- •Введение
- •1.1. Определение гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов ситовым методом
- •1.1.2. Разделение грунта на фракции без промывки водой
- •1.1.3. Разделение грунта на фракции с промывкой водой
- •1.1.4. Графическое отображение результатов гранулометрического анализа
- •1.2.1. Материалы и оборудование
- •1.2.2. Подготовка грунта к анализу
- •1.2.5. Определение содержания пылеватой фракции (диаметр частиц 0,05 – 0,002 мм)
- •1.2.6. Запись результатов
- •1.3.1. Необходимое оборудование и материалы
- •1.3.2. Подготовка к испытанию
- •1.3.3. Проведение испытаний
- •2.1. Определение плотности грунта методом взвешивания в воде
- •2.1.2. Выполнение работы
- •2.1.3. Обработка результатов и определение плотности
- •2.2. Определение плотности грунта методом режущего кольца
- •2.2.1. Материалы и оборудование
- •2.3. Определение плотности частиц грунта пикнометрическим методом
- •2.3.2. Выполнение работы
- •2.3.3. Обработка результатов и определение плотности
- •2.4. Определение влажности (в т.ч. гигроскопической) грунта методом высушивания до постоянной массы
- •2.4.2. Подготовка к выполнению работы
- •2.4.3. Выполнение работы
- •2.4.4. Запись результатов и определение влажности
- •2.5. Вычисление коэффициента пористости
- •2.6. Вычисление коэффициента водонасыщения
- •2.7. Вычисление плотности сухого грунта
- •2.8. Вычисление удельного веса грунта
- •2.11. Вычисление плотности двухфазных водонасыщенных грунтов
- •3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
- •3.1.1. Материалы и оборудование
- •3.1.2. Выполнение работы
- •3.1.3. Запись результатов и вычисление WL
- •3.2.1. Необходимая аппаратура
- •3.2.2. Выполнение работы
- •3.2.3. Запись результатов и вычисление Wр
- •3.4. Вычисление показателя текучести и определение состояния грунта
1.3.3. Проведение испытаний
Суспензию в цилиндре тщательно перемешивают мешалкой в течение 1 мин до полного взмучивания осадка со дна цилиндра, не допуская выплескивания суспензии и вспенивания. Момент оконча-
|
ния перемешивания суспензии фиксируется по секундомеру. |
|||||
С |
|
|
|
|
||
|
По табл. 11 определяется время взятия отсчета по ареометру по- |
|||||
|
сле окончания перемешивания суспензии. |
Таблица 11 |
||||
|
|
|
Время взятия отсчета по ареометру |
|||
|
Диаметр |
|
|
|||
|
|
|
(Извлечение из ГОСТ 12536–2014 [2]) |
|||
|
фракц |
зерен грунта d, мм |
|
Время от конца перемешивания сус- |
||
|
|
|
|
|
пензии до замера ее плотности |
|
|
Менее 0,05 |
|
|
1 мин |
||
|
будут |
|
30 мин |
|||
|
Более 0,01 |
|
|
|||
|
Более 0,002 |
|
|
11 ч |
||
|
Пр мечан е. |
Для удо ства ра оты |
с ареометром следует брать уп- |
рощенные отсчеты, т. е. в отсчете плотности суспензии на шкале ареометра отбросить единицу и перенести запятую на три знака вправо; в этом случае ты-
сячные деления |
представлять собой целые числа, а десятитысячные, ко- |
торые берут на глаз, — десятые. |
|
За 10 – 12 с до замера плотности суспензии в нее |
|
осторожно опускается ареометр (рис.5), который должен |
|
|
Д |
свободно плавать, не касаясь стенок цилиндра. Затем бе- |
|
рется отсчет по ареометруА. Продолжительность взятия |
|
отсчета не должна превышать 10 с. |
|
Контроль за температурой суспензии необходимо |
|
осуществлять замером температуры с погрешностью до |
|
|
И |
0,5 °С в течение первых 5 мин (до начала опыта) и затем после каждого замера плотности суспензии ареометром. При температуре, отличающейся от +20 °С, к снимаемым отсчетам по ареометру следует внести температурную поправку, определяемую по табл. 12.
К данным по плотности суспензии (отсчетам по ареометру) необходимо внести поправки на нулевое показание ареометра, высоту мениска и диспергатор.
