8.1.10. Определение объемной массы несвязных грунтов при максимальной и минимальной плотности

Подготовка грунта. Оттаявший и высушенный до воздушно – сухого состояния песчаный грунт пропускают через сито с отверстиями диаметром 10 мм. Из грунта, прошедшего через сито, отбирают среднюю пробу массой 2,2 – 2,4 кг и для разрушения агрегатов растирают в фарфоровой ступке деревянным или резиновым пестом.

Если испытуемый грунт доставлен в недостаточном количестве, массу средней пробы можно уменьшить до 1,2 – 1,4 кг. В этом случае для проведения параллельного определения объемной массы твердой фазы в предельно плотном состоянии грунт после опыта извлекается из цилиндра для стандартного уплотнения, высушивается до воздушно – сухого состояния, перемешивается и растирается в ступке.

Определение объемной массы скелета грунта в максимально рыхлом состоянии. В предварительно взвешенный мерный градуированный цилиндр объемом 1000 см³ насыпают около 300 – 400 см³ грунта. Цилиндр с грунтом слегка встряхивают и наклоняют под возможно меньшим углом к горизонту. Затем цилиндр постепенно приводят в вертикальное положение при постоянном медленном вращении вокруг оси, не допуская встряхивания грунта. Приведя цилиндр в вертикальное состояние, выравнивают поверхность грунта до горизонтальной путем спокойного наклона цилиндра в ту или другую сторону. Затем замеряют объем грунта. Опыт повторяют три раза, для расчета принимают максимальный объем грунта. Точность измерения объема грунта в цилиндре должна быть не менее 1 см³. Цилиндр с грунтом взвешивается с точностью до 0,5 г, и рассчитывается объемная масса скелета в предельно рыхлом состоянии:

γ_р = (g₁ – g₀)/V,

где g₀ – масса цилиндра, г;

g₁ – масса цилиндра с грунтом, г;

V – объем грунта, см³.

Определение объемной массы скелета грунта при максимальной плотности. Из подготовленного указанным способом воздушно – сухого грунта в большую фарфоровую чашку отбирается навеска g₁ = 1000 ± 1 г. Грунт увлажняется до оптимальной влажности (8 – 12%); чем дисперснее грунт, тем выше должна быть его влажность. Для простоты расчетов без большой погрешности в опыте влажность можно принимать равной 10%. Для получения грунта с этой влажностью к навеске песка в 1000 г следует прилить 100 см³ воды. Грунт в чашке тщательно перемешивается шпателем для равномерного распределения влаги.

Для стандартного уплотнения грунта до предельно плотного состояния применяется специальный прибор, состоящий из металлического стакана с массивным дном объемом 500 см³ (диаметр 80 мм, высота 10 мм), съемного кольца высотой 30 мм, надеваемого на стакан во время уплотнения грунта, уплотнителя в виде штока с площадкой – штампом и металлической гирей массой 2 кг, свободно перемещающейся по штоку на высоту 30 см.

Приготовленный грунт загружается в стакан с надетым на него кольцом примерно на 1/3 объема. На грунт устанавливается уплотнитель и производится уплотнение грунта 33 ударами гири, падающей с высоты 30 см. Затем уплотнитель снимают, досыпают грунт примерно до 2/3 объема стакана, снова устанавливают уплотнитель и вновь уплотняют грунт. Наконец, грунт засыпают почти на полный объем стакана с направляющим концом и снова производят уплотнение. Общее количество ударов должно быть равно 100. После этого уплотнитель убирают, снимают направляющее кольцо и грунт срезают ножом или металлической линейкой заподлицо с краями стакана. Ссыпавшийся и оставшийся на поверхности стакана грунт тщательно сметается кисточкой, а стакан с грунтом взвешивается с точностью до ± 1 г. Масса стакана без кольца должна быть известна до начала опыта.

Объемная масса влажного песка при предельно плотном сложении равна

γ_{о. пл} = (g₂ – g₀)/V,

где g₂ – масса стакана с уплотненным грунтом, г;

g₀ – масса стакана, г; V – объем стакана (500 см³).

Объемная масса скелета песка при максимальной плотности равна

γ_п = γ_{о. пл}/(1 + W).

Документация опыта ведется на бланках, показанных в табл. 8–9.

Таблица 8