Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО
СОСТАВА ГРУНТА
Цель лабораторной работы – определить гранулометрический состав грунта и установить его наименование.
Гранулометрическим составом называется количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах.
Для определения гранулометрического состава пород выполняется так называемый гранулометрический анализ. В настоящее время разработано много способов гранулометрического анализа грунтов. Наибольшее распространение получил ситовой метод гранулометрического анализа грунтов.
Для
определения гранулометрического состава
составляющие грунт частицы разделяют
на отдельные группы (фракции). Методы
разделения зависят от крупности частиц
.
Принято выделять следующие основные
фракции (табл. 1.1):
Таблица 1.1
Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов
по гранулометрическому составу
Содержание частиц Ai крупнее размера d |
Вид грунта |
|
d,мм |
Ai,% |
|
>200 >10 >2
>2 >0,5 >0,25 >0,1 >0,1 |
>50 >50 >50
>25 >50 >50 ≥75 <75 |
Крупнообломочный (рис. 1-а): валунный (глыбовый) 1 галечниковый (щебенистый) 2 гравийный (дресвяный) 3 Песок (рис. 1-б) гравелистый 4 крупный 5 средней крупности 6 мелкий 7 пылеватый 8 |
После проведения гранулометрического анализа исследуемого грунта, используя классификационные границы (см. табл.1.1), строят график гранулометрического состава (рис.1.1), по результатам которого определяют вид грунта. Вид грунта устанавливают по первой справа классификационной границе, пересекаемой кривой.
В зависимости от крупности частиц и их процентного содержания различают песок гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий и пылеватый. К крупнообломочным относят грунты, в которых частицы крупнее 2 мм составляют более 50 % (гравийные, галечниковые, валунные).
Гранулометрический состав позволяет косвенно судить о некоторых строительных свойствах грунта. С уменьшением размеров частиц возрастает суммарная площадь их поверхности на единицу объема, что увеличивает коагуляционные связи (связи молекулярного и водно-коллоидного притяжения между частицами и их водными оболочками).
мм
мм
а)
б)
Рис.1.1. Классификационные границы:
-
содержание частиц меньше определенного
размера;
- размер частиц;
а) галечниковый (щебенистый) грунт; б) песок крупный
Так, между частицами галечниковой и гравийной фракции коагуляционные связи отсутствуют. Эти грунты отличаются хорошей водопроницаемостью, полным отсутствием капиллярного поднятия, неизменностью свойств при изменении влажности.
Песчаные грунты хорошо пропускают воду, имеют незначительную величину капиллярного поднятия, но меняют строительные свойства при изменении влажности.
Пылеватые грунты имеют малую водопроницаемость, но значительную высоту капиллярного поднятия.
Глинистые частицы резко изменяют свойства грунтов при их увлажнении (приобретают пластичность и липкость, увеличиваются в объеме), придают грунтам водонепроницаемые свойства.
Необходимое оборудование и материалы
Комплект стандартных сит.
Весы электронные.
Порядок выполнения работы
1. Предназначенный для опыта грунт доводят до воздушно-сухого состояния, рассыпая его тонким слоем на листе бумаги и оставляя его в таком виде на 1-2 суток. Комки грунта осторожно растирают в фарфоровой ступке резиновым пестиком.
2. Из размельченного грунта методом «квартования» отбирают среднюю пробу. Для этого рассыпанный тонким слоем грунт двумя взаимно-перпендикулярными линиями разделяют на четыре части (квадрата), два квадранта, расположенные по диагонали, удаляют, а два других оставляют. Остаток смешивают, разравнивают и снова повторяют операцию деления грунта квартованием. Квартование продолжают до тех пор, пока не останется объем грунта, достаточный для опытной пробы. Вес опытной пробы для грунтов, не содержащих частиц крупнее 2 мм принимают около 100 г. Для грунтов содержащих менее 10% частиц крупнее 2 мм - около 500 г., при содержании от 10 до 30 % частиц крупнее 2 ми - 1000 г, при содержании этих частиц свыше 30% не менее 2000 г.
3. Отобранную среднюю пробу взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г и результат записывают в журнал.
4. Взвешенную пробу грунта высыпают в собранный комплект сит с поддоном, закрывают крышкой и весь комплект подвергают легкому встряхиванию до полной сортировки грунта.
5. Для проверки чистоты сортировки берут отдельное сито из комплекта с фракцией грунта, закрывают его крышкой и ведут дополнительное просеивание над листом бумаги, если отсеивание наблюдается, то отделение частиц данной фракции произошло не достаточно. Это сито вновь включают в набор сит и продолжают дальнейшую сортировку, а зерна грунта, просеянные на лист бумаги, высыпают в сито нижележащей фракции.
6. После просеивания содержимое каждого сита и поддона высыпают в отдельные предварительно взвешенные, фарфоровые чашки и определяют чистый вес каждой фракции с точностью до 0,01 г.
7. После окончания взвешивания определяют весовое процентное содержание каждой i-й фракции по формуле:
,
где 
- чистый вес i-й
фракции;
-
навеска средней пробы грунта;
Рi2 - вес i -й фракции с чашкой;
Pi1 - вес чашки.
Вес и процентное содержание каждой фракции записываются в таблицу 1.2.
8. Для контроля качества ситового анализа следует сложить веса всех фракций, сравнить их общий вес с навеской пробы и определить процент раструски по формуле:
.
Процент раструски может составлять С<0,5%.
9. Рассчитывается последовательно и записывается в таблицу суммарное содержание частиц крупнее определенного размера:
.
10. Рассчитывается последовательно и записывается в таблицу суммарное содержание частиц мельче определенного размера:
.
Таблица 1.2
Результаты определения содержания фракций грунта
Проба грунта с чашкой N, г |
|
Вес чашки Nтары, г |
|
Чистый вес пробы Nпробы, г |
|
|||
Размер частиц фракции |
>10, мм |
10…5, мм |
5…2, мм |
2…1, мм |
1…0,5, мм |
0,5…0,25, мм |
0,25…0,1, мм |
<0,1, мм |
Рi1, г |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
Pi2, г |
13 |
17 |
28 |
22 |
16 |
39 |
18 |
27 |
Рi3, г |
3 |
7 |
18 |
12 |
6 |
29 |
8 |
17 |
Относительное весовое содержание определенных фракций |
||||||||
|
3 |
7 |
18 |
12 |
6 |
29 |
8 |
17 |
|
3 |
10 |
28 |
40 |
46 |
75 |
83 |
100 |
|
97 |
90 |
72 |
60 |
54 |
25 |
17 |
0 |
,
%
,
%
,
%
11. Построение графика гранулометрического состава и классификация (определение наименования) исследуемого грунта.
Вывод;: Результаты гранулометрического состояния показывают, что частицы размером 0,5…0,25 больше 50% согласно ГОСТ.