Для определения поправки на нулевое показание
ареометра его опускают в мерный цилиндр с дис -
Рис. 5. Ареометр
19
тиллированной водой, имеющей температуру 20 °С, и производят отсчет плотности воды. Полученный отсчет принимают за единицу
|
плотности. Разность между принятой единицей и замеренным отсче- |
|||||||||
|
том по ареометру равна поправке, которую вводят в расчет. Поправку |
|||||||||
|
прибавляют к каждому отсчету по шкале ареометра, если ареометр |
|||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
при проверке показывает менее 1,000, и вычитают, если ареометр по- |
|||||||||
|
казывает более 1,000. |
|
|
|
|
|
Таблица 12 |
|||
|
|
|
|
Поправки к отсчету по ареометру |
|
|||||
|
|
|
(Извлечение из ГОСТ 12536–2014 [2]) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Поправки |
Температура |
Поправки к |
|
Температура |
Поправки к |
||||
|
Температура |
|
|
к |
|
|||||
|
суспенз , |
отсчету по |
суспензии, |
отсчету по |
|
суспензии, |
отсчету по |
|||
|
0 |
ареометру R |
°С |
|
ареометру R |
|
0С |
ареометру R |
||
|
10,0 |
-1,2 |
|
17,0 |
|
-0,5 |
|
24,0 |
+0,8 |
|
|
10,5 |
-1,2 |
|
17,5 |
|
-0,4 |
|
24,5 |
+0,9 |
|
|
11,0 |
-1,2 |
|
18,0 |
|
-0,3 |
|
25,0 |
+1,0 |
|
|
11,5 |
-1,1 |
|
18,5 |
|
-0,3 |
|
25,5 |
+1,1 |
|
|
12,0 |
-1,1 |
|
19,0 |
|
-0,2 |
|
26,0 |
+1,3 |
|
|
12,5 |
-1,0 |
|
19,5 |
|
-0,1 |
|
26,5 |
+1,4 |
|
|
13,0 |
-1,0 |
|
20,0 |
|
0,0 |
|
27,0 |
+1,5 |
|
|
13,5 |
-0,9 |
|
20,5 |
|
+0,1 |
|
27,5 |
+1,6 |
|
|
14,0 |
-0,9 |
|
21,0 |
|
+0,2 |
|
28,0 |
+1,8 |
|
|
14,5 |
-0,8 |
|
21,5 |
|
+0,3 |
|
28,5 |
+1,9 |
|
|
15,0 |
-0,8 |
|
22,0 |
|
+0,4 |
|
29,0 |
+2,1 |
|
|
15,5 |
-0,7 |
|
22,5 |
|
Д |
+2,2 |
|||
|
|
|
+0,5 |
29,5 |
||||||
|
16,0 |
бА-0,6 23,0 +0,6 30,0 |
+2,3 |
|||||||
|
16,5 |
-0,6 |
|
23,5 |
|
+0,7 |
|
|
|
Поправку на высоту мениска вводят в расчет, если ареометр градуирован на заводе по нижнему краю менискаИ. ля этого ареометр опускают в цилиндр с дистиллированной водой, имеющей температуру 20 0С. Производят отсчеты по нижнему и верхнему краям мениска. Разница между замеренными отсчетами и будет поправка на высоту мениска. Поправку прибавляют к каждому отсчету по шкале ареометра при замерах плотности суспензии. Если ареометр градуирован по верхнему краю мениска, то поправка не требуется.
Для определения поправки на диспергатор ареометр опускают в мерный цилиндр с налитой 950 см3 дистиллированной водой, имеющей температуру 20 °С, и производят отсчет по верхнему краю мениска. Добавляют в цилиндр диспергирующее вещество. Затем доливают в цилиндр воду до 1 л, смесь взбалтывают, вторично опускают
20
в нее ареометр и производят отсчет по верхнему краю мениска. Разность между вторым и первым отсчетом есть поправка на диспергатор.
Поправку вычитают из каждого отсчета по шкале ареометра при
замерах плотности суспензии. |
|
|
|
|
|
|
||
1.3.4.Запись результатов и оформление работы |
|
|
||||||
Масса пробы в воздушно-сухом состоянии: m _______г. |
|
|||||||
Г гроскоп ческая влажность Wг , _________________ д.е. |
|
|||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса пробы в пересчете на сухой грунт |
|
|
||||||
(с учетом г |
|
|
|
влажности Wг |
|
|
||
в долях ед н цы): m0 =m/(1+Wг) ___________________ г. |
|
|||||||
гроскопической |
|
|
|
|
3 |
|||
Плотность част ц грунта s |
|
______________________г/см . |
||||||
Содержание фракций крупнее 1 мм (см. п. 1.3.2, табл.9) |
|
|
||||||
qс = |
|
|
%. |
|
|
|
|
|
Содержание фракций 1 – 0,5 мм: |
|
|
|
|
||||
q4 m1 |
100 qс m0 |
= |
|
%; |
(8) |
|||
m1 |
– остаток на сите 0,50 мм (см. табл.10). |
|||||||
бА |
|
|
||||||
Содержание фракции 0,5 – 0,25 мм: |
|
|
|
|
||||
q5 m2 |
100 qс m0 |
= |
%; |
(9) |
||||
m2 |
– остаток на сите 0,25 мм (см. табл.10). |
|||||||
|
|
|
Д |
|
||||
Содержание фракции 0,25 – 0,10 мм: |
|
|
|
|
||||
q6 m3 |
100 qс m0 |
= |
|
%. |
(10) |
|||
m3 |
– остаток на сите 0,10 мм (см. табл.10). |
|||||||
|
|
|
|
|
|
И |
Вычисление содержания масс фракций в грунте (0,05; 0,01; 0,002) мм следует вести в табличной форме (табл.13).
