Акулевич Анатолий Францевич 3 страница

Если 30 %, то значение рассчитывают с точностью до 1 %, если < 30 %, то значение рассчитывают с точностью до 0.1 %.

За искомое следует принять среднее значение из двух величин.

Опыт считается выполненным правильно, если расхождение в результатах параллельных определений не более 2 % для < 40 % и не более 4 % для 40 %.

6.5.3 Вычислить число пластичности по формуле:

,

где - среднее значение верхнего предела пластичности, %;

- среднее значение нижнего предела пластичности, %.

По числу пластичности в соответствии с СТБ 943 –93 определить тип глинистого грунта.

6.5.4 Оценить надежность определения показателей пластичности предлагаемыми методами. Указать причину погрешностей в результатах.

6.6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое пластичность?
2. Пределы пластичности.
3. Методика определения нижнего предела пластичности по ГОСТ 5180-84.
4. Методика определения верхнего предела пластичности по ГОСТ 5180-84.
5. Необходимое оборудование для определения пределов пластичности.

Лабораторная работа № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАБУХАНИЯ В ПРИБОРЕ ПНГ

7.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Набухание – 1) свойство глинистого грунта увеличивать свой объём при взаимодействии с водой или другой влажностью; 2) процесс изменения объёма грунта во времени при взаимодействии его с водой или другой жидкостью.

Набухаемость грунтов характеризуется следующими показателями: свободным набуханием , набуханием под нагрузкой , давлением набухания , влажностью грунта после набухания .

Свободное набухание грунта – относительное набухание грунта, полученное в приборе ПНГ, когда давлением от массы штампа и измерительного оборудования, не превышающем 0.006 МПа, пренебрегают.

Набухание грунта под нагрузкой – относительное набухание грунта при данном давлении на образец.

Давление набухания – давление на образец грунта, возникающее при замачивании его жидкостью в условиях, исключающих возможность расширения образца.

Влажность грунта после набухания – влажность, полученная после завершения набухания образца грунта, обжимаемого в условиях, исключающих возможность бокового расширения, заданным давлением.

Согласно СТБ 943-93 набухающими считаются пылевато-глинистые грунты, у которых свободное набухание не менее 4 %. По величинам свободного набухания пылевато-глинистые грунты классифицируются следующим образом (таблица 1.1).

Набухаемость грунтов можно определить на образцах нарушенного и ненарушенного сложения.

Таблица 7.1 – Классификация пылевато-глинистых грунтов по набухаемости (СТБ 943-93)

Разновидность грунтов	Относительное набухание без нагрузки
Набухающие	< 0.04
Слабонабухающие	0.04 0.08
Средненабухающие	0.08 < 0.12
Сильнонабухающие	> 0.12

7.2 НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Прибор ПНГ (1); металлический вкладыш (2); технохимические весы (3); нож с ровным краем (4); монолит глинистого грунта (5); сушильный шкаф; часы; бумажные фильтры (2 шт.) (рис.7.1).

7.3 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МОНОЛИТНОГО ОБРАЗЦА

7.3.1 Разобрать прибор, достать кольцо с насадкой и взвесить с точностью до 0.01 г. Результаты записать в журнал (таблица 7.2).

7.3.2 С помощью ножа и кольца вырезать образец. Для этого кольцо (5) острым краем устанавливают на горизонтальную поверхность монолита (насадка должна быть сверху). Подрезая монолит и постепенно вдавливая кольцо с помощью крышки (10) заполнить с некоторым излишком кольцо. При этом, зазоры между грунтом и стенкой рабочего кольца не допускаются.

Рис. 7.1 – Необходимое оборудование

7.3.3 Заполненное кольцо с образцом подрезать ножом, срезать излишки и зачистить торцовую поверхность.

7.3.4 Осторожно отделить от кольца насадку, а образец аккуратно срезать вровень с краями кольца. Штангенциркулем замерить высоту образца грунта .

7.3.5 Установить на кольцо насадку и взвесить кольцо с насадкой и образцом с точностью до 0.01 г.

7.3.6 Кольцо с насадкой и образцом установить на перфорированное донце диска (7) покрытое кружком фильтровальной бумаги. Образец сверху также покрыть кружком фильтровальной бумаги и опустить на него поршень (3).

7.3.7 Закрепить винтами (6) соединительную скобу (2).

7.3.8 Установить с помощью винта (8) индикатор (1) так, чтобы ножка его касалась головки поршня (при этом для надёжности лучше ножку немного выдвинуть вверх).

