Российская федерация министерство сельского хозяйства РФ
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
Рис. 1. Схема погружения режущего кольца в грунт а – режущее кольцо до погружения; б - режущее кольцо после погружения. 27 Определение плотности сложения песчаного грунта Песчаные грунты по плотности их сложения подразделяются на плотные, средней плотности и рыхлые. Естественная плотность сложения песчаных грунтов имеет первостепенное значение при оценке их строительных свойств, в том числе статической и динамической устойчивости песчаных оснований и земляных сооружений, деформативности, водопроницаемости и т.д. Так, например, если песок находится в рыхлом состоянии, то он не может быть использован в качестве естественного основания без искусственного улучшения свойств уплотнением или закреплением. По ГОСТ 25100-95 плотность сложения песков устанавливается по коэффициенту пористости, определяемого в лабораторных условиях. В данной работе опыт проводится с песком нарушенной структуры, тип которого определен в лабораторной работе №3. Коэффициент пористости вычисляется по формуле , d d s ρ ρ ρ e где ρ s – плотность твердых частиц грунта, принимая равной 2,65 г/см 3 ; ρ d – плотность скелета грунта, г/см 3 W 1 ρ ρ d , где ρ – плотность грунта, г/см 3 ; W – влажность грунта. 16 Т.к. опыт проводится с песком в воздушно-сухом состоянии, то, пренебрегая гигроскопической влажностью, считаем W=0. Следовательно, ρ d = ρ. Необходимое оборудование и материалы: o песчаный грунт; o металлический цилиндр с днищем; o ложка, резиновый молоточек; o линейка, весы с разновесами; Ход работы: 1. В таблицу занести массу и объем цилиндра, указанные на его стенке; 2. В цилиндр ложкой насыпается песок слоями 1-2 см и уплотняется постукиванием резиновым молоточком по цилиндру. Избыток песка срезается линейкой. Цилиндр с песком взвешивается. 3. Вычисляется коэффициент пористости и по нему устанавливается плотность песка. 4. После взвешивания цилиндр ставится в сосуд с водой для водонасыщения песка, который затем используется в работе №6. Таблица 5. Форма записи результатов определения плотности песка 28 Масса цилиндра m 1 , г Масса цилиндра с песком m 2 , г Масса песка m 2 –m 1 , г Объем цилиндра V, см 3 Плотность скелета грунта ρ d , г/см 3 Коэффициент пористости d d s ρ ρ ρ e Результат: песок ________________________________________________________. (тип песка и его плотность) ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Определение влажности грунта Влажностью грунта называют отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе высушенного грунта, выраженное в долях единицы. Определение влажности производится взвешиванием пробы влажного и высушенного в термостате грунта. Влажность определяется для образца, у которого определялась плотность грунта (Лабораторная работа №1). Характеристика «влажность» используется при определении плотности скелета грунта, степени влажности, показателя текучести связных грунтов и т.д. Необходимое оборудование и материалы: o алюминиевый стаканчик с крышкой (бюкс); o весы с разновесами; o грунт. o термостат Ход работы: 1. В таблицу результатов определения влажности записываются номер и масса бюкса. 2. Грунт, оставшийся в кольце после определения плотности, выдавливается толкателем, и из него отбирается проба массой не менее 15 г в бюкс. Бюкс с влажным грунтом и крышкой взвешивается с точностью до 0,01 г. 3. Бюкс с грунтом помещается в термостат, где высушивается при температуре 105±2 °С в течение 5 часов. Бюксы с сухим грунтом хранятся в эксикаторе – закрытом сосуде с хлористым кальцием, поглощающим влагу из воздуха. 4. На следующем занятии бюкс с сухим грунтом взвешивается и производится расчет влажности с точностью до 0,01. Результаты опыта заносятся в таблицу 2. 29 Таблица 2. Форма записи результатов определения влажности № бюкса Масса бюкса m 0 , г Масса бюкса с влажным грунтом m 1 , г Масса бюкса с сухим грунтом m 2 , г Влажность грунта W Результат: влажность грунта __ __________ 0 2 2 1 m m m m W Определение характеристик физических свойств грунта, получаемых расчетом На основании полученных из опытов результатов плотности ρ и влажности W требуется рассчитать по формулам следующие характеристики физических свойств грунта. 1. Плотность сухого грунта (скелета грунта) ρ d , представляющую собой массу минеральных частиц в единице объема грунта нарушенной или ненарушенной структуры и определяемую по формуле: W 1 ρ ρ d , г/см 3 ; т/м 3 , где W – влажность в долях единицы. 2. Удельный вес грунта γ – вес единицы объема грунта. Определяется по формуле g ρ γ , кН/м 3 , где g ≈ 10 м/с 2 – ускорение свободного падения. 