Проверяемое задание 2

Тема «Определение показателей механических свойств грунтов» Необходимо выполнить три задачи, построить графики, сделать выводы к каждой задаче. Темы курса, которым соответствует данное задание: раздел 2, темы 2.1 «Сжимаемость грунтов», 2.2 «Водопроницаемость грунтов», 2.3 «Сопротивление грунтов сдвигу». Дополнительная литература и источники

1. ГОСТ 25100-2011. ГРУНТЫ. Классификация.
2. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений.

Требования к оформлению работы, включая требования к проверке задания на оригинальность (30 %)

1. Работа оформляется в программе Microsoft Word (в формате *.doc или *.docx).
2. Работа оформляется по ГОСТ 2.106-96. «Текстовые документы», ГОСТ 2.105-95 «Общие требования к текстовым документам» с одной стороны стандартного листа писчей бумаги (210 ´ 297 мм), с оставлением полей не менее: слева – 30 мм, справа – 10 мм, сверху – 20 мм и снизу – 25 мм. Листы оформляются без рамки. По ГОСТ 2.105-95 текстовые документы выполняют на формах, установленных ГОСТ 2.104-2006.
3. Формулы набираются в редакторе формул и нумеруются.
4. Графики разрешается выполнять в Microsoft Excel. Вставляются в работу в виде рисунка и нумеруются.
5. Иллюстрации должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ 7.32-2001 и ЕСКД. Иллюстрации нумеруют арабскими цифрами сквозной нумерацией или в пределах раздела (например, «Рисунок 1 – », «Рисунок 1.1 – »). В тексте должны быть даны ссылки на все иллюстрации.
6. Запрещается вставлять в работу отсканированные (сфотографированные) материалы.
7. Абзацы в тексте начинаются отступами, равными 15 мм. При оформлении записки – выравнивание по ширине страницы, шрифт 14, Times New Roman.
8. Работы с орфографическими ошибками, с соединением нескольких слов (написанных без пробелов), с двойными пробелами, с использованием нераспространенных сокращений (либо, наоборот, написанием полностью единиц измерения) приравниваются к целенаправленному получению обучающимися завышенной оценки от Системы обманным путем, следовательно, такие письменные работы не допускаются к проверке на оригинальность.
9. Имя файла – фамилия и инициалы студента, группа, дисциплина, задание с нижним подчеркиванием, например:

Иванов И.И._СТРб1603а_Механика грунтов_Практическая работа 2. Задача 2.1 По данным лабораторных испытаний необходимо построить график компрессионной зависимости вида . Вычислите для заданного расчетного интервала давлений коэффициент относительной сжимаемости m_ν и модуль деформации E. Дайте оценку степени сжимаемости грунта. Определите разновидность грунтов по деформируемости. Начальная высота образца грунта h = 20 мм. Разновидность грунта – суглинок с коэффициентом пористости e = 0,6 д.е. Задача 2.2 По полученным экспериментальным данным определите нормативное значение угла внутреннего трения φ^н и сцепление с^н грунта. Постройте график сдвига вида . Задача 2.3 Поверхность грунтового потока имеет угол уклона α. Коэффициент фильтрации грунта К_ф. Необходимо определить ориентировочное время заполнения водой траншеи заданной ширины, которая пересекает грунтовый поток и заглублена ниже уровня грунтовых вод. Варианты заданий к задаче 2.1

№ вар.	Полная осадка грунта Si , мм при нагрузке Pi, МПа					Интервал давлений, МПа		№ вар.	Полная осадка грунта Si , мм при нагрузке Pi, МПа					Интервал давлений, МПа
	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	P1	P2		0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	P1	P2
1	0,15	0,35	0,65	0,81	1,03	0,1	0,3	15	0,07	0,16	0,3	0,41	0,73	0,1	0,2
2	0,2	0,29	0,47	0,61	1,03	0,1	0,2	16	0,12	0,25	0,44	0,62	0,96	0,1	0,3
3	0,25	0,4	0,7	0,9	1,19	0,05	0,1	17	0,2	0,41	0,64	0,81	1,05	0,3	0,5
4	0,17	0,28	0,47	0,6	0,75	0,05	0,2	18	0,07	0,15	0,29	0,45	0,66	0,1	0,3
5	0,12	0,17	0,32	0,43	0,69	0,05	0,3	19	0,16	0,34	0,59	0,76	0,9	0,1	0,2
6	0,16	0,29	0,5	0,7	0,95	0,2	0,3	20	0,15	0,3	0,36	0,5	0,73	0,2	0,3
7	0,22	0,5	0,85	1,08	1,33	0,2	0,5	21	0,14	0,31	0,44	0,56	0,92	0,2	0,5
8	0,1	0,25	0,43	0,57	0,95	0,3	0,5	22	0,13	0,34	0,47	0,7	0,94	0,3	0,5
9	0,26	0,46	0,71	0,93	1,13	0,05	0,2	23	0,18	0,35	0,68	0,89	1,21	0,2	0,3
10	0,12	0,27	0,42	0,55	0,81	0,1	0,5	24	0,15	0,24	0,48	0,68	1,0	0,05	0,1
11	0,08	0,16	0,41	0,62	0,97	0,05	0,2	25	0,19	0,32	0,65	0,97	1,26	0,05	0,2
12	0,1	0,23	0,38	0,47	0,78	0,05	0,3	26	0,21	0,35	0,7	1,01	1,36	0,1	0,2
13	0,09	0,17	0,38	0,68	0,99	0,05	0,2	27	0,23	0,44	0,82	1,14	1,6	0,1	0,2
14	0,11	0,3	0,44	0,7	0,9	0,05	0,3

