Визначення меж пластичності глинистих порід

Глинисті породи під дією зовнішніх зусиль – навантаження однакової стандартної величини, але при різній вологості – можуть бути текучими, пластичними або твердими. Характерні значення вологості, при яких змінюється консистенція, – фізичний стан глинистих порід, прийнято називати межами пластичності. Найбільш важливими з них є межа текучості і межа пластичності. Визначення цих меж зазвичай проводять по зразках глинистих порід порушеного складання. Тому вони мають явно умовний характер і дозволяють, в більшості випадків, лише грубо приблизно характеризувати і оцінити фізичний стан глинистих порід четвертинного віку, тобто порід, що не зазнали значних змін при літіфікації. Проте простота і доступність методів визначення меж пластичності дозволяють широко ними користуватися для попередньої характеристики і оцінки консистенції глинистих порід на різних стадіях інженерних вишукувань.

Визначення межі текучості

Стандартний метод визначення текучості (ГОСТ 5180–84) застосовується для м'яких незцементованих глинистих порід, що складаються переважно з часток розміром менше 1 мм. Цей метод не застосовують для глинистих порід, які містять значну кількість рослинних залишків (почви, заторфовані породи, торф).

Межа текучості w_L — вологість грунту, при якій грунт знаходиться на межі пластичного і текучого станів.

Межу текучості слід визначати як вологість приготованої з досліджуваного грунту пасти, при якій балансирний конус занурюється під дією власної ваги за 5 с на глибину 10 мм.

Обладнання і матеріали

1) стандартний балансирний конус; 2) стаканчик діаметром не менше 4 см і висотою не менше 2 см; 3) технічні ваги; 4) бюкси скляні або алюмінієві; 5) ексикатор; 6) сушильна шафа; 7) сито з діаметром отворів 1 мм; 8) ступка з гумовим товкачем; 9) чашка фарфорова діаметром 10–15 см; 10) шпатель.

Балансирний полірований конус виготовляється з нержавіючої сталі або латуні з кутом при вершині 30º і заввишки 25 мм. На відстані 10 мм від вершини на конусі вирізана кругова мітка. Балансирний пристрій складається з двох металевих куль, укріплених на кінцях проволочного прута, зігнутого в півколо, який проходе всередині верхньої частини конуса. Загальна маса конуса 76 г (з погрішністю 0,2 г). Для випробування породи потрібна спеціальна підставка.

Послідовність визначення

1. Для визначення межі текучості використовують моноліти або зразки порушеного складання, для яких потрібне збереження природної вологості.

Для грунтів, що містять органічні речовини, межу текучості визначають відразу після розкриття зразка.

Для грунтів, які не містять органічних речовин, допускається використання зразків грунтів в повітряно-сухому стані.

2. Зразок грунту природної вологості розминають шпателем у фарфоровій чашці або нарізують ножем у вигляді тонкої стружки (з добавкою дистильованої води, якщо це потрібно), видаливши з нього рослинні залишки які більше за 1 мм, відбирають з роздрібнюваного грунту методом квартування пробу масою близько 300 г і протирають крізь сито з сіткою № 1.

Пробу витримують в закритій скляній посудині не менше 2 год.

3. Зразок грунту в повітряно-сухому стані розтирають у фарфоровій ступці або в машині для розтирання, не допускаючи дроблення часток грунту і одночасно видаляючи з нього рослинні залишки більші за 1 мм, просіюють крізь сито з сіткою № 1, зволожують дистильованою водою до стану густої пасти, перемішуючи шпателем, і витримують в закритій скляній посудині згідно п. 2.

4. Для видалення надлишку вологи із зразків глею проводять обтискання грунтової пасти, поміщеної в бавовняну тканину між листами фільтрувального паперу, під тиском (прес, вага). Грунтову пасту з глею не допускається витримувати в закритій скляній посудині.

5. Додавати сухий грунт в грунтову пасту не допускається.

6. Підготовлену грунтову пасту ретельно перемішують шпателем і невеликими порціями щільно (без повітряних порожнин) укладають в циліндрову чашку до балансирного конуса. Поверхню пасти загладжують шпателем врівень з краями чашки.

7. Балансирний конус, змащений тонким шаром вазеліну, підводять до поверхні грунтової пасти так, щоб його вістря торкалося пасти. Потім плавно відпускають конус, дозволяючи йому занурюватися в пасту під дією власної ваги.

8. Занурення конуса в пасту протягом 5 с на глибину 10 мм показує, що грунт має вологість, що відповідає межі текучості.

9. При зануренні конуса протягом 5 с на глибину менше 10 мм, грунтову пасту витягують з чашки, приєднують до пасти, що залишилася, додають трохи дистильованої води, ретельно перемішують її і повторюють операції, вказані в пп. 6–8.

10. При зануренні конуса за 5 с на глибину більше 10 мм грунтову пасту з чашки перекладають у фарфорову чашку, злегка підсушують на повітрі, безперервно перемішуючи шпателем і повторюють операції, вказані в пп. 6–8.

11. Після досягнення межі текучості (п. 8) з пасти відбирають проби масою 15—20 г для визначення вологості відповідно до вимог ГОСТ 5180–84.

Для кожної проби проводять не менше двох паралельних визначень. Розходження в результатах паралельних визначень вологості більше 2% не допускаються. По двох визначеннях встановлюють значення вологості породи з точністю 1%, яке і приймається рівним межі текучості.