 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1
Тема. Визначення основних фізичних характеристик ґрунтів – щільності, щільності частинок, вологості
Робота № 1. ВИЗНАЧЕННЯ ЩІЛЬНОСТІ ҐРУНТУ
Щільністю ґрунту 
називають масу одиниці об'єму ґрунту. Вона визначається відношенням маси зразка ґрунту m до його об'єму V.
, (1)
Для визначення щільності ґрунту застосовують такі методи:
1. Метод різального кільця;
2. Метод парафінування (зважування у воді);
3. Метод зважування в нейтральній рідині.
Метод різального кільця застосовують до ґрунтів, які легко піддаються обробці ножем. Метод парафінування – до ґрунтів, які не піддаються вирізанню ножем, або до крихких ґрунтів. Метод зважування в нейтральній рідині (в гасі, лігроїні тощо) застосовують для визначення щільності мерзлих ґрунтів.
У даній лабораторній роботі щільність ґрунту визначають методом різального кільця. Різальне кільце повинне мати згідно з вимогами державного стандарту розміри, указані в таблиці 1, бути виготовленим з міцної неіржавіючої сталі і мати загострений край [3]. Кільця нумерують, виміряють внутрішній діаметр та висоту і
зважують. За результатами вимірів вираховують об'єм кільця з точністю до 0,1 см3.
Таблиця 1. Розміри різальних кілець
| Розміри кільця | ||||
| Назва і стан ґрунту | Товщина стінки, мм | Діаметр внутрішній d, мм | Висота H | Кут заточки зовнішнього різального краю |
| Немерзлі глинисті ґрунти | 1,5 – 2,0 | ≥ 50 | 0,8d ≥ h ≥ 0,3d | не більше 30° |
| Немерзлі і сипучо-мерзлі піски | 2,0 – 4,0 | ≥ 70 | d ≥ h ≥ 0,3d | не більше 30° |
| Мерзлі глинисті ґрунти | 3,0 – 4,0 | ≥ 80 | h = d | 45° |
Необхідні прилади:
1. Різальне кільце.
2. Ніж з прямим лезом.
3. Лабораторна вага.
4. Пластинки з гладкою поверхнею (із скла, металу тощо).
5. Плоска лопатка.
Методика визначення щільності ґрунту
1. Зважують кільце (маса m1). Результати записують в журнал (табл. 2 – приклад заповнення). Всі зважування виконуються з точністю до 0,01 г.
2. Змащують кільце з внутрішньої сторони тонким шаром вазеліну.
3. Вирівнюють ножем поверхню ґрунту і ставлять на нього кільце гострим краєм вниз. Притримуючи кільце однією рукою, вирізують ножем ґрунт зовні кільця на глибину 5-10 мм, формуючи стовпчик ґрунту, діаметром на 1-2 мм більшим, ніж зовнішній діаметр кільця. Одночасно з цим, натискуючи на кільце, насаджують його на стовпчик ґрунту. Дію вирізування стовпчика ґрунту і насаджування на нього кільця продовжують до повного заповнення кільця ґрунтом (рис. 1,а).
4. Після заповнення кільця ґрунт підрізують "на конус" (рис. 1,б) і виймають кільце з ґрунтом з моноліту.
5. Ґрунт зрізують з двох сторін урівень з краями кільця. Зрізування виконують ножем від центра зразка до його периметра.
(В пісок кільце просто втискують і зрізують надлишок ґрунту. Якщо ґрунт висипається з кільця, то його накривають заздалегідь зваженим склом і підхоплюють знизу плоскою лопаткою).
6. Кільце з ґрунтом зважують (маса m2). Згідно з державним стандартом виконується не менше двох паралельних визначень щільності ґрунту з досліджуваного зразка ґрунту і вираховується середнє арифметичне. Різниця в паралельних визначеннях щільності ґрунту не повинна перевищувати 0,01 г/см3 для пісків і 0,03 г/см3 – для глинистих ґрунтів. Якщо різниця перевищує допустиму, кількість визначень слід збільшити [3].
(В навчальній роботі за браком часу можна виконувати по одному визначенню щільності зразків піску і глинистого ґрунту).
7. Щільність ґрунту ρ, г/см3, вираховують з точністю до 0,01 г/см3 за формулою:
(2)
де m1 – маса кільця, г;
m2 – маса кільця з ґрунтом, г;
V – внутрішній об'єм кільця, cм.
Таблиця 2. Визначення щільності ґрунту методом різального кільця
| № досліду | Вид ґрунту | Маса кільця, г | Маса ґрунту m2-m1 | Об’єм кільця V, см3 | Щільність ґрунту ρ, г/см3 | ||
| Порож-нього m1 | З ґрунтом m2 | проби | Середня | ||||
| Пісок | 53,1 | 140,40 | 87,30 | 1,75 | - | ||
| Глинис-тий ґрунт | 53,1 | 144,65 | 91,55 | 1,83 | - |
Рис. 1. Заглиблення кільця в ґрунт.
