Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет

имени М.Т. Калашникова»

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Механика грунтов»

для студентов, обучающихся по направлению "Строительство"

Ижевск

Издательство ИжГТУ

2013

УДК 624.133

Р е ц е н з е н т Хетагури К.Б., главный инженер ООО "Строй-Эксперт"

С о с т а в и т е л и: Турчин В.В., канд. техн. наук; Крутиков В.А., канд. техн. наук; Токарев Ю.В., канд. техн. наук

Рекомендовано Советом факультета «Инженерно-строительного» к использованию в качестве учебно-методических материалов для использования в учебном процессе для направления 270100 «Строительство» по дисциплине «Механика грунтов» (протокол № 6 от «29.10.13»)

Рекомендовано к изданию на заседании кафедры "Геотехника и строительные материалы" ИжГТУ (протокол № 9 от 16.10.13 )

Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Механика грунтов» для студентов очной и заочной форм обучения по направлению «Строительство» / сост. В. В. Турчин, В. А. Крутиков, Ю. В. Токарев. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2013. – 20 с: ил.2

УДК 624.133

© Турчин В.В., Крутиков В.А., Токарев Ю.В., составление, 2013

© Издательство ИжГТУ, 2013

Введение

Лабораторные занятия по дисциплине «Механика грунтов» являются необходимой частью освоения курса. Методические указания разработана в соответствии с госу­дарственным образовательным стандартом и призвана ознакомить студента с основными задачами механики грунтов, определением напряженно-деформированного состояния грунтового массива в зависимости от действующих внешних факторов: статических и динамических нагрузок, предельного состояния грунтов, давления грунтов на ограждающие сооружения.

Лабораторная работа №1 физические характеристики грунтов

Для использования грунтов в инженерно-строительных целях необходимо знать следующие характеристики, определяющие их состояние и возможное его изменение под влиянием различных факторов. Физическое состояние грунтов устанавливается по основным физическим характеристикам (плотность грунта, плотность частиц грунта, природная влажность, границы пластичности – для глинистых грунтов).

Задание 1. Определение плотности грунта (естественной ненарушенной структуры) ρ и удельного веса грунта γ.

Плотностью грунта называется отношение массы грунта к занимаемому им объему [т/м³, г/см³].

Удельным весом грунта называется вес единицы объема грунта в его естественном состоянии [кН/м³].

Для определения плотности грунта необходимо измерить массу образца и определить его объем, сохранив естественное состояние грунта. Для связных грунтов используем метод режущего кольца, который состоит в задавливании в грунт цилиндрической обоймы известного объема, масса образца грунта находится по разности массы кольца с грунтом и собственной массой кольца, взвешенной заранее. Для определения массы грунта используют технические весы с точностью взвешивания до 0,01 г. Для определения размеров режущего кольца используется штангенциркуль.

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу. Проводится не менее 3 опытов. В качестве расчетного значения плотности грунта принимается среднеарифметическое значение.

Таблица 1. Определение плотности

№ п/п	Размеры режущего кольца, см			Масса, г			Плотность г/см3
	Высота	Диаметр	Объем см3	Кольца	Кольца с грунтом	Грунта
1
2
3

Плотность грунта г/см³.

Удельный вес грунта γ = g *ρ = 9.81* ρ=____________________

Задание 2. Определение природной влажности грунта W.

Влажностью грунта называется отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе частиц грунта исследуемого образца.

Влажность определяется высушиванием образца грунта естественной влажности в сушильном шкафу - термостате при температуре 105°С до его постоянной массы.

Результаты испытаний заносятся в таблицу. Проводится не менее 3 опытов. В качестве расчетного значения влажности фута принимается среднеарифметическое значение.

Таблица 2. Определение влажности образцов

№ бюксов	Масса бюкса, г				Масса, г			Влажность грунта, % W=100m1/m2
	пустого	с влажным грунтом	с сухим грунтом	воды в грунте, m1		сухого грунта, m2

Влажность грунта W= % ,

в относительных единицах .

Задание 3. Определение влажности глинистого грунта на грани­це текучести W_L.

Влажность грунта на границе текучести соответствует влажности, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Эта влажность соответствует такой влажности грунтовой пасты, при которой стандартный балансирный конус (массой 76 г с углом при вершине 30) погружается в грунт от собственного веса на глубину 10 мм.

После приготовления однородной массы грунта влажность на границе текучести определяется в той же последовательности, что и природная влаж­ность грунта.

