3. Гранулометрический состав грунта. Методы определения гранулометрического состава различных грунтов. Классификация грунтов по этому показателю.

Определение гранулометрического состава заключается (ГОСТ 12536 — 79) в установлении процентного содержания в грунте по массе частиц того или иного размера. Изменение размеров частиц или обломков, из которых состоят различные грунты, в сильной степени сказывается на физических, механических и других свойствах грунтов. Особенно сильно размер и форма частиц обломочного материала сказываются на свойствах грунтов без жестких связей, при изучении которых размер обломков и их количественное соотношение в грунте (породе) являются одними из важнейших классификационных признаков.

В зависимости от преобладающего размера обломков различают следующие обломочные несцементированные грунты: крупнообломочные, пески, супеси, суглинки и глины.

Большое внимание уделяется классификации обломков осадочных пород (грунтов) по их размерам. В строительстве грунты подразделяют по размерам частиц на четыре фракции: гравийную (и галечниковую), песчаную, пылеватую и глинистую.

Гравийные (размером 2... 10 мм) и галечниковые (размером 10...200 мм) частицы представляют собой окатанные, а если не окатанные, то соответственно дресвяные и щебенистые обломки горных пород, не обладающих связностью в сухом состоянии. Минералогический состав частиц различный.

Песчаные частицы (размером 2,00...0,05 мм) представляют собой обычно окатанные обломки минералов, реже — обломки пород.

Пылеватые частицы (размером 0,050...0,001 мм) по минеральному составу представляют собой чистый кварц, реже — полевые шпаты и другие минералы.

Глинистые частицы (размером менее 0,001 мм) являются наиболее активной тонкодисперсной частью грунтов. Грунты, содержащие в большом количестве глинистые частицы, практически водонепроницаемы.

В практике лабораторных испытаний применяют методы анализа зернового состава грунтов, основанных на различных принципах. При этом наиболее широкое распространение в лабораториях получили следующие методы:

Метод просеивания на ситах(ситовой метод). По этому методу непосредственное разделение частиц грунта по размеру частиц производят путем просеивания его через набор сит с отверстиями разного диаметра: 25; 20; 15; 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,51; 0,14 и 0,07 мм. Остатки на ситах взвешивают и определяют процентной отношение к общей массе грунта.

Метод отмучивания. Он основан на учете различной скорости падения частиц в воде после ее взмучивания. Чем больше диаметр частиц, тем быстрее они осаждаются в воде.

Количество же песчаных фракций (диаметром 0,05... 1 мм) определяется путем удаления из грунта глинистых и пылеватых частиц, т. е. его отмучиванием. Для этого порцию грунта помещают в мензурку с водой и энергично взбалтывают ее. Затем после оседания на дно пробирки песчаных частиц мутную воду, содержащую во взвешенном состоянии пылеватые и глинистые частицы, сливают. Процедуру повторяют несколько раз до полного просветления сливаемой жидкости, после чего замеряют объем песчаного осадка.

Содержание в грунте глинистых частиц х определяется по приращению объема навески грунта в воде за счет разбухания глины по специальной таблице или по формуле, где Vo — приращение объема на 1 см³ первоначально взятого объема грунта.

Метод отбора проб суспензии пипеткой (пипеточный метод). Пипеточный метод отбора проб суспензии с определенной глубины через определенные сроки также основан на учете скорости падения частиц в спокойной воде. Для производства анализа взмучивают грунтовую суспензию и оставляют ее в покое на некоторое время, после чего пипеткой (объемом 20...30 см3) с определенной глубины отбирают пробу суспензии. Такая проба содержит только те частицы, которые не успели осесть за указанное время отстаивания. При следующих пробах, взятых пипеткой через большие промежутки времени от начала отстаивания суспензии, получают более мелкие частицы. Определяя массу высушенных проб и зная размер отобранных частиц (вычисляемый по длительности отстаивания суспензии и глубине взятия проб), после перерасчета получают данные о содержании частиц этого размера во всем объеме суспензии.

Ареометрический метод. При этом методе производят измерения плотности отстаиваемой суспензии ареометром через определенные промежутки времени. Плотность, измеренная ареометром, зависит от содержания в суспензии взвешенных твердых частиц. Получив значения убывающей плотности через определенные промежутки времени, с помощью расчетных формул или по номограммам определяют количество содержащихся в грунте частиц определенного размера.

Графические методы изображения зернового состава. Результаты гранулометрического анализа грунтов для большей наглядности, а также для облегчения соответствующих расчетов сводят в таблицу или строят по ним графики. Для построения кривой по оси ординат откладывают суммарный процент (от 0 до 100) содержания фракций, а по оси абсцисс — логарифмы диаметров частиц.