Контрольні запитання:
1. Що означає термін "ґрунт"?
2. З якою метою відбирають зразки ґрунту під час інженерних вишукувань?
3. Які фізичні характеристики ґрунтів визначають шляхом лабораторних випробувань?
4. Що називають щільністю ґрунту?
5. Якими методами можна визначити щільність ґрунту?
6. В яких випадках щільність ґрунту визначають методом парафінування?
7. В яких випадках щільність ґрунту визначають методом зважування в нейтральній рідині?
8. З якою точністю повинна обчислюватись щільність ґрунту?
Робота №2. ВИЗНАЧЕННЯ ЩІЛЬНОСТІ ЧАСТОК ҐРУНТУ ПІКНОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ.
Щільністю часток ґрунту ps називають масу одиниці об'єму твердих скелетних часток ґрунту. Вона визначається відношенням маси твердих часток ґрунту ms до їх об'єму Vs.
Щільність часток ґрунту залежить від щільності мінералів, які входять в його склад. За наявністю в більшості ґрунтів таких мінералів, як кварц (щільність 2,65 г/см3), каолініт (2,6-2,63), ортоклаз (2,54-2,57), плагіоклаз (2,67-2,75), біотит і мусковіт (2,6-3,0), щільність часток ґрунту коливається в межах 2,55-2,75 г/см3. Вона збільшується зі збільшенням вмісту в ґрунті важких мінералів (зі щільністю 3-4 і більше). Наявність органічних домішок знижує середню щільність часток ґрунту. У більшості випадків щільність часток піску дорівнює 2,65-2,67 г/см3, супісків 2,68-2,72, суглинків 2,69-2,73, глин 2,71-2,76. Для лесових супісків і суглинків Рівненщини вона становить 2,68-2,69 г/см3.
Щільність часток пісків і глинистих ґрунтів звичайно визначається пікнометричним методом [3]. Масу твердих часток ms знаходять зважуванням пікнометрів як різницю між масою пікнометра з ґрунтом і масою порожнього пікнометра. Ґрунт повинен бути попередньо висушений при температурі (105 ±2)°С. Допускається використання ґрунту у повітряно-сухому стані, з визначенням його гігроскопічної вологості*. Об'єм твердих часток Vs визначається за масою витісненої ними рідини з відомою густиною (закон Архімеда) з допомогою спеціальних скляних колб з мірною рискою, які називають пікнометрами.
Для звичайних незасолених ґрунтів використовують дистильовану воду. Для визначення щільності часток засолених ґрунтів, які містять водорозчинні солі (хлориди, бікарбонати, сульфати, карбонат натрію), воду необхідно замінити нейтральною рідиною, наприклад, гасом.
Під час заливання рідиною ґрунту в пікнометрі залишаються бульки повітря, які у випадку застосування дистильованої води видаляють кип'ятінням, а з використанням гасу – вакуумуванням забезпечити правильне визначення об'єму твердих часток ґрунту пікнометричним методом можна лише за умови, що рідина, яку застосовують для цього, під час усіх зважувань має однакову густину, а це буває, коли температура води перевіряється, а після кип'ятіння доводиться до початкової кімнатної шляхом охолоджування пікнометра у ванні з водою.
Для кожного зразка ґрунту щільність часток визначають двічі. Допустима різниця результатів паралельних визначень для щільності часток ґрунту ps<2,75 г/см3 не повинна перевищувати 0,02 г/см3, а для ps>2,75 г/см3 – 0,03 г/см3.
Якщо різниця перевищує допустиму, кількість визначень належить збільшити. Значення рs вираховують як середнє арифметичне результатів паралельних визначень з точністю до 0,01 г/см3.
(У навчальній роботі можна виконувати по одному визначенню для піску і для глинистого ґрунту).
Необхідні прилади
1. Пікнометр ємкістю 100 см3 (рис.2).
2. Сито з отворами 2 мм.
3. Ступка з фарфоровим товкачиком.
4. Лабораторна вага (терези або електронна).
5. Сушильна шафа з термометром!
6. Піщана баня (електроплитка з піском).
7. Ванна з водою.
8. Піпетка.
Методика визначення щільності часток ґрунту
1. Зразок ґрунту в повітряно-сухому стані подрібнюють у фарфоровій ступці фарфоровим товкачиком і просіюють крізь сито з отворами сітки 2 мм.
2. Зважують на терезах добре висушений пікнометр (маса т').
3. Обережно всипають відібрану пробу ґрунту в пікнометр. Маса проби не менше 15 г. Пікнометр з ґрунтом зважують (маса т").