    Задание для задачи 2.1 студенты выбирают по следующим правилам. Вариант работы определяется по первой букве фамилии студента. Первая буква – номер варианта.

Буква	А	Б	В	Г	Д	Е/Ё	Ж	З	И/Й	К
Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Буква	Л	М	Н	О	П	Р	С	Т	У	Ф
Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Буква	Х	Ц	Ч	Ш/Щ	Э	Ю	Я
Вариант	21	22	23	24	25	26	27

    Варианты заданий к задаче 2.2

№ вар	Предельное сопротивление образца грунта сдвигу τi, МПа, при нормальном давлении, передаваемом на образец грунта σi, МПа						№ вар	Предельное сопротивление образца грунта сдвигу τi, МПа, при нормальном давлении, передаваемом на образец грунта σi, МПа
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
1	0,091	0,155	0,218	0,285	0,352	0,419	15	0,084	0,13	0,15	0,196	0,224	0,259
2	0,075	0,137	0,197	0,262	0,326	0,387	16	0,069	0,137	0,209	0,279	0,349	0,424
3	0,065	0,099	0,142	0,179	0,209	0,259	17	0,055	0,096	0,124	0,14	0,177	0,2
4	0,08	0,158	0,232	0,308	0,382	0,458	18	0,066	0,134	0,216	0,284	0,333	0,421
5	0,079	0,118	0,135	0,173	0,215	0,231	19	0,053	0,066	0,122	0,156	0,2	0,244
6	0,069	0,136	0,21	0,276	0,351	0,422	20	0,11	0,165	0,18	0,24	0,276	0,293
7	0,041	0,074	0,101	0,129	0,154	0,187	21	0,078	0,143	0,198	0,284	0,302	0,353
8	0,081	0,154	0,232	0,299	0,354	0,447	22	0,077	0,143	0,184	0,254	0,308	0,338
9	0,045	0,079	0,124	0,169	0,211	0,257	23	0,067	0,126	0,193	0,251	0,313	0,359
10	0,12	0,16	0,196	0,235	0,27	0,308	24	0,07	0,136	0,211	0,268	0,348	0,439
11	0,061	0,125	0,18	0,246	0,311	0,379	25	0,045	0,098	0,145	0,223	0,278	0,321
12	0,075	0,136	0,195	0,261	0,326	0,396	26	0,083	0,153	0,211	0,298	0,353	0,443
13	0,073	0,119	0,163	0,18	0,21	0,269	27	0,055	0,097	0,128	0,183	0,235	0,281
14	0,082	0,147	0,225	0,317	0,388	0,447

    Задание для задачи 2.2 студенты выбирают по следующим правилам. Вариант работы определяется по первой букве фамилии студента. Первая буква – номер варианта.

Буква	А	Б	В	Г	Д	Е/Ё	Ж	З	И/Й	К
Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Буква	Л	М	Н	О	П	Р	С	Т	У	Ф
Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Буква	Х	Ц	Ч	Ш/Щ	Э	Ю	Я
Вариант	21	22	23	24	25	26	27

    Варианты заданий к задаче 2.3

№ вар	Угол наклона α, град	Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут	Ширина траншеи L, м	№ вар	Угол наклона α, град	Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут	Ширина траншеи L, м
1	26	100	0,5	15	15	80	2
2	30	105	1	16	20	90	2,1
3	40	2	1,5	17	22	150	2
4	25	50	1,2	18	31	100	2,5
5	27	150	1,3	19	35	105	3
6	28	100	0,5	20	36	25	0,5
7	29	95	0,8	21	37	40	0,8
8	31	90	1,2	22	38	0,5	1
9	32	55	3	23	39	45	1,1
10	33	50	2,5	24	41	150	1,2
11	24	30	1,5	25	50	100	1,3
12	25	150	0,5	26	52	110	1,5
13	23	100	0,9	27	28	120	0,5
14	21	105	1,1

    Задание для задачи 2.3 студенты выбирают по следующим правилам. Вариант работы определяется по первой букве фамилии студента. Первая буква – номер варианта.

