4890

Рис.4.1. Испытание пасты глинистого грунта балансирным конусом.

Последовательность определения

1.Отберите из заранее подготовленной для исследований грунтовой пасты10 пробу массой около 50 г (объем пасты должен быть несколько больше объема стаканчика для испытаний). Поместите её в фарфоровую чашку.

2.Грунтовую пасту тщательно перемешайте шпателем, немного увлажните (при помощи спринцовки), вновь перемешайте и небольшими порциями уложите в стаканчик, предназначенный для испытаний грунта балансирным конусом. При заполнении стаканчика пастой не допускайте

10 Подготовка грунтовой пасты по ГОСТ 5180-2015:

1)предназначенный для исследований образец грунта природной влажности размять шпателем в фарфоровой чашке, одновременно удаляя крупные включения, в том числе и растительные остатки,

2)отобрать из размятого грунта пробу массой около 300 г и протереть её сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм;

3)если грунт имеет незначительную влажность увлажнить его дистиллированной водой и тщательно

размешать до образования однородной, сравнительно густой пасты, которую необходимо выдержать в закрытом стеклянном сосуде не менее 2 часов.

Студенты работают с заранее подготовленной для исследований пастой.

21

образования воздушных полостей. Поверхность уложенной в стаканчик пасты следует загладить вровень с его краями.

3. Установите стаканчик на подставку. Поднесите балансирный конус к поверхности уложенной в стаканчик насты так, чтобы остриё конуса касалось её. Плавно отпустите конус.

Если конус под действием собственного веса за 5 секунд погрузится в пасту на 10 мм (до риски на конусе), считается, что влажность пасты соответствует влажности на границе текучести грунта.

Если конус за 5 секунд погружается в пасту меньше чем на 10 мм,

влажность её меньше влажности на границе текучести. В этом случае пасту из стаканчика переложите обратно в фарфоровую чашку, добавьте немного воды и, тщательно перемешав, повторите опыт.

Погружение конуса в пасту более чем на 10 мм за 5 секунд указывает на её избыточную влажность. В этом случае переложите пасту в фарфоровую чашку и подсушите, непрерывно перемешивая грунт на воздухе, при необходимости добавляя в чашку грунт с меньшей влажностью. После подсушивания испытание пасты конусом следует повторить.

4. По достижении требуемого состояния пасты, из стаканчика отберите пробу массой 15...20 г и поместите её в заранее взвешенный бюкс.

Определить массу бюкса с влажным грунтом, взвесив его на технических весах.

5. Высушите пробу грунта в сушильном шкафу по вышеизложенной методике.

4.3Определение влажности на границе раскатывания

Влажностью на границе раскатывания (WP) называется влажность,

соответствующая переходу грунта из твёрдого состояния в пластичное.

Измеряется в процентах или в долях единицы.

Определение выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 51802015 [2] методом раскатывания. В этом случае подготовленная по

22

вышеизложенной методике паста раскатывается в жгут и доводится до такого состояния, когда жгут при диаметре в 3 мм начинает растрескиваться и самопроизвольно распадаться на кусочки длиной 3...10 мм. (рис. 4.2)

Рис. 4.2. Раскатывание жгута.

Последовательность определения

1. Небольшую порцию грунтовой паcты раскатайте с лёгким нажимом ладонью на стеклянной или пластмассовой пластинке (или на гладкой доске)

в жгут до диаметра в 3 мм. Длина жгута при этом не должна превышать ширины ладони.

Если при диаметре в 3-5 мм жгут сохраняет связность и пластичность,

следует собрать его в комок и вновь раскатать. Раскатывание продолжайте до тех пор, пока жгут при диаметре 3-5 мм не начнёт распадаться на кусочки так, как это было описано выше.

Если жгут начинает крошиться при диаметре большем 5 мм, нужно увлажнить пасту, добавив немного воды, перемять и продолжить раскатывание.

2. Набрать в заранее взвешенный бюкс 10...15 г кусочков грунта и высушить взятую пробу в сушильном шкафу по вышеизложенной методике.

23

4.4Обработка результатов

После высушивания образцов необходимо определить их влажность.

В общем случае, весовая влажность определяется по формуле:

1.Имея соответствующие значения масс бюксов с сухим грунтом,

влажным грунтом и масс пустых бюксов, по формуле 4.1 определяем соответствующие значения влажностей W, Wl и Wp.

2.Определяем число пластичности.

Числом пластичности (Iр) глинистого грунта называется разность между влажностью, соответствующей границе текучести, и влажностью,

соответствующей границе раскатывания. Число пластичности измеряется в процентах или в долях единицы.

Согласно классификации, приведённой в ГОСТ 25100-2011 [5], по числу пластичности определяется тип глинистого грунта (см. табл. 1

Приложения).

3.Определяем показатель текучести.

По показателю текучести (Il) оценивается состояние, в котором находится глинистый грунт в зависимости от количества содержащейся в

показателю текучести определяются разновидности глинистого грунта (см.

табл. 2 Приложения).

24

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Определение коэффициента фильтрации песка методом Г.Н. Каменского

Цель работы: определить коэффициент фильтрации несвязного грунта (песка).

Коэффициентом фильтрации называют скорость фильтрации воды в грунте при градиенте напора i= 1 и температуре воды t= 10° С.