4. Визначають масу ґрунту в пікнометрі в повітряно-сухому стані
. (3)
Гігроскопічність – здатність матеріалів і речовин, у тому числі ґрунту, поглинати вологу з оточуючого середовища, звичайно це пара води з повітря.
5. Обчислюють масу ґрунту в пікнометрі з урахуванням поправки на гігроскопічну вологість за формулою
(4)
де 
- гігроскопічна вологість ґрунту, в частках одиниці.
6. У пікнометр з ґрунтом наливають дистильовану воду приблизно на 1/2 його ємкості. Збовтують суспензію в пікнометрі і кип'ятять на піщаній бані, не допускаючи розбризкування, для видалення адсорбованого повітря і розчленування агрегатів (сукупностей мінеральних часток). Піски і супіски кип'ятять ЗО хвилин, суглинки і глини – 1 годину (в навчальній лабораторній роботі час кип'ятіння скорочують).
7. Пікнометр трохи охолоджують, доливають дистильовану воду та остаточно охолоджують у ванні з водою до кімнатної температури. Температуру пікнометра визначають за температурою води у ванні з точністю до ± 0,5°С.
8. Заповнюють пікнометр дистильованою водою до рівня трохи нижчого мірної риски, а потім, добавляючи воду піпеткою окремими краплями, доводять нижній край меніска до рівня мірної риски (рис. 2). Пікнометр з водою і ґрунтом старанно витирають фільтрувальним папером (зовні і всередині вище меніска) і зважують (маса т2).
Рис.2. Схема заповнення пікнометра водою:
а – пікнометр; б – положення меніска відносно мірної риски.
9. Вміст пікнометра (суспензію ґрунту) виливають, пікнометр старанно промивають, наповнюють до мірної риски дистильованою водою кімнатної температури і зважують (маса т3).
10. На підставі одержаних даних щільність частинок ґрунту рs г/см3, вираховують за формулою
(5)
де 
- густина води (або нейтральної рідини) при температурі досліду, г/см3 (в лабораторній роботі приймають 
=1,00 г/см3 або в залежності від температури приймають з табл. 3);
т0 – маса сухого ґрунту, г;
т2 – маса пікнометра з водою і ґрунтом, г;
т3 – маса пікнометра з водою, г.
Не важко встановити, що знаменник формули 
– це є маса рідини, витісненої твердими частинками ґрунту. Діленням її на густину рідини pw одержуємо об'єм твердих частинок ґрунту Vs.
11. Результати визначень з точністю до 0,01 г/см3 заносять в таблицю 4
Таблиця 3. Густина води при різних температурах
| Температура, °С | Густина, г/см3 | Температура, °С | Густина, г/см3 |
| 0-12 | 1,000 | 24-27 | 0,997 |
| 13-18 | 0,999 | 28-30 | 0,996 |
| 19-23 | 0,998 | 31-33 | 0,995 |
Таблиця 4. Визначення щільності часток ґрунту пікнометричним методом (приклад заповнення)
| № досліду | Вид ґрунту | № пікнометра | Маса пікнометра m/ , г | Маса пікнометра з ґрунтом m//, г | Маса ґрунту m1=m//-m/, г | Маса
сухого ґрунту
| Маса пікнометра з водою і ґрунтом m2, г | Маса пікнометра з водою m3, г | Щільність частинок ґрунту, г/см3 | |
| Проби | Середня | |||||||||
| Пісок | 35,8 | 50,95 | 15,15 | 15,0 | 145,26 | 135,9 | 2,66 | - | ||
| Глинистий ґрунт | 32,2 | 51,28 | 19,08 | 18,0 | 150,73 | 139,4 | 2,70 | - |
Примітка. Гігроскопічна вологість піску в прикладі 
, глинистого ґрунту - 
.
Контрольні запитання
1. Що називають щільністю часток ґрунту?
2. В яких межах буває щільність часток ґрунту?
3. Від чого залежить щільність часток ґрунту?
4. Які прилади необхідні для визначення щільності часток ґрунту?
5. Яким методом визначається щільність часток ґрунту?
6. Що таке пікнометр? Нарисуйте його.
7. Як визначається об'єм твердих часток ґрунту?
8. Яку рідину застосовують для визначення щільності часток незасолених ґрунтів?
9. Яку рідину застосовують для визначення щільності часток засолених грантів?
10. Як видаляють повітря, адсорбоване на поверхні часток, застосовуючи для визначення p s дистильовану воду, і як, застосовуючи гас?
Робота № 3. ВИЗНАЧЕННЯ ВОЛОГОСТІ ҐРУНТ.
Вологістю ґрунту W називають відношення маси води, яку містить зразок ґрунту, до маси цього ґрунту, висушеного при температурі (105±2)°С до сталої маси.
Необхідні прилади:
1. Бюкси алюмінієві або скляні.
2. Лабораторна вага.
3. Сушильна шафа з термометром.
4. Ексикатор з хлористим кальцієм (для вбирання вологи).
