Влажность грунтов

Определение природной влажности грунта методом высушивания (ГОСТ 5180-84)

Метод позволяет определять весовую влажность грунта W no образцам, доставленным в лабораторию. Он применим для всех грунтов, на всех стадиях изысканий, за исключение, случаев, когда грунты содержат значительное ко­личество органических веществ (более 10%), гипса и других кристаллогидра­тов.

2

.

1

.

_{Рис.10. Подготовка грунта к опыту:}

_{1– алюминиевая бюкса с крышкой; 2– исследуемый грунт}

3

.

2

.

1

.

Рис.11. Охлаждение грунта в эксикаторе перед взвешиванием:

1– эксикатор; 2– бюкса с грунтом; 3– раствор хлористого кальция

Для определения природной влажности грунта весовым способом в бюксу (сушильный стаканчик) помещают навеску грунта из монолита не менее 10г и производят высушивание в термостате при температуре 105 ^оС до дости­жения грунтом постоянной массы. Перед помещением в термостат с бюксы снимают крышку (рис.9). В процессе высушивания производят несколько промежуточных взвешиваний бюксы с грунтом (ориентировочно через каждые 1,5 – 2 часа непрерывной сушки). Перед каждым взвешиванием бюксу охлаждают в эксикаторе, на дне которого находится хлористый кальций (С_а Сl₂), поглощающий пары воды (рис.10).

Высушивание продолжается до тех пор, пока результаты взвешиваний не бу­дут одинаковыми или разница между ними будет меньше 0,01г. Влажность грунта вычисляют с точностью 0,1% по формуле:

,

где m – масса пустой бюксы с крышкой;

m₁ – масса влажного грунта с бюксой и крышкой, г;

m₀ – масса высушенного грунта с бюксой и крышкой, г.

Влажность грунта вычисляется как среднее арифметическое из результатов параллельных определений. Разница между параллельными определениями не должна превышать допустимых значений, указанных в ГОСТ 5180-84. Например, при влажности грунта в пределах 10-50% допустимая разница результатов параллельных определений не должна превышать 2%.

Отношение веса вода к весу абсолютно сухого грунта, выраженное в процентах, называется весовой влажностью.

Абсолютно сухой грунт - грунт, высушенный при температуре 105-107° до постоянного веса, численно равен весу минераль­ных частиц.

Влажность грунтов колеблется в больших пределах; от десятых и единиц процентов до50-60% и выше. Величина влажности грунтов, соответствующая полному заполнению всех пор водой, называется полной влагаемкостью. Определяют влажность в путем высушивания до постоянного веса. Влажность оказывает существенное влияние на строительные свойства грунта. В частности, увеличение влажности ведет к снижению прочности и ухудшению деформационных свойства грунтов.

Плотность грунта в естественном состоянии

Вес единицы объема грунта в естественном состоянии называется его плотность в естественном состоянии.

Плотность грунта при прочих равных условиях зависит от степени увлажнения породы (степень заполнения пор водой). Определяется способом режущего кольца и способом парафинирования.

Определение плотности грунта методом режущего кольца (ГОСТ 5180-84)

2

.

3

.

Данный метод определения плотности  распространяется на все типы грунтов, легко поддающихся вырезке (резанию ножом, шпателем). Плотность грунта  устанавливается экспериментально как отношение массы образца грунта к его объему.

4

.

1

.

Рис.12. Схема определения плотности грунта режущим кольцом:

1– монолит грунта ненарушенной структуры;

2– металлическое режущее кольцо, погружаемое в грунт;

3- область уделяемого грунта;

4- направление подрезки грунта.

Определение плотности  производится с помощью режущего металлического кольца с тонкими стенками (диаметр -50-80мм) и заостренным режущим краем. Кольцо предва­рительно взвешивают m₀, нумеруют, определяют раз­меры (внутренний диаметр и высоту). По результатам из­мерений вычисляют объем кольца V с точностью до 0,1см³.

У исследуемого образца грунта зачищают верхнюю поверхность, срезая излишки грунта ножом. На эту поверхность устанавлива­ют кольцо (режущим краем) и слегка вдавливают его в грунт, который снаружи срезают ножом. Вдавливание (рис.2) производят до тех пор, пока ко­льцо не будет полностью заполнено грунтом и сформировавшийся столбик не окажется выше кольца на 1-2мк. Затем грунт подрезают на 8-10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его. После срезки ножом грунта вровень с краями кольца его торцы закрывают пластинками, взвешивают и вычисляют плотность 

,

где m₁ - масса грунта с кольцом и пластинками, г;

m₀ – масcа кольца, г;

m₂ – масса пластинок, г;

V – внутренний объем кольца, см

Рассмотрим определение плотности грунта методом взвешивания в воде (ГОСТ 5180-84).

Данный метод определения плотности  распространяется на пылевато-глинистые немерзлые грунты, склонные к крошению, а также на грунты, трудно поддающиеся вырезке (реза­нию ножом, шпателем).

Для определения плотности  из монолита вырезают образец по возмо­жности правильно овальной формы, объемом не менее 50мм³ .

Образец грунта обвязывают тонкой прочной ниткой со свободным концом (для подвешивания) и взвешивают. Затем обра­зец покрывают тонкой парафиновой оболочкой для защити его от размокания. С этой целью перед взвешива­нием в воде образец грунта на 2…3 секунды опускают расплавленный парафин.

Рис.13. Взвешивание грунта в воде:

1– образец грунта, покрытый парафином; 2– сосуд с водой,

3– технические весы; 4– подставка

При этом парафиновая оболоч­ка (толщина примерно 1мм) должна быть без пузырьков воздуха и раковин. Охлажденный парафиновый образец взвешивают, а затем взвешивание производят в сосуде с водой (рис.1). По результатам взвешивания плотность грунта вычисляют по формуле:

,

где m – масса образца грунта до парафинирования, г;

m₁ – масса образца грунта в парафиновой оболочке, г;

m₂ – результат взвешивания образца в воде (разность масс парафинированного образца и вытесненной воды), г;

_Р – плотность парафина, принимается равной 0,9 г/см³;

Плотность является важным показателем в таких вопросах:

а) определение величины давления грунта на подпорную стенку;

б) расчет устойчивости оползневых склонов и откосов;

в) определение величины бытового давления и т.д.

Характеристики плотности грунта

Плотности сухого грунта — это вес твердых частиц в единице объема грунта ненарушен­ной структуры.

Величина _d определяется путем вычисления;

_W – плотность воды при температуре испытаний, г/см³;

Пористостью называют отношение объема пор ко всему объему грунта, выраженное в процентах.

Величину n находят по известной плотности минеральной части и плотности грунта:

Коэффициент пористости - это отно­шение объема пор к объему минеральной части.

Величину е вычисляют по известному объемному весу ске­лета и удельному весу грунта.

Величины n и е вязаны следующими формулами:

Плотность грунта является важным его свойством, так как от неё во многом зависит поведение грунта под нагруз­кой (сжимаемость, прочность).

Плотность грунта во взвешенном состоянии

Плотность грунта во взвешенном состоянии—это вес твердых частиц в единице объема грунта ненарушенной структуры с учетом взвешивающего давления воды.

Из определения следует, что _взв= (_s – _w )*(1-n) или

где n – относительный объем пор в единице объема грунта.

_s – плотность минеральной части грунта;

_s – плотность воды;

Величина _взв вычисляется по известным данным и приме­няется при оценке величины бытового давления грунта, рас­положенного ниже горизонта грунтовых вод.