Определение зернового состава грунтов и их пригодности для использования в дорожных конструкциях лесных дорог. Обзор каменных дорожно-строительных материалов. Построение инженерно-геологического разреза. Тягово-эксплуатационный расчет бульдозера ДЗ-35С.
Аннотация к работе
Строительство лесовозных автомобильных дорог с прочным дорожным покрытием, которое должно противостоять воздействию многочисленных природных факторов, воздействию большегрузных автопоездов и обеспечить многолетнюю круглогодовую работу, является одной из основных задач повышения эффективности производства, которая осуществляется с использованием комплекта дорожно-строительных машин при рациональном применении в дорожных конструкциях различных дорожно-строительных материалов. Лесоинженеры должны знать современное рабочее оборудование и гидроприводы дорожно-строительных машин, область их применения с правильной эксплуатацией при региональных технологических режимах работы и владеть общими сведениями о традиционных и новых дорожно-строительных материалах, знать их классификацию, основные свойства и характеристики, технические требования к ним и методы испытаний, уметь улучшать качество применяемых дорожно-строительных материалов, заменять традиционные материалы на новые, осуществлять расчетным путем подбор составов смесей. Грунтами называют поверхностные горные породы, подвергающиеся воздействию внешних природных факторов, вызывающих физическое и химическое выветривание, таких как водная эрозия, воздушное разрушение и температурное воздействие. Зерновым составом грунта называют относительное содержание частиц различной крупности, выраженное в процентах от массы грунта в воздушно-сухом состоянии. Существует три способа подготовки грунтов путем разрушения сцементированных глинисто-коллоидными частицами и влагой комочков грунта: механический, химический и физико-химический.Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость. Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью, осадкой или деформацией. По физическому строению грунт состоит из отдельных частиц различной крупности и минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздух). Частицы в грунте бывают связанные и несвязанные между собой, но независимо от этого, прочность связей всегда ниже прочности частиц. Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений.Для характеристики деформационных свойств грунтов используются: модуль деформации E (модуль упругости Еу и модуль общей деформации Еобщ), коэффициент поперечного расширения р., модуль сдвига G и модуль объемного сжатия К. Но для большинства горных пород модуль упругости и модуль общей деформации являются переменными показателями, зависящими от величины и продолжительности действия давления. Разница между статическим модулем упругости и модулем общей деформации зависит от вида породы и ее структуры: для скальных пород отношение Еу к Еобщ равно примерно 2, а для рыхлых глинистых пород может достигать нескольких порядков, так как их деформация происходит в результате существенного уплотнения грунта.Практику интересует в первую очередь максимально возможное сопротивление грунтов сдвигу, так называемое предельное сопротивление, т. е. когда наступает фаза такого напряженного состояния грунта, что возникают площадки скольжения (для которых максимальный угол отклонения равен углу трения) и нарушается сплошность грунта. После приложения вертикальной нагрузки и затухания деформаций от этой нагрузки образец подвергают в специальном односрезном приборе с зубчатыми штампом и поддоном действию постепенно возрастающей горизонтальной нагрузки до некоторой максимальной ее величины, при которой возникают беспрерывные скольжения (сдвиги) грунта по грунту. Таким образом, опытами определяется максимальное сопротивление грунта сдвигу, сверх которого грунт уже не может сопротивляться сдвигающей нагрузке, так как возникает беспрерывное скольжение одной части грунта по другой. Так как сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление их трению, то угол носит название угла внутреннего трения сыпучего грунта, и коэффициента внутреннего трения. Если общее сопротивление сыпучих грунтов сдвигу зависит от плотности упаковки их частиц, то сопротивление дисперсных связных грунтов сдвигу еще в большей степени зависит от их плотности и непосредственно связанной с ней влажности.Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др. Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послой
План
Содержание
Введение
1. Происхождение грунтов и каменных дорожно-строительных материалов
1.1 Определение зернового состава грунтов и их пригодности для использования в дорожных конструкциях лесных дорог
1.2 Классификация несцементированных крупноблочных и песчаных грунтов и их пригодность
1.3 Классификация глинистых грунтов по их зерновому составу и пластичности. Пригодность грунтов для дорожных конструкций лесных дорог
2. Физические свойства грунтов и определение их физических характеристик
3. Механические свойства грунтов и их определения
3.1 Модули деформации и упругости грунтов
3.2 Сопротивление грунтов сдвигу
3.3 Улучшение физико-механических свойств грунтов
4. Каменные дорожно-строительные материалы
4.1 Поиск и добыча каменных дорожно-строительных материалов
5.1 Назначение классификация параметры машин и оборудования
5.2 Описание и схема бульдозера ДЗ-101
5.3 Тягово-эксплуатационный расчет
Заключение
Библиографический список
Введение
Строительство лесовозных автомобильных дорог с прочным дорожным покрытием, которое должно противостоять воздействию многочисленных природных факторов, воздействию большегрузных автопоездов и обеспечить многолетнюю круглогодовую работу, является одной из основных задач повышения эффективности производства, которая осуществляется с использованием комплекта дорожно-строительных машин при рациональном применении в дорожных конструкциях различных дорожно-строительных материалов.
