Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Механика грунтов. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов строительных специальностей и направлений очной и заочной формы.pdf
начинает самопроизвольно распадаться на кусочки длиной
3-8 мм.
Последовательность выполнения работы
Определение границы раскатывания состоит в подборе (путем
подсушивания) соответствующей влажности грунта. Для определения границы раскатывания используется грунтовое тесто,
оставшееся от определения границы текучести. В течение некоторого времени грунтовое тесто перемешивают шпателем, при
этом грунт теряет часть своей влаги. Когда грунт несколько загустеет, небольшой комочек его помещают на ладонь и начинают
раскатывать в жгут. Раскатывание можно производить также на
бумаге и деревянной поверхности.
Если жгут распадается на кусочки, его скатывают в шарик и
снова раскатывают в жгут до указанного диаметра. Длина жгута
при раскатывании не должна превышать ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут при диаметре 3 мм не
покроется сетью, трещин и не начнет распадаться на отдельные
кусочки длиной 3-8 мм. Если грунт крошится при диаметре более
3 мм, это значит, что влажность грунта меньше границы раскатывания и к такому грунту нужно добавить более влажный грунт,
тщательно перемешать и снова раскатать. Таким образом, определяется граница раскатывания качественно.
Для количественного, то есть численного, определения границы раскатывания необходимо определить влажность этого
грунта. В бюкс отбирают кусочки грунта (не менее 10 г), полученные в результате раскатывания. Далее определяют влажность
так, как описано в лабораторной работе № 5. Результаты определения пределов пластичности сводят в табл. 14.
Определение наименования грунта и его консистенции производится по найденным значениям WL, WP, IP, IL с помощью
табл. 12 и 13.
31
Таблица14
Характер-
ная влаж-
ность
Номер
бюкса
Масса бюкса
Влажность
02
21
qq
qq
W
q0
с влажным
грунтом q1
с сухим
грунтом q2
по опы-
там
средняя
WL
1
2
3
WP
1
2
3
Результат определения пределов пластичности
Визуальные признаки консистенции пород следующие:
1. Твердая: порода монолитная, сухая на ощупь; разрушение
ударом – хрупкое, ногтем – едва заметный след; слабые породы
растираются пальцами в пыль; стандартный конус погружается
не более 1,2 мм; в шнур не раскатывается; пластичные свойства
выявляются лишь при замачивании.
2. Полутвердая: порода монолитная; влажность – едва замет-
на на ощупь; разрушение ударом – пластично-хрупкое; ноготь
большого пальца вдавливается с усилием, палец руки вдавливается с трудом; ножом режется с трудом; конус погружается на
глубину до 4 мм.
3. Тугопластичная: порода монолитная, влажная на ощупь; не
прилипает; режется, раскатывается в шнур диаметром 3 мм на
кусочки длиной 1 – 2 мм; большой палец вдавливается с небольшим усилием; разрушение пластичное; конус погружается до
7,4 мм.
4. Мягкопластичная: порода влажная; легко раскатывается в
шнур; прилипает, мажется; при сжатии выжимается между пальцами; большой палец погружается без усилия; конус погружается
до 16,2 мм.
5. Текучепластичная: медленно растекается толстым слоем
под собственным весом, в шнур раскатывается только после под-
32
сушивания; конус погружается до 22 мм, при бурении затягивает
ствол скважины.
6. Текучая: растекается тонким слоем под собственным ве-
сом; при бурении ствол скважины оплывает
Контрольные вопросы
1. От чего зависят строительные свойства глинистых грунтов?
2. Что называется пластичностью?
3. Каковы характерные влажности грунта, как они определяются?
4. Как классифицируются грунты по числу пластичности и показа-
телю текучести?
33
4
2
5 3 5
6 1 L
ΔH
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ
В ГРУНТАХ
Цель лабораторной работы – ознакомление студентов с ме-
тодикой и выработка навыков определения коэффициента фильтрации в различных грунтах с изменением напорного градиента.
Коэффициент фильтрации грунта – это характеристика
грунта, отражающая способность грунта пропускать через себя
воду. Выражается в м/сут., см/с.
А. Определение водопроницаемости песчаного грунта
Необходимые материалы и оборудование: прибор КФ-01
(рис. 4), коническая колба вместимостью 750-1000 мм, термометр, секундомер, грунт, легкая трамбовка.