Таблица 3. Определение влажности грунта

№№ бюксов	Масса бюкса, г			Масса, г		Влажность грунта, % W=100m1/m2
	пустого	с влажным грунтом	с сухим грунтом	воды в грунте, m1	сухого грунта, m2

Влажность на границе текучести = %

в относительных единицах ______________.

Задание 4. Определение влажности глинистого грунта на грани­це раскатывания Wр.

Влажность на границе раскатывания соответствует влажности, при которой грунт теряет пластичность и переходит в твердое состояние.

Влаж­ность на границе раскатывания определяется раскатыванием грунта в шнур. Качественно W_Р соответствует такому состоянию, когда шнур, сделанный из влажного грунта, при раскатывании до диаметра 3 мм (подсыхая при раска­тывании) начинает крошиться на отдельные кусочки по 1 см длиной. Кусочки грунта, потерявшие пластичность, собирают и помешают в подготовленные к опытам бюксы.

Таблица 4. Определение влажности на границе раската.

№№ бюксов	Масса бюкса, г				Масса, г			Влажность грунта, % W=100m1/m2
	пустого	с влажным грунтом	с сухим грунтом	воды в грунте, m1		сухого грунта, m2

Влажность на границе текучести = %

в относительных единицах ______________.

Задание 5. Определение наименования и консистенции глини­стого грунта.

Число пластичности грунта характеризует величину интервала влаж­ности, в пределах которого грунт сохраняет пластичное состояние. Величина числа пластичности грунта отражает «глинистость^» грунта, т.е. содержание в нем глинистых и коллоидных частиц.

По ГОСТ 25100-82 глинистые грунты в зависимости от числа пла­стичности подразделяются на:

1. Супеси Iр < 0.07

2. Суглинки I_Р = 0.07-0.17

3. Глины Iр>0.17

Число пластичности грунта I_p=W_L-W_p =______________

По ГОСТ 25100-82 определяем наименование глинистого грунта.

Исследуемый грунт:_________________

Показателем консистенции называют числовую характеристику, по­казывающую в каком состоянии находится грунт в условиях естественного залегания.

Таблица 5. Классификация глинистых грунтов по консистенции.

Супеси		Суглинки и глины
Консистенция	IL	Консистенция	IL
Твердая	< 0	Твердая	< 0
Пластичная	0 – 1	Полутвердая	0 – 0,25
Текучая	>1	Тугопластичная	0,25 – 0,50
		Мягкопластичная	0,50 - 0,75
		Текучепластичная	0,75 - 1
		Текучая	>1

Показателем консистенции или индексом текучести служит выражение I_L=(W-W_p) / Iр = (__________)/__________ =____________

По ГОСТ 25100-82 определяем, что исследуемый грунт имеет консистенцию

Полная классификационная характеристика исследуемого грунта: _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 6. Определение плотности частиц грунта ρ_s и удельного веса частиц грунта γ_ѕ.

Плотностью частиц грунта называется отношение массы частиц образца грунта, высушенного при температуре 105⁰С до постоянной массы к их объёму [т/м³, г/см³].

Масса частиц грунта определяется взвешиванием на технических весах. Для определения объема частиц грунта используется пикнометр – тонкостенная колба из термостойкого стекла строго определенного объема.

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу. Проводится не менее 3 опытов. В качестве расчетного значения плотности частиц грунта принимается среднеарифметическое значение.

Плотность частиц грунта вычисляется по формуле:   

ρ_s = ρ_w*m_o/(m_o+ m₃₊ m₄)= _____________г/см³,

где ρ_w - плотность воды (1 г/см³)

Таблица 6. Определение плотности частиц грунта

№№ пик-ном.	Масса пикнометра, г				Масса навески сухого грунта, г	Плотность частиц грунта, г/см3
	пустого	с сухим грунтом	с грунтом и водой налитой до кольцевой риски
			до кипячения	после кипячения
	m1	m2	m3	m4	mo= m2- m1	ρs

Плотность частиц грунта ρ_s =_________________г/см³

Удельный вес частиц грунта γ_s = g* ρ_s = 9.81* ρ_s =________кН/м

Плотность частиц грунта может быть определена по среднему значению для данного вида грунта по таблице.

Таблица 7. Среднее значение плотности частиц грунта

Наименование грунтов	Среднее значение ρs, г/см3
пески	2,66
супеси	2,7
суглинки	2,71
глины	2,74

Плотность частиц исследуемого грунта ρ_s =______________г/см³