ФОРМА И СТРОЕНИЕ МЫШЦ В СВЯЗИ С ИХ ФУНКЦИЕЙ. 2 страница
По разности абсолютных отметок статического и динамического уровней определим понижение уровня при откачке:
S = 64,1 - 61,7 = 2,4 м.
Определим высоту воды в канаве (дрене) после откачки
h = (H - S) = 4,4 - 2,4 = = 2 м.
Определяем приток воды к канаве (дрене) с 2-х сторон, подставляя в формулу числовые значения параметров:
а с одной стороны приток будет в два раза меньше – 247,10 м3/сут.
Определяем грунты по водопроницаемости:
Кф = 5,5 м/сут – средневодопроницаемые грунты (водоносные пески).
Водопроводимость песков:
Кв = Кф .Нср = 5,5·2,4 = 13,2 м2/сут. При этом в расчёте мощность водоносного горизонта (Н) принимается средней (Нср).
Судя величине удельного дебита, который равен
а при пересчёте на один час 160,8 : 24 = 6,8 м3/час, канава является недостаточно водообильной (т. к. q > 7,3 м³/час).
Вывод: Q = 494,20 м3/сут; q = 160,80 м3/сут; Кв = 13,2 м2/сут
Контрольные вопросы к разделу «Основы гидрогеологии»:
- Приведите значение показателей физического состояния воды.
- Действие каких факторов оказывают влияние на формирование химического состава подземных вод?
- Что показывает величина концентраций ионов водорода? Привести характерные ее значения в подземных водах.
- Что такое ПДК.
- С чем связано возникновения агрессивности вод? Виды агрессии.
- Что такое гидроизогипсы, гидроизопьезы, гидроизобаты?
- Что такое напорный и безнапорный водоносный горизонт?
- Как определить направление фильтрационного потока?
- Что такое совершенный и несовершенный колодец?
- Что такое артезианский и грунтовый колодец?
- Виды несовершенства водозоборных колодцев.
- Что такое коэффициент фильтрации?
- Способы определения коэффициента фильтрации?
- Что такое дебит, единичный приток?
2 ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ
2.1 Лабораторная работа «Определение водных свойств грунтов»
2.1.1 Теоретическая часть
Виды грунтов
Все геологические образования (горные породы, осадки, почвы) могут быть основаниями для различных сооружений (гражданских, промышленных, гидротехнических), средой, в которой строятся сооружения (метро, тоннели, каналы), и, наконец, могут быть материалами, из которых сооружения (плотины, насыпи, дамбы) создаются. Во всех этих случаях геологические образования называют грунтами.
Следовательно, под грунтом понимают любую горную породу, осадок или почву, имеющую отношение к инженерному сооружению, либо как его основание, либо как среда, либо как материал.
Свойства горных пород определяются условиями их образования и обстановкой, в которой они находятся после образования. В практике инженерно-геологических исследований широко распространено деление горных пород (грунтов) на три вида: скальные, полускальные, рыхлые.
К скальным относятся магматические (гранит, диорит, сиенит и т.д.) и метаморфические породы (кварцит, сланцы и т.д.), а также осадочные породы значительной прочности (кремнистые песчаники, конгломераты и брекчии с прочным цементом, известняки и доломиты).
К числу полускальных обычно относят трещиноватые, сильно выветрелые скальные породы, а также такие осадочные как гипс, ангидрит, песчаники со слабым цементом, мел, ракушечник и т.д.
В группу рыхлых пород входят разнообразные обломочные отложения (гравий, галечники, пески, супеси, суглинки) и глины.
Основные свойства грунтов
Плотность грунта – это отношение массы грунта (включая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему:
ρ = g /V, г/см3
Плотность частиц грунта (ρs) – это отношение массы сухого грунта к объему его твердой части.
