по табл. 1-1 Технической части, а при отклонении показателей средней плотности грунта от приведенной в табл. 1-1 более чем на 5 % — по данным инженерно-геологических изысканий».

Если средняя плотность грунта для определения транспортных затрат была изначально учтена в размере 1,75 т/м, а лабораторные исследования Подрядчика показали объемный вес в размере 1.9 т/м, то полученные лабораторные данные превышают среднюю плотность грунта по табл. 1-1 на 8,6 %. Это является основанием для определения затрат по транспортировке грунта с учетом объемного веса грунта по данным лабораторных изысканий.

В том случае, если Заказчик по каким-то причинам не доверяет данным лаборатории Подрядчика, то объемный вес грунта может быть определен независимой лабораторией.

На производство земляных работ большое влияние оказывают физико-механические свойства грунтов: средняя плотность, влажность, сила внутреннего сцепления частиц, разрыхляемость. Различают следующие виды грунтов.

Пески — сыпучая смесь зерен кварца и других минералов крупностью 0,25. 2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород.

Супеси — пески с примесью 5. 10% глины.

Гравий — горные породы, состоящие из отдельных скатанных зерен диаметром 2. 40 мм, иногда с некоторой примесью глинистых частиц.

Глины — горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005 мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц.

Суглинки — пески, содержащие 10. 30% глины. Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые.

Лёссовидные грунты — содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц. Лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость.

Плывуны — песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.

Растительные грунты — различные почвы с примесью 1 . 20% перегноя.

Скальные грунты — состоят из твердых горных пород.

Грунты в зависимости от трудности и способа их разработки делятся на категории (табл. 1).

При разработке грунт разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем насыпи будет больше объема выемки, из которой грунт взят. Грунт в насыпи под действием собственного веса или механического воздействия уплотняется постепенно, поэтому различны значения первоначального процента увеличения объема (разрыхления) и процента остаточного разрыхления после осадки грунта (табл. 2).

Таблица 1. Категории и способы разработки грунтов
Категория грунтов
Виды грунтов
Плотность, кг/м3
Способ разработки

Песок, супесь, растительный грунт, торф

Ручной (лопаты), машинами

Легкий суглинок, лёсс, гравий, песок со щебнем, супесь со строймусором

Ручной (лопаты, кирки), машинами

Жирная глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, растительная земля с корнями, суглинок со щебнем или галькой

Ручной (лопаты, кирки, ломы), машинами

Тяжелая глина, жирная глина со щебнем, сланцевая глина

Ручной (лопаты, кирки, ломы, клинья и молоты), машинами

Плотный отвердевший лёсс,дресва, меловые породы,сланцы, туф, известняк иракушечник

Ручной (ломы и кирки, отбойные молотки), взрывным способом

Граниты, известняки, песчаники, базальты, диабазы, конгломерат с галькой

Угол естественного откоса

Угол естественного откоса — это наибольший угол, который может быть образован откосом свободно насыпанного грунта в состоянии равновесия с горизонтальной плоскостью.

Угол естественного откоса зависит от гранулометрического состава и формы частиц. С уменьшением размера зерен угол естественного откоса становится положе.
В воздушно-сухом состоянии угол естественного откоса песчаного грунта равен 30—40°, под водой — 24—33°. Для грунтов, не обладающих сцеплением (сыпучих), угол естественного откоса не превышает угла внутреннего трения

(9.25)

Для определения угла естественного откоса песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии используют прибор УВТ ( рис. 9.11, 9.12 ), под водой — ВИА ( рис. 9.13 ).

Согласно рис. 9.12 при наклоне ящика песок осыпается и, разрыхляясь, образует откос с углом, который можно определить транспортиром или по формуле

(9.26)

Понятие об угле естественного откоса относится только к сухим сыпучим грунтам, а для связных глинистых оно теряет всякий смысл, так как у последних он зависит от влажности, высоты откоса и величины пригрузки на откос и может изменяться от 0 до 90°.

