3.3.3. Определение влажности на нижней и верхней границах пластичности методом конуса конструкции П.О. Бойченко

В рассмотренных нами способах определения влажностей на границах текучести и раскатывания в качестве образца используется грунтовая паста, то есть грунт нарушенного сложения. Вследствие этого данные способы не дают правильного представления о пределах пластичности и текучести для грунтов естественного (ненарушенного сложения). Замечание спра-

–из основанияСприбораИБ1; АДИ

–колонки 2, прикрепленной к основанию прибора 1;

–винта 3;

–кронштейна 4, перемещающегося по колонке 2 при помощи винта 3;

–стержня 5, помещающегося в отверстиях кронштейна 4;

–конуса 6, установленного на стержне 5;

–защелки с кнопкой 7, предназначенными для удерживания конуса в исходном положении.

При нажатии кнопки 7 конус 6 со стержнем 5 падают без трения

остенки отверстия в кронштейне 4. Угол при вершине конуса составляет 30 о, то есть такой же, как и у балансирного конуса Васильева. Масса всей подвижной системы, которую составляют все детали, со-

108

единенные со стержнем и конусом, 300 г. Пенетрометр комплектуется грунтовыми кольцами с внутренним диаметром 50 мм, но разной высоты 20, 30, 40 и 50 мм. Кроме грунтовых колец в комплект входят диск и предохранительное кольцо. Кольцо с грунтом размещается на основании прибора, а конус падает и погружается в грунт. Глубина погружения конуса фиксируется по основной шкале и нониусу28 с точностью до 0,1 мм.

По методу П.О. Бойченко нижним пределом пластичности wпн считается влажность грунта, при которой конус погружается в грунт на глубину 4 мм, а верхним пределом пластичности wпв является влажность грунта, при которой глубина погружения конуса составля-

5180–84 [11] и ASTM D 4318 [48], но все же отличается тем, что образец формуется в кольцах при помощи пресса для уплотнения грунта нарушенной структуры [50].

При определении нижнего предела пластичности кольцо высотой 20 или 30 мм смазывают вазелином и устанавливают на стекле. Грунт, имеющий влажность, близкую к пределу раскатывания, порциями ук-

28 Нониус (шкала Нониуса, верньер) – вспомогательная шкала, устанавливаемая на различных измерительных приборах и инструментах, служащая для более точного определения количества долей делений основной шкалы.

109

ладывают в грунтовое кольцо, уплотняя деревянным стержнем диаметром 25 – 30 мм. Кольцо должно быть заполнено грунтом почти на всю высоту так, чтобы расстояние от поверхности грунта до верхнего края составляло 1 – 2 мм. Затем при помощи винтового пресса производят уплотнение грунта. Для этого на основание пресса укладывают лист бумаги, поверх которого устанавливают кольцо. Затем вращением рукояток винта опускают штамп пресса, вводя его в соприкосновение с грунтом. Убедившись в том, что штамп пресса проник внутрь кольца, вращением рукояток пресса выполняют уплотнение грунта. Уплотнение производят до момента выдавливания грунта через зазоры между кольцом и штампом или между кольцом и основанием пресса. После этого выступивший с нижней стороны кольца грунт

верхней части кольца грунт срезают ножом. Если при обрезке грунта происходит его выкрашивание, то образовавшиесяД пустоты допускается заполнять грунтом, уплотняя его концом ножа [50].

срезают ножом и вставляют в эту часть кольца стальной диск, проталкивая грунт вверх на высоту выступа дискаИ5 мм. Выступивший из

навливают на основание пенетрометра и вращением установочного

Подготовленный образец грунтаАв кольце вместе с диском уста-

винта 3 конус подводят к поверхности грунта так, чтобы острие конуса слегка касалось поверхностиБгрунта. Правильность установки

можно проверить, передвигая кольцо по основанию пенетрометра. При правильной установкеИострие конуса вычерчивает тонкую линию на грунтовой поверхности [50]. Затем резко нажимают на кнопку защелки 7 и даютСвозможность конусу внедриться в грунт. После этого по шкале снимают отсчет с точностью до 0,1 мм.

На одном и том же образце производят 3 – 5 опытов, а за окончательный результат принимают их среднее значение. Далее слегка меняют влажность грунта и готовят новый образец, который испытывают по описанному нами регламенту. Обычно для определения нижнего предела пластичности достаточно испытаний 2 – 3 образцов. Эти испытания необходимо провести так, чтобы глубина погружения конуса в один образец была несколько меньше 4 мм, а во второй или третий образец, наоборот немного больше 4 мм. Поэтому первый испытуемый образец является контрольным, по результатам его испытаний судят о том, в какую сторону следует изменять влажность во втором образце. Если при испытании первого образца средняя глубина проникновения конуса получилась меньше 4 мм, то при изготовлении второго образца грунт слегка увлажняют. И наоборот, если сред-

110

няя глубина внедрения конуса в первый образец составила более 4 мм, то перед изготовлением второго образца грунт слегка подсушивают.

Для определения верхнего предела пластичности грунт укладывают в кольцо высотой 40 или 50 мм. При заполнении кольца следят за тем, чтобы в грунте не попадались крупные пузырьки воздуха. С целью предохранения острия конуса от повреждений диск не используют, а под кольцо подкладывают плотный картон или пластмассовую пластину. В связи с этим перед уплотнением грунта рекомендуется накладывать его в обойму с некоторым излишком, а выступающую после уплотнения часть срезать ножом. Дальнейший опыт производится аналогично методике, описанной нами выше, с той разницей, что результаты испытаний 2 – 3 колец с грунтом должны быть близки к глубине проникновения конуса 32 мм. Так как при определении верхнего предела пластичности глубина проникновения конуса в кольцо достаточно большая, то с одним кольцом выполняют только один опыт. После испытаний из каждого кольца отбирают пробу

Рис. 3.72. Графический метод определения нижнего и верхнего пределов пластичности по результатам тестирования пенетрометром П.О. Бойченко

111

При использовании этого метода строят график, на котором по оси абсцисс откладывают глубину проникновения конуса пенетрометра в каждый образец, а по оси ординат соответствующие ей влажности грунта в испытанных образцах. Через полученные 4 – 6 точек проводят кривую. Далее на оси абсцисс находят точки, соответствующие глубине проникновения конуса 4 и 32 мм, из которых перпендикулярно этой оси проводят прямые отрезки до пересечения с кривой, а из полученных точек пересечения проводят нормали к оси ординат. Точки пересечения нормалей с осью ординат являются исковыми пределами пластичности wпн и wпв.

3.4. Лабораторные работы по определению гранулометрического

грунтов заключается в их разделении на отдельные фракции и последующего вычисления процентного содержания каждой фракции [52, 53]. Согласно требованиям ГОСТ 12536–2014 [52] для определения гранулометрического состава грунтов применяют три основных метода: ситовой, ареометрический и пипеточный. Область применения этих методов регламентируется стандартом [52, табл. 1] и приведена

112