3. Удельный вес твердых частиц грунта – вес единицы объема минеральных частиц g ρ γ S S , кН/м 3 , где ρ s – плотность твердых частиц грунта. Плотностью твердых частиц грунта называется масса единицы объема минеральных частиц в плотном теле, т.е. ρ s представляет собой отношение массы минеральных частиц грунта только к их объему. Определяется опытным путем. Для большинства грунтов ρ s меняется в незначительных пределах – от 2,20 до 2,95 г/см 3 и в среднем может быть принята равным для песчаных грунтов – 2,65, для глинистых – 2,70 г/см 3 4. Удельный вес сухого грунта (скелета грунта) γ d – вес минеральных частиц в единице объема грунта 30 g d ρ d γ , кН/м 3 . 5. Коэффициент пористости е – отношение объема пор к объему минеральных частиц в грунте, выраженное в долях единицы. Определяется по одной из следующих формул: d d s d d s å ; ρ ρ ρ å 6. Пористость грунта n – отношение объема пор к объему всего грунта, выраженное в % или долях единиц 100% ) ρ ρ (1 n s d или 100% ) (1 n s d 7. Степень влажности S r (коэффициент водонасыщенности) – отношение природной влажности грунта к его полной влагоемкости, соответствующей полному заполнению пор грунта водой, т.е. ; s w sat e W ; s w sat e W или w s r e W S , w s r e W S где ρ w =1 г/см 3 , т/м 3 – плотность воды, γ w =10 кН/м 3 – удельный вес воды. По ГОСТ 25100-96 крупнообломочные и песчаные грунты по степени влажности подразделяются на: маловлажные при 0< S r ≤0,5; влажные – 0,5< S r ≤0,8; насыщенные водой – 0,8< S r ≤1. При неполном водонасыщении (S r <1) грунт представляет трехфазную систему: твердые минеральные частицы, вода и газы. При полном водонасыщении (S r =1) неуплотненные грунты, в большинстве случаев залегающие ниже уровня грунтовых вод (пески, супеси, слабые суглинки и глины, илы при наличии в порах свободной, гидравлически непрерывной воды), представляют двухфазную систему, называемую грунтовой массой. 8. Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды e 1 γ γ γ w s sb или n) )(1 γ (γ γ w s sb , кН/м 3 . Примечание. Точность вычислений: n – 0,1; ρ d , S r , γ sb – 0,01; е – 0,001. 31 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 Определение зернового (гранулометрического) состава песчаного грунта и степени неоднородности зернового состава (ситовый метод) Зерновым (гранулометрическим) составом грунта называется содержание по массе групп частиц (фракций) различной крупности, выраженное в процентах по отношению к общей массе сухой навески, взятой для анализа. Гранулометрический состав является одним из важных показателей, определяющих физико-механические свойства грунта. От него зависят такие свойства, как пластичность, пористость, сопротивление сдвигу, сжимаемость, водопроницаемость и др. Для крупнообломочных и песчаных грунтов зерновой состав является основным классификационным показателем, по которому последним присваивается строительное наименование или тип (таблица 2 ГОСТ 25100-95. Определение зернового состава заключается в разделении грунта на фракции (группы частиц), близкие по крупности, и установлении их процентного содержания. Зерновой (гранулометрический) состав песчаных грунтов определяется ситовым методом, т.е. путем просеивания их через набор калиброванных сит. Размер фракций определяется размерами отверстий двух смежных сит, а масса этих фракций – взвешиванием остатков на каждом сите. Необходимое оборудование и материалы: o песчаный грунт в воздушно-сухом состоянии; o набор сит с размерами отверстий 2; 0,5; 0,25; 0,1 мм, поддон и крышка; o технические весы с разновесами; o нож, кисточка для сметания частиц с сит. Подготовительные работы Грунт со строительной площадки доведен до воздушно-сухого состояния; отдельные комки осторожно растерты в фарфоровой ступке резиновым пестиком во избежание разрушения отдельных зерен. Ход работы: 1. Предварительно проверив чистоту каждого сита, собрать набор сит в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения размера отверстий. 2. Отобрать по методу квадратов среднюю пробу песчаного грунта для анализа. Для этого рассыпать грунт тонким слоем на листе плотной бумаги или картоне, провести ножом в продольном и поперечном направлениях борозды, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отобрать понемногу грунта из каждого квадрата. Масса средней пробы должна составлять около 100 г (взвесить с точностью до 0,1 г). 32 3. Взвешенная проба грунта высыпается на верхнее сито, закрывается крышкой и просеивается через весь набор сит в течение 5 минут. 4. Остатки грунта на ситах и в поддоне взвешиваются с точностью до 0,1 г и результаты записываются в таблицу 3. Сумма масс всех фракций (остатков на ситах) сравнивается с массой, взятой на анализ пробы. При расхождении массы более чем на 0,5% анализ повторяют. 