
книги из ГПНТБ / Марков, Л. А. Контроль качества сооружения земляного полотна автомобильных дорог
.pdfвают. Потеря массы в граммах между первым (до отму чивания) и вторым (после отмучивания) взвешиваниями, помноженная на коэффициент, равный 1,6, и дает иско мую массу отмученных пылевато-глинистых частиц.
Определение содержания песчаных частиц в глинистых грунтах методом отмучивания. Навеску грунта около 50 г
взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г, помещают в фарфоровую чашку и замачивают водой с добавлением в нее 5 см3 1%-ного раствора соды. Замочен ный грунт растирают в этой же чашке пестиком с резино вым наконечником в течение 1—2 мин, затем в чашку доливают воду до уровня, соответствующего высоте 6 см; суспензию взбалтывают и оставляют отстояться в течение 30 с, после чего ее сливают через сито с ячейками 0,05 мм. Оставшийся грунт в чашке после сливания части сус пензии снова легко растирают пестиком, заливают во дой, и операция с отмучиванием продолжается до полно
го просветления |
слоя |
воды |
над грунтом за |
промежуток |
||||
времени |
30 |
с. |
после |
отмучивания |
на дне |
фарфоровой |
||
Оставшиеся |
||||||||
чашки и |
на сите |
песчаные частицы |
размером 2—0,05 |
мм |
||||
высушивают; |
взвешивают |
на технических |
весах с |
точ |
||||
ностью до 0,01 г и определяют процентное |
соотношение |
|||||||
их к массе взятой навески. |
|
|
|
|
По разнице между взятой навеской грунта и песчаных
•фракций, полученных после отмучивания, определяют со
держание |
пылевато-глинистых |
частиц (меньше 0,05 мм). |
|
§ 14. Методы ускоренного |
определения |
влажности |
|
грунта |
|
|
|
Определение влажности по массе грунта методом высу |
|||
шивания в |
термостате требует |
значительного |
времени п |
•специального оборудования. Методы ускоренного опреде ления позволяют в течение нескольких минут иметь дан-
40
ные о влажности с достаточной точностью для контроля влажности при сооружении земляного полотна.
Определение влажности по массе методом гидростати ческого взвешивания. Грунт в количестве 70—100 г пере носят в заранее взвешенную коническую колбу объемом 250—300 см3, взвешивают вместе с ней, заливают неболь шим количеством воды, тщательно перемешивают, посте пенно заливают водой до определенной метки, нанесен ной на узком горле колбы, и вновь взвешивают. Затем суспензию удаляют из колбы, колбу наполняют чистой водой до той же метки и снова взвешивают. Влажность грунта (в %) определится по формуле
gì —/f(g —V) 100, - A-(g-V)
где gì — масса влажного грунта, г; g — масса суспензии в объеме
воды, г; |
V — объем воды в |
мерном сосуде, |
равный объему суспен |
зии, см3; |
К — коэффициент, |
принимаемый для песков равным 1,61, |
|
для супесей — 1,59, для суглинков — 1,58 и для глин — 1,57. |
|||
Если масса колбы и масса воды, налитой в колбу, за |
|||
ранее известны, то для |
определения |
влажности грунтов |
требуется всего лишь два взвешивания — колбы с грун том природной влажности и суспензии (влажный грунт-(- +вода), доведенный по объему до метки. Взвешивают колбу на технических весах с точностью до 0,1 г.
Определение влажности влагомером-плотномером П. Н. Ковалева. Для определения весовой влажности вна чале на приборе П. Н. Ковалева определяют объемную массу влажного грунта и объемную массу скелета. При
бор (рис. 9) |
состоит из: поплавка, в |
который помещают |
|
пробу с нанесенными на его трубке |
четырьмя шкалами |
||
показаний объемной массы |
грунта |
(Вл — влажного, |
|
Ч — скелета |
черноземного, |
П — скелета песка и Г — |
скелета глинистого грунта); сосуда, в который помещают грунт при определении объемной массы его скелета; ре жущего кольца с крышкой для отбора монолита грунта;
41
Рис. 9. Влагомер-плотномер П. H. Ковалева:
1 — сосуд для грунта; |
2 — замок |
сосуда; З — замок поплавка; 4 — по плавок; 5 — футляр; 6 — ручка; 7 — направляющее кольцо; 8 — крыш ка футляра; 9 — замок футляра; ¡0—
воронка; |
11 — трубка |
поплавка; |
|
12 — перегородка; |
13 — |
режущее |
|
кольцо; |
14 — дробь; |
15 — пробка; |
16 — крышка; 17 — кольцо из резино вой трубки
футляра с крышкой, закре пляемой замками, и ручкой для упаковки прибора, вы
полняющего |
роль сосуда |
|
для воды при |
испытаниях; |
|
воронки |
для |
перенесения |
пробы |
грунта |
внутрь по |
плавка, который соединяет ся с сосудом при помощи трех замков. Чтобы укре пить прибор в футляре, на дно его уложено кольцо из резиновой трубки, а к крышке прикреплено на правляющее кольцо. В по плавке между перегородкой
ипробкой помещена дробь. Для определения объем
ной массы влажного грунта из массива грунта режущим кольцом отбирают образец объемом 200 см3 и перено сят его внутрь поплавка с помощью воронки. Попла вок с грунтом без сосуда по
гружают в футляр, |
запол |
|
ненный |
водой, и |
против |
уровня |
погружения |
его в |
воду по |
шкале Вл |
опреде |
ляют объемную массу влаж ного грунта.
Для определения объем ной массы скелета пробу грунта переносят в сосуд и заполняют водой приблизи тельно на 3/4 объема грунта.
42
Грунт тщательно растирают в воде деревянной ручкой но жа, а после того как он разойдется в воде, сосуд соединя ют с поплавком и погружают в футляр с водой. Вода из футляра через зазор между поплавком и сосудом запол няет остальное пространство в сосуде и прибор погружает
ся |
в воду. |
уровня |
|
по |
шкале |
Ч, |
П или |
|
/’ |
Против |
погружения |
||||||
(соответственно виду испытываемого |
грунта) |
определя |
||||||
ют объемную массу |
его скелета. |
|
|
трех |
образ |
|||
|
Определение проводят не меньше чем на |
|||||||
цах, по этим |
результатам находят |
средние |
арифметичес |
кие значения объемных масс у влажного грунта, его ске лета уск и вычисляют влажность W (в %) грунта по массе по формуле
|
|
W = .2~.їск. |
100 |
|
|
|
(ск |
|
|
или по номограмме (рис. 10). |
быть |
использован и |
||
Прибор П. Н. |
Ковалева может |
|||
для |
определения |
влажности на пределе |
текучести грунта |
|
(см. |
§ 10) в полевых условиях взамен высушивания грун |
|||
та в термостате. |
определение характерных влажностей, |
|||
Приближенное |
числа пластичности и вида глинистого грунта. Ускоренное
определение указанных водных свойств глинистых |
грун |
|||||
тов |
производится по известному |
значению их влажности |
||||
на |
пределе |
текучести с помощью номограммы |
(рис. 11). |
|||
Точность определения при этом для супесей II |
суглинков |
|||||
составляет |
1 —1,5% весовой |
влажности, а для |
глин — |
|||
1,5—2%. Для определения |
числа |
пластичности |
и |
вида |
грунта из точки на горизонтальной оси, отвечающей зна чению предела текучести, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с прямой 3, выражающей зависимость чис ла пластичности от предела текучести. Через точку пере сечения проводят линию, параллельную горизонтальной
43
Рис. 10. Номограмма для определения объемной массы скелета ус грунта по объемной массе влажного грунта у и влажности W
Рис. 11. Номограмма для определения характерных влажно стей и вида грунта по пределу текучести Wf.