5. Шпатель металевий.
Методика визначення вологості ґрунту
1. Зважують порожній бюкс з кришкою (маса т0), записують в журнал номер бюкса і його масу (табл. 6).
2. Кладуть в бюкс не менше 15 г досліджуваного ґрунту і щільно закривають кришкою.
3. Зважують бюкс з ґрунтом (маса т1).
4. Висушують ґрунт в сушильній шафі в бюксі зі знятою кришкою при температурі (105 ± 2)°С до сталої маси, тобто до тих пір, поки різниця між двома наступними зважуваннями буде не більше 0,02 г. Первинне висушування пісків проводять протягом 3 годин, інших ґрунтів – протягом 5 годин. Кожне наступне висушування пісків проводять протягом 1 години, інших ґрунтів – протягом 2 годин.
Загіпсовані ґрунти висушують при температурі (80 ± 2°С) протягом 8 годин. Наступні висушування протягом 2 годин.
5. Після кожного висушування ґрунт у бюксі охолоджують в ексикаторі з хлористим кальцієм до температури приміщення і зважують (маса т2).
6. Вологість ґрунту W, %, визначають за формулою
(6)
де т0 - маса бюкса з кришкою, г;
т1 - маса вологого ґрунту з бюксом і кришкою, г;
т2 - маса висушеного ґрунту з бюксом і кришкою, г.
7. Для кожного зразка ґрунту виконують не менше двох визначень вологості W. Різниця результатів паралельних визначень не повинна перевищувати допустимі значення, наведені в таблиці 5.
Таблиця 5. Допустима різниця ∆ результатів паралельних визначень вологості ґрунту.
| Вологість ґрунту W, % | |||||
| 1 – 5 | 5 – 10 | 10 – 50 | 50 – 100 | >100 | |
| ∆, % | 0,2 | 0,6 | 2,0 | 4,0 | 5,0 |
8. Значення вологості W обчислюють як середнє арифметичне із результатів паралельних визначень вологості ґрунту. Під час обробки результатів дослідів вологість до 30% обчислюють з точністю до 0,1% (0,001), вологість 30% і більше – з точністю до 1% (0,01).
(У навчальній лабораторній роботі можна виконувати по одному визначенню вологості для зразків піску і глинистого ґрунту і по одному зважуванню).
Таблиця 6. Визначення вологості ґрунту (приклад заповнення)
| № досліду | Вид ґрунту | № бюкса | Маса бюкса, г | Вологість, W, % | ||||
| Порож-нього т0 | З вологим ґрунтом т1 | З сухим ґрунтом т2 | проби | середня | ||||
| 1-е зважування | 2-е зважування | |||||||
| Пісок | 14,25 | 41,30 | 39,48 | - | 7,2 | |||
| Глинис-тий ґрунт | 14,05 | 39,15 | 35,67 | - | 16,1 | - |
Контрольні запитання
1. Що називають вологістю ґрунту?
2. Які прилади необхідні для визначення вологості ґрунту?
3. При якій температур» повинні висушуватися ґрунти для визначення їх вологості?
Лабораторне заняття № 2
Тема: Визначення різновидів піску
П і с к о м називають незв'язний мінеральний ґрунт, в якому маса часток розміром менше 2 мм складає понад 50% і число пластичності Ір = 0.
Різновиди піску виділяються за: гранулометричним складом, ступенем неоднорідності гранулометричного складу, коефіцієнтом пористості, коефіцієнтом водонасичення.
Робота № 4. ВИЗНАЧЕННЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ І РІЗНОВИДІВ ПІСКУ ЗА ГРАНУЛОМЕТРИЧНИМ СКЛАДОМ ТА СТУПЕНЕМ НЕОДНОРІДНОСТІ ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ
Гранулометричним(зерновим) складом ґрунту називається ваговий вміст в ґрунті твердих часток різної крупності, виражений у відсотках відносно до маси проби сухого ґрунту, взятого для аналізу.
Визначення гранулометричного складу полягає в розділенні ґрунту на фракції (групи часток близьких за крупністю) і визначенні їх відсоткового вмісту.
Гранулометричний склад пісків визначають ситовим методом: без промивання водою – для виділення часток розміром від 10 до 0,5 мм; з промиванням водою – для виділення часток розміром від 10 до 0,1 мм.
Необхідні прилади для визначення гранулометричного складу ґрунту з промиванням водою:
1. Набір сит з розмірами отворів 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм.
2. Фарфорова ступка і товкачик з гумовим наконечником.
3. Сушильна шафа.
4. Ексикатор з хлористим кальцієм.
5. Фарфорова чашка.
6. Гумова груша.
7. Лабораторні ваги.
8. Ніж.
Методика визначення
1. Сита монтують в колонку, розташовуючи їх у порядку збільшення розмірів отворів знизу догори.