Плотность сухого грунта - отношение массы сухого грунта к объему, занимаемому этим грунтом (включая объем пор), определяется по формуле:
ρd =ρ / (1+ωо), г/см3
Естественная влажность – количество воды в порах грунта в естественных условиях; представляет собой отношение веса воды к весу минеральных частиц в данном объеме грунта в процентах. Естественная влажность определяется по формуле:
ωо = (g – g0) / g0
Гигроскопическая влажность - влажность воздушно-сухого грунта ωr соответственно равна:
ωr = (g1 – g0) / g0
Объемная влажность - отношение объема воды, содержащейся в грунте, к общему объему грунта, можно определить из выражения:
ωv = ωо · ρs
Влажность, соответствующая полному заполнению всех пор грунта водой, называется полной влагоемкостью и определяется по формуле:
ωmax = e·ρω / ρs
В естественных условиях естественная влажность не всегда соответствует полной влагоемкости. В подобных случаях характеристикой степени заполнения пор водой служит степень влажности грунта – отношение объема пор, заполненных водой, к общему объему пор в данном объеме грунта. Определяется по формуле:
Sr = ω·ρs / e·ρω
где ρω — плотность воды, г/см3
Пористость - отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры в процентах:
n = 1- ρd / ρs
Коэффициент пористости - отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта:
e = n / (1-n)
2.1.2 Задания для лабораторных работ
Задание 11
Масса образца грунта объемом 50 см3 при естественной влажности равна g (г), после сушки на воздухе стала g1 (г), а после полного высушивания в термостате – g0 (г). Объем минеральной части грунта равен VS (см3).
Вычислите следующие показатели: плотность частиц грунта, естественная влажность, объемная влажность, плотность, полная влагоёмкость, коэффициент пористости, плотность сухого грунта, степень влажности, гигроскопическая влажность, пористость.
Таблица 12 - Исходные данные к заданию 11
| № варианта | g | g1 | g0 | VS |
| 87,52 | 81,58 | 81,09 | 30,48 | |
| 84,32 | 71,20 | 69,88 | 24,54 | |
| 86,14 | 76,30 | 75,62 | 28,22 | |
| 88,35 | 73,28 | 72,41 | 26,82 | |
| 94,46 | 72,03 | 70,34 | 25,67 | |
| 99,67 | 79,89 | 78,48 | 28,85 | |
| 89,67 | 82,73 | 82,12 | 31,24 | |
| 78,29 | 69,37 | 67,33 | 21,86 | |
| 79,88 | 70,18 | 68,64 | 23,97 | |
| 77,61 | 68,84 | 67,51 | 20,77 | |
| 85,53 | 74,73 | 73,52 | 22,24 | |
| 86,87 | 78,24 | 76,87 | 29,41 | |
| 84,11 | 72,40 | 70,56 | 25,14 | |
| 88,92 | 73,47 | 71,28 | 27,78 | |
| 91,18 | 85,77 | 84,62 | 30,24 | |
| 95,36 | 73,14 | 71,96 | 31,52 | |
| 92,61 | 70,20 | 68,84 | 27,36 | |
| 93,75 | 81,38 | 80,05 | 28,15 | |
| 98,55 | 88,27 | 87,52 | 29,97 | |
| 79,34 | 71,76 | 70,76 | 25,47 | |
| 78,47 | 68,29 | 67,43 | 20,81 |
Пример решения задачи для варианта № 0
Дано:
V = 50 см3;
g = 87,52 г;
g1 = 81,58 г;
g0 = 81,09 г;
VS = 30,48 см3;
Найти: ρs, ωо ωv, ρ, ωmax, е, ρd, Sr, n
Решение:
Плотность частиц грунта ρs равна отношению массы сухого грунта к объему его твердой части. Следовательно,
ρs= g0 / VS = 81,09 / 30,48 = 2,66 г/см3
где g0 – масса сухого грунта, г;
VS – объем минеральной части грунта, см3.
Естественная влажность определяется по формуле:
ωо = (g – g0) / g0 = (87,52 – 81,09)/ 81,09 = 0,08
Объемную влажность можно определить из выражения:
ωv = ωо · ρs = 0,08 · 2,66 = 0,21
Плотность:
ρ = g / V = 87,52 / 50 = 1,75 г/см3
Коэффициент пористости:
е = (ρs / ρ) · (ωо + 1) – 1= (2,66 / 1,75) · (0,08+1)-1= 0,64
Полная влагоемкость:
ωmax = е · ρω/ ρs= 0,64 · 1 / 2,66 = 0,24
где ρs – плотность частиц грунта, г/см3;
е – коэффициент пористости;
ρω – плотность воды, г/см3.