21
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 13 |
||||||
|
|
|
Журнал определения масс фракций грунта > (0,05; 0,01;0,002) мм |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
пособ диспергации – кипячение с NH4OH |
|
|
|
|
Поправка на стабилизатор, kc = |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
Поправка на нулевое показание |
|
|
|
|
|
|
|
Масса пробы (с учетом Wг), |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ареометра, k0 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m0 = |
|
г |
|
|
|
|
|
|||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Результаты ареометрического анализа |
|
|
гранулометрического |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
анализа |
|
|||||
|
|
отстаивания,суспензТемпература0-(Rпоправокбез(поОтсчет0С |
Температурная поправкаkt |
|
ареометрупоОтсчет |
поправками(c ) R |
|
|
|
Содержание |
Содержа- |
Содержа- |
|
|||||||||||||||||||
|
замераt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
опытаt |
|
ареометру =) |
10001)∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
частиц |
|
|
ние |
|
|
|
ние |
|
|||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+k |
|
|
|
|
размером |
|
фракции, |
|
|
фракций, |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+k |
|
|
|
|
<d, % |
|
|
мм |
|
|
% |
|
|
|||
|
Время |
Время началаот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=R |
|
|
|
s (100 qc)Rki |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( s 1)m0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 м н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>0,05 |
|
q7= |
||||||
|
|
30 м н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>0,01 |
|
q8= |
|
|||||
|
|
|
11 ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>0,002 |
|
q9= |
|
||||
|
|
Содержание фракции 0,1 – 0,05 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
q10 100 qс |
q4 |
q5 |
q6 |
q7 =________% (11) |
|||||||||||||||||||||
|
|
Содержание фракции 0,05 – 0,01 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q11 q7 q8 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
% (12) |
|
|
||||||||||||
|
|
СодержаниебАфракции 0,01 – 0,002 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q12 q8 |
q9= |
|
|
|
|
|
|
|
|
% (13) |
|
|
|||||||||||
|
|
Результаты |
определения |
гранулометрического |
|
состава |
|
грунта |
||||||||||||||||||||||||
|
вносятся в табл. 14. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Результаты определения содержания фракций крупнее 1,0 мм в |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
табл. 14 переносят из табл. 9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 14 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Результаты гранулометрического анализа |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Содержание фракций (%) размерами, мм |
|
|
|
|
|
Сумма |
|
|
|||||||||||||||||||
|
гравийной |
|
|
|
|
песчаной |
|
|
|
|
|
|
|
|
пылеватой |
|
глинистой |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
>5 |
|
5–2 |
|
2–1 |
|
1–0,5 |
|
|
0,5–0,25 |
|
0,25–0,10 |
|
|
0,10–0,05 |
0,05–0,01 |
|
0,01–0,002 |
|
<0,002 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
q1 |
|
q2 |
|
q3 |
|
q4 |
|
|
q5 |
|
q6 |
|
q10 |
q11 |
|
q12 |
|
q9 |
|
|
100 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
Термины и определения к разделу 1
Глинистый грунт: связный грунт, состоящий в основном из пылеватых и глинистых (не менее 3%) частиц, обладающий свойством пла-
стичности (Ip 1%). |
|
С |
процентное содержание пер- |
Гранулометрический состав грунта: |
вичных (т.е. не связанных в агрегаты) частиц различной крупности по фракц ям, выраженное по отношению к их общей массе. Микроагрегатный состав: это количественное содержание в грунте и перв чных, втор чных частиц (т.е. сцепленных в агрегаты) по фракц ям, выраженное в процентах по отношению к их общей массе.
ностичеловека.
Грунт: горные породы, почвы, техногенные образования, представляющ е собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему являющ еся о ъектом инженерно-хозяйственной деятель-
Примечан е. Грунты могут служить:
матер алом оснований зданий и сооружений; средой для размещения в них сооружений; материалом самого сооружения.
став грунта.
