Материал: 1961

11

метод высушивания проб грунта до постоянной массы для определения влажности и степени водонасыщения его (весовой метод);

метод с использованием балансирного конуса Л.М. Васильева для определения характерных влажности и числа пластичности грунтов;

метод непосредственного наблюдения с использованием капилляриметра системы Г.Н. Каменского для определения высоты капиллярного поднятия воды в грунтах;

метод с использованием стеклянной трубки Г.Н. Каменского для определения коэффициента фильтрации песчаных и супесчаных грунтов;

метод определения набухания по приросту объема грунта в процессе насыщения его водой с помощью прибора конструкции Знаменского (ПКЗ) и др.

1.5. Физико-механические свойства грунтов

Основными физическими свойствами грунтов являются: удельная и объемная массы, влажность, пористость, пластичность, липкость, набухание, усадка, водопроницаемость, коэффициент фильтрации, модуль деформации.

Удельной массой грунта называется отношение массы твердой фазы грунта к его объему или к массе воды равного объема при температуре 4 ºС Она служит показателем минералогического состава грунта. Для большинства грунтов, лишенных органических веществ, удельная масса колеблется от

2,6 г/см3 до 2,8 г/см3.

Объемная масса грунта представляет собой массу грунта в естественном состоянии, отнесенную к его объему. Различают объемную массу влажного грунта, равную отношению массы образца грунта, высушенного при 100…105 ºC до постоянной массы, к его первоначальному объему (до высушивания). В зависимости от зернового состава объемная масса грунтов изменяется в пределах от 1,5 г/см3 до 1,8 г/см3.

Влажностью грунта называют количество (в %) содержащейся в нем воды по отношению к его абсолютно сухой массе. Влажность грунта – величина переменная и может колебаться, в широких пределах.

12

Влажность грунта определяют по формуле

где w – влажность грунта в % от массы сухого грунта; g1 – масса бюкса с влажным грунтом, г;

g0 – масса бюкса с высушенным до постоянной массы грунтом, г; g – масса пустого бюкса, г.

Пористость грунта выражает отношение объема пор в грунте к общему объему, занимаемому грунтом, и может быть определена по формуле

где n – пористость грунта, %;

γск – объемная масса скелета грунта, г/см3;

γy – удельная масса грунта, г/см3.

Пластичностью грунта называют способность его деформироваться под действием внешнего давления без разрыва сплошности массы и сохранять приданную форму после прекращения действия деформирующего усилия.

Число пластичности представляет собой интервал влажности, в пределах которого грунт находится в пластичном состоянии. Оно определяется как разность между границей текучести и границей раскатывания грунта. Число пластичности является важной классификационной характеристикой для глинистых грунтов, и по нему определяют виды и разновидности глинистых грунтов.

Липкость – способность связных грунтов прилипать к различным предметам.

Набухание грунта – увеличение объема при насыщении водой. Этим свойством, так же как и липкостью, обладают только связные грунты вследствие наличия в их составе глинисто-коллоидных частиц, способных гидратировать.

Усадка грунтов – свойство, противоположное набуханию. Водопроницаемостью грунтов называют способность их пропускать через

свою толщу воду, находящуюся под влиянием силы тяжести или под действием гидростатического напора. Скорость просачивания воды через толщу грунта в

13

основном зависит от гранулометрического состава и степени уплотнения грунта, т.е. от величины пор в последнем.

Коэффициент фильтрации измеряется отношением расхода воды в единицу времени через единицу площади поперечного сечения грунта при гидравлическом градиенте λ =1.

Плотность – свойство грунта оказывать сопротивление при его расчленении. Плотность образца грунта ( ρ, кг/м3) равна отношению массы частиц образца грунта, высушенного при 100…105 °С до постоянной массы, к их объему.

Разрыхляемость – увеличение объема грунта при нарушении (разработке) его естественного сложения. Коэффициент разрыхления характеризует отношение объема разрыхленного грунта к объему, который он занимал в естественном залегании.

Модуль деформации грунта характеризует его сжимаемость и представляет собой коэффициент пропорциональности между приращением давления на штамп и приращением осадки штампа, отнесенный к его диаметру. Модуль деформации является обобщающей характеристикой, отражающей как упругие, так и пластические деформации грунта.

Модуль упругости грунтов характеризует сопротивление деформированию под действием нагрузок в стадии обратимых (упругих) деформаций.

l

где P – действующая нагрузка, МПа;

D – диаметр штампа, м;

l– величина упругого прогиба, м;

μ– коэффициент Пуассона ( μ = 0,27 для крупнообломочных грунтов,

μ= 0,30 для песков и супесей, μ = 0,42 для глин).

14

2. Лабораторные работы

Лабораторная работа № 1 Определение зернового состава несвязного грунта ситовым способом

Цель работы: изучить методику определения зернового состава грунтов в лабораторных условиях и научиться определять зерновой состав несвязного грунта ситовым способом.

Оборудование: электронные весы, набор стандартных сит с диаметром отверстий 5; 2; 1; 0,5; 0,25 мм; фарфоровая ступка и пестик с резиновым наконечником, совок, фарфоровые (алюминиевые) чашечки для фракций грунта (или листы бумаги), кисточки для сметания фракций грунта с сит.

Перед определением зернового состава в полевых условиях грунты предварительно подготавливают. Подготовка грунтов имеет цель – разрушить агрегаты и микроагрегаты, содержащиеся в них. Она может быть осуществлена механическим, химическим и физико-механическим методами воздействия на грунт.

Наиболее часто применяемым методом воздействия является механический, к которому относятся методы растирания в сухом или во влажном состоянии, взбалтывания или кипячения приготовленной суспензии.

Определение зернового состава грунта заключается в разделении его на фракции, т.е. группы зерен (твердых минеральных частиц), близкие по крупности, и установлении их процентного содержания.

Порядок выполнения работы

1.Методом квартования отобрать пробу воздушно-сухого грунта массой 100 г для мелко- и среднезернистых песков или 500 г для крупнозернистых песков.

2.Отобранную среднюю пробу грунта поместить в фарфоровую ступку и пестиком с резиновым наконечником растереть имеющиеся слипшиеся комочки грунта. Взвесить отобранную пробу с точностью не менее 0,05 % от взвешиваемой массы.

15

3.Пробу грунта высыпать в верхнее сито колонки сит и просеять ручным или механизированным способом. Полноту просеивания фракций проверяют путем просеивания каждого сита над листом бумаги. Если при этом на лист бумаги выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев ведут до тех пор, пока на бумагу не перестанут выпадать частицы грунта. Задержавшиеся зерна на каждом сите внимательно осматривают. Если среди них окажутся комочки или грунтовые агрегаты, то фракции высыпают в ступку, дополнительно растирают пестиком с резиновым наконечником и вновь просеивают.

4.Определить массу каждой фракции, задерживающейся на соответствующем сите, и прошедшей в поддон. При этом необходимо, чтобы общая масса всех фракций была равна массе первоначальной пробы грунта, взятой на анализ. При расхождении масс более чем на 1 % анализ повторяют. Если потеря грунта при просеивании менее 1 %, то ее разносят по всем фракциям пропорционально их массе.

5.Вычислить процентное содержание каждой фракции X по отношению к общей массе грунта P , зная массу Pi каждой i -й фракции