Основные свойства и классификация грунтов. Методы разрушения грунтов.

Основными показателями, характеризующими физико-механические свойства грунтов, являются следующие.

1.Гранулометрический состав, представляющий процентное содержание по весу частиц различной крупности: гальки и щебня (40 мм), гравия (2—40 мм), песка (0,25—2 мм), песчаной пыли (0,05— 0,25 мм), пылеватых частиц (0,005—0,05 мм) и глинистых частиц (менее 0,005 мм).

2.Влажность, характеризующая наличие в грунте воды, которая существенно влияет на сопротивляемость грунтов деформациям. w=(а-в)/в * 100% где w — влажность пробы в %-; а — вес влажной пробы; в — вес высушенной пробы.

3.Плотность, представляющая собой отношение массы грунта к его объему при естественной влажности

4. Пористость — объем пор, заполненный водой и воздухом, в процентах от общего объема грунта.

5. Связность — способность грунта сопротивляться разрушению (рассыпанию) на частицы под действием внешних нагрузок.

6. Пластичность — свойство грунта деформироваться под действием внешних сил и сохранять деформацию после прекращения действия последних.

7. Угол естественного откоса φ — угол у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты.

8.Способность грунта прилипать к поверхности различных предметов — липкость. При разработке липких грунтов (боль­шинство пластичных грунтов при достаточной влажности) величина усилий, затрачиваемых на преодоление сопротивления налипанию грунта на рабочий ТРН2601орган, определяется следующим образом: Р_Л= р_л*F

где Р_Л — сила сопротивления налипанию; р_л — величина удельного сопротивления налипанию; F — площадь соприкосновения рабочего органа с грунтом.

9.Коэффициент трения грунта о сталь зависит от вида и состояния грунта, а также от состояния поверхности стали. Коэффициент трения стали по грунтам нарушенной структуры составляет прибли­зительно две трети величины коэффициента трения по грунтам нена­рушенной структуры.

10.Коэффициент разрыхления к_рх равен отношению объема разрыхленного при разработке грунта к объему, который он занимал в естественном залегании.

11.Сопротивление грунта смятию определяется коэффициентом сопротивления смятию рс, представляющим собой величину нагрузки на 1 см2 поверхности грунта, под действием которой опорная поверхность погружается на 1 см.

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ РАЗРУШЕНИЯ ГРУНТОВ:

1) механический, при котором отделение грунта от массива осуществляется ножевым или ковшовым рабочим органом машины;

2) гидравлический, при котором грунт разрушается и удаляется струей воды (размыв); при работе под водой применяется всасывание размытого грунта и его удаление из зоны забоя по пульпопроводу;

3) взрывной, при котором грунт разрушается давлением газов, выделяющихся при взрыве;

4) термический, основанный на растрескивании поверхности грунта в результате быстрого и неравномерного нагрева скоростной струей высокотемпературных газов.

Применяются и комбинированные методы разработки грунтов, например, гидравлический способ может комбинироваться с механическим, механический с термическим и т. д. Механический способ наиболее распространен, с его помощью осуществляется не менее 80—85% всего объема земляных работ. Это объясняется его универсальностью — применимостью для всех типов грунтов.

Гидравлический способ получил широкое распространение при производстве подводно-технических работ, связанных с прокладкой трубопроводов по дну водоемов.

Взрывной и термический нашли применение при разработке мерз­лых и скальных грунтов. Взрывной способ применяется также при производстве работ в сложных условиях на труднодоступных участ­ках трассы, например, при сооружении полок в горах и разработке траншей на болотах.

Энергоемкость механического способа в среднем не превышает 0,3 квт*ч на 1 м³ грунта. Энергоемкость гидравлического способа выше энергоемкости механического и составляет в среднем от 0,2 до 3 квт-ч на 1 м³ грунта, зато применение этого способа для транспор­тирования разработанного грунта более эффективно. Этим объяс­няется широкое применение комбинированного гидромеханического способа, при котором разрушение грунта производится механиче­скими средствами с гидравлической эвакуацией из зоны забоя.

Взрывной способ разрушения грунта требует энергии только на бурение подготовительных скважин от 0,8 до 1,1 квт-ч на 1 м³ грунта. Если учесть, что для последующей разработки 1 м³ грунта необходимо от 2 до 4 кг взрывчатки, то энергоемкость этого способа значительно возрастет. Поэтому взрывным способом выполняется только 1—3% всего объема земляных работ.