7.3.9 Собранную систему аккуратно опустить в ванночку (9) и установить прибор на жёсткое горизонтальное основание.

7.3.10 Записать в журнал (таблица 7.2) показания индикатора до опыта (лучше по чёрной шкале индикатора).

7.3.11 В ванночку налить воду, полностью наполнив донце: образец должен насыщаться капиллярно. Отметить время заливки воды. Следует следить за постоянством уровня воды в приборе, периодически доливая её.

7.3.12 После замачивания образца регистрируют показания индикатора через 5, 10, 30, 60 минут и далее через 2 часа в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня до достижения условной стабилизации деформаций. Все данные записывать в журнал (таблица 7.2).

7.3.13 За критерий условной стабилизации деформаций свободного набухания принимается абсолютная деформация не более 1.01 мм за 16 часов.

7.3.14 Закончив опыт, прибор разбирают, кольцо с набухшим образцом помещают в фарфоровую чашку, взвешивают и высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 105 2 ⁰С.

Таблица 7.2 – Журнал определения свободного набухания грунта в ПНГ

Визуальное описание грунта _________________________

__________________________________________________

Наименование определяемых параметров	Величина определяемых параметров
до испытания	после испытания
Масса кольца с насадкой, г
Масса грунта с кольцом и насадкой, г
Высота образца грунта, мм
Влажность, доли единицы
Масса грунта с кольцом и насадкой после высушивания
Результаты испытаний в ПНГ
Дата испытаний
Время (мин, час)
Показание индикатора, мм
Деформация образца грунта

Дата определения______________________ 2006 г.

Исполнитель ______________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

7.4 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

7.4.1 Вычислить влажность грунта до опыта и влажность грунта после набухания по формулам:

, ,

где - масса кольца с насадкой, г;

- масса кольца с насадкой и грунтом до опыта, г;

- масса кольца с насадкой и грунтом после опыта, г;

- масса кольца с насадкой и грунтом после высушивания, г.

7.4.2 Определить величину деформации грунта ( ) по формуле:

,

где - текущий отсчёт по индикатору, мм;

- начальный отсчёт по индикатору, мм;

- поправка на деформацию прибора и фильтров при набухании, мм (поправка определяется посредством тарировки прибора и составляет для данного типа фильтров 0.01 мм);

- начальная высота образца, мм.

7.4.3 Максимальное значение деформации грунта принять за величину свободного набухания ( ).

7.4.4 По таблице 7.4 определить разновидность грунта.

7.5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое набухание грунта?
2. Характеристики набухания.
3. Необходимое оборудование.
4. Методика определения характеристик набухания по ГОСТ 24143-80.
5. От чего зависит набухание грунта?

Лабораторная работа № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПРОЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ПО РАЗМОКАНИЮ В ВОДЕ

8.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под размокаемостью понимают способность грунта при замачивании терять свою связность и превращаться в рыхлую массу.

Показателями размокания, определяемыми в лабораторных условиях являются: а) время размокания – период, за который распадается образец грунта; б) степень размокания, характеризующая скорость процесса; в) характер размокания, оценивается визуально.

Перечисленные характеристики во многом носят условный характер, поскольку зависят от объёма, формы и других исходных параметров образца. Поэтому указанные характеристики могут давать объективную оценку размокаемости лишь при сравнительных исследованиях образцов с одинаковым исходным объёмом и формой.

8.2 НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Прибор ПРГ-1 (1); металлические бюксы (2); монолит грунта (3); сушильный шкаф, часы (рис. 8.1).

Рис. 8.1 – Необходимое оборудование

8.3 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

8.3.1 Для исследования (в зависимости от целей) вырезают из монолита образец правильной формы (кубик размером ребра 3-4 см.) при естественной влажности и структуре или формируют образцы нарушенной структуры. Берут пробу на исходную влажность грунта (если она не известна заранее).

При массовых испытаниях для получения одинаковых размеров образцов используют режущие кольца диаметром 3-4 см.

При исследованиях размокаемости маловлажных пылеватых и лёссовых грунтов следует иметь в виду, что при быстром погружении образцов в воду в результате всесторонней капиллярной пропитки внутри образца возникает избыточное давление защемлённого воздуха, приводящее к интенсивному разрушению образца. В этом случае образцы перед погружением рекомендуется предварительно увлажнить постепенной капиллярной пропиткой (работу выполняет лаборант).

8.3.2 В корпус прибора наливают воду (или исследуемый раствор) до высоты 8 см и устанавливают стрелку (7) прибора на нулевое деление шкалы (9) с помощью гайки (4).

