Физические свойства грунтов. влажность. деформационные свойства грунта

1. Топырақтың физикалық қасиеттері

Ылғалдылық. Топырақтың деформациялық қасиеттері
Дайындаған:Әмірбеков М.
2026 ж.

2. Жұмыстың мақсаты мен міндеттері

КІРІСПЕ
Жұмыстың мақсаты мен міндеттері
Н Ы С АН
Топырақтың негізгі
физикалық және
деформациялық қасиеттерін,
сондай-ақ олардың
ғимараттар мен
құрылыстарды жобалаудағы
маңызын зерттеу.
1
Топырақтың негізгі физикалық сипаттамаларын қарастырыңыз.
2
Ылғалдылық ұғымын және оны анықтау әдістерін зерттеу.
3
Топырақтың деформациялық қасиеттерін және сығылуын ескеріңіз.
4
Жүктеме астындағы топырақтың мінез-құлқына ылғал мен
тығыздықтың әсерін анықтау.
5
Құрылыстағы осы сипаттамалардың практикалық маңыздылығын
көрсетіңіз.
2 / 20

3. Топырақ көп компонентті жүйе ретінде

Т О П Ы Р АҚ Қ Ұ Р АМ Ы
Топырақ көп компонентті жүйе ретінде
Топырақ - қатты минералды бөлшектерден, судан және ауадан тұратын табиғи жүйе. Кейбір топырақтарда
органикалық заттар болады.
Қатты фаза
Сұйық фаза
Газ тәрізді фаза
Минералды бөлшектер және
органикалық қоспалар.
Тері тесіктерінде сақталған су.
Кеуектердегі ауа және басқа
газдар.
Компоненттердің арақатынасы топырақтың тығыздығын, ылғалдылығын, кеуектілігін, беріктігін және
деформациялануын анықтайды.
3 / 20

4. Топырақтың негізгі физикалық қасиеттері

Ф И З И К АЛ Ы Қ Қ АС И Е Т Т Е Р
Топырақтың негізгі физикалық қасиеттері
Сипаттамасы
Анықтама
Гранулометриялық құрамы
әртүрлі өлшемдегі бөлшектердің құрамы
Топырақ тығыздығы
топырақ массасының алып жатқан көлемге қатынасы
Құрғақ топырақ тығыздығы
құрғақ бөлшектер массасының үлгінің жалпы көлеміне қатынасы
Топырақ бөлшектерінің тығыздығы
қатты бөлшектер массасының олардың көлеміне қатынасы
Кеуектілік
топырақтың жалпы көлеміндегі кеуек көлемінің үлесі
Ылғалдылық
құрғақ топырақ массасына қатынасы бойынша су мөлшері
Судың қанығу дәрежесі
тесіктерді сумен толтыру
Бұл көрсеткіштер топырақтарды жіктеу және олардың жағдайын бағалау үшін қолданылады.
4 / 20

5. Топырақтың гранулометриялық құрамы және құрылымы

Ф И З И К АЛ Ы Қ Қ АС И Е Т Т Е Р
Топырақтың гранулометриялық құрамы және
құрылымы
Гранулометриялық құрам топырақта қандай бөлшектердің бар
екенін және олардың қандай мөлшерде екенін көрсетеді.
Б Ө Л Ш Е К Т Е Р Д І Ң Ө Л Ш Е М І Б О Й Ы Н Ш А О Л АР Ж И Н АҚ Т АЛ А Д Ы
ірі түйіршікті топырақтар
шаң бөлшектері
Құмдар
Әдетте, олардың су өткізгіштігі саз
балшықтарына қарағанда жоғары.
құмдар
сазды топырақтар
Бөлшектердің мөлшері мен пішіні, сондай-ақ олардың жанасу сипаты судың
сүзілуіне, тығыздалуына және топырақтың механикалық әрекетіне әсер
етеді.
Балшық топырақтар
Олар ылғалдылықтың өзгеруіне байланысты
көлемі мен консистенциясын өзгерте алады.
5 / 20

