I Inženierģeoloģijas speckurss
1. Grunts fizikālās īpašības.
1.1. Grunšu izcelsme (ģenēze)-izšķir kontinentālās un jūras gruntis. LR izplatīti aluviālie (nogulumi tiek pārnesti ar pastāvīgām ūdens straumēm), deltu un lagūnu (lēni tekošu un stāvošu ūdeņu nogulumi). Morēnas (akmeņmāli; smilšmāli; mālsmiltis), fluvioglaciālie ieži (smiltis, oļi), limnoglaciālie ezeru nogulumi. Visjaunākais noguluma iežu veids – dūņas. Grunts ir sistēma, kas sastāv no 3 fāzēm – cietās (minerālo daļiņu komplekss), šķidrās, gāzveida. Izšķir klinšainas(I) un neklinšainas(II) gruntis. I-izvirduma, metamorfozie un drupu ieži, kuru graudiņi sacementēti blīvā vai plaisainā masīvā. II-irdeni drupu ieži, un mālainas gruntis ar plastiskuma skaitli Ip0,01. Gruntis, atkarībā no to veida, var atrasties blīvā, irdenā, birstošā, plastiskā vai sašķidrinātā stāvoklī.
1.2. Grunts galvenie fizikālie raksturlielumi- granulometriskais sastāvs (gruntis izsijā caur sietu un nosaka frakcijas di+1
Grunts daļiņu blīvums – pilnīgi sausas grunts masas un grunts daļiņu tilpuma attiecība (bez poru tilpuma s=ms/Vgr).
Grunts masas mitrums W ir gruntī esošā ūdens masas g2 attiecība pret pret tās sausu cieto daļiņu masu g1 W=g2/g1.
Mitrumu starpību , kuras robežās gruntij piemīt plastiskums, sauc par grunts plastiskuma skaitli IP; IP=WL-WP. Plastiskuma skaitlis ir atkarīgs no māla daļiņu daudzuma.
Tātad atkarībā no mitruma mālainas gruntis var atrasties cietā, plastiskā vai plūstošā stāvoklī.. Lai noteiktu mālainas grunts stāvokli, izmanto grunts plūstamības rādītāju IL. Mālainas cietas gruntis IL<0; plūstošas gruntis IL>1; plastiskā stāvoklī IL=0...1.
Pēc saguluma blīvuma smilšainas gruntis sadala atkarībā no to porainības koeficienta e. Un tās var būt blīvas, vidēji blīvas vai irdenas.
2. Gruntsmehānikas galvenās likumsakarības.
2.1 Grunts saspiežamību (sablīvējamību) raksturo ar relatīvās saspiežamības – relatīvās deformācijas koef. vai deformācijas moduli E. Tā atkarīga no grunts porainuma, mitruma u.c. Tas ir grunts deformācijas raksturlielums.
Kompresijas liikne. Grunts saspiežamības raksturlielumu noteikšanai visbiežāk izmanto grunts kompresijas pārbaudi. Kompresijas pārbaudei jāizmanto, kompresijas iekārtu. Kompresiju veic ar ūdeni pilnīgi piesātinātai gruntij. Paraugu slogo, līdz nosacītajai deformāciju stabilizācijai. Slogošanas laikā ar indikatoru mēra parauga vertikālo deformāciju. Pārbaudes rezultātus grafiski attēlo kompresijas līkne, e=f(p). Līkne parāda porainības koef. E izmaiņas atkarībā no slodzes p lieluma. Por. koef. jebkurai slodzes pakāpei var noteikt šādi: ei=e0-(hi*(1+ e 0 ))/ h e 0 –grunts por. koef. pirms slodzes pielikšanas. Kompresijas līkne attēlo arī Kompresijas likumu: Grunts porainības mainīšana ir proporcionāla spiediena mainīšanai.
Aprēķinu formulās izmanto relatīvās saspiežamības koef. a0 jeb relatīvās deformācijas koef. z uz vienu p vienību, t.i., a0=a/(1+es)=z/p.
Ja grunts atrodas apstākļos, kas nepieļauj tās šķersizplatīšanos, rodas sānspiediens uz ierobežojošām virsmām. Grunts sānspiediena lielumi abos virzienos x un y sastāda zināmu daļu no vertikālā spiediena, un tos var izteikt ar vienādību x=y=z.
