Dor_2199_Babaskin_Yu_G_Dorozhnoe_gruntovedenie

Рис. 20.2. Прибор для определения верхнего предела пластичности глинистых грунтов

20.2. Определение границы текучести

Границу текучести определяют как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм; Образец грунта объемом 100 см3, находящийся в воздушносухом состоянии, растирают в фарфоровой ступке, просеивают сквозь сито с сеткой № 1, увлажняют до состояния густой пасты дистиллированной водой. Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемешивают шпателем и небольшими порциями плотно укладывают в цилиндрическую бюксу. Поверхность пасты заглажи-

вают шпателем вровень с краями бюксы.

Балансирный конус, смазанный тонким слоем вазелина, подводят к поверхности грунтовой пасты так, чтобы его острие касалось ее, и плавно отпускают конус, позволяя ему погружаться в пасту под действием собственного веса.

Погружение конуса в пасту в течение 5 с на глубину 10 мм показывает, что грунт имеет влажность, соответствующую границе текучести.

Если конус в течение 5 с погрузился на меньшую глубину, грунтовую пасту извлекают из чашки, присоединяют к оставшейся пасте, добавляют немного дистиллированной воды, тщательно перемешивают и повторяют операции, указанные ранее.

При погружении конуса за 5 с на большую глубину грунтовую пасту из бюксы перекладывают в фарфоровую чашку, слегка под-

150

сушивают на воздухе, непрерывно перемешивая шпателем, и повторяют операции.

По достижении границы текучести из пасты отбирают пробу массой 15...20 г и определяют влажность грунта весовым методом, изложенным в лаб. раб. № 13 (выражение (13.1),

20.3. Определение границы раскатывания

Граница раскатывания (пластичности) определяется так же, как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при раскатывании которой в жгут диаметром 3 мм грунт начинает распадаться на кусочки длиной 3... 10 мм.

Подготовку грунта производят, как для определения границы текучести, или используют часть грунта, оставшуюся после определения верхнего предела пластичности.

Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемешивают, берут небольшой кусочек и с легким нажимом раскатывают ладонью на стеклянной пластинке до образования жгута диаметром 3 мм, длиной не больше ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут не начнет распадаться по поперечным трещинам на кусочки длиной 3... 10 мм.

Кусочки собирают в бюксы, накрываемые крышками. При массе грунта в бюксе 10... 15 г определяют влажность по методике, изложенной в лаб. раб. №13. Результаты испытаний заносят в табл. 20.1.

151

По полученным значениям границ текучести и раскатывания вычисляют число пластичности из выражения

Зная характерные влажности WL и Wp и естественную влажность

W, можно определить консистенцию грунта, которая по международной классификации характеризуется показателем текучести, определяемым по формуле

Показатель текучести IL измеряется в долях единицы. Полученное значение этого показателя сравниваем со значениями в табл. 7.7 и определяем консистенцию грунта. При IL < 0 супесь находится в твердом состоянии, при 0 < IL < 1 - в пластичном, при IL > 1 - в текучем.

Задание

1.Определить число пластичности глинистого грунта.

2.Определить консистенцию грунта.

3.Определить наименование грунта и состояние, характеризуемое консистенцией, на основании лабораторных испытаний.

Численные данные принять согласно варианту по табл. 20.2.

Решение проводится в следующей последовательности.

1). Суммируя проценты содержания частиц, определить количество частиц, %:

гравийных;

песчаных;

пылеватых;

глинистых.

2). По формуле (20.1) определить число пластичности.

3). По содержанию песчаных частиц и значению числа пластичности с использованием табл. 10.2 определить тип грунта.

4). По содержанию гравийных частиц и с использованием табл. 7.7 определить вид грунта.

5). По формуле (20.2) определить показатель текучести.

6). По табл. 7.7 определить консистенцию грунта.

152

Вопросы для самопроверки

1.Какие виды влажности называются характерными?

2.По каким признакам классифицируются тип и вид глинистых грунтов?

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 2 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ

Цель работы:

1. Изучение параметров, характеризующих водопроницаемость грунта.

2. Определение коэффициента фильтрации предложенного грунта.

15.1

Аппаратура:

Прибор Союздорнии для определения коэффициента фильтрации грунтов, трамбовка для их уплотнения, бюксы, стеклянный стакан, фильтровальная бумага, сито с диаметром отверстий 5 мм, технические весы, разновесы, электрическая плитка.

21.1. Характеристика водопроницаемости грунтов

Водопроницаемостью грунта называется способность пропускать через свою толщу воду, находящуюся под влиянием силы тяжести или под действием гидростатического напора.

Водопроницаемость песчаных и крупнообломочных грунтов зависит от степени однородности их гранулометрического состава, наличия примеси глинистых частиц или органических веществ. Во всех случаях в неоднородных грунтах размер пор значительно меньше, чем в однородных, и, следовательно, их водопроницаемость существенно ниже. Характеристика грунтов по водопроницаемости приведена в табл. 21.1.