6. Топырақ ылғалдылығы туралы түсінік

Ы Л Ғ АЛ Д Ы Қ
Топырақ ылғалдылығы туралы түсінік
Топырақтың ылғалдылығы - топырақтағы су массасының оның құрғақ қатты
бөлшектерінің массасына қатынасы.
Ы Л Ғ АЛ Д Ы Л Ы Қ Қ А Ә С Е Р Е Т Е Д І
сазды топырақтардың
консистенциясы мен икемділігі
тығыздық және ықшамдылық
беріктік және қысылу
сүзу қасиеттері
ғимарат іргетастарының тұрақтылығы
Ылғалдылық артқан сайын кейбір
топырақтар беріктігін жоғалтады және
деформациялануға бейім болады.
6 / 20

7. Ылғалдылықты анықтау формуласы

Ы Л Ғ АЛ Д Ы Қ
Ылғалдылықты анықтау формуласы
w = mw/ мd× 100%
w— топырақ ылғалдылығы, %
Е С Е П Т Е У М Ы С АЛ Ы
Ылғал үлгінің салмағы 126 г.
Құрғақ үлгінің салмағы 100 г.
мw— үлгідегі судың массасы
мw= 126 − 100 = 26 г
мd— құрғақ топырақ массасы
w = 26 / 100 × 100% = 26%
Жауабы: Топырақтың ылғалдылығы 26%.
7 / 20

8. Ылғалдылықты зертханалық анықтау

Ы Л Ғ АЛ Д Ы Қ
Ылғалдылықты зертханалық анықтау
Үлгіні тұрақты салмаққа дейін кептіру әдісі. Процедура:
1
2
3
4
5
Бос өлшеуіш
бөтелкені өлшеңіз
Оған дымқыл топырақ
салып, массасын
анықтаңыз.
Әдісте көрсетілген
температурада
кептіргіш пеште
кептіріңіз
Үлгіні суытып, қайта
өлшеңіз.
Ылғалдылық масса
айырмашылығына
негізделіп есептеледі.
105–110 °C
минералды топырақтардың көпшілігі
үшін стандартты кептіру температурасы
Органикалық компоненттері немесе нақты минералдары бар топырақтар үшін
режим әртүрлі болуы мүмкін.
8 / 20

9. Ылғалдылық пен басқа сипаттамалар арасындағы байланыс

Ы Л Ғ АЛ Д Ы Қ
Ылғалдылық пен басқа сипаттамалар арасындағы
байланыс
Топырақтың ылғалдылығы оның тығыздығына, кеуектілігіне, суға қанықтылығына және пластикалығына
байланысты.
Құрғақ топырақ тығыздығы
Судың қанығу дәрежесі
ρd= ρ / (1 + w)
Sr= w · Gс/ e
w — бірліктің бөлшек түрінде,
пайызбен емес
Gс— топырақ бөлшектерінің
салыстырмалы тығыздығы, e —
кеуектілік коэффициенті, w — бірліктің
үлестерінде
Біріктірілген топырақтардың
пластикалық индексі
МенП= WL− WП
WL— шығым нүктесіндегі ылғалдылық
мөлшері, ВтП— домалау
шекарасындағы ылғалдылық
9 / 20

10. Топырақ ылғалдылығының мінез-құлқына әсері

Ы Л Ғ АЛ Д Ы Қ
Топырақ ылғалдылығының мінез-құлқына әсері
Кейбір топырақтарды төмен ылғалдылық деңгейінде тығыздау қиын.
Құрғақ тығыздық
максималды құрғақ
тығыздық
Ылғалдылық оңтайлы мәнге жеткен сайын, тығыздау әдетте тиімдірек
болады.
Егер ылғалдылық шамадан тыс болса, қосымша суару қажетті құрғақ
тығыздыққа жетуге кедергі келтіруі мүмкін.
оңтайлы
Сазды топырақтарда ылғал мөлшерінің артуы көбінесе беріктіктің
төмендеуімен және деформацияланудың жоғарылауымен қатар жүреді.
Ылғалдылық
Диаграмма: тығыздау кезінде құрғақ тығыздықтың
ылғал мөлшеріне тәуелділігі
Сондықтан, бөгеттерді, жол негіздерін және іргетастарды салу кезінде ылғалдылық бақыланады.
10 / 20

11. Тығыздық, кеуектілік және судың қанығуы

Ф И З И К АЛ Ы Қ Қ АС И Е Т Т Е Р
Тығыздық, кеуектілік және судың қанығуы
Топырақ тығыздығы
Құрғақ топырақ тығыздығы
ρ=м/В
ρd= мd/ V
m - топырақтың массасы, V - оның көлемі
мd— құрғақ топырақ массасы
Кеуектілік
n және кеуектілік коэффициенті e арасындағы байланыс
n = Vv/ V × 100%
n = e / (1 + e)
Vv— кеуек көлемі, V — топырақтың жалпы көлемі
Керісінше: e = n / (1 − n), n бірге тең бөлшек түрінде болады
Бұл сипаттамалар топырақтың жағдайын және оның жүктемелерге төтеп беру қабілетін бағалауға көмектеседі.
11 / 20

12. Топырақтың деформациялық қасиеттері

Д Е Ф О Р М АЦ И Я Қ АС И Е Т Т Е Р І
Топырақтың деформациялық қасиеттері
Олар сыртқы жүктеме кезінде топырақтың пішіні мен көлемінің өзгеруін сипаттайды. Деформациялардың негізгі
түрлері:
Серпімді
Пластик
Көлемдік
Қию
Серпімді мінез-құлық
шегінде жүктемені алып
тастағаннан кейін
жоғалады.
Жүктемені алып
тастағаннан кейін қалады.
Топырақ көлемінің
өзгеруімен байланысты.
Топырақтың бөліктерінің
салыстырмалы
қозғалысы болған кезде
пайда болады.
Деформацияланғыштық құрамына, тығыздығына, ылғалдылығына, құрылымына, кернеу күйіне және жүктеме
тарихына байланысты.
12 / 20

13. Топырақтың сығылу қабілеті

Д Е Ф О Р М АЦ И Я Қ АС И Е Т Т Е Р І
Топырақтың сығылу қабілеті
Сығылғыштық - сыртқы жүктеменің
әсерінен топырақтың көлемінің кішірею
қабілеті.
Дыбыс көлемінің азаюының себебі
• топырақ қаңқасының тығыздалуы;
• тесік көлемінің азаюы;
• су мен ауаның тесіктерден ығыстырылуы;
• бөлшектердің салыстырмалы орналасуын қайта құру.
Құмды топырақтар
Олар су өткізгіштігінің жоғарылығына байланысты жиі
тезірек деформацияланады.
Суға қаныққан сазды топырақтар
Деформациялардың дамуы ұзақ уақытқа созылуы мүмкін.
Сығылу қабілеті іргетастың шөгуін және құрылымдық
тұрақтылықты бағалауда маңызды.
13 / 20

14. Зертханада сығылымдылықты анықтау

Д Е Ф О Р М АЦ И Я Қ АС И Е Т Т Е Р І
Зертханада сығылымдылықты анықтау
Сығылуды тексеру үшін сығымдау құралы - одометр қолданылады. Сынақ принципі:
1
2
3
4
5
Үлгі қатты сақинаға
орналастырылған
Тік жүктеменің кезеңкезеңімен артуы
қолданылады
Үлгінің
деформациясы әр
қадамда өлшенеді.
Қажет болған
жағдайда түсіру және
қайта тиеу жүзеге
асырылады
Деформацияның
немесе кеуектілік
коэффициентінің
жүктемеге тәуелділігі
сызба түрінде
көрсетілген
Сынақ бізге сығылу параметрлерін анықтауға және іргетас астындағы негіздің шөгу мүмкіндігін бағалауға мүмкіндік береді.
14 / 20

15. Топырақ деформациясының модулі

Д Е Ф О Р М АЦ И Я Қ АС И Е Т Т Е Р І
Топырақ деформациясының модулі
ЖЕҢІЛДЕТІЛГЕН ТҮРДЕ
E = Δσ / Δε
E— деформация модулі
Δσ— кернеудің жоғарылауы
Δε— салыстырмалы деформацияның сәйкес өсімі
Деформация модулі топырақтың жүктеме астындағы
деформацияға төзімділігін сипаттайды.
Инженерлік есептеулерде модуль сынақ түрін және қабылданған
топырақ моделін ескере отырып анықталады.
Салыстырмалы жағдайларда модуль неғұрлым жоғары
болса, кернеудің бірдей өсуімен деформация соғұрлым
аз болады.
15 / 20

