1961

21

органического стекла с нанесенными делениями на его лицевой пласти (стенке).

Порядок выполнения работы

1.Поставить прибор для определения угла естественного откоса грунта на ровную поверхность и насыпать в его малый отсек исследуемый грунт, предварительно высушенный до воздушно-сухого состояния.

2.Постепенно, без рывков, поднять заслонку, создавая необходимые условия для свободного отсыпания грунта. Измерить высоту h и заложение d грунта в ящике и определить величину угла естественного откоса грунта α по формуле

Результаты расчетов занести в табл. 4.

4.Для определения угла естественного откоса грунта под водой в малый отсек насыпать грунт, а в большой – налить воду. Поднять заслонку на несколько мм, чтобы вода пропитала грунт, а потом поднимать выше, чтобы грунт свободно осыпался под водой. После стабилизации суспензии измерить высоту h и заложение d грунта в ящике.

5.По формулам (6) и (7) рассчитать угол естественного откоса грунта под водой α и коэффициент откоса m . Результаты вычислений занести в табл. 4.

Таблица 4

Результаты определения угла естественного откоса и коэффициента заложения откоса для грунта __________________________

22

значения

6.Повторить каждый опыт два раза. Результаты занести в табл. 4.

7.Вычислить средние значения угла естественного откоса грунта и коэффициента заложения откоса.

8.Оформить отчет и сделать выводы по результатам исследований.

Лабораторная работа № 5 Определение высоты капиллярного поднятия воды в грунте

непосредственным наблюдением

Цель работы: научиться определять высоту капиллярного поднятия воды в грунте непосредственным наблюдением.

Оборудование: стеклянная трубка диаметром 2…4 см и длиной 0,5…1 м, штатив, часы, чашка.

Капиллярным поднятием или водоподъемной способностью грунта принято называть свойства грунта поднимать на определенную высоту воду и удерживать её на этой высоте вследствие капиллярных сил, действующих в порах грунта. Это свойство грунтов количественно выражают высотой капиллярного поднятия воды грунтами hК .

Установлено, что на высоту и скорость капиллярного поднятия воды оказывают влияние зерновой состав грунтов и степень их сортировки. Чем крупнее и однороднее зерна грунта, тем меньше в нем высота капиллярного поднятия при прочих одинаковых условиях, и чем меньше эти зерна, тем она больше, что объясняется различием в размерах пор. А скорость капиллярного поднятия воды больше у крупнозернистых и меньше у мелкозернистых грунтов, что обуславливается повышенным сопротивлением движению воды в очень малых порах грунта.

Подготовка пробы

Нижний конец стеклянной трубки обвязывают марлей, трубку наполняют слоями рыхлым, воздушно-сухим грунтом, слегка уплотняя или постукиванием по трубке резиновым пестиком, или трамбовкой (по возможности с одинаковой плотностью по всей высоте).

23

24

Порядок выполнения работы

1.Наполненную грунтом трубку укрепить на штативе, опустить ее нижний конец в чашку с водой на 0,5…1 см. Уровень воды поддерживать постоянным.

2.Засечь время погружения трубки в воду и по мере поднятия воды (цвет грунта потемнеет) измерять высоту капиллярного поднятия в следующие промежутки времени: 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 мин от начала опыта, а затем через суточные промежутки. Установившийся в грунте уровень воды и считают максимальной высотой капиллярного поднятия.

3.Результаты измерений заносят в табл. 5.

4.Построить кривую зависимости высоты капиллярного поднятия воды в грунте от времени.

5.Оформить отчет и сделать выводы по результатам работы.

Таблица 5

Результаты определения высоты капиллярного поднятия грунта_____________________________

Лабораторная работа № 6 Определение коэффициента фильтрации песка в трубке КФ

Цель работы: научиться определять коэффициент фильтрации песка в трубке КФ.

Оборудование: прибор для определения коэффициента фильтрации песка (трубка КФ), сито с отверстиями 5 мм, стеклянный сосуд, термометр, секундомер.