Плотность сухого грунта:
ρd= ρ / (1+ωо) = 1,75 / (1 + 0,08)= 1,62 г/см3
Степень влажность:
Sr = ωо · ρs / e · ρω = 0,08· 2,66 / 0,64 · 1 = 0,33
Гигроскопическая влажность
ωr = (g1 – g0) / g0 = (81,58 – 81,09) / 81,09 = 0,006
Пористость:
n = 1 - ρd / ρs = 1 – 1,62 / 2,66 = 0,39
Вывод: ρs = 2,66 г/см3; ωо = 0,08; ωv = 0,21; ρ = 1,75 г/см3; ωmax = 0,24; е = 0,64; ρd = 1,62 г/см3; Sr = 0,33; n = 0,39
2.2 Лабораторная работа «Вычисление классификационных показателей горных пород»
2.2.1 Теоретическая часть
Гранулометрический состав грунтов. Под гранулометрическим составом понимают процентное содержание частиц различного размера, слагающих рыхлую породу. Группы частиц более или менее одинакового размера называются фракциями.
Результаты гранулометрического анализа для наглядности изображаются в виде суммарных кривых в полулогарифмическом масштабе. Кривая гранулометрического состава позволяет определить степень неоднородности по соотношению
cu=d60/d10 ,
где d60, d10 - эффективные диаметры частиц, меньше которых содержится в грунте (по массе) соответственно 60 или 10% частиц.
Коэффициент (степень) размягчаемости в воде (κsaf) - отношение временных сопротивлений одноосному сжатию в водонасыщенном(Rc) и в воздушно-сухом состояниях (Rs), определяется по формуле:
κsaf = Rc / Rs
Степень выветрелости скального грунта (κs) - отношение плотностей выветрелого и невыветрелого образцов одного и того же грунта κs = ρm / ρ
Коэффициент выветрелости крупнообломочных грунтов - отношение массы частиц размером менее 2 мм к массе частиц размером более 2 мм до испытания на истираемость, κo; κ1 - то же, после испытания на истираемость.
ks = (k1 - ko) / k1
Пластичность грунтов – способность глинистых пород изменять свою форму (деформироваться) под действием внешних сил без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации новую форму после прекращения действия внешних сил. В инженерно-геологической практике пластичность глинистых пород характеризуется пределами пластичности.
Граница текучести (ωl) - влажность, при которой связный грунт переходит из пластичного состояния в текучее и наоборот.
Граница пластичности (раскатывания) (ωp) - влажность, при которой связный грунт переходит из твердого состояния в пластичное и наоборот.
Число пластичности - разность влажностей на границах текучести и пластичности Ip= ωl-ωp.
Консистенция грунтов. Из характеристики пределов пластичности следует, что состояние глинистых пород меняется в зависимости от степени увлаженения. Такое изменение состояния глин при увлажнении называется изменением их консистенции.
Под консистенцией понимается степень подвижности частиц грунта или сопротивляемость его внешним механическим воздействиям при различной влажности. Количественно консистенция характеризуется показателем консистенции Il , который определяется по формуле:
Il = (ωo - ωp) / Ip
Липкость – способность грунтов при определенном содержании воды прилипать к рабочим органам землеройных механизмов. Проявляется липкость при влажности выше нижнего предела пластичности.
Набухание и усадка. Глинистые породы при увлажнении увеличиваются в объеме – набухают, а при уменьшении влажности происходит уменьшение их объема – усадка. Количественно величина набухания выражается давлением набухания, влажностью набухания или увеличением объема образца породы. Усадка характеризуется уменьшением объема или длины высыхающего образца, влажностью на пределе усадки.
Размокание глинистых пород. Под размоканием понимается предельная степень набухания, когда порода распадается в воде на составные элементы, превращаясь в бесформенную массу, чаще всего в густую суспензию.
2.2.2 Задания для лабораторных работ
Задание 12
По приведенным в таблице 13 показателям физико-механических свойств вычислите классификационные характеристики грунта и дайте его наименование по СНиП II-15–74.