2. Середню пробу повітряно-сухого ґрунту для аналізу відбирають методом квартування. Для цього розподіляють ґрунт тонким шаром на аркуші цупкого паперу або на фанері, проводять ножем у поздовжньому і поперечному напрямках борозни, розділяючи поверхню ґрунту на квадрати, і відбирають потроху ґрунту із кожного квадрата.
Маса середньої проби повинна бути: для ґрунтів, які не містять часток розміром більше 2 мм – 100 г; для ґрунтів, які містять до 10% (від ваги) часток розміром більше 2 мм – 500 г; якщо їх вміст від 10 до 30% – 1000 г, а більше 30% – не менше 2000 г.
У навчальній лабораторній роботі рекомендуються використовувати ґрунти з розміром частинок, менше 2 мм.
3. Пробу ґрунту – 100 г, зважують з точністю до 0,01 г, висипають на сито з отворами 0,1 мм і промивають до повного освітлення води.(В навчальній роботі за браком часу ґрунт можна не промивати).
4. Ті частки ґрунту, що залишились на ситі, підсушують до повітряно-сухого стану і просіюють крізь набір сит з отворами 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм горизонтальним струшуванням протягом 3-4 хвилин. Якість просіювання перевіряють над аркушем паперу. Якщо на аркуш випадають частки ґрунту, то їх пересипають в нижнє сито і просіювання продовжують, якщо частки не випадають, то просіювання закінчують.
5. Фракції, що залишилися на ситах, послідовно зважують з точністю до 0,01 г і виражають в % від загальної ваги.
Розрахунок процентного вмісту фракцій виконується за формулою:
(7)
де mф – маса даної фракції ґрунту, г;
mпр – маса середньої проби ґрунту, взятої для аналізу, г.
Маси окремих фракцій складають і порівнюють з масою проби. Розходження в 1% допустиме. Його величину розносять пропорційно масі фракцій. Результати зважування і розрахунок процентного вмісту фракцій записують в таблицю. Нижче наведено приклад заповнення таблиці.
Таблиця 7. Результати ситового аналізу грунту
| Розмір отворів сит, мм | 0,5 | 0,25 | 0,1 | Під-дон | ||||
| Розмір фракцій (залишок на ситі), мм | >10 | 10- | 5-2 | 2-1 | 1 - 0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,1 | <0,1 |
| Маса фракцій, г | - | - | 21,7 | 11,4 | 32,82 | 30,91 | 3,17 | |
| Вміст фракцій, % | - | - | - | 21,7 | 11,4 | 32,82 | 30,91 | 3,17 |
| Сумарний вміст часток, більших даного діаметра, % | >10,0 | - | >2,0 | - | >0,5 33,1 | >0,25 65,92 | >0,1 96,83 | - |
| Сумарний вміст часток, менших даного діаметра, % | <10 - | <5 - | <2 100 | <1 78,3 | <0,5 66,9 | <0,25 34,08 | <0,1 3,17 | - |
6. Різновид піску за його гранулометричним складом встановлюють послідовним підсумовуванням вмісту частинок більших даного діаметра – спочатку крупніших за 2 мм, потім – 0,50; 0,25 і 0,10 мм та порівнянням вмісту з класифікаційними критеріями (табл. 8). Назву приймають за першою задовольняючою ознакою.
7. За даними ситового аналізу ґрунту, результати якого наведені в табл. 7, цей ґрунт належить до пісків середньої крупності, тому що частинок крупніших за 0,25 мм він вміщує 65,92 % > 50%.
8. Назва великоуламкових ґрунтів і пісків повинна доповнюватися ступенем неоднорідності зернового складу Cu=d60/d10, для визначення якого будують сумарну криву гранулометричного складу – інтегральну (сумарну) криву, котра відображує сумарний процентний вміст фракцій менших певного діаметра. Для великого діапазону визначення розмірів фракцій, наприклад, від 0,001 мм до 10 мм або від 0,01 до 10 мм крива будується в напівлогарифмічному масштабі. Для побудови кривої на осі абсцис відкладають логарифм діаметрів часток, а на осі ординат – процентний вміст часток, діаметр яких менший від діаметра, зазначеного на осі абсцис. Якщо діапазон визначення розмірів фракцій менший, наприклад, від 0,1 до 2 мм, криву можна накреслити у звичайному масштабі.
Таблиця 8. Дані для визначення різновиду великоуламкових ґрунтів і пісків
| Різновид ґрунту | Розмір зернин, частинок d, мм | Вміст зернин, частинок, % за масою |
| Великоуламкові: - валунний (при переважній більшості неокатаних частинок – бриловий) - гальковий (при неокатаних гранях – щебенистий) - гравійний (при неокатаних гранях -дресв'яний) | >200 >10 >2 | >50 >50 >50 |
| Піски: - гравіюватий - крупний - середньої крупності - дрібний - пилуватий | >2 >0,50 >0,25 >0,10 >0,10 | >25 >50 >50 >75 <75 |
За ступенем неоднорідності гранулометричного складу Си великоуламкові ґрунти і піски підрозділяють на:
- однорідний ґрунт Си < 3;
- неоднорідний ґрунт Си > 3.
