4. Последовательность выполнения работы
4.1. Числовые отметки фиксируются через определённые промежутки (интервалы) времени, отмеряемые от времени начала опыта: 1; 2; 3; 5; 10; 15; 20 мин и т. д. Все изменения, происходящие с породой, как количественные, так и качественные, заносятся в табл. 1.
4.2. Опыт считается законченным, когда порода полностью провалится сквозь сетку на дно корпуса и стрелка займет нулевое положение, или когда процесс размокания приостановился и образец сохраняет свое состояние без изменения продолжительное время (сутки).
4.3. По окончании работы вода из корпуса сливается, все детали промываются, протираются насухо, шейка оси смазывается техническим вазелином.
5. Обработка результатов
Рассчитывается процент распада породы по формуле
, (1)
где – распад породы, %;
–
начальная
числовая отметка;
– числовые
отметки в процессе размокания.
5.2. Рассчитывается скорость размокания как отношение распада породы к интервалу времени от начала опыта :
, (2)
5.3.
Строится график зависимости величины
распада породы от времени
и скорости размокания от времени
.
По оси абсцисс откладывается время t,
а по оси ординат – числовые характеристики
6. Анализ результатов
6.1.
Производится анализ кривой кинетики
размокаемости
или
.
При быстром
размокании кривая имеет крутой подъём
и в конечной стадии она, как правило,
выполаживается. При медленном
размокании кривая имеет постепенный
подъём и характеризуется большей
продолжительностью процесса.
6.2. Описывается характер распада образца:
– распад на мелкие частицы;
– распад на средние частицы;
– распад на крупные частицы.
В целом характер размокания у различных пород различен. Одни распадаются сначала на более или менее крупные куски или комки, другие сразу же на мелкие частицы и проваливаются через сетку. Некоторые образцы вначале набухают, затем разваливаются на крупные комочки, с последующим распадом на мелкие частицы. Образцы водоустойчивых пород в воде обычно сохраняют свою форму и объём без изменений продолжительное время.
6.3. Определяется степень водоустойчивости породы (согласно п. 1.2.).
6.4.
Приводятся числовые значения показателей
размокаемости:
.
Показатели размокаемости используются
при инженерно-геологических расчётах.
Лабораторная работа № 8 Определение набухания грунтов
1. Общие положения
1.1. Набухание – это способность пород увеличивать объём в процессе смачивания их водой. Обратное явление – сжатие породы при смачивании называется усадкой. Эти явления, также как и размокаемость, характеризуют водоустойчивость пород.
1.2. Способностью к набуханию обладают, главным образом, глинистые породы и породы, содержащие глинистый материал. Чем больше в составе породы глинистых частиц, тем сильнее она набухает. Некоторые разности глинистых пород при увлажнении могут увеличивать объём на 25–30 % и создавать давление 0,1–1,1 МПа. Различные глинистые минералы набухают неодинаково. Наибольшей способностью к набуханию обладают минералы группы монтмориллонита.
1.3. Способность к набуханию связана с гидрофильным характером глинистых минералов. Причиной набухания является увеличение толщины водных (гидратных) оболочек физически связанной воды (осмотической) вокруг глинистых частиц (мицелл). Набухание происходит при наличии разности в концентрации солей в поровом растворе и в воде, окружающей породу. Если концентрация внешнего раствора меньше концентрации порового раствора, происходит её набухание. Набухание идёт тем интенсивнее, чем выше разность концентраций солей и максимальна в дистиллированной воде. При обратном соотношении концентраций порового и внешних растворов наблюдается усадка породы.
Факторы набухания пород те же самые, которые определяют и их способность к размокаемости: а) минеральный и гранулометрический состав: б) состав обменных катионов; в) характер внутренних связей частиц породы; г) химический состав и концентрация внешнего водного раствора.
1.4.
Для характеристики набухания пород
используются следующие показатели: а)
величина набухания
– определяется по изменению объёма или
высоты образца породы и выражается в
процентах или долях единицы; б) влажность
набухания
–
влажность породы в процентах, при которой
прекращается увеличение объёма породы;
в) давление набухания
– давление в мегапаскалях (МПа),
порождаемое набуханием породы при
невозможности её объёмной деформации.
1.5. Набухание и усадка глинистых пород – это явления, которые способствуют возникновению деформаций различных поверхностных и подземных сооружений и созданию, в определенных условиях, аварийных ситуаций.
Набухание пород необходимо учитывать при сооружении котлованов, каналов, плотин, водохранилищ, когда изменяются гидрогеологические условия местности и в породы поступает вода иного состава и иной концентрации солей, чем имеющаяся поровая вода.
Показатели набухания пород используются для расчётов устойчивости бортов карьеров, крепей выработок и отвалов обогатительных фабрик. Набухание пород отрицательно влияет на состояние горных выработок. В сочетании с горным давлением оно вызывает явление пучения пород и приводит к деформации и разрушению крепи выработок, железнодорожных путей и т.д.
Рис. 2. Прибор для определения набухания грунтов