Результати розрахунків зведені у таблицю 2.3,і будуть використані далі під час перевірки достатньої кількості дійсних поодиноких значень для обчислення розрахункових значень.
Таблиця 2.3 Зведення результатів статистичних обчислень характеристик ґрунту.
Характеристика
Х
S
n
Вологість природна (W), ч. о.
0,31
0,01853
6
Вологість об`ємна (Wv ) , ч. о.
0,44
0,029
7
Коефіцієнт пористості (е) , ч.о.
0,9
0,016
6
Межа текучості (Wl) , ч. о.
0,358
0,02
6
Межа розкочування (Wp) , ч. о.
0,198
0,012
7
Модуль деформації (Е) , МПа
6,68
0,377
5
Щільність сухого ґрунту (d ) , кг/м3
1434,98
16
6
Пористість (n) , ч.о.
0,4735
0,00543
6
Тангенс кута внутр. тертя (tgц) , ч. о.
0,2640
0,0069
4
Питоме зчеплення (С) , кПа
13,995
1,3456
4
3. ПЕРЕВІРКА ДОСТАТНЬОЇ КІЛЬКОСТІ ДІЙСНИХ ПООДИНОКИХ ЗНАЧЕНЬ ДЛЯ ОБЧИСЛЕННЯ РОЗРАХУНКОВИХ ЗНАЧЕНЬ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТУ
Кількість вважається достатньою якщо виконується умова (3.1):
n?NI(II) , (3.1)
де n - кількість дійсних поодиноких значень. NI(II) - обчислена мінімальна припустима кількість, визначається у двох варіантах - для використання у розрахунках несучої здатності грунтового масиву (NI) та у розрахунках його деформації (NIІ).
Значення (NI) та (NIІ) можна обчислити декількома методами - стандартним способом спроб [4], прямим наближенням [5] на підставі стандартного. Потрібно знати покажчик точності (у), якого визначають експериментально з врахуванням особливостей конкретних приладів або приймають за даними стандарту [4] рівним для (сs) - у = 0,004; (с), (сd), (n), (е) - 0,050; (Е), (tgц), (с) - 0,100. Потрібно знати також коефіцієнт варіації (3.2):
V = S/х (3.2)
Розрахунки значень (N) прямим способом
Розрахунки проводжу за допомогою формул (3.2), (3.3), (3.4) .
Вологість ґрунту природна(W): W = 0,31, n = 6, S = 0,01853, у = 0,050 .
Оцінка результатів: середнє арифметичне значення вологості можна використовувати в обчисленнях розрахункових значень для першого і другого граничних станів.
Вологість об'ємна(Wv): Wv=0,44, n = 7, S = 0,029, у = 0,050 .
Оцінка результатів: для об'ємної вологості (Wv) одержані середні значення та стандарт можна використовувати в обчисленні розрахункових значень для першого і другого граничних станів .
Коефіцієнт пористості(е): е = 0,9, n = 6, S = 0,016, у = 0,015
Оцінка результатів: для коефіцієнту пористості (е) виконується обидві умови - для (NI) та (NIІ), тому одержані середні значення та стандарт можна використовувати в обчисленні розрахункових значень для першого і другого граничних станів.
Межа текучості (WL): WL = 0,358, n = 6, S = 0,02, у = 0,050
Оцінка результатів: для межі текучості (WL) виконується обидві умови - для (NI) та (NIІ), тому одержані середні значення та стандарт можна використовувати в обчисленні розрахункових значень для першого і другого граничних станів.
Межа розкочування (Wp): Wp = 0,198, n = 7, S = 0,012 , у = 0,050
Оцінка результатів: для межі розкочування (Wp) виконується обидві умови - для (NI) та (NIІ), тому одержані середні значення та стандарт можна використовувати в обчисленні розрахункових значень для першого і другого граничних станів.
Модуль деформації (Е): Е = 6,688 n = 5, S =0,377, у = 0,100
Оцінка результатів: стандарт та середнє арифметичне значення модуля деформації можна використовувати в обчисленнях розрахункових значень для першого і другого граничних станів.
Оцінка результатів: для щільності сухого ґрунту (сd) виконується обидві умови - для (NI) та (NIІ), тому одержані середні значення та стандарт можна використовувати в обчисленні розрахункових значень для першого і другого граничних станів.
Оцінка результатів: для тангенса кута внутрішнього тертя виконується обидві умови - для (NI) та (NIІ), тому одержані середні значення та стандарт можна використовувати в обчисленні розрахункових значень для першого і другого граничних станів.
Питоме зчеплення (С): С = 13,995, n = 4, S = 1,3456, у = 0,100
Оцінка результатів:для питомого зчеплення кількість n =4 недостатня, у випадкові використання в обчисленні за першим граничним станом, але перевищення 4, 44 > 4 мале, і ним можна знехтувати. У розрахунках за другим граничним станом умова (3.1) виконується із подвійним запасом.
