Тепло, как и работа, определяется не только начальным и конечным состояниями ТД процесса, но и самим процессом.
Классификация глинистых грунтов.
Классификация песчаных грунтов.
Классификация грунтов
Классификация грунтов построена так, чтобы конкретизировать, сделать определенным и стандартным наименование и описание конкретного грунта. Это необходимо для обеспечения надежного взаимопонимания между специалистами – геологами, геотехниками, проектировщиками и строителями. При этом в многомерном, непрерывном пространстве признаков, характеризующих сложный и многообразный комплекс природных и техногенных грунтовых образований, установлены классификационные границы, разделяющие грунты на различные иерархические уровни (классы, группы, подгруппы, типы, виды, разновидности). Поскольку в действительности признаки, характеризующие грунты, не дискретны, а имеют плавные переходы, эти границы всегда условны. Поэтому в классификациях, разработанных в различных странах, а иногда и для различных видов деятельности (строительная, дорожная и другие классификации), могут иметь место некоторые несоответствия.
В отечественной классификации грунтов, установленной ГОСТ 25100 – 95, как это принято и в мировой классификации, на высшем иерархическом уровне выделяют класс высокопрочных природных скальных грунтов и относительно малопрочных природных дисперсных грунтов. Кроме того, в отдельные классы выделяются природные мерзлые грунты, имеющие широкое распространение на территории России, и техногенные грунты (скальные, дисперсные, мерзлые — измененные физическим или химико-физическим воздействием человека). В каждом классе выделяются по характеру связей группы грунтов (в двух первых — скальные и полускальные, связные и сыпучие). Далее, например дисперсные грунты по своему типу разделяются на минеральные (связные по виду — глинистые, несвязные — пески, крупнообломочные грунты), органоминеральные (связные — илы, сапропели и др.), органические (связные — торфы и др.). Дальнейшее разделение на разновидности производится по зерновому составу, числу пластичности, показателю текучести и т. д.
Отнесение грунта к тому или иному классу, группе, подгруппе, типу, виду и разновидности производится с помощью рассмотренных ранее характеристик грунтов. Во многих случаях обоснованное отнесение конкретного грунта к определенному виду или разновидности позволяет установить ориентировочные показатели его строительных свойств, используемые в предварительных расчетах и для окончательных расчетов и проектирования простых сооружений.
Полная классификация грунтов приведена в ГОСТ 25100 – 95. Ниже дается упрощенная классификация важнейших грунтов.
Классификация крупнообломочных грунтов.Наименование типа грунта устанавливается по относительному содержанию в общей массе частиц той или иной крупности в соответствии с табл. 2.1.
Типы крупнообломочных и песчаных грунтов
Таблица 2.1
Разновидность грунтов | Размер зерен (частиц), мм | Содержание зерен (частиц) по массе |
Крупнообломочные грунты | ||
Глыбовый (валунный) Щебенистый (галечниковый) Дресвяный (гравийный) | >200 >10 >2 | >50 >50 >50 |
Песчаные грунты | ||
Гравелистый Крупный Средний Мелкий Пылеватый | >2 >0,5 >0,25 >0,1 >0,1 | >25 >50 >50 >75 и более <75 |
При наличии в заполнителе крупнообломочного грунта (среди частиц, оставшихся после удаления фракций крупнее 2 мм) песчаных частиц более 40% от общей массы сухого грунта, пылеватых или глинистых частиц более 30% к наименованию крупнообломочного грунта дополняется наименование заполнителя (например, гравийный грунт с песчаным, пылеватым или глинистым заполнителем).
В зависимости от степени влажности Sr различают следующие разновидности крупнообломочных грунтов:
Маловлажные 0 < Sr < 0,5
Влажные 0,5< Sr < 0,8
Насыщенные водой 0,8< Sr < l,0
Наименование песка устанавливается по размеру частиц (табл. 2.2), плотности сложения, степени влажности, показателю неоднородности Си [см. формулу (1.1)]. При необходимости в наименовании отмечается минеральный состав и другие особенности. Наименование точно может быть установлено только по лабораторным анализам. Оно может быть, например, таким: песок мелкий, рыхлый, маловлажный, неоднородный, засоленный.