Коэффициент фильтрации характеризует водопроницаемость (способность пропускать воду через поры) грунта, т.е. это явление, обратное в каком-то смысле предыдущему. Коэффициент фильтрации грунта равен скорости движения воды в грунте при градиенте напора, равной единице. Он выражается в следующих единицах: м/сут. или см/с. Методы определения

Подготовка пробы

Среднюю пробу воздушно-сухого песка просеять через сито с диаметром отверстий 5 мм.

Порядок выполнения работы

1.На дно подставки, которая находится в корпусе, положить латунную сетку и установить на подставке фильтрационный цилиндр.

2.Заполнить фильтрационный цилиндр просеянным через сито с отверстиями диаметром 5 мм воздушно-сухим песком.

3.Установить фильтрационный цилиндр на отметку напорного градиента J =1

инаполнить корпус водой до краев. Медленно опустить фильтрационную трубку в воду до отметки напорного градиента J = 0,8 . В таком положении

оставить прибор до момента появления влаги в верхнем торце цилиндра. После этого поместить на грунт латунную сетку, надеть на цилиндр крышку

иопустить его до нижней отметки напорного градиента, который задан при опытах.

4.Наполнить мерный сосуд водой, опрокинуть его и вставить в крышку фильтрационной трубки таким образом, чтобы его горлышко соприкасалось с латунной сеткой.

5.Отметить по шкале уровень воды в мерном цилиндре, пустить секундомер и дать возможность истечь воде в объеме 20…30 см3. Остановить секундомер

изаписать количество истекшей воды и время истечения. Одновременно замерить температуру воды.

6.Вычислить коэффициент фильтрации kф (м/сут.) по формуле

JFTτ

где Q – расход воды, см3;

T – время фильтрации воды, с;

F – площадь поперечного сечения цилиндра (25 см2); J – гидравлический градиент;

27

Количество воды, содержащееся в грунте в свободном и связанном состоянии, характеризует общую влажность грунта. Практически за общую влажность принимается то количество воды, которое удаляется из грунта при температуре 100…105 оС. Таким образом, влажностью грунта (Wг) называют количество содержащейся в нем воды, отнесенное к массе абсолютно сухого грунта.

Влажность – величина переменная и может колебаться для различных грунтов в широких пределах (особенно для мелкозернистых грунтов). Различают весовую и объемную, абсолютную и относительную влажность грунта.

Весовой влажностью грунта принято называть отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе абсолютно сухого грунта (абсолютная влажность грунта).

Влажность, выраженную по отношению к объему пор, называют относительной влажностью. Она характеризует степень заполнения пор грунта водой. Ее также называют коэффициентом насыщения или коэффициентом влажности (Кв).

Все количество воды, содержащееся в порах грунта в естественном его залегании, называется естественной влажностью. Это очень важная характеристика физического состояния грунта, определяющая его прочность и другие свойства при использовании в различных сферах строительного производства (особенно в дорожном строительстве). Для определения влажности в лабораторных условиях обычно используют метод высушивания проб грунта до постоянной его массы (термостатный способ).

Порядок выполнения работы

1. Взять (подобрать) три бюкса с крышками, плотно прилегающими и взвесить их: gб1, gб2, gб3.

2.В каждый бюкс помещают пробу грунта массой 25…30 г и опять взвешивают, предварительно хорошо закрыв крышками: gв1, gв2, gв3.

3.Затем бюксы с открытыми крышками (пометив их каждую по принадлежности бюкса) ставят в сушильный шкаф, и грунт высушивают в течение 2…5 ч при температуре 100…105 оС.

28

4.По окончании высушивания бюксы с грунтом закрывают крышками и охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры воздуха.

5.После остывания грунта в бюксах до комнатной температуры их

взвешивают: gc1, gc2, gc3.

6. Влажность грунта Wг определяют с точностью до 0,1 % по формуле

арезультаты заносят в табл. 7.

