Определение типа и состояния глинистого грунта

Свойства пылевато-глинистых грунтов в основном зависят от минералогического и гранулометрического состава и от влажности. С изменением влажности меняются физические харак­теристики грунта, его деформативные и прочностные показатели, а также консистенция грунта, определяющая главным образом несу­щую способность, устойчивость и поведение его под нагрузкой. Под консистенцией понимается степень подвижности частиц грунта при механических воздействиях.

В зависимости от влажности глинистый грунт может находиться в одном из трех состояний: твердом, пластичном или текучем.

Изменение консистенции грунта происходит при достижении определенных граничных значений влажности, называемых пределами пластичности. Различают два предела – нижний и верхний, называемые соответст­венно влажностью на границе пластичности (раскатывания) w_P и влажностью на границе текучести w_L . Это можно изобразить следующим графиком (рис. 2.):

Рис. 2. Схема оценки состояния глинистого грунта

Границей (пределом) раскатывания w_P называется влажность, при увеличении которой грунт переходит из твердого сос­тояния в пластичное и наоборот. Границей (пределом) текучести w_L называется влажность, при увеличении которой грунт пере­ходит из пластичного состояния в текучее и наоборот.

Величина пределов пластичности измеряется, как и природная влажность, в долях единицы или в процентах и зависит от минералогического и гранулометрического состава грунтов и химического состава грунтовой вода. Разность влажностей на пределах пластичности называется числом пластичности J_P, вычисляемое по формуле:

. ( 10 )

Число пластичности показывает степень глинизации грунтов, в зависимости от которой их делят на супеси, суглинки и глины (табл. 9) (пески имеют J_P < 0,01).

Показатель текучести J_L грунтов измеряется величиной, определяемой по формуле

; ( 11 )

где w - естественная весовая влажность грунта.

Таблица 9

Типы глинистых грунтов

Грунт	Число пластич­ности JP , д.е	Диаметр жгута при рас­катывании грунта с влажностью, близкой к wP, мм	Содержание глинистых частиц (мас­совая доля), %
Супесь Суглинок Глина	0,01. ..0,07 0,07...0,17 > 0,17	3 1...3 1	3...10 10...30 >30

Таким образом, тип глинистых грунтов определяется по числу пластичности J_Р, а состояние - по показателю текучести J_L.

Существует несколько способов определения величин преде­лов пластичности. Студент должен выполнять данную работу в соответствии с требованиями действующих Норм [ 3 ]. Следует отметить, что все разработанные методы позволяют определять лишь условные величины пределов, так как при лабора­торных анализах приходится иметь дело не с реальными грунтами, а с их пастами.

Необходимое оборудование: технические весы с разновесами, сушильный шкаф, эксикатор с хлористым кальцием (для поглощения влаги), бюксы, шпатель, фарфоровая чашка, лист глянцевой бумаги или ровная гладкая доска, балансирный конус, специальная под­ставка, тигли, резиновый пестик с фарфоровой ступкой, сито с отверстиями диаметром до 1 мм.

Балансирный конус Васильева (рис. 3) состоит из собствен­но конуса 3 и балансирного устройства 1. Конус имеет высоту 25 мм и угол при вершине 30°.

На расстоянии 10 мм от вершины ко­нуса нанесена круговая отметка. Для удобства пользования имеется ручка 2.Балансирное устройство состоит из двух шаров, укреп­ленных на проволочном коромысле, и позволяет конусу всегда находиться в вертикальном по­ложении, фиксируя направление передачи нагрузки от собст­венной массы. Конус изготавливается из нержавеющих металлов и имеет общую массу 76 г.
	Рис. 3. Балансирный конус Васильева: 1 - балансирное коромысло; 2 - ручка; 3 - конус, 4 - тигель с грунтовой массой; 5 - деревян­ная подставка

Подготовка грунтовой пробы. Образец грунта объемом около 100 см³ размять шпателем или размельчить пестиком в ступке и пропустить (протереть или просеять) сквозь сито с отверстиями диаметром 1 мм. После этого грунт поместить в чашку и увлажнить до состоя­ния густой пасты с тщательным перемешиванием. Закрыть чашку крыш­кой и оставить не менее чем на 2 ч для образования однородной (по влажности) массы.

Примечание. Грунтовая проба может быть предложена студенту готовой в связи с длительностью ее подготовки.

А. Определение влажности на границе текучести

1. Заполнить тигель грунтовой пастой вровень с краями без образования пустот и поставить его на специальную подставку.

2. На поверхность грунта осторожно опустить балансирный ко­нус, держа его за ручку, и наблюдать за его свободным погружени­ем в течение 5 с. Если конус погрузится строго до отметки (на 10 мм), то влажность грунта находится на границе текучести w_L.

3. Если конус погрузится на .меньшую или большую глубину, это свидетельствует о том, что влажность грунта не достигла иди превысила границу w_L. В этом случае пасту из тигля вынуть, добавить в нее по необходимости несколько капель воды или, наоборот, подсушить грунт, после чего тщательно перемешать и поместить в тигель. Повторить операции, указанные в п. 2 данной работы.

4. По достижении границы w_L из тигля взять навеску грун­та массой 15... 20 г и определить соответствующую влажность ве­совым способом, как описано в лабораторной работе № 2. Тигель очистить от грунта, а данные занести в журнал испытаний (табл.. 10).

Таблица 10.

Результаты определения пределов пластичности грунта

№ п/п	Предел пластичности	Масса бюкса, г			Влажность w
		пустого т	с влажным грунтом т1	с сухим грунтом т2	из опыта	средняя
1 2

5. Произвести параллельно не менее двух определений. Рас­хождение в конечных результатах более 2% не допускается. За величину w_L следует принять среднее арифметическое значение.