1 — оптимальная влажность; 2 — предел раскатывания; 3 — число пластичности; 4 — максимальная гигроскопичность
оси, до пересечения с вертикальной осью и шкалой. На вертикальной оси отсчитывают значение числа пластично сти, а по шкале определяют вид глинистого грунта.
Характерные влажности (оптимальную влажность при стандартном уплотнении, предел раскатывания и макси мальную гигроскопичность) находят по номограмме. Для этого на горизонтальной оси находят точку, соответствую щую значению предела текучести данного грунта, и из нее восстанавливают перпендикуляр до пересечения с прямой, соответствующей искомой характерной влажности. Из точки пересечения перпендикуляра с наклонной прямой проводят прямую линию, параллельную оси абсцисс, до пересечения с вертикальной осью, по которой и берут значение определяемой характерной влажности грунта в процентах по массе.
45
§ 15. Механические испытания слабого грунта в поле вых условиях
Определение сопротивляемости сдвигу слабых грунтов методом вращательного среза с помощью прибора СК-8.
Сопротивляемость сдвигу — важная характеристика фи зико-механических свойств грунтов, особенно слабых. Ее определяют по величине крутящего момента ЛІкр, необхо димого для поворота крыльчатого наконечника, задавлен ного в грунт, и выражаемой зависимостью
AíKp = /flS.
Для крыльчатки прямоугольной формы ее постоянная Кі вычисляется по формулам:
при задавливании наконечника вровень с поверхностью'
а при задавливании, когда грунт срезается обоими тор цами
itd2 / |
d |
\ |
• |
Кі = —g“ (-3- |
+ h] |
||
Здесь s — сопротивляемость грунта |
сдвигу, |
кгс/см2; d — диаметр, |
см; h — высота крыльчатого наконечника, см.
Определив Мир и зная величину Кі для данной крыль чатки, можно получить величину сопротивляемости грунта сдвигу (без разделения на трение и сцепление).
Сдвигомер СК-8 (рис. 12) состоит из наконечника, пред ставляющего собой крестообразно соединенные тонкие стальные пластины, штанг, соединяемых резьбовыми пе реходниками, рукоятки и упора с упругой пластиной, ин дикатора часового типа, закрепляемого на упоре при помо щи стопорного винта, сцепляющего устройства, состояще го из двух зубчатых стержней и предназначенного для вы ключения наконечника при учете влияния трения штанг о грунт. Рукоятка сдвигомера свободно насажена па брон-
4G
зовую втулку, которая скреплена с упором. Втулка с упором при креплена к переходнику штанг фиксирующим вин том. Упругая пластина вставлена в паз упора и закреплена болтом. Де формация пластины при повороте рукоятки с вин том фиксируется инди каторной головкой. Болт имеет три положения, ко торыми обусловлена де формация пластины. Для малых величин сопротив ления сдвигу винт уста навливают в крайнее левое положение.
Перед испытанием, определяя деформации пружины, фиксируемой индикатором, от крутя
щего |
момента |
приложен |
Рис. 12. Сдвигомер-крыльчатка СК.-8: |
||||
ной |
нагрузки, |
тарируют |
1 — наконечник; |
2 |
— сцепляющее |
||
упругую |
пластину |
изме |
устройство; 3 — штанга; |
4 — втѵлка; |
|||
5 — рукоятка; 6 — ручка; 7 — упор;’ 3 — |
|||||||
рительного |
устройства. |
фиксирующий винт; 9 — болт; 10 — уп |
|||||
Нагрузку |
прикладывают |
ругая пластина; 11 |
— индикатор |
||||
|
|
|
|||||
ступенями по |
1—2 |
кгс с |
|
|
|
нарастающим итогом до 40 кгс на тросик, продетый в от верстие, просверленное в рукоятке прибора на расстоянии 20 см от центра ее вращения. Тарируют пластину при установке винта во всех трех его положениях с нагруз кой и разгрузкой не меньше 5 раз. По результатам тари ровки строят кривую зависимости между крутящим мо ментом и показаниями индикатора. Тангенс угла наклона
47
прямой к оси абсцисс дает искомое значение постоянной
характеристики |
пластины. |
СК-8, |
залавливают |
Испытывая |
грунты сдвигомером |
||
наконечник-крыльчатку в грунт с |
последующим поворо |
||
том рукоятки прибора по часовой |
стрелке с |
такой ско |
ростью, чтобы стрелка индикатора отклонялась на одно — два деления за 1 с. Рукоятку прибора поворачивают, пока не прекратится отклонение стрелки индикатора и не нач нется ее обратный ход. Положение стрелки начала ее об ратного хода соответствует максимальному крутящему мо менту, при котором происходит сдвиг грунта.
