Глава III. Лабораторные исследования грунтов.

Включает краткое описание фи­зико-механических свойств грунтов, методов их определения, и сведений, полученные студентами при посещении грунтовой лаборатории.

Грунтоведческая лаборатория

Образцы грунтов для лабораторных исследований отбираются по слоям грунтов в шурфах в буровых скважинах, которые располагают на строительных площадках.

В лабораторию образцы грунтов доставляют в виде монолитов или рыхлых проб. Монолиты – это образцы грунтов с ненарушенной структурой. Такие монолиты отбираются в скальных и связных (пылевато-глинистых) грунтах. Размеры монолитов должны быть не меньше установленных норм.

Так, для определения сжимаемости грунта, пробы, отбираемые в шурфах, должны иметь размеры 20*20*20 см. В монолитах пылевато-глинистых грунтов при этом должна быть сохранена природная влажность. Это достигается созданием на их поверхности водонепроницаемой парафиновой или восковой оболочки. В рыхлых грунтах образцы отбираются в виде проб определенной массы. Так, для проведения гранулометрического анализа песка необходимо иметь пробу 0,5 кг.

В лабораторных условиях можно определить все физико-механические свойства грунтов.

Лабораторные исследования

По отобранным в полевых условиях образцам грунта нарушенной и ненарушенной структуры в лабораторных условиях определяют качественные и количественные показа­тели свойств грунтов, которые подразделяются на:

• вещественный состав;

• структурные показатели;

• физические свойства;

• механические свойства.

Вещественный состав и структурные показатели грунтов определяются, как пра­вило, на малоисследованных территориях, на особо-важных объектах (I уровень ответст­венности) или на ранних стадиях проектирования (разработка предпроектной или про­ектной документации).

На хорошо изученных территориях выполняются определения физических и меха­нических свойств грунтов.

При изучении лабораторных методов исследования грунтов особое внимание обратить на описание приборов, методики исследований и определения следующих характеристик грунтов:

• влажности (природной; на границе раскатывания; на границе текучести);

• плотности;

• числа пластичности;

• показателя текучести;

• пористости.

При изучении лабораторных методов исследования грунтов особое внимание обратить на описание приборов, методики исследований и определения следующих характеристик грунтов:

• предела прочности на одноосное сжатие;

• угла внутреннего трения и удельного сцепления;

• модуля деформации;

• относительной просадочности.

Влажность грунта w - отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

Гигроскопическая влажность w_g - влажность грунта в воздушно-сухом состоянии, т.е. в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха.

Определение влажности грунта методом высушивания до постоянной массы

2.1. Влажность грунта следует определять как отношение массы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

2.2. Подготовка к испытаниям

2.2.1. Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15 - 50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой.

2.2.2. Пробы грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 10 - 20 г отбирают способом квартования из грунта в воздушно-сухом состоянии растертого, просеянного сквозь сито с сеткой № 1 и выдержанного открытым не менее 2 ч при данной температуре и влажности воздуха.

2.3. Проведение испытаний

2.3.1. Пробу грунта в закрытом стаканчике взвешивают.

2.3.2. Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (1052) °С. Загипсованные грунты высушивают при температуре (802) °С.

2.3.3. Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные - в течение 5 ч.

Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, остальных - в течение 2 ч.

2.3.4. Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания производят в течение 2 ч.

2.3.5. После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием до температуры помещения и взвешивают.

Высушивание производят до получения разности масс грунта со стаканчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.

2.3.6. Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Влажность грунта w, %, вычисляют по формуле

w = 100(m₁ - m₀)/(m₀ - m),                                          (1)

где т - масса пустого стаканчика с крышкой, г;

m₁ - масса влажного грунта. со стаканчиком и крышкой, г;

m₀ - масса высушенного грунта со стаканчиком и крышкой, г.

Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.

Граница текучести w_L - влажность грунта, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояний.