2560

Лабораторная работа № 4

Определение высоты капиллярного поднятия воды в грунте непосредственным наблюдением

Цель работы: научиться определять высоту капиллярного поднятия воды в грунте непосредственным наблюдением.

Оборудование: стеклянная трубка диаметром 2…4 см и длиной 0,5…1 м, штатив, часы, чашка.

Капиллярным поднятием или водоподъемной способностью грунта принято называть свойства грунта поднимать на определенную высоту воду и удерживать ее на этой высоте вследствие капиллярных сил, действующих в порах грунта. Это свойство грунтов количественно выражают высотой капиллярного поднятия воды грунтами hК .

Установлено, что на высоту и скорость капиллярного поднятия воды оказывает влияние зерновой состав грунтов и степень их сортировки. Чем крупнее и однороднее зерна грунта, тем меньше в нем высота капиллярного поднятия при прочих одинаковых условиях, и чем меньше эти зерна, тем она больше, что объясняется различием в размерах пор. А скорость капиллярного поднятия воды больше у крупнозернистых и меньше у мелкозернистых грунтов, что обуславливается повышенным сопротивлением движению воды в очень малых порах грунта.

Подготовка пробы

Нижний конец стеклянной трубки обвязывают марлей, трубку наполняют слоями рыхлым, воздушно-сухим грунтом, слегка уплотняя, или постукиванием по трубке резиновым пестиком, или трамбовкой (по возможности с одинаковой плотностью по всей высоте).

Порядок выполнения работы

1.Наполненную грунтом трубку укрепить на штативе, опустить ее нижний конец в чашку с водой на 0,5…1 см. Уровень воды поддерживать постоянным.

22

2.Засечь время погружения трубки в воду и по мере поднятия воды (цвет грунта потемнеет) измерять высоту капиллярного поднятия в следующие промежутки времени: 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 мин от начала опыта, а затем через суточные промежутки. Установившийся в грунте уровень воды и считают максимальной высотой капиллярного поднятия.

3.Результаты измерений заносят в табл. 4 (с. 20).

4.Построить кривую зависимости высоты капиллярного поднятия поды в грунте от времени.

5.Оформить отчет и сделать выводы по результатам работы.

Лабораторная работа № 5

Определение коэффициента фильтрации песка в трубке КФ

Цель работы: научиться определять коэффициент фильтрации песка в трубке КФ.

Оборудование: прибор для определения коэффициента фильтрации песка (трубка КФ), сито с отверстиями 5 мм, стеклянный сосуд, термометр, секундомер.

Коэффициент фильтрации характеризует водопроницаемость (способность пропускать воду через поры) грунта, т.е. это явление обратное в каком-то смысле предыдущему. Коэффициент фильтрации грунта равен скорости движения воды в грунте при градиенте напора, равного единице. Он выражается в следующих единицах: м/сут или см/с. Методы определения коэффициента фильтрации различны для песчаных и глинистых грунтов. В нашем опыте для определения коэффициента фильтрации песков используется трубка Г. Н. Каменского.

Подготовка пробы

Среднюю пробу воздушно-сухого песка просеять через сито с диаметром отверстий 5 мм.

23

Порядок выполнения работы

1.На дно подставки, которая находится в корпусе, положить латунную сетку и установить на подставке фильтрационный цилиндр.

2.Заполнить фильтрационный цилиндр просеянным через сито с отверстиями диаметром 5 мм воздушно-сухим песком.

3.Установить фильтрационный цилиндр на отметку напорного градиента J 1

инаполнить корпус водой до краев. Медленно опустить фильтрационную трубку в воду до отметки напорного градиента J 0,8 . В таком положении

оставить прибор до момента появления влаги в верхнем торце цилиндра. После этого поместить на грунт латунную сетку, надеть на цилиндр крышку

иопустить его до нижней отметки напорного градиента, который задан при опытах.

4.Наполнить мерный сосуд водой, опрокинуть его и вставить в крышку фильтрационной трубки таким образом, чтобы его горлышко соприкасалось с латунной сеткой.

5.Отметить по шкале уровень воды в мерном цилиндре, пустить секундомер и дать возможность истечь воде в объеме 20…30 см3. Остановить секундомер

изаписать количество истекшей воды и время истечения. Одновременно замерить температуру воды.

6.Вычислить коэффициент фильтрации kф (м/сут) по формуле

864Q

kф JFT , (11)

где Q – расход воды, см3;

T – время фильтрации воды, с;

F – площадь поперечного сечения цилиндра (25 см2);

J– гидравлический градиент;

– температурная поправка ( 0,7 0,03t , где t – температура воды при

опыте,°С); 864 – переводной коэффициент (из см/с в м/сут).

7. Выразить коэффициент фильтрации kф в целых единицах при его значении более 5 м/сут и с точностью до 0,1 при меньших значениях.

8.Повторить опыт 2 раза (пункты 3–7).

9.Определить среднее значение коэффициента фильтрации.

10.Выполнить опыты (повторить пункты 3–9) для 2 других значений напорного градиента.

