Инженерная геология и механика грунтов

2.Налить в пикнометр до половины его объема дистиллированной воды, осторожно взболтать и кипятить на песчаной бане для удаления адсорбированного воздуха и расчленения агрегатов глинистого грунта (в течение 30 мин для песков и 60 мин для глин).

3.Остудить пикнометр до комнатной температуры и долить в него дистиллированной воды до риски на шейке пикнометра (используя капельницу). Взвесить пикнометр с грунтом

иводой m3 (г).

4.Пикнометр опорожнить, помыть, заполнить до риски

дистиллированной водой, взвесить – m4 (г).

5. Занести данные в табл. 4 и определить плотность частиц грунта по формуле

6. Произвести параллельно не менее двух определений. Расхождение в конечных результатах более 0,02 г/см3 не допускается. За величину ρs принять среднее арифметическое значение.

7. Определить удельный вес частиц грунта (кН/м3)

11

где g – ускорение свободного падения.

Контрольные вопросы:

1.Дать определение плотности частиц грунта.

2.Почему при определении ρs используют высушенный

грунт?

3.Для чего при определении γs следует кипятить суспензию грунта с водой?

4.Каков порядок (последовательность) определения ρs?

Лабораторная работа № 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРОДНОЙ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА

Влажностью грунта называется отношение массы воды, содержащейся в парах грунта, к массе твердых частиц:

ms

где ms – масса твердых частиц; mw – масса воды.

Влажность всех грунтов в лабораторных условиях определяется по ГОСТ 5180–84. Единицы измерения – проценты или доли единиц.

Необходимое оборудование: эксикатор, бюксы, электронные весы, сушильный шкаф.

Порядок выполнения работ:

1.Взвесить пустой бюкс с крышкой m (г).

2.Поместить 10–20 г грунта в бюкс и взвесить его вместе

скрышкой m1 (г).

3.Бюкс с грунтом и открытой крышкой поставить в сушиль-

ныйшкаф, постепенноповыситьтемпературу до100–105 ºС.

12

Первичное высушивание глинистых грунтов и торфов проводить в течение 5 ч, песчаных и крупнообломочных – 3 ч.

4.Закрыть бюкс крышкой и охладить до комнатной температуры в эксикаторе и взвесить. Операцию высушивания повторять до тех пор, пока разность между двумя последними взвешиваниями станет меньше 0,02 г. В качестве результата взвешивания принятьнаименьшуюмассу бюксаскрышкойисухимгрунтомm2 (г).

5.Занести данные в табл. 5 и определить весовую влажность грунта по формуле

Контрольные вопросы:

1.Может ли величина весовой влажности быть равной или большей 50; 100; 200 %?

2.Прикакойтемпературепроисходитвысушиваниегрунта?

3.Требуемое время для высушивания грунта.

4.Что такое влажность?

13

Лабораторная работа № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛАСТИЧНОСТИ

ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Под пластичностью грунтов понимают способность их деформироваться (изменять свою форму) без разрыва сплошности под действием внешней нагрузки и сохранять полученную при деформации форму после прекращения внешнего воздействия.

Пластичными свойствами обладают только глинистые (связные) грунты. Пластичные свойства глинистых грунтов в значительной степени зависят от влажности. С увеличением влажности увеличивается сжимаемость грунтов, уменьшается сопротивление сдвигу, ухудшаютсястроительныесвойствагрунтов.

Под консистенцией (густотой) понимают степень подвижности частиц грунта при механическом воздействии. Консистенцию глинистых грунтов определяют из сопоставления естественной влажности грунтов ω и двух граничных значений влажностей, которые называются пределом пластичности. Различают верхний и нижний пределы, которые называют влажность на границе пластичности p и влажность на границе те-

кучести L соответственно.

В зависимости от соотношений этих влажностей глинистые грунты находятся в одном из трех состояний: твердом, пластичном, текучем. Это хорошо иллюстрируется следующей схемой:

Нижней границей пластичности (раскатывания) p назы-

вается влажность, при увеличении которой грунт переходит из твердого состояние в пластичное и наоборот.

14

Верхней границей текучести L называется влажность, при

увеличении которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее и наоборот.

Разность влажностей на пределах пластичности называется числом пластичности

Число пластичности характеризует диапазон влажностей, при котором грунт будет пластичным. В зависимости от числа пластичности глинистые (связные) грунты подразделяют на следующие виды:

1)супесь, 0,01 lp 0,07;

2)суглинок, 0,07 lp 0,17;

3)глина, lp 0,17.

Для песков lp 0,01.

Состояние (консистенция), в котором грунт находится в условиях естественного залегания, характеризуется числовой характеристикой, называемой показателем текучести IL:

где ω – естественная влажность грунта.

Консистенцию глинистых грунтов определяют по показателю текучести согласно ГОСТ 25100–95. Различают

– супеси: твердые, IL 0;

пластичные, 0 IL 1; текучие, IL 1;

– суглинки и глины: твердые, IL 1;

полутвердые, 0 IL 0,25;

15

тугопластичные, 0,25 IL 0,50;

мягкопластичные, 0,50 IL 0,75;

текучепластичные, 0,75 IL 1,00; текучие, IL 1,00.