Рис. 9.11. Прибор УВТ-2: 1 — шкала; 2 — резервуар; 3 — мерительный столик; 4 — обойма; 5 — опора; 6 — образец песка

Рис. 9.12. Определение угла естественного откоса вращением емкости (а) и медленным снятием пластинки (б): А — ось вращения емкости

Рис. 9.13. Прибор ВИА: 1 — ящик ВИА; 2 — образец песка; 3 — емкость с водой; 4 — транспортир; 5 — ось вращения; 6— пьезометр; 7— штатив

При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну плоских откосов земляных сооружений, траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл. 9.2. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.

Таблица 9.2. Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов, град.

ГрунтыКрутизна откосов при глубине выемки, м (отношение высоты к заложению)
1,53,05,0
Насыпные неуплотненные56(1:0,67)45(1:1)38(1:1,25)
Песчаные и гравийные влажные63(1:0,5)45(1:1)45(1:1)
Глинистые:
супесь76(1:0,25)56(1:0,67)50(1:0,85)
суглинок90(1:0)63(1:0,5)53 (1:0,75)
глина90(1:0)76(1:0,25)63(1:0,5)
Лессы и лессовидные сухие90(1:0)63(1:0,5)63(1:0,6)
Моренные:
песчаные, супесчаные76(1:0,25)60(1:0,57)53 (1:0,75)
суглинистые78(1:0,2)63(1:0,5)57(1:0,65)
Читать еще:  Шпатлевка смешанная с грунтовкой

Откосы насыпей постоянных сооружений выполняют более пологими, чем откосы выемок.

Определение угла естественного откоса песчаного грунта в сухом и влажном состоянии. Определение угла естественного откоса песчаного грунта Естественный откос грунта

Угол естественного откоса — это наибольший угол, который может быть образован откосом свободно насыпанного грунта в состоянии равновесия с горизонтальной плоскостью.

Угол естественного откоса зависит от гранулометрического состава и формы частиц. С уменьшением размера зерен угол естественного откоса становится положе.
В воздушно-сухом состоянии угол естественного откоса песчаного грунта равен 30-40°, под водой — 24-33°. Для грунтов, не обладающих сцеплением (сыпучих), угол естественного откоса не превышает угла внутреннего трения

Для определения угла естественного откоса песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии используют прибор УВТ (рис. 9.11, 9.12 ), под водой — ВИА (рис. 9.13 ).

Согласно рис. 9.12 при наклоне ящика песок осыпается и, разрыхляясь, образует откос с углом, который можно определить транспортиром или по формуле

Понятие об угле естественного откоса относится только к сухим сыпучим грунтам, а для связных глинистых оно теряет всякий смысл, так как у последних он зависит от влажности, высоты откоса и величины пригрузки на откос и может изменяться от 0 до 90°.

Рис. 9.11. Прибор УВТ-2: 1 — шкала; 2 — резервуар; 3 — мерительный столик; 4 — обойма; 5 — опора; 6 — образец песка

Рис. 9.12. Определение угла естественного откоса вращением емкости (а) и медленным снятием пластинки (б): А — ось вращения емкости

Рис. 9.13. Прибор ВИА: 1 — ящик ВИА; 2 — образец песка; 3 — емкость с водой; 4 — транспортир; 5 — ось вращения; 6- пьезометр; 7- штатив

При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну плоских откосов земляных сооружений, траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл. 9.2. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.

Таблица 9.2. Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов, град.

ГрунтыКрутизна откосов при глубине выемки, м (отношение высоты к заложению)
1,53,05,0
Насыпные неуплотненные56(1:0,67)45(1:1)38(1:1,25)
Песчаные и гравийные влажные63(1:0,5)45(1:1)45(1:1)
Глинистые:
супесь76(1:0,25)56(1:0,67)50(1:0,85)
суглинок90(1:0)63(1:0,5)53 (1:0,75)
глина90(1:0)76(1:0,25)63(1:0,5)
Лессы и лессовидные сухие90(1:0)63(1:0,5)63(1:0,6)
Моренные:
песчаные, супесчаные76(1:0,25)60(1:0,57)53 (1:0,75)
суглинистые78(1:0,2)63(1:0,5)57(1:0,65)

Откосы насыпей постоянных сооружений выполняют более пологими, чем откосы выемок.

Цель работы:

Ознакомление с методикой определения угла естественного откоса для песчаных грунтов.