Лабораторная работа № 7
Рис. 4. Схема прибора КФ-01
34
Универсальная трубка КФ-01 предназначена для определения
коэффициента фильтрации песчаных грунтов нарушенной и ненарушенной структуры.
Последовательность выполнения работы
1. Грунтовую трубку (грунтонос) 6 заполняют песчаным
грунтом 5. Для предотвращения вымывания песка при фильтрации воды по торцам образца грунта сместить металлические сетки. При испытании грунта нарушенной структуры грунт подают в
трубку небольшими порциями и слегка уплотняют легкой трамбовкой. При испытании грунта ненарушенной структуры трубку
(грунтонос) вдавливают в грунт и затем извлекают её вместе с
находящимся в ней грунтом.
2. Внутренний стакан 6 устанавливают по шкале напорного
градиента 2, равной единице, а внешний стакан 1 заполняют водой.
3. Грунтонос помещают во внутренний стакан и, медленно
вращая его, устанавливают в положение с напорным градиентом
0,3.
4. После появления капиллярной воды на поверхности грунта
на стакан надевают крышку 3. Внутренний стакан с трубкой перемещают в крайнее нижнее положение.
5. Заполняют водой мерный цилиндр 4 и устанавливают его в
крышке трубки.
6. Внутренний стакан с трубкой устанавливают в положение с
напорным градиентом 0,6 и доливают воду во внешний стакан.
Вода из мерного цилиндра автоматически поддерживает заданный напорный градиент, о работе мерного цилиндра свидетельствуют пузырьки воздуха, прорывающиеся в цилиндр.
7. Замеряют с помощью мерного цилиндра объём профильтровавшейся воды и время фильтрации этого объема.
8. Повторяют опыт при значениях напорного градиента 0,8 и
1,0.
Коэффициент фильтрации при заданной температуре опреде-
ляется по формуле
35
IFt
Q
К
Ф
864
, м/сут,
Т
К
К
Ф
Ф
0,030,7
10
Номер
про-
бы
Номер
опыта
Напор
ный
гради-
ент
Объём
профиль-
т-
ровавшейся
воды Q,
см3
Время филь-
трации t, с
Коэффи-
циент
фильтра-
ции Кф,
м/сут.
Сред-
нее
значе-
ние Кф,
м/сут.
Коэффици-
ент филь-
трации К
ф
10
при
Т
°
=10°С,
м/сут.
1
2
сред-
нее
1 1 2
3
0,6
0,8
1,0
10
10
10
80
59
50
84
63
48
82
61
49
7,02
7,08
7,05
7,05
5,83
где Q – объём профильтровавшейся воды, см3;
F – площадь поперечного сечения трубки: F = 25 см2;
t – время фильтрации, с;
I – напорный градиент: I=∆H/L;
864 – переводной коэффициент из см/с в м/сут.
Вычисленное значение коэффициента фильтрации приводит-
ся к температуре воды 10°С по формуле
, м/сут,
где Т ○ – температура воды при проведении опыта.
Пример заполнения данных опыта приведен в табл. 15
Таблица 15
Результаты определения коэффициента фильтрации
для песчаных грунтов
Б. Определение коэффициента фильтрации
глинистого грунта
Необходимые материалы и оборудование: компрессионный
прибор, воронка, стеклянная трубка, индикатор часового типа.
Коэффициент фильтрации глинистого грунта определяют на
компрессионном приборе при заданном давлении на грунт
(рис. 5).
36
Для насыщения образцов грунта и фильтрации следует при-
8 5 6 2 7 4 5 6 1
менять грунтовую воду, отобранную на месте залегания грунта. В
учебных целях допускается применение водопроводной или чистой речной воды.
Рис. 5. Схема прибора для определения коэффициента фильтрации
связных грунтов: 1 – основная часть прибора; 2 – зажимное устройство;
3 – штатив с воронкой; 4 – рычажная система; 5 – подвески к рычагу;
6 – грузы; 7 – индикатор
Последовательность выполнения работы
1. Компрессионный прибор устанавливают на горизонтальную поверхность (стол, кронштейн и т.д.) и прикрепляют с помощью зажимного устройства.
2. Штатив воронки укрепляют на стойке зажимного устройства и раздвигают настолько, чтобы расстояние от верхней черты
на стеклянной трубке под воронкой до оси верхней выводной
трубки из компрессионного прибора равнялось заданной величине напора Н.