5. Вычисляется процентное содержание каждой фракции с точностью до 1% , как отношение остатка на сите к суммарной массе всех остатков, а также содержание частиц в %% нарастающим итогом, начиная с меньшего диаметра частиц. Все данные заносятся в таблицу. Таблица 3. Форма записи результатов определения зернового гранулометрического состава песчаного грунта (с примером) Диаметр фракций, мм Остатки на ситах Диаметр частиц, мм Содержание частиц, % Примечание г % >2 2-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1 <0,1 12,2 14,2 30,5 40,6 4,1 12 14 30 40 4 ― <2 <0,5 <0,25 <0,1 ― 88 74 44 4 Масса пробы m=102 г Сумма остатков на ситах m 1 =101,6 г Проверка: 0,5% 100% m m m 1 6. По полученным данным в соответствии с ГОСТ 25100-2011 устанавливается тип песчаного грунта: песок гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий, пылеватый. Результат определения зернового (гранулометрического) состава: т.к. содержание частиц крупнее ……..мм составляет (по массе) более …….%, песок _(название). Наименования крупнообломочных и песчаных грунтов, установленные по ГОСТ, должны дополняться указанием о степени неоднородности их зернового состава. Для определения степени неоднородности крупнообломочных и песчаных грунтов строят кривую распределения зернового состава (рис. 2). На оси абсцисс откладывают диаметры частиц в мм (для сокращения размеров графика по горизонтали рекомендуется логарифмический масштаб), а по оси ординат – процентное содержание частиц нарастающим итогом, начиная с меньшей фракции. Степень неоднородности гранулометрического состава песчаного грунта определяется по формуле: , d d C 10 60 u 33 где d 60 – диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по массе) 60% частиц; d 10 – диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по массе) 10% частиц. При С u ≥3 к наименованию крупнообломочных и песчаных грунтов добавляют слово «неоднородный», С u <3 – «однородный». 2,00 0,10 d 10 2,40 0,25 2,70 0,50 d 60 3,00 1,00 3,30 lg d,мк 2,00 d,мм 10 20 80 60 70 40 50 30 90 100 СОДЕРЖАНИЕ Ч АСТ ИЦ, % Рисунок 2 - Кривая распределения зернового (гранулометрического) состава песчаного грунта По кривой распределения зернового состава песчаного грунта определяются d 10 , d 60 и вычисляется степень неоднородности. Результат: _________; 10 60 u d d C песок ___________________(тип песчаного грунта с указанием степени неоднородности) 34 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 Определение характерных влажностей пылевато-глинистого грунта. Число пластичности и показатель текучести пылевато-глинистого грунта. Для пылевато-глинистых грунтов первостепенное значение имеет не общий зерновой (гранулометрический) состав, а содержание мелких и мельчайших частиц (плоскочешуйчатых или тонкоигольчатых мономинеральных частиц размером не менее 0,005 мм) и, главное, диапазон влажности, в котором грунт будет пластичным. Этот диапазон влажности характеризуется так называемым числом пластичности J Р и равен разности между двумя влажностями, соответствующими двум состояниям грунта: на границе текучести W L и на границе раскатывания (пластичности) W P : J Р = W L – W P . Граница текучести W L соответствует влажности, при которой грунт переходит в текучее состояние, а граница раскатывания W P – влажности, при которой грунт теряет свою пластичность. В зависимости от числа пластичности выделяются три типа пылевато- глинистых грунтов: супесь, суглинок и глина (таблица 2 ГОСТ 25100-82). Характерные влажности достаточно хорошо определяют физическое состояние пылевато-глинистых грунтов, которое в зависимости от содержания воды меняется в значительных пределах и может быть твердым, пластичным и текучим. Характеристикой состояния является консистенция, под которой понимается густота и в известной мере вязкость глинистых грунтов, обуславливающие их способность сопротивляться пластическому изменению формы. Числовой характеристикой консистенции является показатель текучести – J L , определяющий выражением , P L P L W W W W J где W – влажность грунта в естественном состоянии. Разновидность пылевато-глинистых грунтов по показателю текучести определяется по таблице 2 ГОСТ 25100-82. Показателем текучести пользуются при выборе глубины заложения фундаментов, определении условного расчетного давления на грунты оснований по таблицам СНиП и в других случаях. Необходимое оборудование и материалы: o грунт (сухой и влажный); o эксикатор, шпатель (нож); o колба с водой, бюксы – 2 шт; o балансирный конус; o стандартный металлический стаканчик с подставкой; |