Таблица 13 - Исходные данные к заданию 12
| № варианта | Петрографический тип | Плотность невыветрелого грунта, г/см3 | Плотность выветрелого грунта, г/см3 | Временное сопротивление одноосному сжатию невыветрелого грунта | |
| в воздушно-сухом состоянии, МПа | в водонасыще нном состоянии, МПа | ||||
| Брекчия | 2,24 | 1,93 | 34,1 | 16,4 | |
| Гнейс | 2,73 | 2,51 | 111,6 | 90,4 | |
| Доломит | 2,36 | 1,75 | 20,1 | 7,2 | |
| Диабаз | 2,91 | 2,91 | 146,0 | 134,3 | |
| Конгломерат | 1,94 | 1,76 | 28,9 | 18,4 | |
| Гранит | 2,69 | 2,52 | 120,5 | 117,3 | |
| Песчаник | 2,40 | 1,84 | 18,7 | 6,8 | |
| Мрамор | 2,75 | 2,72 | 104,6 | 96,2 | |
| Алевролит | 1,62 | 1,36 | 21,4 | 11,7 | |
| Андезит | 2,40 | 2,12 | 42,8 | 34,1 | |
| Сиенит | 2,74 | 2,65 | 100,3 | 87,2 | |
| Аргиллит | 1,67 | 1,29 | 18,6 | 10,1 | |
| Габбро | 2,80 | 2,76 | 135,1 | 146,8 | |
| Кварцит | 2,81 | 2,78 | 160,7 | 158,7 | |
| Липарит | 2,35 | 1,74 | 41,8 | 25,6 | |
| Диатомит | 1,27 | 0,95 | 18,4 | 5,2 | |
| Известняк | 2,52 | 1,81 | 22,6 | 8,3 | |
| Пемза | 0,82 | 0,45 | 12,8 | 4,4 | |
| Филлит | 2,68 | 2,59 | 95,1 | 89,7 | |
| Перидотит | 2,88 | 2,79 | 142,5 | 128,6 | |
| Трахит | 2,44 | 1,82 | 60,7 | 46,5 |
Пример решения задачи для варианта № 0
Дано:
ρ = 2,24 г/см3;
ρm = 1,93 г/см3;
Rs = 34,1 МПа;
Rc = 16,4 МПа;
брекчия
Найти: κsaf, κs
Решение:
По происхождению брекчия – осадочная сцементированная горная порода. Анализируя показатели физико-механических свойств, отмечают, что прочность брекчии при сжатии в водонасыщенном состоянии равна 16,4 МПа, следовательно, по СНиП II-15–74 (приложение Д) грунт относится к скальным породам средней прочности.
Вычисляют коэффициент размягчаемости
κsaf = Rc / Rs = 164 / 341 = 0,48
и степень выветрелости
κs = ρm / ρ = 1,93/2,24 = 0,86
Используя все классификационные показатели, дают грунту наименование, используя приложение Д.
Вывод: грунт скальный, средней прочности, размягчаемый, осадочного происхождения.
Задание 13
По приведенным в таблице 14 результатам ситового анализа несвязного грунта до и после испытания на истираемость, постройте интегральную кривую зернового состава, определите степень неоднородности, коэффициент выветрелости и дайте наименование грунта по этим показателям.
Таблица 14 – Исходные данные к заданию 13
| № варианта | Зерновой состав частиц, % по массе | окатан-ность (остаток) | ||||||||
| более 200 мм | 200…100 | 100…60 | 60… 40 | 40… 20 | 20… 10 | 10…5 | 5…2 | менее 2 мм | ||
| ок (68) | ||||||||||
| н (76) | ||||||||||
| н (54) | ||||||||||
| ок (82) | ||||||||||
| н (88) | ||||||||||
| н (93) | ||||||||||
| ок (76) | ||||||||||
| н (51) | ||||||||||
| ок (64) | ||||||||||
| ок (82) | ||||||||||
| н (73) | ||||||||||
| н (66) | ||||||||||
| н (59) | ||||||||||
| ок (78) | ||||||||||
| н (82) | ||||||||||
| н (91) | ||||||||||
| ок (73) | ||||||||||
| н (49) | ||||||||||
| ок (67) | ||||||||||
| ок (84) | ||||||||||
| н (77) |
Пример решения задачи для варианта № 0
Для установления грунта по зерновому (гранулометрическому) составу последовательно определяют суммарное содержание частиц (%), начиная от наиболее крупных фракций, и сравнивают его с табличными значениями: крупнее 200 мм – 4%, или менее 50%, значит, грунт не валунный; крупнее 10 мм – (4+5+9+28)=46%, или менее 50%, значит грунт не галечниковый; крупнее 2 мм – (46+33+15)=94%, или более 50%, следовательно, грунт гравийный (с учетом преобладания окатанных частиц).