За даними таблиці 7 крива має вигляд, показаний на рисунку 3, і за класифікацією пісок цей неоднорідний, тому що
(8)
де d60, d10 – діаметри часток, мм, менше яких у ґрунті міститься відповідно 60 та 10% (за масою) часток.
Рис. 3. Сумарна крива гранулометричного складу піску
Контрольні запитання
1. Які ґрунти називають великоуламковими?
2. Який ґрунт називають піском?
3. Що названо гранулометричним складом ґрунту?
4. Яким методом визначають зерновий
(гранулометричний) склад піску?
5. Сита якого діаметра входять у стандартний набір?
6. Які за розміром частки виділяють ситовим методом без
промивання водою?
7. Які за розміром частки виділяють ситовим методом з
промиванням водою?
8. До якого різновиду відносять пісок, якщо він вміщує
(за масою) понад 50% часток крупніших за 0,25 мм;
крупніших 0,50 мм?
9. До якого різновиду відносять пісок, якщо він вміщує
(за масою) менше 75% (більше 75%) часток крупніших
0,10 мм?
10. Як підрозділяють піски і великоуламкові ґрунти за
ступенем неоднорідності Сu?
Робота № 5. ВИЗНАЧЕННЯ РІЗНОВИДІВ ПІСКІВ ЗА КОЕФІЦІЄНТОМ ПОРИСТОСТІ І ЗА КОЕФІЦІЄНТОМ ВОДОНАСИЧЕННЯ. ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОГО ОПОРУ ПІСКУ Ro
Будівельні властивості пісків залежать не тільки від їх зернового складу, але і від їх стану – щільності будови та водонасичення. Це видно з таблиці 12, в якій наведені значення розрахункового опору пісків.
За щільністю будови в залежності від коефіцієнта пористості е піски підрозділяють на щільні, середньої щільності і пухкі, за коефіцієнтом водонасичення Sr – на малого ступеню водонасичення, середнього ступеню водонасичення та насичені водою (таблиці 9 і 10).
Коефіцієнтом пористості е називають відношення об'єму пop в зразку ґрунту до об'єму твердих частинок ґрунту. Його визначають за формулою
. (9)
Різновид піску за коефіцієнтом пористості визначається з таблиці 9.
Коефіцієнтом водонасичення Sr називають ступінь заповнення об'єму пop водою. Він визначається за формулою
. (10)
У формулах 9 і 10:
ρs – щільність часток ґрунту, г/см3;
ρ – щільність ґрунту, г/см3;
W – вологість ґрунту, в частках одиниці;
ρw – густина води, що дорівнює 1 г/см3.
Різновид піску за коефіцієнтом водонасичення Sr визначається з таблиці 10.
Для лабораторної роботи № 5 основні фізичні характеристики: щільність ґрунту ρ, вологість ґрунту W, щільність часток ґрунту ρs – приймаються з лабораторних робіт № 1, 2 і 3; різновид піску за гранулометричним складом – з лабораторної роботи № 4.
Так для піску середньої крупності, розглянутого в лабораторних роботах № 1-4, основні фізичні характеристики якого ρ=1,74 г/см3, ρs=2,66 г/см3, W=7,2%, коефіцієнт пористості е дорівнює:
а коефіцієнт водонасичення
.
З таблиць 9 і 10 визначаємо, що з цими показниками пісок середньої крупності має середню щільність (0,55<е<0,70) і малий ступінь водонасичення.
Повна назва дослідженого в лабораторних роботах ґрунту – пісок середньої крупності неоднорідний, середньої щільності, малого ступеню водонасичення.
Розрахунковий опір піску середньої крупності середньої щільності R0=400 кПа (див.табл.12).
Таблиця 9. Різновиди пісків за коефіцієнтом пористості е.
