III Опытно-полевые работы (разведка)

3.1. Бурение скважин отбор проб

Ручное бурение скважин производится побригадно на площадках, отмеченных преподавателем. Буровой комплект включает: буровую ложку, штанги и рукоятку, которые соединяются между собой стыковкой и болтовым соединением. Спуск бурового снаряда в скважину, его вращение по часовой стрелке и подъем, студенты выполняют вручную. Бурение ведут небольшими заходками (рейсами) длиной примерно 20см.

Отметка 180 м. Общая глубина скважины 1,48м из них 0.85 м – чернозем.

Проба № 1. На влажность. Отобрали в бюкс глину буровато-коричневого цвета.

Проба № 2. На пластичность. Отбирали пробу в пакет.

Проба № 3. На плотность. Пробу отбирают грунтоносом, который завинчивается на пробоотборник, последний прикрепляется стыковкой к штанге, оборудованной рукояткой. Опустив снаряд на забой скважины, его приподнимают на 0,5 м и резким ударом внедряют грунтонос в забой. Затем, повернув снаряд по часовой стрелке, отрывают его от забоя. Подняв снаряд на поверхность, осторожно, чтобы не вытряхнуть грунт, свинчивают грунтонос, ножом срезают по конусу излишки грунта и грунтонос с этикеткой укладывают в бюкс.

3.2 Описание обнажений и отбор проб

Проба № 4. Взята из обнажения песка на борту песчаного карьера. В пробоотборник заправляют режущее кольцо и устанавливают его на горизонтальную площадку. Залавливают кольцо в грунт, подрезают грунт ножом с трех сторон и мастерком, поддев кольцо снизу, поднимают пробоотборник, придерживая его левой рукой, переворачивают грунтом кверху. Осторожно убирают излишки грунта с боков кольца. Далее ножом срезают грунт, возвышающийся над кольцом по конусу, постепенно уменьшая угол наклона ножа до горизонтального положения. Срезают грунт тонкими слоями. Затем накрывают кольцо крышкой и, повернув пробоотборник горизонтально, отделяют кольцо от пробоотборника. Вновь срезают грунт – над кольцом по конусу и накрывают кольцо второй крышкой.

Проба № 5. На влажность. Грунт набирается в бюкс, примерно на две трети его емкости.

Проба № 6. На гранулометрический состав. Проба отбиралась в пакет.

3.3. Обработка проб

1. Определение влажности грунта

Были использованы пробы №1 и №5.

Для определения весовой влажности грунта:

• взвесили пустой бюкс m₁;

• затем перенесли в этот бюкс 15 г исследуемого грунта;

• взвесили бюкс с влажным грунтом m₂;

• бюкс с грунтом поместили в сушильный шкаф;

• после взвесили высушенный грунт m₃;

• рассчитали влажность по формуле

• результаты измерений занесли в таблицу №1:

Таблица №1. Журнал определения влажности грунта.

№ п/п	Наименование грунта	m1	m2	m3	W
1	песок	14,5	81,7	76	0,093
2	глина	14,5	47,3	42	0,193

2.Определение естественной плотности грунта

Были использованы пробы №3 №4.

• измерили штангенциркулем внутренний диаметр d и высоту режущего кольца h. Определили его массу m₀. Вычислили объем кольца по формуле:

• вскрыли монолит грунта;

• кольцо смазали с внутренней стороны тонким слоем вазелина. Ножом сформировали столб грунта диаметром на 1.. .2 мм больше наружного диаметра кольца; Кольцо погрузили до полного заполнения его грунтом;

• грунт подрезали на 10... 12 мм ниже режущего кольца и отделили;

• срезали избыток грунта, зачистили его поверхность ножом, удалили грунт вокруг кольца;

• взвесили кольцо с грунтом. Вычислили плотность р грунтов;

• расчеты поместили в таблицу №2:

Таблица№2. Журнал определения плотности грунта методом режущего кольца.

Наименование грунта	m1,г	m2,г	m3,г	h, см	d, см	V, см3	ρ, г/см3
песок	121,2	54,3	66,9	2	5,64	49,94	1,34
глина	125,5	89,8	35,7	3,73	2,34	16,03	2,23

3.Определение влажности грунта на пределах раскатывания и текучести.

