Лаб-2014 МГ

фракции 5-2 мм A 35 100 7% и т. д.

500

2 Полные остатки:

фракции10-5 мм -2%;

фракции 5-2 мм - 2 + 7 = 9%и т. д.

3 Полные проходы (количество частиц мельче данного размера): фракции крупнее 10 мм 100-0=100%;

фракции10-5 мм 100-2 = 98%; фракции 5-2 мм 100-9 = 91% и т. д.

Вывод: грунт - песок средней крупности, так как полный остаток на сите

0,25 мм более 50%.

Лабораторная работа 5 Определение капиллярных свойств грунтов

Цель работы. Определить высоту капиллярного поднятия воды в образце грунта.

Оборудование. Стеклянные трубки диаметром 2...3 см, длиной 0,5...1,0 м, штатив, стеклянная воронка с резиновой трубкой, часы, линейка.

Подготовка пробы. Нижний конец стеклянной трубки обвязывают марлей, трубку наполняют рыхлым воздушно-сухим грунтом, слегка уплотняя постукиванием по трубке резиновым пестиком.

Ход работы. Наполненную грунтом трубку укрепляют в штативе, опустив нижний конец ее в кристаллизатор с водой на 0,5...1 см. Уровень воды в кристаллизаторе поддерживают постоянным. Замечают время погружения трубки в воду и по мере поднятия воды (цвет грунта потемнеет) замеряют высоту капиллярного поднятия в следующие промежутки времени: 5; 10; 20; 30 мин, затем через 1; 2 и 24 ч от начала опыта. При неравномерном поднятии воды отсчет берут по среднему уровню.

Оформление расчета по определению капиллярных свойств приведено в таблице.

Таблица - Результаты определения капиллярного поднятия воды в образце грунта

22

Вывод: высота капиллярного поднятия составила ____ см.

Лабораторная работа 6 Определение природной влажности грунтов весовым методом

Цель работы. Определить природную весовую влажность грунтов весовым методом.

Оборудование. Стаканы или бюксы с крышками, технические весы с разновесами, сушильный шкаф, эксикатор.

Подготовка пробы. Пробу влажного грунта берут в количестве не менее 15 г.

Ход работы. Природная влажность грунта определяется весовым способом по ГОСТ. Пробу грунта помещают в заранее взвешенный стакан (бюкс), плотно закрывают крышкой и взвешивают. Стаканы с открытой крышкой (крышка внизу стакана) ставят в сушильный шкаф и высушивают пробу при температуре 100...105°С до постоянной массы, т. е. до тех пор, пока разница между двумя последующими взвешиваниями будет не более 0,02 г от массы взятой пробы. Первичное высушивание глинистых грунтов производится в течение 5 ч, песчаных - 3 ч. Каждое последующее высушивание глинистых грунтов производят в течение 2 ч, песчаных - 1ч.

После высушивания стаканы закрывают крышками и охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием. Для расчета влажности принимают наименьшую массу стакана (бюкса) с грунтом и крышкой после высушивания.

Влажность грунта W определяют в долях единицы или в процентах по формуле

где m - масса пустого стакана с крышкой (бюкса), г; m1 - масса стакана с крышкой и влажным грунтом, г; m0 - масса стакана с крышкой и высушенным грунтом, г.

Погрешность вычисления влажности должна быть в пределах 0,1 %. При расхождении результатов двух параллельных определений более чем на 10 % количество определений необходимо увеличить до трех и более. Влажность образцов грунта следует вычислять как среднее арифметическое

23

результатов параллельных определений. Результаты измерений записываются в таблицу и определяется влажность образца грунта.

Таблица - Результаты определения влажности весовым методом

Вывод: влажность W предложенного образца грунта составила ____ %

Лабораторная работа 7 Определение границ пластичности связного грунта.

Определение расчетного сопротивления грунта

Цель работы: Определить число пластичности Ip, показатель текучести IL, дать полное наименование грунта и определить условное расчетное сопротивление грунта R0.

Оборудование:

1ступка с пестиком, сито с отверстием 1 мм, тарелочные весы с разновесами, фарфоровая чашка, эксикатор.

2стаканы с крышками (бюксы), стеклянные пластинки или глянцевая бумага, технические весы с разновесами, сушильный шкаф.

3балансирный конус А. М. Васильева, фарфоровая чашка, шпатель, стаканы с крышками (бюксы), технические весы с разновесами, сушильный шкаф, секундомер.

Балансирный конус А. М. Васильева: 1- конус; 2 – ручка; 3 – балансирующее устройство; 4 – стаканчик; 5 – грунтовое тесто; 6 – подставка.

24

Подготовка пробы: среднюю пробу грунта, просеянного через сито с отверстиями 1 мм, берут в количестве 100 г, грунт в чашке увлажняют дистиллированной водой до состояния пластичного теста, пластичное, рабочее тесто не должно рассыпаться, растекаться и пачкать руки. Готовое тесто скатывают в комок, помещают в эксикатор над водой и выдерживают не менее 2 ч для равномерного увлажнения.

