Механика грунтов

 

Министерство транспорта Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение высшего образования 
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА 

(МИИТ)» 

_________________________________________________ 

Кафедра «Автомобильные дороги, аэродромы, 

основания и фундаменты» 

 
 
 
 

МЕХАНИКА ГРУНТОВ 

 
 
 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ  

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва – 2018 
 

Министерство транспорта Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение высшего образования 
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА 

(МИИТ)» 

___________________________________________________ 

Кафедра «Автомобильные дороги, аэродромы, 

основания и фундаменты» 

 
 
 
 

МЕХАНИКА ГРУНТОВ 

 
 
 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ  

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ  

 
 
 
 

Учебно-методическое пособие для студентов 

специальностей: 

«Строительство железных дорог, мостов и тоннелей», 

«Промышленное и гражданское строительство», 

«Экспертиза и управление недвижимостью», 

«Строительство автомобильных дорог  

и аэродромов» 

 
 
 

Москва – 2018 

УДК 624.13 
М 55 
 
 
 

    Механика грунтов: Учебно-методическое пособие к 

лабораторным работам / Кириллова Н.Ю., Голосова О.А., 
Романов П.Н., Шаврин Л.А. - М.: РУТ (МИИТ), 2018. 
– 84 с. 
 

В данном учебно-методическом пособии изложены 

основные 
характеристики 
дисперсных 
грунтов, 

современные способы их определения в лабораторных 
условиях. 
Даны 
конструктивные 
схемы 
приборов, 

технологические 
особенности 
работы 
на 
них 
и 

рекомендации 
по 
обработке 
экспериментальных 

результатов (таблицы, графики и т.п.). 

 
 
 
 
 
 

Рецензент: Сонин Александр Николаевич,  
                   кафедра «Мосты и тоннели» РУТ (МИИТ),                          
                   доцент, доцент, к.т.н. 

 
 
 
 
 
 
 

© РУТ (МИИТ), 2018 

Литература 

 

1. 
ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация 

2. 
ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. 

Общие положения 

3. 
ГОСТ 
5180-2015 
Грунты. 
Методы 
лабораторного 

определения физических характеристик 

4. 
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного 

определения 
гранулометрического 
(зернового) 
и 
микро- 

агрегатного состава 

5. 
ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного 

определения характеристик прочности и деформируемости 

6. 
ГОСТ 
23161-2012 
Грунты. 
Метод 
лабораторного 

определения характеристик просадочности 

7. 
ГОСТ 
22733-2016 
Грунты. 
Метод 
лабораторного 

определения максимальной плотности 

8. 
ГОСТ 25584-2016 Грунты. Методы лабораторного 

определения коэффициента фильтрации 

9. 
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. 

Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*, Москва, 2011 

10. 
СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная 

редакция СНиП 2.05.03-84*, Москва, 2011 

11. 
Основания и фундаменты транспортных сооружений. 

Н.М. Глотов, А.В. Леонычев, Ж.Е. Рогаткина; Под ред. проф. 
Г.П. Соловьева. – М. Транспорт, 1995 

Введение 

 

Фундаменты 
инженерных 
сооружений 
(зданий, 

мостов и т.д.) чаще всего опираются на осадочные 
дисперсные горные породы: песчаные или глинистые. 

Через 
подошву 
фундамента 
передается 

преимущественно вертикальное давление на грунтовое 
основание, изменяя в нем напряженно-деформируемое 
состояние. 
Возможно 
уплотнение 
грунта 
за 
счет 

уменьшения объема пор и сдвига минеральных частиц, что 
на контактах вызывает осадку, крен и сдвиги сооружений. 

Безопасность 
эксплуатации 
сооружений 

обеспечивается, если указанные давления и перемещения 
незначительны. Их пределы ограничены действующими 
строительными нормами [9, 10]. 

На выбор фундамента, отвечающего требованиям 

СП, влияют особенности сооружения, а также инженерно-
геологические условия места строительства. Необходима 
информация 
о 
строительных 
физико-механических 

характеристиках грунтов. Они в большинстве случаев 
определяются лабораторными способами по пробам 
грунта, извлеченного из шурфов или скважин. 

В пособии дается методика лабораторных испытаний 

наиболее часто встречающихся дисперсных грунтов 
осадочных пород (песчаных и глинистых) и обработки 
экспериментальных данных, конструкция приборов и др. в 
соответствии с действующими ГОСТ и СП [1 – 10]. 

 
 
 
 
 
 
 

Определяются: 

 

В работе №1 – крупность и плотность песков, 

коэффициент водонасыщения, а также их расчетные 
сопротивления по СП. 

В работе №2 – плотность глинистого грунта, 

природная 
влажность 
и 
влажности 
на 
границах 

пластичности, а также его расчетные сопротивления по 
СП. 

В работе №3 – параметры жесткости и податливости 

грунта при сжатии в компрессионном приборе. 

В работе №4 – величины сопротивления грунта 

сдвигу в одноплоскостном приборе. 

В работе №5 – относительная просадочность 

лессового грунта. 

В 
работе 
№6 
– 
максимальная 
плотность 
и 

оптимальная влажность грунта. 

В работе №7 – коэффициент фильтрации грунта. 
Работы №8 и №9 проводятся в порядке выполнения 

научно-исследовательской работы студентов. 