Grunts deformācijas modulis E. Tas ievērtē grunts pilno deformāciju neatkarīgi no tā, cik liela deformācijas daļa ir elastīga un cik liela tās daļa ir paliekoša. Lai noteiktu ēku pamatņu deformatīvās īpašības, grunts def.mod. aprēķina: E=((1+es)/a)*=/ao. Kur – es- grunts porainuma koef.līdz saspiešanas sākumam; -bezdimensijas koef..
2.2. Grunšu ūdens caurlaidību raksturo filtrācijas koef. к0. Šo koef. izmanto, aprēķinot laiku, kurā beigsies pamatnes sēšanās. Nosakot filtrācijas koef., jāņem vērā ūdens spiediena lielums un tā plūšanas virziens. Ūdens kustību gruntī var izraisīt šādi faktori: a)hidrauliskais spiediens, ko nosaka grunts-ū līmeņu starpība dažādos iecirkņos; b)ū izspiešana no ū piesātinātas grunts porām, sablīvējot to ar ārēju spiedienu. Pēdējais tiek apskatīts, aprēķinot grunts sēšanās dzišanu laikā būvju slodžu iedarbībā. Šī aprēķina izdarīšanai jāzina grunts ū caurlaidība. Ū kustību grunts porās var uzskatīt par lamināru. Saskaņā ar Darsi v-dojumu laminārai plūsmai Q=kFIt, kur Q-ū tilpums, F-grunts šķērsgriezums, t-laiks, k-ū.caurlaidības vai filtrācijas koef, I-hidrauliskais gradients, kuru nosaka pēc formulas I=H2-H1/l, kur (H2-H1)-spiediena zudums(m),l-filtrācijas ceļa garuma. Lamināras filtrācijas likums izsakāms šādi: ū filtrācijas ātrums grunts porās tieši proporcionāls hidrauliskajam gradientam. Smilšainām un mālainām gruntīm laminārās filtrācijas likums izsakāms ar dažādām sakarībām. Tā piem, smiltīm šī sakarība ir šāda: q=kl. Turpretī mālainām gruntīm, kur filtrācija sākas ne uzreiz, bet tikai pēc kāda sākuma gradienta Is sasniegšanas, šī sakarība ir šāda q=k(I-Is). Faktiski sākuma gradienta jēdziens ir zināmā mērā nosacīts, jo pat pie pašiem mazākiem spiedieniem pastāv filtrācija, kaut arī ļoti neliela. Filtrācijas koef-a lielums tiek noteikts eksperimentāli: a)laboratorijas apstākļos-ar speciālām filtrācijas iekārtām, kuru konstrukcija atkarīga no grunts veida; b)lauka apstākļos-visbiežāk ar mēģinājuma atsūknēšanu no urbumiem. Ū iespiešanas procesiem no vāju ū piesātinātu mālainu grunšu porām, tās sablīvējot ar ārējo spiedienu ir specifisks raksturs-to filtrācijas koef ievērojami samazinās, palielinoties ārējam spiedienam uz šīm gruntīm, un pieaug nepieciešamais spiediena sākuma gradients. Šo īpatnību var izskaidrot ar to, ka vājas ū piesātinātas mālainas gruntis ievērojami sablīvējas ārējo slodžu iedarbībā. Ikvienā gruntī kūstošais ū spiež uz tās skeleta daļiņām, ko raksturo attiecīgais spiediena zudums. Pamatu celtniecībā filtrācijas koeficientu izmanto ū līmeņa pazemināšanas aplēsei, nosakot gr.ū agresivitāti pret konstrukciju elementiem.
2.3. Grunts bīdes pretestība. Tas ir viens no svarīgākajiem grunts raksturlielumiem. Pēc tās vērtē pamatnes noturību, nosaka robežspiedienus, normatīvos un aprēķina spiedienus uz grunti. Bīdes pretestība ir atkarīga no grunts berzes uz saķeres spēkiem. Bīdes pretest. diagramma raksturo Kulona likumu un attēlojas kā taisne.…