3. Кольцо с образцом грунта устанавливают в приборе так
же, как и при компрессионных испытаниях, но обеспечивая плот-
37
ное герметическое соединение торцов гильзы с нижней и верхней
Падение
уровня воды
У, см
Величина коэффициента Б при начальной высоте напора Н, см
30
40
50
60
1
0,03391
0,02532
0,02021
0,01681
2
0,06899
0,15130
0,04083
0,03391
3
0,10537
0,07790
0,06188
0,05130
4
0,14311
0,10537
0,08339
0,08899
5
0,18233
0,13354
0,10537
0,08711
6
0,22315
0,16252
0,12784
0,10537
7
0,26571
0,19238
0,15083
0,12405
8
0,31016
0,22315
0,17436
0,14211
9
0,35668
0,25490
0,19846
0,16252
10
0,40547
0,28769
0,22315
0,18233
частями прибора с помощью пластилина. Для предотвращения
набухания грунта закрепляют поршень зажимом.
4. Затем из нижней части прибора удаляют воздух путем про-
пуска через нее воды, заливаемой в воронку при открытом выводном отверстии в нижней части прибора.
5. Выводную трубу закрывают зажимом, воронку доливают
водой доверху и производят увлажнение испытываемого образца,
пропуская воду снизу вверх до полного насыщения грунта, о чем
свидетельствует появление воды в верхней части прибора.
6. Ослабляют зажим поршня, прикладывают к образцу заданную вертикальную нагрузку и выдерживают под ней образец до
условной стабилизации осадки. Затем открывают зажимной кран
у воронки и подвергают образец напорной фильтрации при определенной высоте напора Н, отсчитывая последний от верхней
черты на стеклянной трубке до оси верхней выводной трубки.
7. Отмечают время, в течение которого уровень воды в трубке
понизится на определенную величину, например на 5 или 10 см.
Таблица 16
Величины коэффициента Б для определения коэффициента
фильтрации связных грунтов
Коэффициент фильтрации вычисляют по формуле
38
t
Б
К
Ф
015,0
H
Y
Б 1ln
Т
К
К
Ф
Ф
0,030,7
10
, см/с,
где t – продолжительность опыта, с;
,
где Y – падение уровня воды в напорной трубке, см;
H – первоначальная высота напора, см.
Величины коэффициента Б при различных значениях Y и H
приведены в табл. 16. Вычисленное значение коэффициента
фильтрации приведем к температуре 10 °С по формуле
, м/сут.,
где Т ° – температура воды при проведении опыта;
864 – переводной коэффициент из см/с в м/сут.
За величину коэффициента фильтрации принимают среднее
из трех значений, полученных при отдельных испытаниях.
Контрольные вопросы
1. Что называется водопроницаемостью грунтов?
2. Что называется коэффициентом фильтрации и где он использует-
ся?
3. От каких факторов зависит коэффициент фильтрации?
4. Какие существуют методы определения коэффициента фильтра-
ции?
39
Лабораторная работа № 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ЕСТЕСТВЕННОГО
ОТКОСА ПЕСКА
Цель лабораторной работы – ознакомление студентов с методикой и выработка навыков определения угла естественного
откоса при различной степени водонасыщения.
Углом естественного откоса называется максимальный угол
между горизонтом и поверхностью свободного откоса песчаного
грунта, при котором песок еще сохраняет равновесие.
Значения α для сухих и водонасыщенных песков в рыхлом состоянии практически совпадают с углом внутреннего трения. При
проектировании многих земляных сооружений угол естественного откоса сыпучего грунта является одной из основных расчетных характеристик
А. Определение угла естественного откоса песка в лотке
Необходимое оборудование и материалы: прибор для опре-
деления угла естественного откоса, лоток с прозрачными стенками, грунт (песок) и вода.
Последовательность выполнения работы
Определение угла естественного откоса песка в воздушносухом состоянии производят следующим образом:
1. Прибор в форме параллелепипеда размером 14×10×3 см с
промежуточной выдвижной створкой устанавливают на горизонтальную плоскость (рис. 6). Выдвижная створка при этом опущена до дна.
2. В малое отделение прибора насыпают до верха песок. По-
сле этого постепенно поднимают выдвижную створку, следя за
тем, чтобы не было толчков. Песок частично пересыпают в другое отделение, пока не наступит положение равновесия.
40