Для определения коэффициента фильтрации песков в лабораторных условиях, в соответствии с требованиями ГОСТ 25584-90 [6], используется прибор СПЕЦГЕО. Кроме того, для исследования фильтрационных свойств песков могут быть использованы приборы (трубки) Г. Н. Каменского и Д. И.

Знаменского.

Для определения коэффициента фильтрации песков нарушенного сложения, используются образцы, высушенные до воздушно-сухого состояния и просеянные сквозь сито с отверстиями диаметром 5 мм для песков гравелистых и крупных, и диаметром 2 мм для песков средней крупности, мелких и пылеватых. (Студенты исследуют фильтрационные свойства заранее подготовленного грунта).

Для насыщения образцов грунтов водой и фильтрации применяют грунтовую воду с места отбора грунта или воду питьевого качества.

Допускается применять дистиллированную воду и искусственно приготовленные растворы заданного химического состава.

Устройство прибора (трубки) Г. Н. Каменского

Прибор Г.Н. Каменского (рис. 5.1) состоит из фильтрационной трубки

(2),снабжённой поддоном в виде кольца с латунной сеткой (6) и пьезометром

(7).

Фильтрационная трубка (с внутренним диаметром 50 мм, длиной 250

мм изготовленная из нержавеющего металла) снизу имеет скошенные заострённые края, что облегчает её врезку в грунт. На наружной боковой поверхности трубки нанесена мерная шкала длиной 20 см с ценой деления 1

25

см. Шкала используется для измерения высоты исследуемого образца песчаного грунта (l) и измерения величины напора воды (h).

Стеклянный пьезометр (7), выведенный из металлической трубки,

предназначен для наблюдения за падением гидравлического напора в трубке при фильтрации воды через образец грунта.

Подготовка прибора к работе

1.Перед началом работы исследуемый песок следует уплотнить металлической трамбовкой. Таким образом, готовится модель монолита грунта, обладающего плотностью, приближенной к плотности грунта природного сложения.

2.Зачистить на поверхности грунтового монолита (массива)

горизонтальную площадку и аккуратно, не допуская перекосов, врезать

трубку на глубину I- 10 см (рис. 5.1).

Рис.5.1. Схема фильтрационного прибора (трубка Г.М.Каменского). Обозначения

приведены в тексте

26

3.Осторожно подрезав грунт снаружи трубки и подкопав её с помощью ножа, наклонить трубку горизонтально и извлечь из грунта.

4.Удерживая трубку в горизонтальном положении, срезать излишек грунта с торца трубки вровень с её краями, обтереть трубку снаружи от песка тряпочкой и надеть на конец трубки донышко с сеткой (6).

5.Выполнить промачивание образца грунта, медленно опустив трубку в сосуд с водой. Для этого трубка выдерживается в сосуде до тех пор, пока на поверхности образца грунта не появится вода. В результате промачивания из пор грунта будет вытеснен воздух и грунт станет водонасыщенным.

6.Поверхность грунта в трубке покрыть слоем мелкого гравия (4).

Толщина слоя 0,5 - 1 см. Это позволит исключить размывание образца грунта

при заливке воды в трубку Каменского.

7.Закрепить собранную трубку в штативе (1) и установить под ней сосуд

(8) для сбора отфильтровавшейся воды. Прибор готов к работе.

Методика проведения опыта

Для получения более точного значения коэффициента фильтрации необходимо выполнить не менее трёх опытов при трёх различных величинах падения напора.

Рекомендуется принять:

–величину первоначального напора h = 20 см;

–величину падения напора (s) в трёх опытах соответственно равной 1, 2 и 3 см.

Последовательность проведения опытов:

1.Измерить температуру воды, используемой в опыте с помощью термометра. Результаты измерения записать в лабораторный журнал (При отсутствии термометра температура воды принимается равной 18° С).

2.Залить в закреплённую в штативе трубку Каменского воду несколько выше верхней риски на трубке, соответствующей первоначальному напору

h= 20 см. За уровнем воды в трубке следить но пьезометру.

27

3.По достижении верхним краем мениска в пьезометре риски,

соответствующей h=20 см, включить секундомер и замерить время падения напоpa (s) на величину 1, 2 и 3 см соответственно в 1-ом, 2-ом и в 3-м

опытах. Полученные результаты записать в лабораторный журнал.

4. По результатам каждого опыта по формуле 5.1 рассчитать величину коэффициента фильтрации:

6. В среднюю величину коэффициента фильтрации вводится

температурная поправка (τ):

где: Т – температура воды, использовавшейся в опытах (° С).

28

ЛИТЕРАТУРА

1.ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

2.ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

3.ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

4.ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация.

5.ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация.

6.ГОСТ 25584-90 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации.

7.ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.

8.СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*

9.Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования)/НИИОСП им. Герсеванова.-М.: Стройиздат, 1986.- 415 с.

10.Ухов, С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты [Текст] / С.Б.Ухов, В.В.Семенов, В.В.Знаменский, З.Г.Тер-Мартиросян, С.Н.Чернышов. – М.: Высшая школа, 2007.

11.Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты.-Л.: Недра, 1990. С.318.

12.Ломтадзе В.Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследований: Учебное пособие для ВУЗов. Л.: Недра, 1990. с.318.

29

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1. Классификация пылевато-глинистых грунтов по числу

пластичности

Таблица 2. Классификация пылевато-глинистых грунтов по показателю

текучести

30