Приобретение навыков в работе с прибором для определения угла естественного откоса сыпучих грунтов.

Определение угла естественного откоса песка в воздушно-сухом и подводном состоянии.

Необходимое оборудование и материалы

Методические указания к выполнению работы.

Журнал лабораторных работ.

Прибор для определения угла естественного откоса полевой лаборатории Литвинова.

Емкость с водой.

Отсутствие сцепления в песках позволяет определять угол внутреннего трения φ 0 по углу естественного откоса грунта в условиях предельного равновесия (рис. 2.3.).

Рис.2.3. Схема к определению угла естественного откоса песчаного гранта.

T 1 =

где φ – угол внутреннего трения; tg φ – коэффициент трения

Углом естественного откоса песчаного грунта называют максимальное значение угла, образуемого с горизонтальной плоскостью, поверхностью грунта, отсыпанного без толчков и динамических воздействий.

Угол естественного откоса определяют для песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии и под водой. Для испытания используем прибор Литвинова.

Порядок выполнения работы

Определение угла естественного откоса грунта в воздушно-сухом состоянии производят следующим образом. Прибор устанавливают на стол, выдвижная створка при этом опущена до дна. В малое отделение прибора до верха засыпают испытываемый песок (рис.2.4). После этого постепенно поднимают выдвижную створку без толчков; при этом прибор придерживают рукой. Грунт постепенно частично пересыпается в другое отделение до наступления положение равновесия.

Рис. 2.4. Общий вид прибора для определения угла естественного откоса песков (Ящик Кулона).

Угол между плоскостью свободного откоса и горизонтальной плоскостью и есть угол естественного откоса. По делениям на днище и боковой стенке отсчитывают высоту и заложение откоса и вычисляют тангенс угла естественного откоса; отсчеты ведут с точностью до 1мм.

Определение угла естественного откоса грунта в подводном состоянии отличается от предыдущего тем, что после того, как в малое отделение прибора насыпают испытываемый грунт, в большое отделения до верха наливают воду. Верхнюю створку подымают на несколько миллиметров, чтобы вода могла проникнуть в малое отделение. Когда весь грунт пропитается водой, поднимают створку выше и испытание продолжают так же, как и предыдущее. Результаты испытаний заносят в таблицу 2.4.

Гранулометрический состав. Практически характер и качество разрушения породы четко определяется ее гранулометрическим составом. Он характеризует разрыхленную горную породу по процентному содержанию в ней частиц различной крупности и может быть изображен кривой (рис. 2.1), если по оси абсцисс отложить диаметр частиц, мм, а по оси ординат — суммарное содержание частиц диаметром, меньшим данного, в процентах.
Для характеристики неоднородности рыхлых пород используется отношение d60/d10=Kн называемое коэффициентом неоднородности (d60, d10 — максимальные диаметры кусков, составляющих 60 и 10% общего объема рыхлой породы соответственно).
Особенно важное значение гранулометрический состав породы имеет при процессах гидромеханизации. От него зависят удельный расход воды на разработку и транспортирование, наименьший допустимый уклон подошвы забоя и лотков, критическая скорость воды.
Угол естественного откоса φ — максимальный угол, образуемый свободной поверхностью рыхлой раздробленной породы с горизонтальной плоскостью. Частицы породы, находящиеся на этой поверхности, испытывают состояние предельного равновесия. Если вес частицы Р (рис. 2.2), то в состоянии предельного равновесия на свободной поверхности на частицу действуют силы: Рп — сила нормального давления, прижимающая частицу к свободной поверхности; Рτ — сила, стремящаяся сдвинуть частицу вниз; Fт — сила трения, зависящая от Рn и коэффициента трения fтр, R — реакция опоры. Поскольку частица находится в равновесии, имеем

Читать еще:  Эпоксидная грунтовка праймер 204

Таким образом, угол естественного откоса зависит от коэффициента трения между кусками породы и поверхностью, по которой возможно ее скольжение. Для рыхлой (сыпучей) среды, например песка, он может быть определен с помощью цилиндрической емкости без дна. Емкость устанавливают на горизонтальной площадке и заполняют породой. Затем емкость поднимают и порода формирует свободную поверхность, соответствующую углу естественного откоса.
В общем случае угол естественного откоса зависит от шероховатости зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от плотности материала. С увеличением влажности до некоторого предела у таких горных пород, как уголь или песок, угол естественного откоса возрастает. С увеличением крупности и угловатости частиц он также увеличивается. В целом у рыхлых пород он находится в пределах 0-40°.
По углам естественного откоса определяют максимальные допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.