В работе №8 – определяются деформационные 

характеристики жесткости грунта (таких же, как в работе 
№3). 

В 
работе 
№9 
– 
при 
испытаниях 
грунта 
в 

стабилометре 
типа 
М-2 
определяется 
комплекс 

прочностных и деформационных характеристик (в том 
числе, таких же, как и в работах №3 и №4). 

Предисловие 

Прежде 
чем 
выполнять 
лабораторные 
работы, 

необходимо иметь представление о дисперсных грунтах и 
их основных характеристиках. 

Грунт 
представляет 
собой 
систему 
из 

соприкасающихся минеральных частиц (рисунок 1, а) и 
пор между ними, наполненных водой и воздухом (в 
частных случаях – только водой или воздухом). В местах 
контактов частиц могут быть прослойки воды или воздуха. 

Частицы имеют различные размеры:  

 Песчаные: 2 – 0,05 мм  

 Глинистые: менее 0,002 мм 

Песчаные частицы состоят из прочных минералов 

кварца, в основном окатанные. Глинистые – по форме 
пластинчатые, 
состоят 
из 
каолинита 
или 

монтмориллонита. 

Пески не задерживают воду, а глинистые грунты 

пропускают ее медленно или полностью сдерживают. 
Деформации песков под нагрузкой происходят мгновенно, 
а глинистых – с замедлением. 

У 
особой 
группы 
пылевато-глинистых 
грунтов 

(лёссовидных 
суглинков) 
частицы 
сцементированы 

водорастворимыми солями (кальция или магния), имеются 
в большом количестве поры малых размеров. 

При 
сжатии 
сначала 
наблюдается 
сближения 

минеральных частиц. Обжимаются воздух и вода по их 
контактам, 
уменьшается 
объем 
пор. 
Деформации 

минеральных частиц практически отсутствуют. Далее 
начинаются подвижки частиц в контактах. 

Частицы смещаются в поры, образуется уплотненное 

ядро в зоне приложения нагрузки. При дальнейшем 
увеличении нагрузки это ядро выжимает частицы (в том 
числе воду и воздух) в менее нагруженное пространство. 
Последовательно 
увеличивается 
интенсивность 

деформаций. Сначала она растет пропорционально росту 
нагрузки, далее отклоняется в гиперболической форме.  

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема грунта 

 

Осадка 
фундаментов 
сооружений 
следует 
за 

деформациями 
грунтового 
основания. 
СП 
[9,10] 

установлены предельные величины осадки для разных 
инженерных 
сооружений. 
Безопасная 
эксплуатация 

допускается 
в 
случае, 
когда 
деформации 
под 

сооружениями не превышают предельных значений. 

Нужно ограничивать величины нагрузок на грунты, 

чтобы вертикальные давления не превышали расчетных 
сопротивлений грунта R. Последние являются границей, 
когда в грунтах деформации с небольшими отклонениями 
прямо 
пропорциональны 
вертикальным 
нормальным 

напряжениям. 

Для часто встречающихся грунтов значения 
R 

установлены многочисленными испытаниями оснований 
опытными фундаментами-штампами и даны в СП [9,10] 
соответственно для вида и состояния. Дисперсные грунты 
классифицируются по зерновому составу и состоянию в 
ГОСТ [1], таблицы из которого приведены ниже. 

 Для выполнения 1 и 2 работ необходимы знания у 

студентов основных показателей грунтов. Их можно 
получить из схемы грунта (рисунок 1, б). 

Показатели состава и состояния грунта 

Экспериментальные 

 
Плотность частиц грунта:  
3

sρ  =
/
/см
, г
s
s
m V
 

 
Плотность грунта:  
 
3
ρ =
/
,
м
 г/с
m V
 

 
Влажность:   
 
 
/
 ,%
w
s
W
m
m

 

 
Удельные веса, соответственно:  
 
- частиц грунта                                              
g
s
s
   
, 

- грунта в естественном состоянии:           
g
  
,  

 
где 

2
10 м/с
g 
 – ускорение свободного падения  

Расчетные (см. примечание 1) 

 
Плотность сухого грунта: 
3
ρ =
; ρ
ρ / (1 0,01
), г/см
s

d
d

m
W
V


  

 
Пористость:  
 
 
п ; 
1 ρ
ρ
100
d
s

V
n
n
(
V
/
)
%




,  

 

Коэффициент пористости:  
п ;
ρ
1
 
s

s

d

V
e
e
/
V
 


 

 
Коэффициент водонасыщения: 
100
w
r
s / (e
)
S
W


  

 
Примечание 
1: 
расчетные 
значения 
получаются 

математически, если представить на рисунке 1 кубик 
объемом 1 см3 из грунта с размерами сторон равными 1 см. 

 
Для выполнения работы №3 необходимы знания 

закона Гука из курса «Сопротивление материалов»: 
«Деформации 
упругого 
тела 
ε  
(относительная 

деформация) 
прямо 
пропорциональны 
нагрузке 
  

(нормальные напряжения) при одноосном сжатии, где E  – 
модуль упругости материала». 

В работе №3 испытывается грунт на сжатие: при 

заданных напряжениях   и фиксируемых деформациях 
определяются 
величины 
модуля 
деформации 
E  
и 

обратной ему величины коэффициента уплотнения 
0
m .