| Різновид пісків | Коефіцієнт пористості е | ||
| Піски гравіюваті крупні та середньої крупності | Піски дрібні | Піски пилуваті | |
| Щільний Середньої щільності Пухкий | <0,55 0,55 – 0,70 >0,70 | <0,60 0,60 – 0,75 >0,75 | <0,60 0,60 – 0,80 >0,80 |
| Різновид ґрунтів | Коефіцієнт водонасичення Sr, ч.о. |
| Малого ступеню водонасичення Середнього ступеню водонасичення Насичені водою | 0 - 0,50 0,50 - 0,80 0,80-1 |
Таблиця 10. Різновиди великоуламкових ґрунтів і пісків за коефіцієнтом водонасичення Sr
Таблиця 11. Розрахунковий опір R0 великоуламкових ґрунтів
| Великоуламкові ґрунти | R0, КПа |
| Галькові (щебенисті) з заповненням: - піщаним - глинистим з Іl ≤ 0,5 0,5 < Il ≤ 0,75 Гравійні з заповненням: - піщаним - глинистим з Іl ≤ 0,5 0,5 < Il ≤ 0,75 |
Таблиця 12. Розрахунковий опір R0 пісків
| Піски | R0, кПа, при щільності будови | |
| щільні | середньої щільності | |
| Крупні Середньої крупності Дрібні: - маловологі (малого ступеню водонасичення) - вологі та насичені водою Пилуваті: - маловологі (малого ступеню водонасичення) - вологі (середнього ступеню водонасичення) - насичені водою |
Лабораторне заняття № 3
Робота № 6. ВИЗНАЧЕННЯ РІЗНОВИДІВ ГЛИНИСТИХ ҐРУНТІВ ТА ЇХ РОЗРАХУНКОВОГО ОПОРУ R0
Глинистистими називають зв'язні мінеральні ґрунти, що мають число пластичності Ір>1. Глинистим ґрунтам властива пластичність – здатність при певній вологості деформуватися під дією зовнішніх сил і зберігати набуту форму після припинення їх дії без порушення їх цілісності.
Пластичність глинистих ґрунтів зумовлена наявністю в них глинистих частинок у вигляді лусок найбільшим розміром 0,005 мм і товщиною менше 0,001 мм. В залежності від вмісту глинистих часток глинисті ґрунти поділяють на супіски, суглинки і глини. Супіски містять приблизно від 3 до 10% часток менше 0,005 мм, суглинки – від 10 до 30%, глини – понад 30%. Ці межі різні для різних глинистих мінералів (каолініту, монтморилоніту, гідрослюд та ін.), і це викликає труднощі у визначенні різновидів глинистих ґрунтів за їх зерновим складом. Тому різновиди глинистих ґрунтів прийнято визначати за їх пластичністю і консистенцією.
Показниками пластичності ґрунту є: границя текучості WL, границя розкочування Wp і ч и с л о пластичності Ір.
Границя текучості WL – це вологість ґрунту в момент його переходу з пластичного стану в текучий (рис. 4).
Границя розкочування Wp – це вологість ґрунту в момент його переходу з твердого в пластичний стан.
Числом пластичності Ір називають різницю між вологостями, які відповідають границі текучості і границі розкочування
. (11)
За числом пластичності Ір глинисті ґрунти підрозділяють на супіски, суглинки і глини згідно з таблицею 13.
Таблиця 13. Різновиди глинистих ґрунтів за числом пластичності Ір
| Різновид ґрунтів | Число пластичності Ір |
| Супісок | 1-7 |
| Суглинок | 7-17 |
| Глина | > 17 |
В залежності від вмісту води стан глинистих ґрунтів змінюється і може бути твердим, пластичним або текучим (рис. 4).
твердий стан пластичний стан текучий стан
0 Wp WL W,%
Рис. 4. Стан глинистого ґрунту в залежності від його вологості.
Різновид глинистого ґрунту в залежності від його вологості виділяють за показником текучості ІL згідно з таблицею 14.
(12)
де W - вологість ґрунту.
Таблиця 14. Різновиди глинистих ґрунтів за показником текучості IL
| Різновид ґрунтів | Показник текучості IL |
| Супісок: твердий пластичний текучий | <0 0-1 >1 |
| Суглинки та глини тверді напівтверді тугопластичні мякопластичні текучопластичні текучі | <0 0-0,25 0,25-0,50 0,50-0,75 0,75-1 >1 |
Необхідні прилади для визначення показників пластичності глинистих ґрунтів:
1. Балансирний конус масою 76 г.
2. Фарфорова ступка і товкачик з гумовим наконечником.
3. Шпатель.
4. Сито з отворами розмірами 1 мм (сито №1).
5. Скляна посудина з покришкою.
6. Лабораторна вага.
7. Алюмінієві або скляні бюкси.
8. Сушильна шафа.
9. Технічний вазелін.
Методика визначення границі текучості WL
1. Зразок ґрунту в повітряно-сухому стані роздрібнюють гумовим товкачиком, просіюють крізь сито №1, зволожують дистильованою водою до стану густої пасти і витримують у закритій скляній посудині не менше 2-х годин для рівномірного розподілу вологи (ґрунтову пасту готує лаборант).
2. Ґрунтову пасту щільно укладають шпателем в стандартний металевий стаканчик, не залишаючи порожнин. Поверхневий шар ґрунту вирівнюють шпателем в рівень з краєм стаканчика.