Лабораторная работа 1. Определение величины угла ссыпания и угла естественного откоса зернисто-кускового материала

Цель работы. Определить величины угла естественного откоса и угла ссыпания зернисто-кускового материала.

Теоретические положения . Зернисто-кусковой материал, лежащий на наклонной плос­кости (например, на наклонной плоскости бункера , на наклон­ном ленточном транспортере и т. д.), при определенном угле наклона этой плоскости к горизонту начинает ссыпаться по ней. Такой предельный угол наклона называется углом ссыпания.

В зависимости от формы кусочков можно наблюдать два ви­да движения кускового материала по плоскости ссыпания: сколь­жение и перекатывание. Скольжение наблюдается при кусках с развитыми плоскими гранями; передвижению кусков здесь препятствует трение скольжения между гранями кусков и плос­костью ссыпания. Качение наблюдается при форме кусков, близкой к шару. В этом случае передвижение куска происходит как скатывание его, с сопротивлением трения качения.

Предельное состояние покоя слоя кускового материала на наклонной плоскости имеет место тогда, когда сила трения F равна проекции М силы тяжести G на эту плоскость (рисунок 1). С другой стороны, эта же сила трения пропорциональна нор­мальному давлению кускового материала на наклонную плос­кость

F = M = fN ,

откуда f = М / N = tgα

где f – коэффициент трения, определяемый свойствами самого материала, равный tga ;

α – угол ссыпания зернисто-кускового материала.

Если рассматривать весь слой сыпучего материала , который перемещается по гладкой наклонной плоскости, то здесь, даже в случае кусков шарообразной формы, происходит скорее сколь­жение материала по плоскости, чем перекатывание, так как весь материал «течет» сплошной массой.

Угол ссыпания зависит от коэффициента трения материала о плоскость ссыпания, от формы и крупности кусков, от структу­ры поверхности, по которой происходит ссыпание (поверхность может быть гладкой, шероховатой, ребристой и т. д.), а также он влажности самого кускового материала.

Если насыпать зернисто-кусковой материал на горизонталь­ную плоскость, то он располагается на ней в виде конуса. Угол между образующей этого конуса и горизонтальной плоско­стью называется углом естественного откоса зернисто-кускового материала.

Угол естественного откоса всегда больше угла ссыпания (для одного и того же материала), так как наличие неровностей на поверхности материала препятствует скатыванию, а тем более скольжению кусков. Угол естественного откоса в большой степе­ни зависит от фракционного состава кускового материала, ибо последний определяет собой общую структуру поверхности ко­нуса. Эта разнородность размера кусков вызывает в то же вре­мя преимущественное скатывание крупных кусков материала на край насыпаемой кучи, вследствие того, что неровности поверх­ности оказывают меньшее сопротивление перекатыванию крупн ых кусков, чем мелких (рисунок 2). Неравномерное распределение кусков по крупности необходимо учитывать при загрузке насадочных абсорберов, шахтных печей и т. д., так как в местах рас­положения крупных кусков, т. е. на-периферии, получается боль­шее сечение каналов и газ пойдет преимущественно по этим ка­налам, имеющим меньшее гидравлическое сопротивление.

Тонко измельченные материалы имеют больший угол естест­венного откоса, т. е. меньшую сыпучесть, в связи с более разви­той поверхностью трения.

Угол естественного откоса значительно зависит от влажности материала, потому что вода, располагаясь на поверхности кус­ков, вызывает слипание их и тем самым затрудняет движение отдельных кусков. Чем меньше куски материала, тем больше проявляется влияние влажности; но чрезмерное увлажнение приводит к увеличению послойной текучести жидкости между кусочками материала, и угол естественного откоса вновь умень­шается (таблица 1).

Угол естественного откоса, град, для породы

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector