Задание 12. Определение плотности и влажности грунтов
Цель и результаты работы
Цель работы - знакомство с методом отбора монолитов песчаных грунтов и определение плотности и влажности грунтов.
Отчетные материалы:
1. Зарисовка пробоотборника с указанием его размеров и составных > частей. Назначение и области применения.
2.Журнал опытов.
3.Расчет плотности грунта, плотности сухого грунта, влажности, пористости, коэффициента пористости и степени влажности.
Основные положения метода
Показатели плотности, влажности и пористости входят в число основных физических характеристик грунтов, определяющих их состав и текстурные особенности. Плотность служит главнейшей характеристикой способа расположения частиц в грунте, а влажность характеризует содержание воды в грунте, оказывающей влияние на ряд его механических; свойств. Наряду с плотностью и влажностью в число важных характеристик физических свойств грунтов входит гранулометрический (зерновой) состав.
Плотность грунта ρ - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к объему, занимаемому грунтом. Для определения плотности необходимо иметь образец грунта с естественной влажностью и ненарушенным строением. Плотность грунта является прямым расчетным показателем, при оценке давления пород на подпорные стенки, устойчивости откосов земляных сооружений и оползневых склонов, определении допустимого давления в основании сооружений.
Плотность сухого грунта ρd равна отношению массы образца грунта, высушенного при 100-105°C, к его первоначальному объему (до начала высушивания). Она является основным показателем, по которому судят о качестве укладки грунта в земляные сооружения и является качественной характеристикой сжимаемости и прочности естественных грунтов. Плотность частиц грунта - отношение массы сухого грунта к объему его частиц. Очевидно, что перечисленные показатели плотности связаны соотношением ρs>ρ>ρd
Влажность грунта W называют отношение массы воды, содержащейся в грунте в природных условиях, к массе грунта, высушенного при температуре 100-105°С до постоянного веса. Естественная влажность определяется почти при всех видах инженерно-геологических исследований и является важнейшим показателем состава и физического состояния грунтов.
Для установления плотности грунта возникает необходимость в отборе монолитов (образцов ненарушенного сложения), которые в песчаных и глинистых грунтах вырезаются методом режущего цилиндра либо другим способом. Несмотря на высокую стоимость и трудоемкость этот метод широко применяется при изысканиях и возведении промышленно-гражданских сооружений. Он является методом прямого определения плотности грунта.
Пористость грунта n - это отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры. Пористость вычисляется по формуле
n=1-ρd/ρs
Коэффициент пористости - отношение объема пор к объему частиц грунта: e=n/(1-n)
Степень влажности наполнение пор водой. При полном водонасыщении , Sr=I
Конструкция пробоотборника
Рассматривается комплект прибора системы Гидропроекта- для отбора песков ненарушенного сложения. Он состоит из следующих частей: режущего цилиндра, верхней насадки, опорного направляющего кольца и поршня с рукояткой для задавливания.
Цилиндр представляет собой открытый с обеих сторон отрезок металлической трубы, у которого одна кромка заострена. Объем цилиндра составляет не менее 150-200 см3 для связных грунтов, 250-400 см3 для пылеватых и мелких песков и 500-900 см3 для среднезернистых и крупнозернистых песков.
Для определения плотности и влажности грунта надо иметь:
-пробоотборник ;
-стальную линейку или нож с длинным лезвием; - совок или лопатку;
-полиэтиленовые мешочки;
-бюксы для определения влажности;
-ровную металлическую пластинку размером, превышающим диаметр цилиндра.
Порядок выполнения задания
1. Описать назначение, сущность и область применения метода.
Измерить параметры режущего цилиндра, вычислить его объем. Нарисовать пробоотборник с указанием его составных частей.
2.Отобрать монолит песчаного грунта по следующей схеме. На расчищенную поверхность грунта установить опорное направляющее кольцо, в которое вставить режущий цилиндр острым краем вниз. На него сверху надеть насадку с поршнем. Задавить цилиндр в грунт до соприкосновения поршня с направляющим кольцом. Снять поршень и удалить направляющее кольцо. Снова надеть поршень на цилиндр и задавить его до соприкосновения поршня с грунтом. С помощью лопаты или совка ревущий цилиндр извлечь и осторожно перевернуть на рукоятку поршня. Лишний грунт по кромке кольца счистить ножом или металлической линейкой. После чего цилиндр накрыть металлической пластиной и перевернуть вместе с поршнем . Теперь образец грунта лежит металлической пластине. Снять верхнюю насадку, лишний грунт удалить с другой стороны образца. Содержащийся в цилиндре грунт представляет собой нужный нам образец. Объем его равен объему цилиндра. Грунт поместить в мешочек, вес ко¬торого известен. Написать этикетку о месте и времени отбора образца, опустить в мешочек и завязать его. Образец готов к доставке в лабо¬раторию для расчета плотности и определения влажности грунта.
3.Определить влажность образца грунта по схеме. Найти вес пустого бюкса. Положив в бюкс грунт из мешочка, определить вес бюкса с грунтом. Поставить бюкс с грунтом в сушильный шкаф (крышка бюкса открыта) и сушить при t=100-105°C. По истечении некоторого времени извлечь бюкс и поместить его в эксикатор (крышку на бюксе закрыть) для охлаждения. Взвесить охлаждённый бюкс с грунтом и снова поместить его в сушильный шкаф. После высушивания еще раз повторить операцию охлаждения и взвешивания, а затем рассчитать влажность. При совпадении результатов 1 и 2 высушивания опыт заканчивают, в противном случае повторяют до установления постоянного значения влажности.
4.Рассчитать плотность грунта, плотность сухого грунта, влажность грунта и другие характеристики по указанным выше формулам.
Результаты всех операций пэ определению влажности грунта и плотности заносятся в журнал, форма которого приведена в табл.8.
