Механика грунтов

Таблица 4

Вид песчаных грунтов	Условные расчетные  давления на песчаные грунты в маловлажном  состоянии, Rо, кг/см2
Пески крупные Пески средней крупности Пески мелкме Пески пылеватые	5(0,5 МПа) 4(0,4МПа) 3(0,3МПа) 2,5(0,25МПа)

 

Из табл.4 видно, что  с изменением крупности песчаного  грунта величина R_о уменьшается в несколько раз.

Для рассмотренного примера  расчетное давление на пески мелкие:

Маловлажные R_о=3 кг/см²

Насыщенные водой R_о=2 кг/см²

Вопросы для самопроверки.

1. Какие наименования зерен грунта по крупности приняты в грунтоведении?
2. Охарактеризовать особенности проявления свойств зерен грунта различной крупности, на физических свойствах грунта.
3. Что понимается под гранулометрическим составом грунта?
4. Что такое фракция грунта?
5. Как зависит плотность компановки структуры грунта от размеров частиц песчаных и глинистых грунтов?
6. Для решения каких практических вопросов необходимо определение гранулометрического состава грунтов?
7. Какие способы применяются для определения гранулометрического состава грунтов?
8. Как производится гранулометрический анализ на ситах и для каких грунтов он применяется?
9. Как производится отбор средней навески для проведения гранулометрического анализа?
10. Какие виды песчаного грунта по крупности и содержанию зерен Вы знаете!?
11. Каким образом производится обработка результатов гранулометрического анализа по способу суммарной кривой?
12. Чем характеризуется и как определяется разнородность состава грунта?
13. Как определить наименование песчаного грунта по крупности (гравелистый, крупный, средней крупности и т. д.)?

 

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Определение видов грунта.

 

Под влажностью грунта понимают содержание в нем того или иного  количества воды.

Вода в порах может  находиться в жидком и парообразном состоянии. В жидком состоянии она может быть в связном и свободном виде.

Если поры грунта не полностью  заполнены водой, то в них всегда имеется водяной пар, перемещение  которого происходит из областей с  большей плотностью в область  с меньшей плотностью.

Поровая вода перемещается под действием сил гравитации, носит название гравитационной воды. При наличии разности напоров наблюдается перемещение воды в грунтах. При отсутствии разности напоров вода в грунте находится в неподвижном состоянии. В результате естественно протекающих процессов и различных потерь воды при эксплуатации инженерных сооружений с мокрыми технологическими процессами и других искусственных процессов связанных с потерями воды уровень гравитационной воды в грунте не является постоянным.

На границе раздела грунта выше уровня гравитационных вод наблюдается частичной заполнение пор грунта до некоторой высоты водой, которая имеет поверхность ограниченную вогнутыми менисками. Силы натяжения менисков зависят от энергии гидратации поверхности минеральных частиц грунта и определяют высоту капиллярного поднятия воды в порах грунта.

Таким образом к свободной  воде следует относить собственно свободную- гравитационную и капиллярную воду.

Влажность характеризуется  содержанием капиллярной воды в  грунте называется капиллярной и служит для определения оптимальной влажности для уплотнения песчаных грунтов.

Образование связанной  воды происходит вследствии взаимодействия молекул воды (диполей) с глинистыми и коллоидными частицами имеющими большую поверхность активность, которая обусловлена наличием отрицательных электрических зарядов.

В результате у поверхности частиц образуется слой прочносвязанной воды. Образование этого слоя сопровождается значительным выделением тепла. Прочносвязанная  вода имеет плотность 1,5- 2 г/см³ и температуру замерзания – 70 ^оС. Абсолютно сухой глинистый грунт, помещенный во влажный воздух, адсорбируются молекулы воды до тех пор пока не будет образован слой прочносвязанной воды максимальной толщины. Влажность, выражающая максимальное содержание количества воды, связывание которой сопровождается выделением тепла, носит название максимальной гигроскопической влагоемкости.

За слоем прочносвязанной  воды вокруг глинистой частицы располагается  слой менее связанной воды- рыхлосвязанной. Рыхлосвязанная вода удерживается электромолекулярными силами меньшей величины и имеет свойства близкие к свойствам обычной воды (плотность 1 г/см³ температуру замерзания -1-2 ^оС). Образование рыхлосвязанной воды сопровождается выделением тепла. Влажность, характеризующая наибольшее количество воды удерживаемое возле частицы молекулярными силами, называется максимальной молекулярной влагоемкостью.

Различают весовую и  объемную влажность. Весовой влажностью грунта W называют отношение массы воды содержащейся в грунте, к массе грунта высушенного при температуре 105 ^оС для глинистых и песчаных грунтов при 80 ^оС для загипсованных грунтов до постоянной массы, выраженной в долях единицы.

Под объемной влажностью n_w понимают отношение объема воды, содержащейся в грунте к объему твердых минеральных частиц, выраженное в долях единицы.

В инженерной практике наиболее широко применяется весовая влажность.

Естественной влажностью грунта характеризуется количеством одной и поверхностно связанной воды, содержащейся в порах грунта в естественных условиях его залегания. Величина естественной влажности является важной характеристикой физического состояния грунта, определяющей прочность грунта и поведение его под сооружением. Особое значение влажность имеет для глинистых грунтов, резко изменяющих свои свойства в зависимости от степени увлажнения.

Естественная влажность  является важным косвенным показателем, необходимым для объемной массы  скелета грунта, пористости, степени  влажности и др.

В настоящее время  разработано несколько методов определения влажности. Из них наибольшее распространение получил весовой метод, ставший стандартным. Этим методом определяют влажность грунтов для различных видов строительства на всех стадиях изысканий за исключением тех случаев, когда грунты содержат значительное количество растительных остатков.