Тип песка | Плотность сложения | ||
плотные | средней плотности | рыхлые | |
Пески гравелистые, крупные и средней крупности | e<0,55 | 0,55≤e≤0,7 | e>0,7 |
Пески мелкие | e<0,6 | 0,6≤e≤0,75 | e>0,75 |
Пески пылеватые | e<0,6 | 0,6≤e≤0,8 | e>0,8 |
По числу пластичности Ip выделяются:
супесь 0,01 ≤ Ip ≤ 0,07;
суглинок 0,07 < Ip ≤ 0,17;
глина Ip > 0,17.
Если в массе глинистого грунта содержится 15...25% крупнообломочных частиц, к наименованию грунта добавляется наименование этих частиц (например, суглинок со щебнем, супесь с гравием). При содержании таких частиц от 25 до 50% название грунта меняется: суглинок щебенистый, супесь гравелистая и т. д.
Разновидность глинистого грунта определяют также по показателю текучести IL (рис. 2.2).
Иногда к характеристике глинистого грунта добавляется и значение коэффициента пористости, просадочности, набухаемости.
Классификация скальных грунтов также производится с помощью ГОСТ 25100 – 95. Типы и виды скальных грунтов выделяются по петрографическому составу слагающих их пород и по структурно-текстурным особенностям породы. В отличие от нескальных грунтов в качестве основной характеристики разновидности скальных грунтов ГОСТ принимает предел прочности на одноосное сжатие образцов в водонасыщенном состоянии Rc (МПа).
Различают скальные грунты:
Очень прочные ……………. | Rс>120 | Пониженной прочности……….. | 5 > Rс ≥ 3 |
Прочные……………………. | 120 ≥ Rс > 50 | Низкой прочности……………... | 3 > Rс ≥ 1 |
Средней прочности……….. | 50 ≥ Rс > 15 | Весьма низкой прочности…….. | Rс < 1 |
Малопрочные……………… | 15 ≥ Rс ≥ 5 |
Скальные грунты при Rс <5 МПа называют полускальными. В наименовании учитывают выветрелость, растворимость и др.
В инженерной практике часто используют обобщенные характеристики трещиноватости скальных пород: КТП — коэффициент трещинной пустотности, Мтр — модуль трещиноватости. Коэффициентом трещинной пустотности называют отношение объема трещин к объему скальных блоков. Формально эта характеристика аналогична пористости нескальных грунтов. Но если в обычных условиях для нескальных грунтов n колеблется от 0,3 до 0,5, то для скальных грунтов КТП составляет сотые и даже тысячные доли единицы, достигая в исключительных случаях значения 0,1...0,15. Модуль трещиноватости — это количество трещин на 1 м длины обнажения скального грунта. Максимальные значения этого показателя приближаются к 100, минимальные составляют доли единицы-
С использованием этих показателей разработаны различные способы классификации трещиноватых скальных пород.
Следствие второе. Как все-таки рассматривать с точки зрения энергии механические и термодинамические процессы в совокупности? В механике нет утверждения о сохранении энергии вообще. Есть фундаментальный для механики закон изменения механической энергии,
,
и его частное следствие, закон сохранения механической энергии консервативной системы. Т.е. механическая энергия Е изменяется благодаря работе непотенциальных сил и благодаря нестационарности потенциальных силовых полей.
Рассмотрим изолированную систему, в которой изначально есть механическая энергия и действуют диссипативные силы. Какие изменения возникнут в системе после того, как совершится полная работа диссипативных сил dAдис? В силу изолированности системы работой непотенциальных сил может быть только работа диссипативных сил:
Следовательно, механическая энергия системы изменится следующим образом:
,
где Епот - потенциальная энергия взаимодействия частей системы. Следовательно,
.
Изменение внутренней энергии описывается первым началом ТД:
.
В изолированной системе Q=0, поскольку нет теплообмена. И вот самый главный вопрос: что понимать под работой A окружения над изолированной системой? На первый взгляд может показаться, что эта работа равна 0. Но тогда получается, что
следовательно, полная энергия изолированной системы, равная сумме механической и внутренней энергий, изменилась. Энергия окружения при этом не изменилась, поскольку система изолирована, и окружению нет дела до процессов происходящих в системе. Значит, энергия Вселенной изменилась. Это нарушение первого начала, для недопущения которого необходимо считать, что