Ход работы: Работа выполняется в несколько этапов:

1подготовка основной пробы;

2определение нижней границы раскатывания Wp (влажность на границе раскатывания) по ГОСТ [7];

3определение верхней границы текучести WL (влажность на границе текучести) по ГОСТ [8]; ;

4расчёт числа пластичности Ip и показателя текучести IL.

Для определения нижней границы раскатывания Wp приготовленное грунтовое тесто тщательно перемешивают, берут из него небольшой комочек и раскатывают пальцами на стеклянной пластинке или глянцевой бумаге до образования шнура диаметром 3 мм. Раскатывание ведут, слегка нажимая на шнур. Если при этой толщине шнур сохраняет связность и пластичность, его собирают в комочек и снова раскатывают в шнур. Это повторяют до тех пор, пока шнур при диаметре 3 мм начнет делиться по всей длине поперечными трещинами на кусочки длиной 3-10 мм. Такое состояние грунта принимают за границу раскатывания. Все полученные кусочки собирают в заранее взвешенный стаканчик и определяют влажность весовым методом WР.

Для определения верхней границы WL текучести и влажности на границе текучести по ГОСТ приготовленное грунтовое тесто тщательно перемешивают шпателем и укладывают небольшими порциями в цилиндрическую форму прибора. Форму постукивают об упругую поверхность, чтобы удалить воздух. Поверхность грунтового теста заглаживают шпателем в уровень с краями формы. К поверхности грунтового теста подносят балансирный конус, смазанный тонким слоем вазелина так, чтобы острие касалось поверхности теста, опускают его, и он погружается под действием собственной массы. Если балансирный конус за 5 с опускается в тесто на 10 мм (до риски), то граница текучести достигнута. Когда глубина погружения конуса менее 10 мм, грунт переносят в фарфоровую чашку, добавляют 1-2 капли воды, перемешивают и повторяют испытание.

По достижении требуемых условий из грунта берут пробу массой не менее 10 г и определяют влажность весовым методом WL .

Влажности на границе текучести WL и на границе раскатывания рассчитывают в процентах по формуле 1 (лабораторная работа 6). Расхождения в результатах параллельных определений влажности должны быть не более 2%.

25

Число пластичности определяется по формуле

Ip = WL - Wp.

Показатель текучести определяется по формуле

IL=(W - Wp)/Ip.

Условное расчетное сопротивление глинистых грунтов определяется по таблицам приложения 3 СНиП [14,15] в зависимости от коэффициента пористости е, числа пластичности Ip и показателя текучести IL.

Оформление работы приведено в таблице.

Таблица –Результаты определения влажности грунта на границе текучести

Вывод: Исследуемый грунт является ____________________. Коэффициент пористости е= ______.

Индекс пластичности Ip= _________. Показатель консистенции IL =______. Условное расчетное сопротивление R0 = _______.

Лабораторная работа 8 Определение коэффициента фильтрации песка

Цель работы. Определить коэффициент фильтрации песка kф. Оборудование. Прибор ПКФ для определения коэффициента

фильтрации песка, прибор стандартного уплотнения СоюздорНИИ, стеклянный сосуд.

ПКФ фильтрационный прибор для определения коэффициента фильтрации песка и песчаных грунтов

26

Подготовка пробы. Среднюю пробу воздушно-сухого песка просеивают через сито с отверстиями 5 мм и берут навеску массой m г. В песок добавляют воды: для крупно- и среднезернистых песков 5 %, для мелкозернистых песков 6 %.

Ход работы. Для увлажнения m г мелкозернистого песка требуется

6% воды, или 6 m ___ см3.

100

Для опыта берут водопроводную воду, которой дают предварительно отстояться 2-3 ч.

Песок с водой тщательно перемешивают и накрывают влажной тканью, оставляя для равномерного увлажнения на 20 мин, если песок чистый и не содержит пыли и глины. Если песок загрязнен и содержит более 3 % глинистых частиц, его выдерживают в эксикаторе над водой или в ванне с гидравлическим затвором в течение 10 - 12 ч. На следующий день или через 20 мин (если песок чистый) его еще раз перемешивают и берут навеску влажного песка массой 360 г, разделив ее на три равные части (по 120 г).