 

Определение влажности  грунта весовым способом

(по ГОСТ 5180-84)

 

Для определения влажности  необходимо следующее оборудование:

Шкаф сушильный;

Весы лабораторные по ГОСТ 19491-74 с гирями по ГОСТ 7328-82;

Весы настольные по ГОСТ 13882-68 с гирями по ГОСТ 7328-82;

Эксикатор по ГОСТ 6371-73 с  кальцием хлористым двухводным

по ГОСТ 4161-67;

Стаканчики весовые  ВС-1 (алюминиевые с крышкой).

 

Ход работы.

 

1. Для проведения влажности грунта следует произвести отбор пробы массой не менее 15 г.
2. Пробу грунта надлежит поместить в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стеклянный или алюминиевый стаканчик с закрытой крышкой и взвесить на лабораторных весах.
3. Пробу грунта следует высушить в стаканчике с открытой крышкой в сушильном шкафу до постоянной массы.
4. Высушивание пробы до первого взвешивания следует произвести в течение 5 часов для глинистых грунтов и 3 часа для песчаных грунтов.

Последующее высушивания-взвешивания надлежит производить через 2 часа для глинистых и 1 час для песчаных грунтов.

 

 

 

 

5. Высушивание проб загипсованных грунтов следует производить в течение 8 час. Последующее высушивания-взвешивания производить через 2 часа.
6. Перед взвешиванием стаканчика с грунтом при закрытой крышке следует охладить в эксикаторе с хлористым кальцием.
7. Массу грунта надлежит определить на лабораторных весах с точностью до ± 0,01 г для массы от 15 до 50 г и ±1 г для массы 1 кг и более.
8. За результат взвешивания надлежит принимать наименьшую массу грунта со стаканчиком, при достижении разницы между двумя последовательными высушиваниями- взвешиваниями не более 0,02 г. Если при повторном высушивании- взвешивании грунтов, содержащих органические вещества наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания следует принимать также наименьшую массу.
9. Влажность образца грунта вычисляют по формуле

 

;

 

где,    g₁- масса стаканчика с крышкой и грунтом высушивания, г

    g₂- тоже, после высушивания до постоянной массы, г

   g_о- масса стаканчика с крышкой без грунта, г

                  Погрешность вычисления должна  быть в пределах 0,01.

10. Для каждого образца грунта следует произвести не менее двух параллельных определений влажности. При расхождении результатов более чем на 10% количество определений необходимо увеличить до трех и более.

 Влажность образцов  грунта следует вычислить как  среднее арифметическое результатов  параллельных определений.

11. Данные анализа и вычислений заносятся в журнал (Табл. 5).

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

Журнал определения  влажности весовым способом

№ весового стаканчика	Масса весового стаканчика gо, г	Масса весового стаканчика с влажн. грунтом g1,I,г	Масса весового стаканчика с высушенным грунтом g2, г				Влажность грунта
			I, gI2	II, gII2	III, gIII2	IV, gIV2

 

Определение влажности  грунта пикнометрическим способом.

Необходимое оборудование:

 

Пикнометр;

Весы лабораторные по ГОСТ 19491-74 с гирями по ГОСТ 7328-82;

Песчаная баня;

Щипцы.

 

Ход определений.

 

1. Отобрать пробу анализируемого грунта массой не менее 15 г и поместить ее в предварительно хорошо высушенный и взвешенный пикнометр

    (с массой g_о).

2. Взвесить пикнометр с грунтом (g₁).
3. В пикнометр с грунтом налить дистиллированной воды примерно до половины его объема кипятить на песчаной бане для удаления воздуха из грунта. Время кипения принимается от начала кипения воды до глинистых грунтов в течении 1 часа и для песчаных грунтов в течении 30 мин.
4. Пикнометр с содержимым остудить до первоначальной температуры воды, довести уровень жидкости до мерной черты и определить массу пикнометра с водой и грунтом (С).

 

 

   Рис.4   Схема определения влажного грунта пикнометрическим способом.

               1- пикнометр; 2- риска; 3- мениск; 4- дистиллированная вода.

 

                                                         

 

5. Содержимое пикнометра вылить, пикнометр тщательно промыть, налить чистой дистиллированной воды до мерной черты и взвесить (А).
6. Все взвешивания надлежит производить на лабораторных весах с точностью до ± 0,01 г.
7. Вычислить влажность образца W.

Обозначим:

В= g₁ – g_о – масса влажного грунта, г;

              А – масса пикнометра с чистой  водой , г;

              С – масса пикнометра с водой  и грунтом, г;

              Х – масса воды в грунте, г;

          В-Х – масса сухого грунта, г;

              V – объем твердых частиц грунта, равный объему

                     вытесненной воды, см³;

               ρ_S – плотность частиц грунта, г/см³;

Среднее значение плотности  частиц для различных видов грунта можно определить по табл. 6.

Таблица 6

Ориентировочные значения плотности минеральных частиц песчаных и глинистых грунтов, не содержащих водорастворимых солей и 

растительных остатков.

Вид грунтов	Среднее значение плотности                 ρS, г/см3
Пески Супеси Суглинки Глины	2,66 2,70 2,71 2,74

 

       Составим два уравнения для определения объема твердых минеральных   частиц   грунта.

 

       Решая эти уравнения найдем массу воды в грунте:

      откуда,                                    .

      Погрешность вычислений должна быть в пределах 0,001.

8. Для каждого образца грунта следует произвести не менее двух параллельных опре<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" font-s