а) Определение границы текучести

• грунтовое тесто перенесли в металлический стаканчик. Стаканчик

поставили на подставку;

• в центральную часть теста плавно опустили балансирный конус;

• взвесили пустой бюкс (m₁). Из стаканчика отобрали около 20 г грунта,

уложили в бюкс и взвесили (m₂ );

• после высушивания грунта его взвесили (m₃) и определили влажность на

г ранице текучести W_L:

б) Определение границы раскатывания

• в чашку с грунтовым тестом добавили немного сухого грунта и хорошо

перемешали;

• из полученного теста раскатали шнуры диаметром 3 мм;

• взвесили пустой бюкс (m1). Полученные от раскатывания шнуры

уложили в бюкс и взвесили (m₂);

• поставили бюкс в сушильный шкаф. После сушки взвесили грунт (m₃);

• определили влажность на границе раскатывания

• результаты измерений по двум опытам занесли в таблицу 3:

Таблица №3. Журнал для определения влажности грунта на границах текучести и раскатывания

Вил влажности	m1,г	m2,г	m3,г	W
WL	14,5	38	31,2	0,407
WP	14,5	25	23,5	0,166

По данным W_P и W_L определили показатели I_P и I_L по следующим формулам:

I_P= W_L -W_P I_L=(W- W_P)/( W_L -W_P)

I_P = 0,407 – 0,166 = 0,21 – глина;

– полутвердая;

4. Определение гранулометрического состава песчаного грунта ситовым методом

Была взята проба №6

• взвесили на весах 100 г песка;

• собрали сита в колонку. Высыпали навеску грунта в верхнее сито и закрыли его;

• пробу грунта просеяли ручным способом;

• фракции, оставшиеся на ситах, последовательно взвешивали.

• Расчет процентного содержания фракций х произвели по формуле:

где а – масса фракций,

а₀– полная навеска, г;

• результаты вычислений занесли в таблицу 4:

Таблица №4. Определение гранулометрического состава.

Размер фракции, мм	Выход фракции, %	Размер частиц, мм	содержание фракции, %
<0,1	8	0,10	8
0,10-0,25	54	0,25	62
0,25 - 0,50	7,5	0,5	69,5
0,50-2,00	10	2,00	79,5
>2,00	18,5	>2,00	98

d₆₀=0,22; d₁₀=0,11; C_u=d₆₀/d₁₀=2

Т.к. С_u<3, то песок однородный. Песок мелкий, т.к 90% фракций 0,10 – 0,15.

Определение производных и классификационных физических характеристик грунтов

К произвольным характеристикам относятся:

• плотность сухого грунта ρ_d ,

• коэффициент пористости е,

• удельный вес грунта с учетом взвешенного действия грунта γ_SВ .

К классификационным характеристикам относятся:

• число пластичности I_р,

• показатель текучести I_L ,

• коэффициент водонасыщения S_r.

Плотность твердых частиц (ρ_s) зависит только от минералогического состава твердых частиц. Для песка ρ_s=2,66 г/см³ , для глин ρ_s=2,74 г/см³.

Плотность сухого грунта (ρ_d)= ρ/ (1+W):

ρ_dгл= 2,23/(1+0,193)=1,87 г/см³;

ρ_dп=1,34/(1+0,093)=1,23 г/см³.

Коэффициент пористости (e) определяет деформацию грунта под нагрузкой

e= (ρ_s - ρ_d)/ ρ_d:

e_гл=(2,74-1,87)/1,87=0,46;

e_п=(2,66-1,23)/1,23=1,16.

Удельный вес грунта γ_II=ρg, где g=9,81 м/с²:

γ_IIгл= 2,23*9,81=21,88 кН/м³; γ_IIп=1,34*9,81=13,15 кН/м³.

Удельный вес грунта, взвешенного в воде γ_SB=g*(ρ_s-ρ_w)/(1+e), где ρ_w=1 г/см³ (плотность воды):

γ_SBгл=9,81*(2,74-1)/(1+0,46)=11,69 кН/м³;

γ_SBп=9,81*(2,66-1)/(1+1,16)=7,54 кН/м³.

Коэффициент водонасыщения (S_r) показывает степень заполнения пор водой

S_r=( ρ_s*W)/( e* ρ_w):

S_rгл=(2,74*0,193)/0,46=1,15

S_rп=(2,66*0,093)/1,16=0,21

Табл. № 5 Определение физических характеристик грунтов.

Наименование	ρd	e	γII	γSB	Sr
Глина	1,87	0,46	21,88	11,69	1,15
Песок	1,23	1,16	13,15	7,54	0,21