4. ОБЧИСЛЕННЯ НОРМАТИВНИХ ЗНАЧЕНЬ
4.1 Обчислення нормативних значень характеристик додатково до завдання
Проводжу обчислення за допомогою формул, з використанням значень характеристик прискорення вільного падіння g = 10 м/с2 та густини води сw =1000 кг/м3.
Вологість водонасиченого ґрунту WSAT = Wсd/ сw =0,31 1434,98/1000 = 0,4448 ч. о.
Ступінь вологості Sr = W/ WSAT = 0,31/0,4448 = 0,697 ч. о.
Щільність частинок ґрунту сS = сd /1- n =1434,98/1 - 0,4735 = 2726 кг/м3
4.3 Порівняння обчислених і табличних нормативних значень механічниххарактеристик
Значення механічних характеристик - модуля деформації, кута внутрішнього тертя та питомого зчеплення (табл. 2.3) - перевіряю способом порівняння із табличними за нормалями. Табличні значення одержую у таблицях посібника [6] з використанням назви ґрунту, покажчика текучості та коефіцієнта пористості (табл. 4.1).
За стандартом [4] нормативними називають середні арифметичні значення чисельного масиву, вільного від екстремальних значень, та розміри якого статично значущі. У даному звітові нормативними також вважаються обчислені за формулами значення (табл. 4.2) на підставі нормативних значень інших характеристик.
Таблиця 4.2. Зведення даних про нормативні значення характеристик глинястого ґрунту.
Їх визначення заключний етап цієї курсової праці, в якому будуть використані усі попередні результати. За даними стандарту [4] та нормалі [3] усі характеристики ґрунтів поділені на три групи стосовно методів визначення розрахункових значень. Першу справляють кут внутрішнього тертя та питоме зчеплення ґрунту, до другої групи входять питома вага будь-якого ґрунту і міцність скельного, третя-це усі інші характеристики, що не увійшли до першої та другої.
5.1 Кут внутрішнього тертя та питоме зчеплення нескельного ґрунту
ХІ(ІІ) = (1 - уІ(ІІ))ХІІ ; (5.1)
YІ(ІІ) = VtІ(ІІ) ; (5.2)
де ХІ - розрахункове значення тангенса кута внутрішнього тертя або питомого зчеплення для обчислення підґрунтя споруди за несучої здатності (за першим граничним станом), коли довірча ймовірність бІ = 0,95 ;
ХІІ - розрахункове значення тангенса кута внутрішнього тертя або питомого зчеплення для обчислення підґрунтя споруди за деформаціями (за другим граничним станом), коли довірча ймовірність бІІ = 0,85 ;
Хn - нормативне значення характеристик ;
YІ(ІІ) - покажчик точності за бІ = 0,95 та бІІ = 0,85 відповідно ;
V - коефіцієнт варіації ;
tІ(ІІ) - безрозмірний табличний коефіцієнт; за бІ = 0, 95 та k=n-1=4-1=3, tІ=2, 35; якщо бІІ = 0, 85 та k=4-1=3, tІІ=1, 25 .
Оцінка результатів. Більш значні відхилення розрахункових значень від нормативних спостерігаються у питомого зчеплення - 10,83 та 12,31 проти 13,995 кПа відповідно, що можна пояснити нерівномірністю структурування ґрунту та цементації контактів між мінеральними частинками. Менше відхиляються від нормативного розрахункові значення кута внутрішнього тертя - 13° та 14° проти 15° відповідно, що може бути наслідком більшої однорідності частинок та агрегатів.
5.2 Розрахункові значення питомої ваги ґрунту
Обчислюю їх з використанням нормативного значення та стандарту щільності ґрунту (табл. 2.3). Спочатку знаходжу нормативне значення питомої ваги та ґрунту:
гn = gсn = 10 1435 =14350Н/м3 = 14,35 кН/м3 ;
Sг = gSс = 10 16 =160 Н/м3 = 0, 16 кН/м3 ;
Розрахункові значення питомої ваги обчислюю за формулами [4,5] :
гІ(ІІ) = гn - (StgI(ІІ)/ vn-1); (5.3)
гІ+(ІІ) = гn - (StgI(ІІ)/ vn-1); (5.4)
де гІ(ІІ) - розрахункове значення питомої ваги для обчислення підґрунтя фундаментів споруд за несучої здатності (за першим граничним станом гІ), та деформаціями (за другим граничним станом гІІ) ;
гІ+(ІІ) - те саме, у розрахунках стійкості схилів або бортів кар'єрів чи інших виїмок ;
Оцінка результатів. Перші два значення ( 14,21 та 14,27 ) менші за нормативне, а два інших ( 14,49 та 14,43 ) більші, що відповідає логіці формул (5.3) і (5.4).