7.Определяют коэффициент влажности Кв по формуле

Величина Кв может изменяться от 0 (при Wг=0) до 1 (при Wг=Wп) Несвязные (сыпучие) грунты делят на следующие группы: Сухие и маловлажные (0<Кв≤0,5),

Влажные (0,5<Кв<0,8),

Насыщенные (0,8<Кв ≤1,0).

29

Лабораторная работа № 8

Определение оптимальной влажности и максимальной плотности грунта с помощью малого прибора стандартного уплотнения СоюздорНИИ

Цель работы: научиться пользоваться малым прибором стандартного уплотнения СоюздорНИИ.

Оборудование: малый прибор стандартного уплотнения СоюздорНИИ, сито с отверстиями диаметром 5 мм, ступка и пестик с резиновым наконечником, сушильный шкаф, эксикаторы, бюксы, технические весы, нож, чашка для приготовления грунтовой смеси.

При сооружении земляного полотна необходимо стремиться к достижению наибольшей плотности грунта γc max , так как при этом условии грунт обладает наибольшей несущей способностью и водоустойчивостью. Эффективность уплотнения грунтов зависит от их влажности, при которой производится уплотнение.

Каждый грунт в зависимости от зернового состава имеет свою оптимальную влажность, при которой этот грунт хорошо разрыхляется, не налипает на рабочие органы дорожных машин и может быть уплотнен до максимальной плотности при наименьшей работе уплотняющих машин. При этом плотность грунта, которая выражается объемной массой его скелета (минеральных твердых частиц), принято называть стандартной плотностью.

Сущность метода заключается в том, что один и тот же грунт при различной вязкости уплотняется в специальном приборе (прибор для стандартного уплотнения СоюздорНИИ) определенным количеством ударов груза-трамбовки.

Подготовка пробы

Методом квартования отбирают среднюю пробу воздушно-сухого грунта массой окало 1,5 кг и смачивают водой ориентировочно в % от массы воздушно-сухого грунта для песка 4, супеси 6, суглинка 12 и глины 18. Увлажненный грунт тщательно перемешивают и помещают в эксикатор (желательно на 10…15 ч для равномерного распределения влаги).

30

Порядок выполнения работы

1.Взвесить пустой цилиндр прибора стандартного уплотнения.

2.Из подготовленного к испытанию грунта взять навеску не менее 10 г для определения влажности грунта.

3.Собрать прибор стандартного уплотнения, смазать машинным маслом (техническим вазелином, дизельным топливом) внутренние полости разъемного цилиндра и направляющей насадки и заполнить прибор грунтом примерно до середины высоты направляющей насадки.

4.Уплотнить грунт ударами гири массой 2,5 кг, падающей с высоты 0,3 м. Число ударов гири можно принимать в зависимости от типа грунта: для песчаного – 25; супесчаного – 30; суглинистого – 35…40; глинистого – 50.

5.После окончания уплотнения снять верхний направляющий цилиндр прибора стандартного уплотнения и выступающий грунт осторожно срезать ножом заподлицо с краями разъемного цилиндра. Цилиндр вынуть, взвесить вместе

собразцом грунта с точностью до 0,1 г.

6.Определить плотность грунта γ (г/см3) по формуле

где m1 – масса цилиндра с уплотненным грунтом, г; m – масса пустого цилиндра, г;

V– объем цилиндра (грунта), равный 100 см3.

7.Рассчитать плотность сухого грунта γc (г/см3)

где W – влажность грунта, %.

8.После взвешивания грунт из цилиндра высыпают обратно в чашку, размельчают его, добавляют снова воды 2…3 % от первоначальной массы грунта, тщательно перемешивают и снова повторяют пункты 2-7.

9.Опыты с уплотнением повторяют несколько раз, каждый раз увеличивая влажность грунта на 2…3 %. Увеличение влажности с последующим уплотнением производят до тех пор, пока плотность сухого грунта не начнет устойчиво уменьшаться. Все результаты исследования занести в табл. 8.