Эффективное использование разнообразной дорожно-строительной техники и дорожно-строительных материалов при строительстве и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог требует хорошо подготовленных и квалифицированных специалистов.
Лесоинженеры должны знать современное рабочее оборудование и гидроприводы дорожно-строительных машин, область их применения с правильной эксплуатацией при региональных технологических режимах работы и владеть общими сведениями о традиционных и новых дорожно-строительных материалах, знать их классификацию, основные свойства и характеристики, технические требования к ним и методы испытаний, уметь улучшать качество применяемых дорожно-строительных материалов, заменять традиционные материалы на новые, осуществлять расчетным путем подбор составов смесей.
1. Происхождение грунтов и каменных ДСМ
Грунтами называют поверхностные горные породы, подвергающиеся воздействию внешних природных факторов, вызывающих физическое и химическое выветривание, таких как водная эрозия, воздушное разрушение и температурное воздействие. Самый верхний слой грунтов, подверженных также воздействию биологических факторов, имеющий растительный покров и содержащий гумус, называется почвой. Значение грунтов в лесном дорожном строительстве чрезвычайно велико. Они рассматриваются, прежде всего, в качестве наиболее дешевых и доступных местных дорожно-строительных материалов, предназначенных не только для создания лесного полотна, но и для применения в конструкциях дорожных одежд.
Природные каменные материалы представляют собой горные породы, состоящие из одного или нескольких минералов, получают из скальных горных пород путем соответствующей их обработки и переработка (тески, сортировки). К ним относятся: песок, гравий, щебень, дресва, брекчии, конгломерат, валуны, брусчатка, бортовой камень, бут, шашка для мощения, шашка-пакеляж и т.д. Качество каменных материалов определится исходной горной породой, из которой он получен, минералогическим составом, структурой, текстурой и характером отдельностей.
Примером мономинеральных пород монет служить гипс, а полиминеральных - гранит, главные породообразующие минералы которого являются: кварц, полевой шпат, слюда, роговая обманка.
Горные породы залегают в виде сплошных массивов или в виде скоплений обломков разной крупности. Каменные материалы, добытые из горных пород, называются нерудными (неметаллическими) ископаемыми; обычно подвергаются только механической обработке и в редких случаях термической и химической. Они широко используются для дорожного строительства.
1.1 Определение зернового состава грунта, их пригодности для использования в дорожно-конструктивных дорогах
Зерновым составом грунта называют относительное содержание частиц различной крупности, выраженное в процентах от массы грунта в воздушно-сухом состоянии.
Сущность метода, заключается в разделении его на фракции определенного после разрушения агрегатов и конгломератов до естественного размера частиц и установлении процентного содержания каждой фракции.
Существует три способа подготовки грунтов путем разрушения сцементированных глинисто-коллоидными частицами и влагой комочков грунта: механический, химический и физико-химический.
Механический способ заключается в растирании грунтовой пробы в ступке в сухом или влажном состоянии, кипячении суспензии грунта.
Химический способ основан на обработке пробы грунта соляной кислотой или перекисью водорода с целью разрушения природных и цементирующих веществ.
Физико-химический способ состоит в обработке пробы грунта растворами солей натрия и аммония.
Методы определения зернового состава: 1. Ситовой метод основан на разделении частиц по их размерам в сухом или влажном состоянии с использованием набора сит.
2. Полевой ускоренный метод основан на учете зависимости скорости падения грунтовых частиц в спокойной воде после ее взмучивания от размера частиц.
3. Метод набухания. Основан на свойстве глинистых грунтов увеличивать свой объем в присутствии избытка воды. Для ускорения процесса набухания грунта добавляется 2…3 см3
Хлорида кальция в виде 5 %-ого раствора.
4. Пипеточный метод основан на законе Стокса, когда разделение на фракции производится по скорости падения грунтовых частиц в мерном цилиндре вместимостью 1000 см3путемотбора проб грунтовой суспензии из сосуда 5с определенные промежутки времени.
5. Ареометрический метод основан на законе Стокса и измерении плотности суспензии, которая зависит от содержания в ней взвешенных твердых частиц.
1.2 Классификация несцементированных крупноблочных и песчаных грунтов. Пригодность грунтов для дорожных конструкций лесных дорог
Крупнообломочные грунты подразделяются на следующие виды: - щебенистый, у которого масса зерен крупнее 10 мм составляет 50 масс. %
- дресвяный, у которого масса зерен крупнее 2 мм составляет более 50 мас. %.
1.3 Классификация глинистых грунтов их определение и физические свойства
Глинистые группы разделяют по содержанию глинистых частиц на следующие виды: - легкие супеси ( от 8 до 12 масс. %)
- легкие суглинки (от 12 до 18 масс. %)
- тяжелые суглинки (от 18 до 25 мас.%)
- глины (более 25 мас. %)
При содержании в супесях и суглинках и пылевых частиц больше, чем песчаных, их дополнительно называют пылеватыми. При наличии в грунтах более 5 мас. % пылеватых частиц их называют - пылеватые. Супесь - это глинистый грунт, который содержит не более 10 % глинистых частиц, оставшуюся часть занимает песок. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов, при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки, она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается, если на него немного надавить. Изза высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость - от 0,5 до 0,7. Соответственно она может содержать меньше влаги и, следовательно, быть меньше подвержена пучению. При пористости 0,5 (т.е. при хорошем уплотнении) в сухом состоянии несущая способность супеси составляет 3 кг/см2 , при пористости 0,7 - 2,5 кг/см3.
