5.2. Задание №2. 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 - основные характеристики грунта, определяющие его состав и текстурные особенности. Плотность характеризует расположение частиц в грунте, влажность определяет содержание воды в грунте, оказывающей влияние на его механические свойства. Также важным физическим свойством является гранулометрический (зерновой) состав.

Плотность грунта ρ - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к объему, занимаемому грунтом. Для определения плотности необходим образец грунта с естественной влажностью и ненарушенным строением. Плотность служит для оценки давления пород на подпорные стенки, устойчивости откосов земляных сооружений и оползневых склонов, определения допустимого давления в основании сооружений.

Плотность сухого грунта ρd - отношение массы грунта, высушенного при 100-105°С, к его первоначальному объему (до начала высушивания). С помощью этого показателя судят о качестве укладки грунта в земляные сооружения. Он является качественной характеристикой сжимаемости и прочности естественных грунтов.

Перечисленные показатели связаны соотношением:

Влажность грунта ω - отношение массы воды, содержащейся в грунте в природных условиях, к массе грунта, высушенного при температуре 100-105°С до постоянного веса.

Для установления плотности грунта необходимы монолиты, которые в песчаных и глинистых грунтах вырезаются методом режущего цилиндра либо другим способом. Этот метод широко применяется при изысканиях и возведении промышленных и гражданских сооружений. Он является методом прямого определения плотности грунта.

Пористость грунта n - отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры. Пористость вычисляется по формуле:

Коэффициент пористости - отношение объема пор к объему частиц грунта:

Степень влажности Sr -наполнение пор водой. При полном водонасыщении Sr =1.

Конструкция пробоотборника

Комплект 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 - 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:

1.Пробоотборник

2.Стальную линейку или нож с длинным лезвием

3.Совок или лопатку

4.Полиэтиленовые мешочки

5.Бюксы для определения влажности

6.Ровную металлическую пластинку размером, превышающим диаметр кольца.

Порядок выполнения задания

1. Описание назначения, сущности и области применения метода. Измерение параметров режущего цилиндра, вычисление его объема.

2.Отбор монолита. На расчищенную поверхность грунта установить опорное направляющее кольцо, в которое вставить режущий цилиндр острым краем. Сверху надеть насадку с поршнем. Задавить цилиндр в грунт до соприкосновения поршня с направляющим кольцом. Снять поршень, удалить кольцо. Снова надеть поршень на цилиндр и задавить его до соприкосновения с грунтом. С помощью лопаты или совка извлечь режущий цилиндр и перевернуть на рукоятку поршня. Лишний грунт по кромке кольца счистить ножом или металлической линейкой. Накрыть цилиндр металлической пластиной и перевернуть вместе с поршнем. Теперь образец грунта лежит на металлической пластине. Снять верхнюю насадку, лишний грунт удалить с другой стороны образца. Содержащийся в цилиндре грунт - нужный образец, объем которого равен объему цилиндра. Грунт поместить в мешочек, вес которого известен. Написать этикетку о месте и времени отбора образца, опустить в мешочек и завязать.

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°С. По истечении некоторого времени извлечь бюкс и поместить его в эксикатор (крышку бюкса закрыть) для охлаждения. Взвесить охлажденный бюкс с грунтом и снова поместить его в сушильный шкаф. После высушивания снова повторить операцию охлаждения и взвешивания, а затем рассчитать влажность. При совпадении результатов 1 и 2 высушивания заканчивают, в противном случае повторяют до установления постоянного значения влажности.

4.Рассчитать плотность грунта, плотность сухого грунта, влажность грунта и другие характеристики

Выполнение работы

Пробоотборник

1 - направляющее кольцо-подставка

2 - рабочая часть кольца

3 - насадка

4 - крышка-шток

Журнал определения плотности и влажности грунта

Вес пробы	1500 г
Объем цилиндра	592 см3
Номер бюкса	282
Вес бюкса	22,0 г
Вес бюкса с влажным грунтом	90,55 г
Вес бюкса с сухим грунтом	67,32 г
Влажность	29,4%
Плотность	2.58 г/cm^3
Плотность сухого	1.48 г/cm^3
Пористость	43%
Коэффициент пористости	0.74
Степень влажности	1.025

Вывод: Испытываемый песчаный грунт относится к сильно влажным, среднепористым.