Содержание работы

1. Предварительно подготовленное кольцо с пылевато – глинистым грунтом установить в дырчатое донце.

2. Сверху на образец установить дырчатый поршень.

3. С помощью винта закрепить на приборе мессуру, ножку которой в максимально выдвинутом состоянии упереть в поршень (см. рис.2).

4. Показания мессуры с помощью ее поворотного диска и головки ножки установить в нулевое положение (см. рис.2).

5. Собранный прибор установить в ванночку.

6. Налить в ванночку дистиллированной воды до половины высоты основной части кольца.

7. Через каждые 15 минут снимать показания мессуры с точностью 0,01мм и записывать в журнал (форма 5).

Примечание. Показания снимать до условной стабилизации набухания. За условную стабилизацию набухания считать изменение показаний мессуры в течение последних 15 минут не более чем на 0,01мм.

8. Вычислить относительное набухание грунта (формула 19).

9. Дать оценку набухания грунта (см. табл.4).

10. Построить график набухания грунта во времени (форма 6).

Работа 6 Определение гранулометрического (зернового) состава песчаного грунта (гост 12536-79). Классификация песчаного грунта (гост 25100-96)

Природный грунт представляет собой сложную дисперсную систему, состоящую из частиц различной крупности и формы.

Гранулометрическим (зерновым) составом грунта называется выраженное в процентах, относительное содержание по массе в грунте минеральных частиц различной крупности. От зернового состава во многом зависят фильтрационные и механические свойства грунта.

Особенно большое значение имеет определение зернового состава песчаных грунтов, для которых он используется в качестве классификационного показателя. Для пылевато-глинистых грунтов данные анализа зернового состава используются только в особых случаях.

Для того, чтобы гранулометрический (зерновой) состав можно было охарактеризовать сравнительно небольшим набором чисел, частицы по их размерам объединяют в группы (фракции).

Принято следующее разделение частиц на фракции по их наибольшему размеру:

Таблица 5

Наимено-вание фракции	Крупнообломочные				Песчаные				Пыль	Глина
	Валуны (Глыбы)	Галька (Щебень)	Гравий (Дресва)	Крупные		Средние	Мелкие
Размер, мм	>200,0	200,0-10,0	10,0-2,0	2,0-0,5		0,5-0,25	0,25-0,05	0,05-0,005		<0,005

Примечание. Наименование в скобках относится к частицам с неокатанной поверхностью.

Гранулометрический состав конкретного грунта оформляется в виде таблицы, показывающей долевое содержание фракции, или в виде графика (рис.3).

Г % лина	Пыль		Песок			Гравий
100 Содержание частиц
90
80
70
60
50
40
30
20
10

0,01

0,001

0,1

1,0

10,0

d, мм

Рис.3 Кривые гранулометрического состава грунтов

1 – неоднородный грунт; 2 – однородный грунт

(чем круче форма кривой – тем однороднее грунт)

По кривой гранулометрического состава можно определить процентное содержание всех фракций, так как координаты этой кривой показывают процент содержания по массе в исследуемом грунте частиц, размер которых меньше данного.

В соответствии с ГОСТ 25100-96 крупнообломочные и песчаные грунты в зависимости от гранулометрического состава подразделяются на следующие типы:

Таблица 6

Тип грунта	Размер частиц, мм	% массы воздушно-сухого грунта
Крупнообломочные Валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц – глыбовый) Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц – щебенистый) Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц – дресвяный) Песчаный Песок: гравелистый крупный средней крупности мелкий пылеватый	d > 200 d > 10 d > 2 d > 2 d > 0.5 d > 0.25 d > 0.1 d > 0.1	>50 >50 >50 >25 >50 >50 ≥75 <75

Примечание:

1. Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм, далее крупнее 2 мм и т.д.

2. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

Крупнообломочные и песчаные грунты характеризуются также степенью неоднородности их зернового состава , определяемой по формуле:

, (22)

где – диаметры частиц, меньше которых в исследуемом грунте содержится 60% и 10% частиц (по массе), соответственно (см. рис.13).

При пески считаются неоднородными по своему зерновому составу.

Таким, образом, кривая гранулометрического состава более однородного грунта имеет большую крутизну (см. рис.3).

Фракции размером более 0,1мм выделяются просеиванием на стандартных ситах с промывкой водой, а более мелкие – ареометрическим методом.