Суглинок - это глинистый грунт, который содержит от 10 до 30 процентов глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку, по краям которой образуются трещины. Пористость суглинка выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Суглинок может содержать больше воды, чем супесь. Сухой суглинок с пористостью 0,5 имеет несущую способность 3 кг/см2 , при пористости 0,7 - 2,5 кг/см2.
Глина - это грунт, в котором содержание глинистых частиц больше 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур. Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям. Пористость глины может достигать 1,1, она сильнее всех остальных грунтов подвержена морозному пучению, потому что может содержать очень большое количество влаги. При пористости 0,5 глина имеет несущую способность 6 кг/см2 , при 0,8 - 3 кг/см2.
Все глинистые грунты под действием нагрузки от фундамента подвержены осадке, причем занимает она очень много времени - несколько сезонов. Осадка будет тем больше и дольше, чем больше пористость грунта.
Чтобы уменьшить пористость глинистого грунта и тем самым улучшить его характеристики, грунт можно уплотнять. Естественное уплотнение глинистого грунта происходит под давлением вышележащих слоев: чем глубже находится слой, тем сильнее он уплотнен, тем меньше его пористость и тем больше его несущая способность.
Минимальная пористость глинистого грунта 0,3 будет у максимально уплотненного слоя, который залегает ниже глубины промерзания. Дело в том, что при промерзании грунта возникает пучение: частицы грунта двигаются и между ними возникают новые поры.
В слое грунта, который находится ниже глубины промерзания, таких движений нет, он максимально уплотнен и его можно считать несжимаемым. Глубина промерзания грунта зависит от климатических условий, в России она колеблется от 80 до 240 см. Чем ближе к поверхности земли, тем меньше будет уплотнен глинистый грунт.
Чтобы примерно оценить несущую способность глинистого грунта на определенной глубине можно принять максимальную пористость 1,1 на поверхности земли, а минимальную 0,3 на глубине промерзания и предположить, что она изменяется в зависимости от глубины равномерно. Вместе с ней будет меняться и несущая способность: от 2 кг/см2 на поверхности, до 6 кг/см2 ниже глубины промерзания.
Еще одна важная характеристика глинистого грунта - это его влажность: чем больше влаги содержится в нем, тем хуже его несущая способность. Насыщенный влагой глинистый грунт становится слишком пластичным, а насыщаться влагой он может в том случае, когда близко находятся грунтовые воды. Если уровень грунтовых вод высокий и менее чем в метре от глубины заложения фундамента, то приведенные выше значения несущей способности глины, суглинка и супеси нужно делить на 1,5.
Все глинистые грунты будут служить хорошим основанием для фундамента дома, если грунтовые воды залегают на значительной глубине, а сам грунт будет однороден по составу
2. Физические свойства грунтов. Определение и физические свойства
Физические свойства являются их характеристиками, которые описывают физическое состояние того или иного грунта, а также его способность к изменению своего состояния под воздействием различных физико-химических факторов.
К наиболее главным физическим свойствам грунтов можно отнести следующие: -гранулометрический состав;
-удельный вес;
-объемный вес;
-влажность;
-границы текучести и раскатывания;
-усадка;
-липкость;
-структурная связность;
-водопроницаемость.
Гранулометрический состав грунта характеризуется наличием в породе фракций разного размера. От данного свойства зависят и другие показатели грунта: пористость, влагоемкость, водопроницаемость и т.д.
Физические свойства грунтов также во многом зависят от показателя их объемного веса. Благодаря данному свойству можно определить структурно-текстурные особенности исследуемого грунта. Также данный показатель проектировщики используют с целью вычисления природного давления горных пород на подпорную стенку, в частности для оползневых склонов и устойчивости откосов. В лабораторных условиях величина объемного веса используется для расчета коэффициента пористости и просто пористости грунта.
При изменении влажности существенно меняются физические свойства грунтов глинистых, а именно: пластичность и консистенция.
Глинистые грунты имеют особенность переходить из одного состояния в другое (из твердого в полутвердое, далее в пластичное и текучее), поэтому очень важно детально исследовать эти грунты на влажность и по возможности спрогнозировать изменение их состояния в ходе эксплуатации и при различных геологических условиях.
Водопроницаемость, влагоемкость и водоотдача также являются важными физическими свойствами грунтов, поскольку показывают особенности конкретных грунтов при взаимодействии их с подземными водами. На территории России уровень грунтовых вод по большей степени является завышенным, что приносит свои последствия. Зная физические свойства грунтов можно заранее разработать на участке под строительство дренажную систему либо другие защитные меры.