5.3 Розрахункові значення будь-яких характеристик, окрім обчислених у підрозділах 5.1 та 5.2
За положенням стандарту [4] розрахункове значення кожної з таких характеристик співпадає з нормативним. У розділах 2 і 4 їх значення підраховані.
5.4 Логічні перевірки значень характеристик та кваліфікація ґрунту
Якщо в розрахунках не зроблені грубі помилки, повинні виконуватися нерівняння (5.5)…(5.16):
Оцінка результатів. Усі логічні перевірки витримані, тому обчисленні розрахункові значення характеристик вважаю такими, що не протирічать фізичному змістові, і дійсними.
Деякі з характеристик є кваліфікаційними, тому використовую їх для оцінок ґрунту за стандартом [8] :
а) назва глинястого ґрунту - «суглинок», тому що його число пластичності Ip =0,16 і попадає в інтервал 0,07… 0,17 за яким ґрунту надається саме така назва;
б) стан - «мягкопластичний», бо покажчик IL = 0,7 відповідає інтервалові 0,5…0,75 за яким стан ґрунту зветься саме так;
в) за ступенем вологості Sr = 0,697 ґрунт є вологим, тому що значення Sr < 0,8 який відповідає станові вологий.
ВИСНОВКИ
Під час виконання курсової роботи використані обчислені за стандартом [4] , нормаллю [3] та працею [5] , табличні нормативні значення механічних характеристик ґрунтів за нормалями[6, 7]. Побудовані графіки - паспорти міцності нескельного ґрунту, застосовані наближені формули для визначення характеристик міцності за результатами випробувань на одно площинне зрушення трьох зразків чи монолітів [2] , логічні критерії для співвідношень значень характеристик. Не всі початкові значення заданих характеристик виявилися дійсними, але в усіх випадках дійсними залишилися шість поодиноких значень, що відповідає вимогам нормалі [6] . Обчисленні нормативні значення та на їх підставі - розрахункові 22-х характеристик (табл. 6.1), які використовують в інженерно-геологічних та суміжних задачах. Досліджений ґрунт - суглинок, вологий у м'яко пластичному стані.
Таблиця 6.1. Розрахункові значення характеристик ґрунтів. Зведені дані.
Назва характеристики ґрунту та її позначка
Значення
Вологість ґрунту природна (W) , ч. о.
0,31
Вологість ґрунту водонасиченого (WSAT) , ч. о.
0,4448
Вологість ґрунту об'ємна (WV) , ч. о.
0,44
Ступінь вологості (Sr) , ч. о.
0,697
Межа текучості (WL) , ч. о.
0,358
Межа розкочування (Wp) , ч. о.
0,198
Число пластичності (Ip) , ч. о.
0,16
Покажчик текучості (IL) , ч. о.
0,7
Щільність (с) , кг/м3
1880
Щільність сухого ґрунту (сd) , кг/м3
1435
Щільність частинок (сS) , кг/м3
2726
Щільність водонасиченого ґрунту (сSAT) , кг/м3
2073
Питома вага ґрунту (гІ) , кН/м3
(гІІ) , кН/м3
14,21
14,27
Питома вага ґрунту (гІ+) , кН/м3
(гІІ+), кН/м3
14,49
14,43
Питома вага сухого ґрунту (гd) , кН/м3
14,35
Питома вага частинок (гS) , кН/м3
27,26
Питома вага водонасиченого ґрунту (гSAT) , кН/м3
20,73
Питома вага зваженого ґрунту (гSb) , кН/м3
10,73
Пористість ґрунту (n) , ч. о.
0,4735
Коефіцієнт пористості(е) , ч. о.
0,9
Модуль деформації ґрунту (Е), МПа
7,03
Кут внутрішнього тертя (цІ), градус
(цІІ), градус
13,58
14,20
Питоме зчеплення (СІ), кПа
(СІІ), кПа
10,8349
12,3142
ЛІТЕРАТУРА
1. Бібліографічне описання даних методичних рекомендацій до виконання курсової роботи.
2. Осауленко В.Т. Формули для обчислення деяких фізико-механічних характеристик ґрунтів / Актуальні проблеми геології, географії та екології. Том 2. Збірник наукових праць. - Дніпропетровськ: Навчальна книга, 1999. - с.102…108.
3. СниП 2.01.15 - 90. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования.- М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1991.- 32с.
4. ГОСТ 20522-75. Грунты. Метод статистической обработки результатов определений характеристик. - М.:Изд-во стандартов, 1977. - 13с.
5. Осауленко В.Т. Обработка результатов испытаний грунтов: Учебное пособие для вузов. - Днепропетровск: Изд-во ДГУ, 1992. - 60с.
6. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СниП 2.02.01-83). -М.:Строиздат, 1986.- 415с.
7. СниП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1983.- 22с.