Т -э Я тт м т, ~ 01 1

ж u v а /1 ч u i.1,1

Коэффициент фильтрации различных грунтов и характеристика их водопроницаемости (по Н.Н.Маслову)

154

Движение воды через грунты, даже крупнозернистые, является ламинарным и подчиняется линейному закону фильтрации - закону Дарси

(21.1)

где W~ скорость фильтрации;

Кф - коэффициент фильтрации;

I - градиент напора, представляющий собой отношение потери

Водонепроницаемость грунтов количественно характеризуется коэффициентом фильтрации, который представляет собой расход воды в единицу времени через единицу площади поперечного сече-

ния грунта при напорном градиенте, равном единице. Коэффициент фильтрации песчаного грунта, приведенного к ус-

ловиям фильтрации при температуре 10°С, вычисляют по формуле

где h - высота образца грунта в трубке, см;

864 - переводной коэффициент из см/с в м/сут; t - время падения уровня воды, с;

Т-(0,7+0,03Тф) - температурная поправка к условиям фильтрации воды при температуре 10°С, где Тффактическая температура воды во время опыта, °С;

S - наблюдаемое падение уровня воды в пьезометре, отсчитанное от первоначального уровня, см;

Но - начальный напор, см;

9 S - безразмерный коэффициент, определяемый по табл. 21.2. Но

155

156

Коэффициент фильтрации определяется на образцах грунта нарушенного сложения при максимальной плотности и оптимальной влажности в соответствии с ГОСТ 25584-90 на приборе для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов (рис. 21.1).

В комплект оборудования входят прибор Союздорнии для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов и трамбовка с массой падающего груза 0,5 кг.

5

Рис. 21.1. Прибор для определения коэффициента фильтрации грунтов и трамбовка дня их уплотнения

Прибор Союздорнии для определения коэффициента фильтрации состоит из следующих основных частей: фильтрационной трубки 1 высотой 220 мм и внутренним диаметром 50,5 мм; пьезометра 2 с делениями от 0 до 50 мм; стакана 3 для создания градиента напора, равного единице; поддона 4; подставки 5 для трубки с прорезями в боковых стенках и отверстиями в днище; сетки латунной 6 с ячейками диаметром 0,25 мм; съемного перфорированного дна 7 с отверстиями диаметром 3 мм.

Трамбовка состоит из следующих основных частей: фиксатора 8, направляющей 9, падающего груза 10, наковальни 11.

11.2. Определение коэффициента фильтрации песчаного грунта

Метод определения коэффициента фильтрации распространяется на песчаные грунты, применяемые в дорожном и аэродромном

157

строительстве для устройства дренирующих и морозозащитных слоев дорожной и аэродромной одежды,

Для испытания грунт высушивают до воздушно-сухого состояния и просеивают через сито с отверстиями 5 мм. Определяют гигроскопическую влажность грунта, находящегося в поддоне сита, методом высушивания до постоянной массы по ГОСТ 5180-84 согласно методике, изложенной в лаб. раб. № 13.

Из поддона сита отбирают пробу массой не менее 450 г, помещают в отдельную емкость, увлажняют с помощью мерного цилиндра. Ориентировочное количество воды - 35... 40 мл.

Уточненное количество воды, необходимое для увлажнения, по-

где т - высота пробы грунта, г;

WD!m - оптимальная влажность грунта, доли единицы;

Wg — гигроскопическая влажность грунта, доли единицы;

Рв — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Из увлажненного грунта отбирают пробу массой 15...20 г и определяют весовым методом влажность (лаб. раб. № 13), при которой производилось уплотнение грунта.

Из подготовленной пробы влажного грунта отбирают навеску массой т для помещения в фильтрационную трубку прибора. Массу

где V- объем грунта в трубке, равный 200 см3;

pd max ~ максимальная плотность сухого грунта, установленная по ГОСТ 22733-77 (лаб раб № 16),

Трубку прибора заполняют грунтом в следующем порядке:

1. На съемное перфорированное дно с латунной сеткой укладывают кружок фильтровальной бумаги, смоченной водой, после чего дно соединяют с трубкой и устанавливают на жесткое массивное основание.

158

2.Навеску влажного грунта массой ш делят на три порции, которые последовательно укладывают в трубку, уплотняя каждую из них при помощи трамбовки 40 ударами груза с высоты 300 мм; перед укладкой поверхность каждой предыдущей уплотненной порции взрыхляют ножом на глубину 1... 2 мм.

3.Измеряют линейкой расстояние от верхнего края трубки до поверхности уплотненного грунта; высота грунта в трубке должна составлять (100±1) мм.

На поверхность грунта укладывают слой гравия (фракция 2... 5 мм) толщиной 5... 10 мм. Трубку с грунтом устанавливают на подставку, а затем - в стакан, который постепенно наполняют водой до верха. Стакан с трубкой помещают в емкость для воды и заполняют ее до уровня выше слоя гравия на 10.. . 15 мм. После появления воды в трубке под слоем гравия доливают воду в верхнюю ее часть примерно на треть высоты. Извлекают стакан с трубкой из емкости и устанавливают его на поддон. В этом случае начальный градиент напора в образце фунта равен единице.

Доливают воду в фубку не менее чем на 5 мм выше нулевого деления пьезомефа. При вытекании воды через перфорированное дно с помощью секундомера определяют время падения уровня воды Б пье-

зометре от 0 до 50 мм. Измерения повторяют не менее четырех раз, каждый раз доливая воду в фубку на 5 мм выше нулевого деления. При времени падения уровня воды в пьезомефе более 2 мин допускается уменьшать высоту падения уровня, более 10 мин - допускается проводить испытание при начальном фадиенте напора, равном двум. В этом случае фубку с подставкой извлекают из стакана на поддон, в котором отсутствует вода. Не допускается снижение уровня воды в фубке ниже слоя гравия.

Коэффициент фильфации песчаного фунта Кю, м/сут, приведенный к условиям фильфации при температуре 10°С, вычисляют по формуле (21.3).

Результаты лабораторных испытаний заносят в табл. 21.3.

159