1.5.2. Об оптимальной плотности скелета грунта
и оптимальной влажности
При отсыпке земляного полотна дорог, устройстве искусственно улучшенных оснований, возведении насыпей при планировке территорий приходится уплотнять грунты, в том числе и пылевато-глинистые, катками или другими способами. При этом повышается прочность, жесткость грунта, понижается его водопроницаемость и капиллярность, ускоряется консолидация глинистых грунтов. Максимальная степень уплотнения необходима в верхних слоях насыпи, в которых возникают наибольшие напряжения от внешних нагрузок. Эффект уплотнения оценивается величиной достигнутой плотности скелета грунта. Затрачивая одну и ту же работу на уплотнение грунтов с разной влажностью, получают различные значения величины плотности скелета грунта.
Влажность,
при которой достигается наибольшая
плотность скелета грунта
при стандартном уплотнении, называется
оптимальнойWопт.
В
лабораторных условиях Wопт
и
определяют,
используя прибор и метод СоюздорНИИ.
Метод заключается в последовательном
уплотнении в одинаковых условиях проб
одного и того же грунта при последовательном
увеличении его влажности. Грунт насыпают
в стакан прибора слоями примерно 0,3
высоты емкости и уплотняют каждый слой
ударами груза массой 2,5 кг, падающего с
высоты 30 см. Число ударов равно 1/3 общего
количества ударов, для песков и супесей
оно принято равным 75, а для остальных
грунтов – 120. Проводят не менее 5 опытов
при разной влажности грунтов. После
уплотнения в каждом опыте определяют
влажностьWi
и плотность di
и строят график зависимости d=f(W).
Рис.1.5. Зависимость d(W) от оптимальной влажности и максимальной плотности грунта
По
графику (рис.1.5) определяют влажность,
при которой стандартным уплотнением
достигается наибольшая плотность
скелета грунта d.
Эта влажность называется оптимальной
влажностью Wопт,
так как грунт при этой влажности при
одной и той же затрате энергии уплотнен
до наибольшей плотности скелета грунта.
Наибольшее значение d,
достигнутое при стандартном уплотнении
и оптимальной влажности, называется
оптимальной плотностью скелета грунта
.
1.5.3. Свойства грунтов, выявляемые при взаимодействии их с водой
Весьма важные свойства грунта могут быть выявлены при взаимодействии их с водой:
1. Водопроницаемость – способность грунта с той или иной скоростью пропускать через себя воду. Наименее водопроницаемы глинистые грунты твердой консистенции.
2. Влагоемкость – способность поглощать и удерживать воду. Наибольшей влагоемкостью обладают глинистые грунты и торф.
3. Капиллярность – удержание в порах воды в напряженном (подвешенном) состоянии. Наивысшее капиллярное поднятие наблюдается в супесях и суглинках.
4. Растворимость – неустойчивость грунтового скелета, приводит к выносу твердого вещества грунта в растворенном состоянии (например, в лессах).
5. Вымываемость (суффозия) – вынос части грунта (твердого вещества) во взвешенном состоянии. Чаще всего наблюдается в загрязненных песках.
6. Размокаемость – потеря связанности грунта при насыщении водой. Характерна для лессов, некоторых видов супесей и суглинков.
7. Набухание и усадка – соответственно увеличение объема грунта при увлажнении и уменьшение при высыхании. Характерна прежде всего для глинистых грунтов.
По относительной деформации набухания без нагрузки sw (доли единиц) глинистые грунты подразделяют на ненабухающие – sw менее 0,04; слабонабухающие – 0,04...0,08 включительно; средненабухающие – свыше 0,08 до 0,12 включительно и сильнонабухающие – свыше 0,12.
В целом грунты по взаимодействию с водой можно разделить на водостойкие, свойства которых при действии влаги существенно не меняются (например, галька, гравий, крупнозернистый песок) и неводостойкие, свойства которых при действии влаги существенно изменяются (например, лессы, глинистые грунты).