При испытаниях на больших глубинах без буровых скважин необходимо учитывать влияние трения штанг о грунт. Для этого, (см. рис. 12) вдавив наконечник в грунт до заданной величины, прибор слегка приподнимают на 10—15 мм и зубчатые стержни устройства отключают на конечник от штанги. После поворота штанги при непод
вижном наконечнике определяют по индикатору |
устано |
|||
вившееся сопротивление трения |
штанг о |
грунт, |
которое |
|
исключают из общей величины сопротивления. |
|
|||
По полученным данным вычисляют сопротивление |
||||
грунта сдвигу по выражению |
|
|
|
|
|
КіЬ |
|
|
|
где Л/ —■ число делений, „а |
которое |
отклоняется |
стрелка индикатора |
|
в процессе испытаний; Л/тр |
— то же, |
в процессе |
поворота |
штанг без |
крыльчатки; b — постоянная характеристика упругой пластины, опре деляемая при тарировке прибора.
Определение показателей механических свойств грун тов пенетрометром П-4 конструкции Л. С. Амаряна. Пене-
трация или зондирование позволяет установить границы слоев и различия между их сложением в карьерах, коли чественно или качественно оценить прочностные пока затели глинистых грунтов. Этот метод основан на опреде лении сопротивления грунта внедрению в него зонда (на-
■!8
конечника) под действи ем статической или ди намической нагрузки. Конструкции и размеры зондов для пенетрации
различны. |
|
|
П-4 с:х |
|
Пенетрометр |
из |
|||
(рис. |
13) |
состоит |
ко |
|
нуса |
с площадью |
попе |
||
речного сечения 20 см2 и |
||||
углом |
при |
вершине |
30°, |
стержня для оценки тре ния штанг о грунт, соеди нительных штанг с при варенными переходника ми, упора и рукоятки, витой пружины, индика
тора часового типа. Упор |
|
|
|
|
|||||
крепится |
на |
переходнике |
|
|
|
|
|||
штанги винтом. |
Рукоятка |
|
|
|
|
||||
вместе с |
направляющей |
|
|
|
|
||||
втулкой подвижна по от |
Рис. 13. Пенетрометр П-4; |
||||||||
ношению |
к |
упору и |
мо |
/ — конус; 2 — стержень; 3 — штан- |
|||||
жет |
смещаться |
верти |
га; 4 |
— винт; 5 |
втулка: |
|
|||
кально вниз. |
При нажа |
|
деформируется, |
величи |
|||||
тии |
рукоятки |
вниз |
пружина |
||||||
на деформации фиксируется индикатором, |
установ |
||||||||
ленным на гайке. Перед |
испытанием |
сначала |
тарируют |
прибор, устанавливая зависимость деформации пружины от приложенной нагрузки. Нагрузку прикладывают ступе нями по 2 кгс с нарастающим итогом до 50—60 кгс. По ре зультатам тарировки строят кривую зависимости между нагрузкой и деформацией пружины. Тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс, т. е. отношение показания индика тора к нагрузке, дает значение постоянной характеристики упругой пружины силоизмеряющего пенетрометра.
49