Определение плотности грунтов методом режущих колец

МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Методические указания по выполнению лабораторных работ

Казань 2000

АННОТАЦИЯ

В настоящих методических указаниях дано описание лабораторных работ по механике грунтов. Все методы определения характеристик физических и механических свойств грунтов изложены в виде инструктивных указаний и сопровождаются описанием приборов и оборудования.

Дается разъяснение физического смысла характеристик и их назначения.

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей и форм обучения.

Составитель: проф. А.Н.Драновский

Рецензент: начальник инженерно-геологического отдела ОАО «КазТИСИЗ», заслуженный геолог РТ Р.К Галеев.

ВВЕДЕНИЕ

Грунтами называются горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие многокомпонентную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты могут служить:

1) материалом оснований зданий и сооружений;

2) средой для размещения в них сооружений;

3) материалом самого сооружения.

Грунты разделяются по общему характеру структурных связей на классы. Различают классы: природных скальных грунтов, природных дисперсных грунтов, природных мерзлых грунтов, техногенных (скальных, дисперсных, мерзлых) грунтов.

Задачей лабораторного практикума по курсу “Механика грунтов, основания и фундаменты” является изучение основных методов лабораторных определений физических и механических характеристик свойств дисперсных грунтов.

Дисперсными называют грунты, состоящие из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабо связанных друг с другом, и образованных в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Студент должен не только знать, как определяются характеристики свойств грунтов, но и уметь на основании имеющихся характеристик оценить строительные свойства грунтов и использовать их в инженерных расчетах.

Практикум заключается в выполнении под руководством преподавателя лабораторных работ в кафедральной лаборатории и самостоятельном решении задач по расчету оснований и фундаментов.

ПРАВИЛА ДЛЯ СТУДЕНТОВ:

До того, как приступить к работе, студент обязан:

1. Ознакомиться с соответствующими методическими указаниями по выполнению лабораторной работы.

2. Занести в свою тетрадь основные схемы, определения, формулы, обозначения, журналы, таблицы для результатов.

В процессе проведения работ необходимо:

1. Строго соблюдать требования техники безопасности.

2. Выполнять работы только под контролем преподавателя и в указанной им последовательности.

В конце занятия студент должен оформить отчет по данной работе и предъявить его преподавателю.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

Цель работы: 1) ознакомление с методикой лабораторных способов определения физических характеристик грунтов; 2) использование найденных характеристик для классификации и нормирования грунтов.

Задачи работы:

1) определение основных характеристик, физических свойств грунтов;

2) вычисление производных характеристик, физических свойств грунтов;

3) классификация грунтов; нормирование грунтов.

Физические свойства грунтов зависят от соотношения твердых частиц, жидкости (воды) и газа; гранулометрического и минералогического состава.

Следует выделить три основные физические характеристики грунта: плотность грунта r; влажностьW и плотность частиц грунта r_S.

Основными они называются потому, что определяются только экспериментальным путем и служат для расчета других, так называемых производных характеристик. К последним относят: пористость; коэффициент водонасыщения S_r и др.

Основные и производные характеристики применяются для оценки свойств любых грунтов: скальных, полускальных, дисперсных.

Имеются характеристики, применяемые для классификации только глинистых грунтов: влажность на границе текучести W_L , влажность на границе раскатывания W_p, число пластичности I_р и показатель текучести I_L.

Физические характеристики используются для классификации грунтов, для выполнения расчетов, для косвенной оценки прочностных и деформационных свойств.

Методы лабораторного определения физических характеристик определены в ГОСТ 5180-84. Классификация грунтов по физическим характеристикам производится по ГОСТ 251000-95.

ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работу выполняет бригада из 4-5 студентов. 2 человека определяют свойства песчаного грунта, 2-3 человека – глинистого. Исследуются грунты нарушенной структуры. Один студент выполняет все работы, связанные с взвешиванием. Одновременно производятся все расчеты. Результаты сразу же показываются преподавателю. При серьезных ошибках работа переделывается.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ МЕТОДОМ РЕЖУЩИХ КОЛЕЦ

Плотность грунта определяется из соотношения:

r= ,г/см³ (1.1)

где m – масса грунта, г; V – объем грунта, см³.

Плотность грунта зависит от пористости, влажности, минералогического состава и может находиться в пределах от 1,3 до 2,2 г/см³.

Для определения плотности чаще всего применяют метод режущего кольца. Суть его заключается в том, что кольцо известного объема V врезается в грунт, а затем путем взвешивания определяют массу m грунта, заключенного в кольце.

1.1. ПОРЯДОК РАБОТЫ

1.1.1. Определить массу режущего кольца m₁

1.1.2. Определить объем режущего кольца по формуле:

V= (1.2)

где d – внутренний диаметр кольца, см; h – высота кольца, см. Размеры кольца замеряют с точностью 0,01 см.

1.1.3. Поверхность грунта (монолита) выровнять ножом с прямым лезвием. На поверхность поставить кольцо острым краем вниз. Придерживая кольцо рукой, вырезать столбик грунта под кольцом несколько большего диаметра, чем диаметр кольца. Насадить кольцо на столбик, слегка нажимая на кольцо и не допуская перекосов. Поверхность грунта должна слегка выступать над верхним концом режущего кольца.

Грунт ниже кольца подрезать “на конус” и кольцо извлечь из грунта. Избыток грунта, выступающий из кольца, срезать вровень с краями кольца. Кольцо положить на стол на стекло. Торцы тщательно зачистить, а мелкие раковины зашпаклевать грунтом.

1.1.4. Наружную поверхность кольца тщательно очистить от грунта. Определить массу кольца с грунтом и стеклом m₂ . Массу стекла m₃ определить заранее.

1.1.5. Определить плотность грунта по формуле:

, г/см³ (1.3)

1.1.6. Результаты измерений занести в таблицу

Вид грунта	Объем кольца, V, см3	Масса, г	Плотность , г/см3
Кольца, m1	Кольца с грунтом и стеклом, m2	Стекла, m3
Песчаный
Глинистый