8.3.3 Приподняв рукой сетку (10) на неё устанавливают подготовленный образец и, придерживая рычаг (6), плавно погружают сетку с образцом в воду. Записывают в журнал (таблица 8.1) по шкале начальный отсчёт, а также время начала размокания.

Таблица 8.1 – Журнал определения размокания грунта

Визуальное описание грунта _________________________

Исходная влажность ______W, %

Начальная плотность ______ r, г/см³

Время отсчёта	Время от начала размокания, ,сек (мин)	Отсчёт по шкале	Степень размокания, R	Характер размокания
начальный,	текущий,

Дата определения______________________ 2006 г.

Исполнитель ______________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

8.3.4 Через определённые промежутки времени (зависящие от скорости размокания) фиксируются текущие отсчёты и данные заносят в журнал (таблица 8.1) до тех пор, пока грунт полностью не провалится сквозь сетку на дно корпуса и стрелка не займёт нулевого положения (или до тех пор, пока не истечёт учебное время).

Одновременно описывают характер размокания образца (образование трещин, выделение пузырьков воздуха, разбухание, оплывание по краям и т.д.).

8.4 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

8.4.1 По полученным данным рассчитывают степень размокания R в различные моменты времени по формуле:

;

где – начальный отсчёт;

– текущий отсчёт.

8.4.2 Определяют период размокания t_р – время соответствующее = 100 % .

8.4.3 Строят график кинетики размокания вида

R = f (t) (рис. 8.2).

Рис. 8.2 – График кинетики размокания

8.5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое размокание?
2. Показатели размокания.
3. Необходимое оборудование.
4. Ход работы.
5. От чего зависит размокание грунта?

Лабораторная работа № 9

КОМПРЕССИОННАЯ СЖИМАЕМОСТЬ ГРУНТОВ

9.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Сжимаемостью грунтов называют способность их уменьшаться в объёме (давать осадку) под действием внешнего давления.

Деформационные свойства грунтов необходимы для прогноза изменения его объёма (уплотнение, разуплотнение). В пределах обратимых, небольших по величине деформаций, протекающих со скоростью звука, связь между напряжениями и деформациями характеризуется линейным законом упругости (Гука), который для случая одноосного сжатия выражается формулой:

,

где - нормальное напряжение, Па;

- Модуль упругости (модуль Юнга), Па;

- относительная линейная деформация (отвлечённое число).

Зависимость между давлением на дисперсный грунт и его сжатием находят путём испытания образца, помещённого в жёсткое кольцо, не позволяющее грунту расширяться в поперечном направлении. Такой вид испытания грунта называется компрессией. В связи с тем, что при компрессионном сжатии диаметр образца грунта не меняется, относительная объёмная и вертикальная деформации равны, т.е

,

где и - начальные высота и объём образца;

- изменение высоты и объёма образца соответственно.

Компрессионную сжимаемость грунта можно характеризовать различными показателями. Для небольшого диапазона давлений (0.1 – 0.3 МПа) компрессионная кривая в координатах может быть заменена прямой, уравнение которой с угловым коэффициентом « » будет иметь вид:

,

где - коэффициент сжимаемости уплотнения.

Сжимаемость песчаных грунтов невелика и зависит от их гранулометрического, минерального состава и плотности сложения. Сжатие песчаных грунтов связано с взаимным перемещением отдельных зёрен, а при больших давлениях – и с их раздроблением. Сжатие этого типа грунтов протекает быстро, независимо от влажности.

Сжимаемость глинистых пород зависит от их минерального состава, степени дисперсности, состава обменных катионов, пористости, а также от состояния породы в условиях сжатия. Наиболее гидрофильные монтмориллонитовые глины характеризуются большей сжимаемостью по сравнению с с каолинитовыми. При одинаковых условиях проведения опыта сжимаемость глинистых пород тем больше, чем выше их дисперсность. Глины, насыщенные натрием, более сжимаемы, чем глины, насыщенные кальцием. Чем больше пористости, тем больше абсолютная величина сжатия.

9.2 НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Компрессионный прибор К–1М (1); весы технические (2); штангенциркуль с точностью 0.1 мм (3); сушильный шкаф, стаканчик металлический (2 шт.)(4); шпатель (5); индикатор часового типа с ценой деления 0.01 мм (6); бумага фильтровальная (рис. 9.1).