16. Қорды реттеу

ШӨНДІРУ ЖӘНЕ БЕКІТУ
Қорды реттеу
Шөгу - бұл іргетастың топырақтың деформациясына байланысты тік төмен қарай жылжуы.
Ж АУ Ы Н - С У Н Ы Ң М Ө Л Ш Е Р І Н Е Ә С Е Р Е Т Е Д І
• жүктеменің шамасы және таралуы;
• іргетастың ауданы мен тереңдігі;
• сығылатын қалыңдық;
• топырақтың деформация модулі және сығылу қабілеті;
• ылғалдылық, судың қанығуы және жер асты суларының деңгейі.
Тең емес қоныстану әсіресе
қауіпті
Бұл қабырғалардағы жарықтарға,
құрылымдардың деформациясына және
коммуналдық желілердің зақымдалуына әкелуі
мүмкін.
Қоныстануларды есептеу іргетас жобалаудың
міндетті бөлігі болып табылады.
16 / 20

17. Топырақты нығайту

ШӨНДІРУ ЖӘНЕ БЕКІТУ
Топырақты нығайту
Консолидация - бұл жүктеменің әсерінен уақыт өте келе сумен қаныққан топырақтың деформацияларының даму
процесі, атап айтқанда, кеуек қысымы мен су ағынының қайта бөлінуімен байланысты.
1
Жүктеудің басталуы
Суға қаныққан, өткізгіштігі төмен
топырақта артық кеуек қысымы
пайда болуы мүмкін.
2
3
Судың ағып кетуі
Уақыт өте келе
шөгінділердің пайда болуы
Жүктеме көбінесе топырақ
қаңқасына беріледі.
Уақыт өте келе тесік көлемі азаяды
және шөгінділер пайда болады.
Бұл әсіресе суға қаныққан сазды топырақтар үшін маңызды: құрылыс аяқталғаннан кейін олардың шөгуі жалғасуы мүмкін.
17 / 20

18. Серпімді және қалдық деформациялар

ШӨНДІРУ ЖӘНЕ БЕКІТУ
Серпімді және қалдық деформациялар
Топырақ тығыздалған кезде әртүрлі деформациялар пайда болуы мүмкін.
Серпімді деформация
Қалдық деформация
Қабылданған модель шегінде жүктеме алынғаннан
кейін жоғалып кететін пішіннің немесе көлемнің
қайтымды өзгерісі.
Жүк түсіргеннен кейін де сақталатын өзгеріс.
Бөлшектердің қайта құрылуымен, тығыздалуымен
және топырақтың пластикалық мінез-құлқымен
байланысты.
Қайталанатын тиеу және түсіру циклдерінде деформациялар бастапқыдан өзгеше болуы мүмкін. Бұл жол негіздерін,
жағалауларды, іргетастарды және басқа да құрылымдарды есептеу кезінде ескеріледі.
18 / 20

19. Топырақтың деформациялануына әсер ететін факторлар

ШӨНДІРУ ЖӘНЕ БЕКІТУ
Топырақтың деформациялануына әсер ететін
факторлар
Факторлар тобы
Құрамына не кіреді
Құрамы және құрылымы
бөлшектердің гранулометриялық және минералды құрамы, құрылымы және
цементтелуі
Физикалық жағдай
ылғалдылық, тығыздық, кеуектілік және судың қанығу дәрежесі
Жүктеме
әсердің шамасы, бағыты, ұзақтығы және қайталануы
Гидрогеологиялық жағдайлар
жер асты суларының деңгейі, сүзілу және кеуек қысымының өзгеруі
Қалыптасу тарихы
бұрынғы тығыздау, қайта тығыздау және геологиялық процестер
Осы факторларды кешенді бағалау құрылыс кезінде іргетастың мінез-құлқын дәлірек болжауға мүмкіндік береді.
19 / 20

20. Практикалық маңыздылығы және қорытындылары

Қ О Р Ы Т Ы Н Д Ы Л АР
Практикалық маңыздылығы және қорытындылары
Топырақтың физикалық және деформациялық қасиеттері инженерлік-геологиялық зерттеулер мен құрылыстарды
жобалаудың негізі болып табылады.
1
Топырақтың физикалық жағдайын ылғалдылық, тығыздық және кеуектілік анықтайды.
2
Ылғалдылықтың өзгеруі беріктікке, тығыздыққа және сығылуға әсер етуі мүмкін.
3
Шөгуді есептеу үшін деформация модулі және сығылу параметрлері қолданылады.
4
Консолидация уақыт өте келе деформациялардың дамуын ескеруге мүмкіндік береді.
5
Топырақ дизайнының сипаттамаларын таңдау үшін зертханалық және далалық сынақтар қажет.
20/20