11.Результаты опытов и вычислений записать в табл. 5.

12. Определить среднее значение коэффициента фильтрации из значений, записанных в последней колонке табл. 5.

13. Оформить отчет и сделать выводы по результатам работы.

Лабораторная работа № 6

Определение оптимальной влажности и максимальной плотности грунта с помощью малого прибора стандартного уплотнения СоюздорНИИ

Цель работы: научиться пользоваться малым прибором стандартного уплотнения СоюздорНИИ.

Оборудование: малый прибор стандартного уплотнения СоюздорНИИ, сито с отверстиями диаметром 5 мм, ступка и пестик с резиновым наконечником, сушильный шкаф, эксикаторы, бюксы, весы, нож, чашка для приготовления грунтовой смеси.

При сооружении земляного полотна необходимо стремиться к достижению наибольшей плотности грунта c max , так как при этом условии грунт обладает наибольшей несущей способностью и водоустойчивостью. Эффективность уплотнения грунтов зависит от их влажности, при которой производится уплотнение.

Каждый грунт в зависимости от зернового состава имеет свою оптимальную влажность, при которой этот грунт хорошо разрыхляется, не налипает на рабочие органы дорожных машин и может быть уплотнен до максимальной плотности при наименьшей работе уплотняющих машин. При этом плотность грунта, которая выражается объемной массой скелета (минеральных твердых частиц), принято называть стандартной плотностью.

Сущность метода заключается в том, что один и тот же грунт при различной вязкости уплотняется в специальном приборе (прибор для стандартного уплотнения СоюздорНИИ) определенным количеством ударов грузотрамбовки.

27

8.После взвешивания грунт из цилиндра высыпают обратно в чашку, размельчают его, добавляют снова воды 2…3 % от первоначальной массы грунта, тщательно перемешивают и снова повторяют пункты 2–7.

9.Опыты с уплотнением повторяют несколько раз, каждый раз увеличивая влажность грунта на 2…3 %. Увеличение влажности с последующим уплотнением производят до тех пор, пока плотность сухого грунта не начнет устойчиво уменьшаться. Все результаты исследования занести в табл. 6.

Таблица 6 Результаты определения плотности и влажности грунта – ___________________

точка получившейся кривой соответствует оптимальной влажности Wопт (абсцисса) и максимальной (стандартной) степени уплотнения.

11. Вычислить пористость грунта n по формуле

где уд – плотность частиц грунта, которая известна по результатам ранее вы-

полненной работы или может быть принята в среднем для песчаных грунтов 2,65 г/см3, для супесчаных и суглинистых – 2,68 г/см3.

12. Рассчитать коэффициент пористости по формуле

13. Подвести итоги работы:

грунт – _____________;

оптимальная влажность ____________ %; максимальная плотность сухого грунта ____________ г/см3;

пористость ____________;

коэффициент пористости ____________.

14. Оформить отчет и сделать выводы по результатам работы.

29

3. Затраты времени и последовательность выполнения лабораторных работ

Для организации выполнения лабораторных работ (ЛР) по разделу «До- рожно-строительные материалы» курса «Дорожно-строительные материалы и машины» необходимо ввести последовательность проведения их и затраты учебного времени на каждую работу, которые приведены в табл. 7.

Таблица 7 Последовательность выполнения лабораторных работ и затраты времени

30

Библиографический список

Основная литература

1. Заложных, В. М. Дорожно-строительные материалы и машины [Текст]. В 2 т. / В. М. Заложных, В. Н. Макеев ; ВГЛТА. – Воронеж, 2002. Т. 1. – 168 с.

2. Тюрин, Н. А. Дорожно-строительные материалы и машины [Текст] / Н. А. Тюрин, Г. А. Бессараб, В. Н. Язов. – М. : ИЦ «Академия». – 2009. – 298 с.

Дополнительная литература

3. Бабков, В. Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов [Текст] / В. Ф. Бабков, В. М. Безрук. – М. : Высш. шк. – 1986. – 239 с.

4. Курьянов, В. К. Автомобильные дороги [Текст] / В. К. Курьянов, Д. Н. Афоничев, А. В. Скрыпников ; ВГЛТА. – Воронеж, 2007. – 284 с.

5.Подольский, В. П. Технология и организация строительства автомобильных дорог. Т. 1 : Земляное полотно [Текст] / В. П. Подольский, А. В. Глагольев, П. И. Поспелов. – Воронеж : Изд-во ВГУ, 2005. – 528 с.

6.Сухопутный транспорт леса [Текст] / В. И. Алябьев, Б. И. Ильин, Б. И. Кувалдин, Г. Ф. Грехов. – М. : Лесн. пром-сть. – 1990. – 416 с.

7. Транспорт леса [Текст]. В 2 т. / под ред. Э. О. Салминена. – М. : ИЦ «Академия», 2009. Т. 1. Сухопутный транспорт. – 368 с.

8.Фомина, P. M. Лабораторные работы по дорожно-строительным материалам [Текст] / P. M. Фомина. – М. : Транспорт. – 1987. – 103 с.