Таким образом, тип глинистых (связных) грунтов определяется по числу пластичности Iр , а состояние (вид) – по показа-

телю текучести IL .

Хотя существует несколько способов определения характеристик пластичности грунта, следует руководствоваться установленным ГОСТ 5180–84 способом, по которому граница текучести определяется с помощью балансирного конуса, а граница пластичности(раскатывания) – повлажностираскатываниявшнур.

Определение влажности на границе текучести

Необходимое оборудование: прибор Васильева, тигель, сушильный шкаф, дистиллированная вода, бюретка, электронные весы, бюксы.

Граница текучести L определяется с помощью прибора

Васильева. Комплект прибора состоит из конуса Васильева, подставки и чашки. Конус смонтирован на балансирной полудуге, на концах имеется два стальных шарика. Масса всей системы (конуса) составляет 76 г, угол при вершине конуса равен 30°, на высоте 10 мм от вершины на конусе имеется круговая риска.

Влажность на границе соответствует весовой влажности грунта, при которой стандартный конус погружается в грунтовую массу на5 сподсобственнымвесомнаглубину 10 мм(дориски).

Граница текучести определяется по подбору соответствующей влажности испытываемого грунта.

Порядок выполнения работы:

1. Заполнить тигель грунтовой пастой вровень с краями без образования пустот, поставить его на специальную подставку.

16

2. На поверхность грунта осторожно опустить балансирный конус и наблюдать за его свободным погружением в течении 5 с. Если конус погрузится строго до отметки (на 10 мм), то влажность грунта находится на границе текучести L .

3. Если конус грузится на меньшую или на большую глубину, это свидетельствует о том, что влажность грунта не достигла или превысила границу L . В этом случае пасту из тигля

вынуть, добавить в нее, если необходимо, несколько капель воды или подсушить грунт и всё тщательно перемешать. Повторить операции, указанные в п. 1, 2.

4. После достижения границы L из тигля взять навеску

грунта массой 10–15 г и определить соответствующую влажность весовым способом, как описано в лабораторной работе № 3. Данные занести в табл. 6.

Определение влажности на границе раскатывания

Влажность на границе раскатывания p соответствует весо-

вой влажности, при которой грунт, раскатываемый в жгут диаметром 3 мм, начинает самопроизвольно распадаться на кусочки длиной 3–8 мм. Определение границы раскатывания состоит в подборе(путемподсушивания) соответствующейвлажностигрунта.

Порядок выполнения работы:

1. Небольшой кусочек грунтовой пасты раскатать пальцами на пластиковой пластинке до образования жгута диаметром

17

около 3 мм. При этом избыточная влага будет удаляться из грунта. Если при указанной толщине жгут не крошится, перемешать его и вновь раскатать.

2. Граница p считается достигнутой, когда жгут толщи-

ной около 3 мм начнет крошиться по всей длине на отдельные кусочки.

3. Отобрать в бюкс кусочки грунта (не менее 20 г), полученные в результате раскатывания, и определить соответствующую влажность весовым способом, как описано в лабораторной работе № 3. Данные завести в табл. 6.

В конце работы необходимо сделать вывод об исследуемом грунте. Согласно ГОСТ 25100–11 исследуемый грунт относится к _________________________________ и имеет консистенцию

_______________________.

Контрольные вопросы:

1.Что такое пластичность грунта?

2.Что такое границы пластичности?

3.Какая взаимосвязь между ω и IL ?

4.Как характеризуются связные грунты по числу пластичности Ip ?

5.Какие консистенции глинистых грунтов существуют и зависит ли консистенция от типа грунта Ip ?

Лабораторная работа № 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ГРУНТОВ

Зная известные величины , , s , s и ω, полученные

опытным путем, по предыдущим лабораторным работам, можно вычислить ряд производных физических характеристик грунтов:

18

1. Плотность сухого грунта d (т/м3, г/см3) – отношение

массы твердых частиц грунта к объему образца ненарушенной структуры,

где m – масса твердых частиц грунта; V – единичный объем грунта.

2. Удельный вес сухого грунта (кН/м3)

где Vп – объем пор; Vs – объем твердых частиц в единичном

объеме грунта.

4. Пористость n – отношение пор к единице объема грунта (доли единицы),

где Vп – объем пор.

5. Степень влажности S – отношение естественной влаж-

ности грунта к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой (полного водонасыщения). Степень влажности S (доли единицы) характеризует степень заполнения пор грун-

та водой.

Согласно ГОСТ 25100–95 по степени влажности S грунты подразделяются:

19

–на маловлажные, 0 < S < 0,5;

–влажные, 0,6 < S < 0,8;

–насыщенные водой, 0,8 < S < 1.

где ρw – плотность воды, ρw = 1,0 г/см3; влаг – полная влагоемкость грунта (полное водонасыщение).

6. Полная влагоемкость грунта (% или доли единицы)

8. Вывод: согласно ГОСТ 25100–11 исследуемый грунт от-

носим к ________________________________________________

_______________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Что больше для одного и того же вида грунта –

s , взв, d ?

2.Может ли быть S > 1?

3.Какая связь между S и е?

20