Буква	А	Б	В	Г	Д	Е/Ё	Ж	З	И/Й	К
Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Буква	Л	М	Н	О	П	Р	С	Т	У	Ф
Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Буква	Х	Ц	Ч	Ш/Щ	Э	Ю	Я
Вариант	21	22	23	24	25	26	27

    Рекомендации по выполнению задачи 2.1 Задача 2.1 Исходные данные По данным лабораторных испытаний необходимо построить график компрессионной зависимости вида . Вычислите для заданного расчетного интервала давлений коэффициент относительной сжимаемости m_ν и модуль деформации E. Дайте оценку степени сжимаемости грунта. Определите разновидность грунтов по деформируемости. Начальная высота образца грунта h = 20 мм. Разновидность грунта – суглинок с коэффициентом пористости e = 0,6 д.е.

№ вар.	Полная осадка грунта Si , мм при нагрузке Pi, Мпа					Интервал давлений, МПа
	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	P1	P2
	0,18	0,35	0,48	0,63	0,98	0,05	0,2

  Построение компрессионной кривой Для построения компрессионной кривой и определения коэффициента относительной сжимаемости грунта m_ν необходимо вычислить коэффициенты пористости грунта e_i, соответствующие заданным ступеням нагрузки, по формуле: ,                                         (2.1) где e_i – искомое значение коэффициента пористости грунта после уплотнения под нагрузкой; e₀ – начальное значение коэффициента пористости грунта после уплотнения под нагрузкой; S_i – полная осадка образца грунта при заданной нагрузке, измеренная от начала загружения; h – начальная высота образца грунта. Коэффициенты пористости при соответствующих давлениях: , , , , . По полученным данным строится компрессионная кривая, показанная на рисунке 2.1. Рисунок 2.1 – График компрессионной зависимости В пределах давлений, указанных в задании, определяется коэффициент сжимаемости грунта: (2.2) Коэффициент относительной сжимаемости определяется по формуле: .                                  (2.3) Модуль деформации грунта определяется по формуле: (2.4) где β – коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в приборе и назначаемый в зависимости от коэффициента Пуассона ν, определяемый по формуле: .                                             (2.5) При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать β, равным для песков – 0,8; супесей – 0,7; суглинков – 0,5; глин – 0,4. Вывод: по таблице Б.1 приложения Б определяется разновидность грунта по деформируемости – грунт является очень сильно деформируемым.     Рекомендации к выполнению задачи 2.2 Задача 2.2 Исходные данные По полученным экспериментальным данным определите нормативное значение угла внутреннего трения φ^н и сцепление с^н грунта. Постройте график сдвига вида .

№ вар	Предельное сопротивление образца грунта сдвигу τi, МПа, при нормальном давлении, передаваемом на образец грунта σi, МПа
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
	0,098	0,177	0,264	0,332	0,424	0,52

  Решение По полученным экспериментальным данным необходимо построить график сдвига вида , как показано на рисунке 2.2. Рисунок 2.2 – График сдвига вида Для определения нормативного значения угла внутреннего трения грунта и сцепления грунта следует воспользоваться формулами, составленными на основе законов математической статистики:                              (2.6)                                                  (2.7) где n – число экспериментов по определению сопротивления грунта сдвигу (n = 6); Δ – общий знаменатель этих выражений, определяемый по формуле:                                   .                                             (2.8) Нормативное значение сцепления грунта: . Нормативное значение тангенса угла внутреннего трения грунта: . Нормативное значение угла внутреннего трения грунта: φ = 39,8º.   Рекомендации по выполнению задачи 2.3 Задача 2.3 Исходные данные Поверхность грунтового потока имеет угол уклона α. Коэффициент фильтрации грунта К_ф. Необходимо определить ориентировочное время заполнения водой траншеи заданной ширины, которая пересекает грунтовый поток и заглублена ниже уровня грунтовых вод.

№ вар	Угол наклона α, град	Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут	Ширина траншеи L, м
	32	30	1

  Решение Необходимо определить градиент гидравлического напора:                                                                                                    (2.9) Как видно из рисунка 2.3, гидравлический градиент напора будет равен: . Рисунок 2.3 – Определение градиента гидравлического напора Скорость фильтрации определяется по формуле: .                                    (2.10) Скорость фильтрации V_ф – это расход поровой воды через единицу поперечного сечения в единицу времени. Тогда грунтовый поток пройдет путь, равный ширине траншеи, за время:           1,28 часа = 76,8 мин.               (2.11) Полученное время можно считать временем (ориентировочным) заполнения траншеи водой.   Приложение Б Таблица Б.1 – Разновидности грунтов по деформируемости (ГОСТ 25100-2011)

Разновидность грунтов	Модуль деформации Е, МПа
Очень сильно деформируемые	Е ≤ 5
Сильнодеформируемые	5 < E ≤ 10
Среднедеформируемые	10 < E ≤ 50
Слабодеформируемые	E > 50