Дисперсный грунт: грунт, состоящий из отдельных минеральных |
|
частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; обра- |
|
зуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей |
|
транспортировкой продуктов выветривания водным или золовым пу- |
|
бА |
|
тем и их отложения. |
|
Крупнообломочный грунт: несвязный минеральный грунт, в кото- |
|
ром масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50%. |
|
Кумулятивная кривая гранулометрического состава: графическое |
|
|
Д |
изображение гранулометрического состава горной породы. |
|
Органическое вещество: органические соединения, входящие в со- |
|
|
И |
Органо-минеральный грунт: грунт, содержащий от 3 до 50% (по массе) органического вещества.
Песчаный грунт (песок): несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером 0,05 – 2 мм составляет более 50% и число пластичности Ip < 1%.
Показатель максимальной неоднородности гранулометрического состава грунта: мера неоднородности гранулометрического состава.
23
Степень неоднородности гранулометрического состава: показа-
тель неоднородности гранулометрического состава. Фракция грунта: размер частиц грунта в миллиметрах.
|
Вопросы для самоконтроля к разделу 1 |
||
С |
|
|
|
1. |
Что называется гранулометрическим составом грунта? |
||
2. |
Каким методом определяют гранулометрический состав |
||
|
песчаных грунтов? |
|
|
3. |
Как определяют коэффициент неоднородности грунта? |
||
неоднородности |
|
||
4. |
Как класс ф ц руются грунты по коэффициенту |
||
|
|
? |
|
5. |
Как е существуют спосо ы отображения результатов |
||
|
гранулометр ческого анализа? |
||
6. |
бА |
||
Как м методом определяют гранулометрический состав |
|||
|
в полевых услов ях? |
|
|
7. |
На чём основан принцип определения глинистых |
||
|
част ц в полевом методе? |
|
|
8. |
На чём основан принцип определения песчаных |
||
|
частиц в полевом методе? |
|
|
9. |
Каков диаметр (мм) песчаных, пылеватых и глинистых |
||
|
частиц в грунте? |
|
|
10. Для анализа каких грунтов применяется ареометрический |
|||
|
метод? |
|
Д |
|
|
|
|
2. |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОК З ТЕЛЕЙ ФИЗ ЧЕСК Х |
||
|
СВОЙСТВ ГРУНТОВ |
И |
|
|
|
|
Физические свойства дисперсных грунтов оцениваются целым рядом показателей, которые называются физическими характеристиками грунта. Некоторые (основные характеристики) являются независимыми. Их значения устанавливаются только в лаборатории или в полевых условиях. Другие (производные характеристики) вычисляются по формулам через значения, полученные опытным путем.
Число основных характеристик соответствует фазности грунта. Так, для грунтов трехфазных (состоящих из минеральных частиц, воды в жидком состоянии и воздуха) число независимых (основных) характеристик равно трем. К ним относятся: плотность грунта, плотность частиц грунта и его влажность в естественном состоянии.
24
У грунтов двухфазных (насыщенных водой) независимых характеристик две: плотность частиц грунта и влажность.
К производным показателям физических свойств грунтов, определяемым через основные, относятся: коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения, плотность сухого грунта, удельный вес грунта, удельный вес частиц грунта, удельный вес во взвешенном состоянии и некоторые другие показатели.
Ф з ческ е характеристики грунтов используются на практике
при проект рован |
строительстве фундаментов зданий и инженер- |
ных сооружен й. |
|
Так, знан е удельного веса грунта необходимо для определения |
|
С |
|
напряжен й от со ственного веса грунта (природного давления) при |
|
расчетах осадок оснований, для определения давления грунтов на ог- |
|
раждающ конструкц и. Он используется также в расчетах устой- |
|
чивости основан й |
грунтовых откосов, в определении прочности |
ческим |
|
бА |
|
основан й по теорет |
и эмпирическим формулам и т.п. |
Естественная влажность грунта непосредственно используется при оценке спосо ности грунтов к уплотнению в насыпях, при оценке состояния глинистых грунтов, от которой зависят их прочностные свойства грунта.
Значения коэффициента пористости применяются при оценке плотности сложения песчаных грунтов, при определении расчетных
полнения пор водой и определенияДего фазности. Он используется при выборе методов искусственного уплотнения грунтов, оценке их просадочности и т.п.
сопротивлений грунтов сжатию по таблицам норм проектирования искусственных сооружений на автомобильных дорогах, при оценке просадочных свойств грунтов и в других случаях. Эта характеристика входит во многие расчетные выражения механики грунтов.
Плотность сухого грунта является основным показателем, по значению которого оценивается качество возведения различных со-
Коэффициент водонасыщения служит для оценки степени за- И
оружений из грунта (насыпи, дамбы, искусственные основания и т.п.). Существует определенная связь между перечисленными выше физическими характеристиками и механическими характеристиками грунта, такими как модуль деформации, угол внутреннего трения и сцепления. Определив значение физических показателей грунта, можно по таблицам норм установить приближенное значение его ме-
ханических характеристик.
25