Рис. 9.1 – Необходимое оборудование

9.3 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

9.3.1 Разобрать прибор К–1М, для чего: отвинтить гайки (11) (рисунок 9.1) и снять верхнее коромысло; снять консоли (3) (рисунок 9.2), отвинтить арретир (8), вытащить штамп (11), отпустить три зажимных винта на дне одометра и снять корпус одометра; из корпуса вытащить кольцо (12) и снять с него резиновую прокладку (16) и режущую насадку (13)

9.3.2 Штангенциркулем замерить высоту и внутренний диаметр кольца. Взвесить кольцо. Массу кольца и размеры его записать в таблицу 9.1.

9.3.3 Если испытывается грунт ненарушенной структуры, то на кольцо устанавливается режущая насадка. Затем кольцо острым режущим краем устанавливается в вертикальном положении на гладко зачищенную поверхность монолита. Придерживая кольцо левой рукой, в монолите острым ножом вырезать столбик грунта диаметром, примерно равным внешнему диаметру кольца. Одновременно понемногу нажимая на верхний край кольца насадить его на столбик грунта, не допуская перекоса. После того, как грунт займёт всю плоскость кольца, отделить его от монолита. Снять с кольца режущую насадку и избыток грунта в кольце срезать вровень с краями кольца. Эту операцию необходимо выполнить очень тщательно, чтобы объём испытуемого образца был точно равен объёму полости кольца. Кольцо с грунтом взвесить и массу ( ) записать в таблицу 9.2.

Таблица 9.1 – Журнал компрессионных испытаний

Визуальное описание грунта _________________________

Высота кольца _____мм

Диаметр кольца _____мм

Масса кольца _____г

Масса кольца с влажным грунтом _____ г

Плотность твёрдой фазы _____ г/см³

Масса груза на подвеске , кг	Давление , мм	Отсчёты по индикаторам, мм	ААбсолютная деформация прибора (по тарировочной кривой , мм)	ООтносительная деформация грунта
левый , мм	правый , мм	среднее , мм

Дата определения______________________ 2006 г.

Исполнитель ______________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

Таблица 9.2 – Результаты определения влажности

№ бюкса	Масса бюкса , г	Масса бюкса с влажным грунтом , г	Масса бюкса с сухим грунтом , г	Влажность

9.3.4 Если испытывается грунт нарушенной структуры, то необходимое количество грунта тщательно перемешать до образования однородной массы и заполнить им кольцо, добиваясь одинаковой плотности грунта во всех частях кольца, для чего кольцо следует заполнять послойно. Кольцо с грунтом взвесить и массу записать в таблицу 9.1. Из остатков грунта отобрать бюксы на влажность (смотреть пункт 9.3.3).

9.3.5 Установить на кольцо режущую насадку. Покрыть обе поверхности грунта влажной фильтровальной бумагой. Установить кольцо с грунтом на дно одометра и собрать прибор.

9.3.6 Закрепить в опорных бобышках (2) (рисунок 9.1) два индикатора так, чтобы ножки индикаторов упирались в консоли (3) и были выдвинуты на 70 % свободного хода (на 7 мм). Записать показания индикаторов при отсутствии груза на подвеске в таблицу 9.1.

9.3.7 Испытания проводим экспресс-методом. Это значит, что отсчёты по индикаторам снимаются через две минуты после приложения очередной степени нагрузки.

9.3.8 На подвеску рычага пресса устанавливаются следующие грузы:

а) для слабых грунтов – 0.1, 0.2, 0.3, 0.6, 1.2, 1.8, 3.0, 4.5, 6.0 кг;

б) для прочных грунтов – 0.6, 1.2, 1.8, 3.0, 4.5, 6.0, 12.0 кг.

9.3.9 Затем этими же ступенями снимают грузы до нуля и также записывают показания индикаторов (цикл разгрузки).

9.3.10 После окончания опыта прибор разбирают, грунт выбрасывают, а прибор тщательно вытирают и собирают снова.

9.4 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

9.4.1 Вычислить:

1) влажность грунта до опыта:

,

2) плотность грунта до опыта:

, г/см³

3) плотность сухого грунта:

, г/см³

4) коэффициент пористости до опыта:

5) степень влажности:

Все данные занести а таблицу 9.3

Таблица 9.3 – результаты определения компрессии

Плотность влажного грунта ____ г/см³

Плотность сухого грунта ____ г/см³

Плотность твёрдых частиц грунта ____ г/см³

Коэффициент пористости ____

Влажность _____ %

Степень влажности _____

Плотность воды = 1 г/см³