Загрузку трубки прибора СоюздорНИИ производят в три слоя, последовательно засыпая влажный песок по частям. Каждую часть песка (120 г) уплотняют, устанавливают уплотнитель на поверхность песка и дают 25 ударов груза массой 0,5 кг, падающего с высоты 30 см. Причем третью часть уплотняют не сразу. Дают 15 ударов, после чего линейкой-шаблоном проверяют толщину песка в трубке в нескольких точках по окружности. Если толщина песка в трубке меньше требуемой, т. е. меньше 100,4 мм, добавляют

27

недостающее количество из расчета 3 г на 1 мм слоя песка и дают оставшиеся 10 ударов груза-уплотнителя. Общее количество ударов равно 75. Если при этом толщина песка окажется снова недостаточной, добавляют песок из того же расчета и дают два дополнительных удара. Затем проверяют высоту незаполненной части трубки, которая должна быть равна 119,6 мм. Если после 15 ударов по третьему слою песка будет излишек, то его измерительной линейкой равномерно по всей площади сгребают и дают недостающие 10 ударов. Отобранный сверху песок нужно взвесить, чтобы уточнить массу песка в трубке. Площадь трубки прибора F=19,94 см2, толщина слоя песка (высота фильтрующего слоя) l=100,4 мм, объем песка V=200 см3, первоначальная масса m=360 г, добавка песка m1= 12 г. Вычисляют плотность влажного песка после уплотнения

m m1 360 12 1,86 г/см3. V 200

Такой метод загрузки и уплотнения удобен, требует немного времени и освобождает от предварительного определения максимальной плотности скелета песка в приборе стандартного уплотнения.

Для определения влажности песка при загрузке из оставшегося влажного песка берут среднюю пробу в бюкс и определение производят весовым методом.

Для насыщения песка водой трубку прибора ставят в стеклянный сосуд на подставку. Воду сначала наливают до половины загруженной пробы и постепенно доливают до уровня на 20 мм выше слоя песка в трубке. В зависимости от гранулометрического состава и плотности скелета песка требуется разное время для насыщения его водой, в среднем от 30 мин. до 2 ч. При испытании мелкозернистого загрязненного песка полное насыщение длится свыше 2 ч.

После полного насыщения песка водой трубку прибора устанавливают на подставке в дополнительный металлический стакан и все это ставят на поддон. Если испытание проводят при гидравлическом градиенте I = 1, тогда воду в трубку наливают до метки «0» и уровень будет Н1=200,8 мм. В стакан воду доливают до краёв, и уровень ее будет Н=100,4 мм, а высота фильтрующего слоя песка в трубке l=100,4 мм. Тогда гидравлический градиент

I H1 H 200,8 100,4 1. l 100,4

Весь прибор устанавливают так, чтобы метка «0» водомерной трубки была на уровне глаз для более точного наблюдения. Время понижения уровня воды в стеклянной водомерной трубке отмечают по секундомеру по нижнему мениску. Отсчет производят по шкале от 0 до 5 см или от 0 до 3 см и менее в зависимости от скорости фильтрации. В том случае, когда при начальном гидравлическом градиенте I=1 понижение уровня воды в стеклянной водомерной трубке на 5 см продолжается более 10 мин.,

28

испытание можно производить при первоначальном гидравлическом градиенте I=2. Тогда прибор вместе с подставкой ставят на поддон.

При наличии медленно фильтрующих загрязненных песков можно ограничиться отсчетами делений от 0 до 1 см или от 0 до 2 см. После первого отсчета снова доливают воду до нулевой отметки и отсчет повторяют 3-4 раза в зависимости от сходимости результатов. Из 3-4 отсчетов берется среднее значение в секундах.

Примечание. Если уровень воды в водомерной трубке долго не понижается (вследствие засорения нижнего отверстия трубки при засыпании в прибор гравия), то необходимо тонкой проволокой прочистить стеклянную трубку. Если это не поможет, добавить сверху в трубку воду из груши под напором и трубка начнет действовать. При этом на поверхности гравия и на песке никакого размывания не будет, так как нижнее отверстие трубки находится на 2,5 см выше уровня песка.

После окончания опыта трубку вынимают из воды, дают время для стекания воды, затем отвертывают нижнее донышко, и при небольшом встряхивании песок свободно выпадает из прибора. Прибор промывают под краном, а водомерную трубку - струей воды из резиновой груши.

Вычисление коэффициента фильтрации производят при t=10°С по формуле

где l - высота фильтрующего слоя песка, см (в данном случае l=10 см); t" - время, за которое понижается уровень воды в водомерной трубке от 0 до 2- 3 или 5 см, с; S - величина падения уровня воды в водомерной трубке за время t" (1-3 или 5 см), см; h0 - первоначальный напор воды в приборе, т. е. разность уровней воды в трубке и стакане. 864 - коэффициент перевода (см/с в м/сут); r - температурная поправка; r 0,7 0,03 T ; Т°-

температура воды при опыте.

При гидравлическом градиенте I=1 h0=200,8-100,4=100,4 мм, или 10 cм; при I=2 h0 =200,8-0=200,8 мм, или 20 см.

первоначального напора - берется из таблицы, вычисленной проф. Каменским.

Примечание. Коэффициент фильтрации выражают в целых числах при kф>5 м/сут. При kф<5 м/сут вычисления производят с точностью до десятых.

29

Таблица - Таблица Каменского зависимости величины падения уровня воды от первоначального напора

30