Определение гранулометрического (зернового) состава грунтов

Свойства грунтов в значительной мере определяются поверхностной энергией частиц. Чем меньше частицы, тем больше удельная поверхность грунта, тем больше поверхностная энергия. Например, однородный песок с зернами диаметром 1 мм в 1 м³ объема имеет поверхность 400 м². Если части­цы уменьшить до 0,001 мм, то поверхность их в 1 м³сос­тавит 40 га. Определение гранулометрического состава – это разделе­ние грунта по Фракциям, т.е. группам зерен определенного размера. Существует несколько способов определения гранулометрического состава: 1) ситовой – для крупных фракций с диаметром более 0,25 мм; 2) по величине набухания глинистых грунтов; 3) способы, основанные на законе Стокса (частицы раз­ного диаметра в спокойной воде падают с различной ско­ростью). Вот наиболее распространенные методы:

а) ареометрический метод – содержание фракций уста­навливается по изменению плотности суспензии во времени.

б) метод Сабанина – из суспензии последовательно уда­ляются фракции, начиная с минимальных размеров; рис. 17.

в) метод Робинзона – пипеткой отбираются частицы опре­деленного диаметра; результат пересчитывается на общий объем суспензии;

7.1 Гранулометрический анализ грунтов ситовым методом (ГОСТ 12536-79)

Ситовый метод гранулометричес­кого анализа грунтов является основным в практике инженерно- геологических исследований. Он испо­льзуется для определения грануло­метрического (зернового) состава крупнообломочных и песчаных грунтов. Анализ производится при помо­щи стандартного комплекта сит (рис.17).

_{Рис 17. Комплект сит для гранулометрического анализа:}

1– сита с различными размерами отверстий; 2 – крышка; 3 – поддон.

Сущность метода заключается в рассеве пробы грунта при помощи стандартного комплекта из семи сит с отверстиями диаметром 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25;0,1мм. Последние два сита применяются обы­чно при ситовом анализе с промыв­кой водой, которому подвергают глинистые пески.

По результата рассева пробы грунта содержание каждого сита и поддона взвешивают и вычисляют процентное содержание частиц грун­та различной крупности. Эти дан­ные используются обычно для уста­новления наименования исследуемо­го грунта, Если при оценке гранулометриче­ского состава ограничиваются выделением частиц грунта с размерами, более 0,1мм, то ситовый метод применяется как самостоятельный. Если же при оценке гранулометричес­кого состава грунта выделяются частицы с размерами менее 0,1мм, то он является комбинированным с выделением пылеватой и глинистой фракций. Для этого в комплексе с сито­вым методом используются метода отмучивания, ареометрический, пипеточный и др.

Достоинство ситового метода заключается в его простоте, особен­но если рассев пробы грунта осу­ществляется с помощью механическо­го встряхивания.

7.2 Гранулометрический анализ грунтов ареометрическим методом (гост 12536-79).

Ареометрический метод гранулометрического анализа основан на измерении плотности суспензии ареометром в процессе ее отстаивания.

Рис 18. Схема ареометра:

1– нижняя часть (луковица);

2– свинцовая дробь;

3– измерительная шкала.

Этим методом определяют содержание любых частиц диаметром менее 0,25 мм. Фракции с содержанием частиц крупнее 0,25 мм определяют предварительно ситовым методом.

При проведении анализа используют зависимость, установленную Дж. Стоксом, между размером частиц и скоростью их падения в воде.

номограммы и таблицы для определения диаметра частиц исследуемого грунта.

Анализ выполняется с помощью ареометра , устройство которого основано на законе Архимеда. Он состоит из луковицы, заполненной дробью, и стер­жня с измерительной шкалой. Ареометр погружается в суспензию и по его шкале через определенные про­межутки временя делают отсчеты.

Установлено, что чем больше концентрация суспензии, тем больше её плотность и тем больше глубина, на которую будет погружаться в суспензию ареометр. В виду простоты выполнения анализа, данный метод нашел самое широкое распространение в лабораториях, занимающихся исследованием грунтов.