Для построения интегральной кривой зернового состава вычисляют суммарное содержание частиц (%), начиная от самых мелких фракций, и результаты сводят в таблицу 15.
Таблица 15 – Содержание частиц в грунте
| Диаметры частиц, d мм | <2 | <5 | <10 | <20 | <40 | <60 | <100 | <200 |
| Суммарное содержание частиц, А % |
По этим данным строят кривую (рисунок 11), откладывая по оси абсцисс диаметры частиц, а по оси ординат суммарное содержание частиц (%) менее данного диаметра. С целью сокращения горизонтального размера графика, особенно при наличии в грунте частиц, отличающихся по размеру на несколько порядков, по оси абцисс откладывают диаметры d10 и d60 находят графически, проводя горизонтальные прямые через точки на оси ординат, соответствующие 10 и 60% суммарного содержания частиц, до пересечения на ось абцисс.
Рисунок 11 – Интегральная кривая зернового состава
а – в обычном масштабе; б – в полулогарифмическом масштабе
По графику определяют:
d10 » 3,3 мм;
d60 » 11,5 мм
Вычисляют степень неоднородности:
сu = d10 / d60 = 11,5 / 3,3 = 3,5
Коэффициент выветрелости определяют из выражения:
ks = (k1 - k0) / k1
где,
k0 – отношение массы частиц размером менее 2 мм к массе частиц размером более 2 мм до испытания на истираемость равно отношению процентного содержания этих частиц, то есть k0 = 6/94 = 0,06.
По условию задачи, после испытания на истираемость на сите 2 мм осталось 68% частиц, следовательно, менее 2 мм оказалось 32%. Таким образом, k1 = 32/68 = 0,47 и
ks = (0,47- 0,06) / 0,47 = 0,87
Используя все вычисленные выше классификационные показатели, дают грунту наименование по приложению Д.
Вывод: грунт крупнообломочный гравийный, неоднородный, сильновыветрелый.
Задание 14
Используя результаты лабораторных определений зернового состава и пределов пластичности связного грунта (таблица), дайте его наименование по СНИП II-15-74 и по зерновому составу. Какая разница в этих наименованиях?
Таблица 16 - Исходные данные к заданию 15
| № варианта | Зерновой состав частиц, % по массе | Влажность на границе текучести | Влажность на границе пластичности | ||
| 2…0,05 мм | 0,05…0,005 мм | менее 0,005 мм | |||
| 0,24 | 0,15 | ||||
| 0,19 | 0,13 | ||||
| 0,40 | 0,21 | ||||
| 0,13 | 0,08 | ||||
| 0,58 | 0,26 | ||||
| 0,37 | 0,22 | ||||
| 0,12 | 0,07 | ||||
| 0,42 | 0,19 | ||||
| 0,34 | 0,20 | ||||
| 0,25 | 0,19 | ||||
| 0,37 | 0,18 | ||||
| 0,31 | 0,11 | ||||
| 0,21 | 0,13 | ||||
| 0,48 | 0,27 | ||||
| 0,10 | 0,06 | ||||
| 0,47 | 0,34 | ||||
| 0,17 | 0,04 | ||||
| 0,11 | 0,09 | ||||
| 0,52 | 0,29 | ||||
| 0,44 | 0,28 | ||||
| 0,29 | 0,24 |
Дата добавления: 2014-12-17; просмотров: 957;