а) Для разделения грунта на фракции ситовым методом с промывкой водой применяется стандартный набор сит с отверстиями диаметром (10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1) мм. Сита монтируются в колонку с размещением их от поддона вверх в порядке увеличения отверстий. Среднестатистическая проба грунта для анализа отбирается по методу квадратов: воздушно – сухой грунт тонким слоем расстилается на листе плотной бумаги; поверхность грунта ножом разделяемся на квадраты; из каждого квадрата отбирается немного грунта с тем, чтобы общая масса пробы m₀ составляла для гравелистых песков 1000 г, а всех остальных песчаных грунтов 500 г. Проба грунта высыпается в фарфоровую чашку, смачивается водой, растирается пестиком с резиновым наконечником. Затем грунт заливается водой, суспензия взмучивается и отстаивается (10…15) сек. Вода с неосевшими частицами (взвесь) сливается сквозь сито с отверстием размером 0,1 мм. Промытая проба грунта высушивается, взвешивается и по разнице первоначальной m₀ и оставшейся m_ос масс проб определяется масса частиц размером менее 0,1 мм:

(23)

Затем воздушно-сухой грунт массой m_ос просеивается через набор сит: содержимое каждого сита взвешивается на технических весах с точностью 0,01 г; результаты анализа записываются в журнал (см. табл. 9) и вычисляется процентное содержание каждой фракции по формуле:

, (24)

где m_i – масса данной фракции;

m₀ – первоначальная масса взятой для анализа воздушно – сухой навески.

б) Ареометрический метод используется для определения гранулометрического состава частиц грунта размером менее 0,1 мм. Этот метод основан на изменении плотности суспензии по мере выпадения из нее минеральных частиц. При отстаивании суспензии частицы грунта, под действием силы тяжести, выпадают на дно сосуда, и плотность суспензии уменьшается. Скорость осаждения частиц в жидкости пропорциональна квадрату их размера и определяется по формуле Стокса.

Анализ выполняется с помощью ареометра (см. рис.4), который представляет собой стеклянную колбу, в нижнем конце которой (луковице) находится груз (дробь, залитая сургучом или мастикой) для того, чтобы опущенный в жидкость ареометр плавал в вертикальном положении. В верхней части ареометра (шейке) помещена шкала с нанесенными значениями плотности суспензии.

Подготовленная специальным способом проба грунта массой около20-40 г (размер частиц менее 0,1 мм) помещается в стеклянный цилиндр с водой. Суспензия взбалтывается мешалкой в течение 1 мин. так, чтобы частицы пришли во взвешенное состояние. Осторожно, без касания стенок цилиндра, в суспензию опускается ареометр и через определенные промежутки времени (1 мин.; 30 мин.; 3 часа) берутся отсчеты по шкале ареометра, который вследствие выпадения частиц и уменьшения плотности суспензии постепенно погружается в нее. После внесения в отчеты поправок на температуру и мениск по специальным формулам (см. приложение 1) определяется процентное содержание частиц различных фракции (0,1 – 0,05 мм; 0,05 – 0,01 мм; 0,01 – 0,005 мм; <0,005 мм). По данным ситового и ареометрического анализов строится кривая гранулометрического состава (см. рис. 3), определяется степень неоднородности и дается наименования грунту^*.

*Пример наименования песчаного грунта:

Песок средней крупности, неоднородный.

Рис. 4 Ареометр

Указанное выше наименование не является полным, т. к. не отражает плотности сложения грунта и степени насыщения его водой. Между тем, эти физические показатели крупнообломочного и песчаного грунтов оказывают решающее влияние на его механические характеристики.

Крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются по степени влажности S_r (доле заполнения пор грунта водой) следующим образом:

Таблица 7

Разновидность крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Степень влажности
Маловлажные Влажные Насыщенные водой	0,0 < Sr ≤ 0,5 0,5 < Sr ≤ 0,8 0,8 < Sr ≤ 1,0

Пески по плотности подразделяются на виды в зависимости от значения коэффициента пористости е следующим образом:

Таблица 8

Вид песков	Плотность сложения
	Плотные	Средней плотности	Рыхлые
Пески гравелистые Крупные и средней Крупности Пески мелкие Пески пылеватые	e < 0,55 е < 0.60 е < 0.60	0,55 ≤ е ≤ 0,70 0,60 ≤ е ≤ 0,75 0,60 ≤ е ≤ 0,80	e < 0,70 е < 0,75 е < 0,80

Примечание. Пример полного наименования песчаного грунта:

песок средней крупности, средней плотности, влажный, неоднородный.