механика грунтов

Плотность частиц грунта – это отношение массы твердых частиц к объему твердых частиц. Является показателем минералогического состава

Рис. 3. Фарфоровая ступка с пестиком

11

Рис. 6. Стеклянный сосуд с дистиллированной водой

Рис. 7. Электрическая плитка

13

Последовательность работы:

1.Пробу предварительно высушенного грунта (при температуре 105–110 ˚С) растереть в фарфоровой ступке пестиком и просеять через сито для удаления примесей и мусора.

2.Взвесить пустой пикнометр не электрических весах с точностью до 0,01 г (mп).

3.При помощи воронки перенести навеску грунта в пикнометр. Масса навески на каждые 100 мл емкости пикнометра должна быть 15–20 г. Пикнометр с сухим грунтом взвесить на электрических весах (mг).

4.Пикнометр с грунтом приблизительно на одну треть емкости заполнить дистиллированной водой и взболтать.

5.Поставить пикнометр на песчаную баню и кипятить в течении 30 мин. для песков и супесей и в течении 1 часа для глин и суглинков. Не следует допускать разбрызгивания.

6.После кипячения пикнометр с грунтом следует охладить до температуры 20 ˚С и долить до метки на горлышке дистиллированной водой, используя при необходимости стеклянную трубку.

7.Взвесить пикнометр с грунтом и водой после кипячения и охлаждения и добавления воды.

Плотность частиц грунта определяется по формуле

где m0 = mг – mп – масса сухого грунта, г;

m1 – масса пикнометра с водой, налитой в пустой пикнометр до метки на горлышке, г;

m2 – масса пикнометра с водой и грунтом после кипячения, охлаждения и добавления воды до метки, г;

ρω = 1,0 г/см3 – плотность воды.

При исследовании грунтов в полевых условиях плотность частиц можно принять без определения: для песков – 2,66 г/см3; для супесей – 2,70 г/см3; для суглинков – 2,71 г/см3; для лессов – 2,65 г/см3; для глин –

2,74 г/см3.

14

Р.2.2.4 Определение гранулометрического состава песчаного грунта

ситовым методом

Гранулометрический состав грунта – это содержание в грунте частиц различной крупности по массе, выраженное в процентах по отношению к массе сухой навески. Гранулометрический состав является классификаци-

онной характеристикой грунтов. Его определение заключается в разделе-

нии грунта на фракции и установлении их процентного содержания.

Используемое оборудование:

1.Стандартный набор сит с отверстиями диаметром 10,0; 2,0; 0,5–0,25; 0,1 мм (рис. 8).

2.Фарфоровая ступка и пестик с резиновым наконечником.

3.Технические весы с разновесом.

4.Лист чистой бумаги формата А 3.

Рис. 8. Стандартный набор сит

15

Последовательность работы:

1.Предварительно взвешенные сита установить в колонку в по-

рядке уменьшения отверстий сверху вниз. Под нижним ситом подставить

поддон, на верхнее сито надеть крышку.

2.Взять пробу грунта, предварительно высушенного на воздухе.

Если в пробе много примесей и комочков, грунт следует растереть в фар-

форовой ступке пестиком. Затем пробу взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г.

3.Пробу помещают в верхнее сито и закрывают крышкой. Ко-

лонку аккуратно встряхивают до полного разделения фракций.

4.Чистоту сортировки проверяют просеиванием частиц с по-

следнего нижнего сита над листом бумаги. Частицы грунта, попавшие на лист, высыпают, обратно в нижнее сито, подставляют поддон и продолжа-

ют сортировку.

5.Сита с фракциями взвешивают на технических весах и вычис-

ляют массу каждой фракции.

6.Для проверки сумму масс всех фракций сравнивают с массой,

взятой на анализ пробы. При расхождении более, чем на 1% анализ повто-

ряют. Вычисляют процентное содержание каждой фракции.

7.Результаты ситового анализа свести в таблицу, определить классификацию песчаного грунта по крупности.

8.Построить график гранулометрического состава и определить степень неоднородности грунта.

где mф – масса отдельной фракции, г; mн – масса всей навески, г.

16

Результаты ситового анализа (пример)

Таблица 2

Песчаные грунты разделяются по крупности следующим образом:

песок гравелистый, если масса частиц крупнее 2 мм составляет бо-

лее 25 %;

песок крупный, если масса частиц крупнее 0,5 мм составляет более

50 %;

песок средней крупности, если масса частиц крупнее 0,25 мм со-

ставляет более50 %;

песок мелкий, если масса частиц крупнее 0,1мм составляет более

75 %;

песок пылеватый, если масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75 %.

График гранулометрического состава строится в полулогарифмиче-

ской форме (рис. 9).

Степень неоднородности определяется по формуле

Cu = d60 / d10, (17)

где d60 – диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится по массе 60 %;

d10 – диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится по массе 10 %.

17

где e = 2,7 – натуральное число, основание натурального логарифма;

А, В – степень натурального числа, считывается с горизонтальной оси lnd.

При Cu≤3 – песок однородный, при Cu >3 – песок неоднородный.

Рис. 9. График гранулометрического состава в осях % – ln d

Р.2.3.1 Определение весовой влажности грунта

Количество воды, содержащейся в порах грунта в естественных условиях залегания, называется природной влажностью. При исследовании в лабораторных или полевых условиях определяют весовую, объемную и гигроскопическую влажность.

Весовой влажностью грунта называется отношение массы воды,

находящейся в воде к массе высушенного грунта. Влажность выражается в долях единицы или процентах.

18

Используемое оборудование:

1 .Бюксы с крышками (рис. 10).

2.Электрические весы ВЛКТ – 500.

3.Сушильный шкаф с термометром (рис. 11).

4.Эксикатор с хлористым кальцием.

Рис. 10. Бюксы с крышками

Рис. 11. Сушильный шкаф

19

Последовательность работы:

1.Записать номер бюксы и взвесить ее вместе с крышкой (m0).

2.Поместить в бюкс пробу грунта (около 15 г). Взвесить пробу c

бюксой с закрытой крышкой (m1).

3.Бюкс с открытой крышкой ставят в сушильный шкаф, где под-

держивается постоянная температура 105–110 ˚С. Высушивание грунта производят до постоянной массы, т. е. до тех пор пока разница между дву-

мя последующими взвешиваниями будет не более 0,02 г. Промежуточные взвешивания следует делать с закрытой крышкой бюкса. Первое взвеши-

вание для песчаных грунтов следует делать после трех часов высушива-

ния, для глинистых грунтов – после пяти часов высушивания. Последую-

щие взвешивания производят соответственно после одного часа и двух ча-

сов для песчаных и для глинистых грунтов.

4.Бюкс с грунтом охлаждают в эксикаторе с хлористым кальци-

ем и делают окончательное взвешивание (m2).

Весовую влажность грунта определяют по формуле

ω = (m1 – m2) / (m2 – m0), (20)

где (m1 – m2) – масса воды, содержащейся в грунте перед высушиванием, г;

(m2 – m0) – масса сухого грунта (твердых частиц) после высушивания до постоянной массы, г.

Пример: если по расчету ω = 0,2 (в долях), значит ω = 20 %.

Р.2.3.2 Определение характеристик пластичности глинистого грунта

Пластичность – это способность грунта под воздействием механиче-

ских усилий изменять форму. Пластичность зависит от минералогического и гранулометрического состава, от влажности. Песчаные грунты не обла-

дают пластичностью, а глинистые грунты пластичны в определенном диа-

20