3. До поверхні ґрунту підносять вістря балансирного конуса, змащеного тонким шаром технічного вазеліну. Конус плавно відпускають, дозволяючи йому заглиблюватись в ґрунт під дією власної ваги. Через 5 секунд відмічають положення кільцевої риски на конусі (рис.5)
Границі текучості WL відповідає така вологість ґрунту, при якій конус заглиблюється за 5 секунд на 10мм (до риски).
2. Якщо конус не заглиблюється до риски, то це означає, що вологість ґрунту не досягла межі текучості. У такому випадку ґрунт перекладають у іншу посудину, доливають трохи дистильованої води, старанно перемішують її з ґрунтом і дослід повторюють.
Якщо конус заглибився більше ніж на 10 мм, то це означає, щ о вологість більша межі текучості. У такому випадку ґрунтову пасту перекладають у фарфорову чашку, перемішують шпателем, зменшуючи вологість, і дослід повторюють.
3. Після досягнення границі текучості з пасти відбирають пробу 15-20 г, кладуть її у бюкс і визначають вологість згідно з методикою описаною у лабораторній роботі №3.
4. Для кожного зразка проводять по 2 паралельних визначення границі текучості, причому границею текучості приймають середнє арифметичне результатів паралельних визначень вологості. Розходження в паралельних визначеннях понад 2% не допускається.
(У навчальній лабораторній роботі можна виконувати одне визначення границі текучості).
Рис.5. Схема приладу (балансирного конуса) для визначення границі текучості
1 – підставка; 2 – стаканчик; 3 – кільцева риска; 4 – ручка; 5 – конус.
Методика визначення границі розкочування
1. Ґрунтову пасту, яка залишилася після визначення границі текучості, ретельно перемішують і розкочують долонею на рівній поверхні (на аркуші глянцевого або провощеного паперу) в джгут діаметром 3 мм. Якщо джгут при цьому зберігає зв’язність і пластичність, то його переминають і знову розкочують до вказаної товщини. Для порівняння можні використати дужки балансирного конуса, які мають товщину 3 мм. Довжина джгута не повинна перевищувати ширини долоні.
Розкочування проводиться до тих пір, доки джгут діаметром близько 3 мм почне ділитися впоперек на окремі шматочки завдовжки 3-10 мм (рис.6)
Рис.6. Ділення глиняного ґрунту на межі розкочування.
2. Одержані шматочки джгута діаметром 3 мм кладуть в заздалегідь зважений бюкс (набрати потрібно приблизно 10-15 г) і визначають їх вологість за методикою, описаною в лабораторній роботі №3.
Якщо з підготовлений діаметр ґрунтової пасти неможливо розкотити джгут діаметром 3мм, тому що ґрунт розсипається, то такий ґрунт не має межі розкочування, або ґрунт пересушений.
Для кожного зразка ґрунту виконують не менше двох паралельних визначень границі розкочування. Розбіжність між одержаними результатами не повинна перевищувати 2%. У навчальній лабораторній роботі виконують одне визначення.
3. За границю розкочування зразка ґрунту приймають середнє арифметичне результатів паралельних визначень вологості.
Результати визначень заносять в таблицю 15.
Таблиця 15. Результати визначення границь пластичності ґрунту (приклад заповнення)
| Лабораторний номер | Дата | № бюкса | Найменування границі пластичності | Маса бюкса, г | Маса води в ґрунті m1 – m2, г | Маса сухого ґрунту m2 – m0, г | Вологість | |||
| Порожнього, m0 | З вологим ґрунтом, m1 | З сухим ґрунтом, m2 | ||||||||
| 1-е зважування | 2-е зважування | |||||||||
| WL | 15,5 | 40,2 | 35,5 | - | 4,7 | 20,0 | ||||
| WP | 14,2 | 24,9 | 23,5 | - | 1,4 | 9,3 |
Визначення різновидів глинистих ґрунтів
Користуючись отриманим значенням WL і WP і вирахувавши число пластичності ІР, встановлюють різновид ґрунту за числом пластичності.
Приклад. Визначити різновид глинистого ґрунту, а також розрахунковий опір R0 для нього за даними лабораторних досліджень, якщо WL =23%, WP =15%, W =18%, ps=2,7г/см3, p=2,07г/см3.
Рішення. 1. Визначимо різновид глинистого ґрунту за числом пластичності ІР
.
За таблицею 13, різновид ґрунту – суглинок (7< ІР <17).
2. Визначаємо різновид ґрунту за показником текучості ІL. Якщо W =18%, то
Ґрунт має тугопластичну консистенцію і за таблицею 14 це суглинок тугопластичний (0,25< ІL <0,50).
3. Обчислюємо коефіцієнт пористості
Шляхом інтерполяції визначаємо з таблиці 16 розрахунковий опір ґрунту R0
R0=286 кПа
Таблиця 16. Розрахунковий опір R0 глинистих непросідаючих ґрунтів.
| Глинисті ґрунти | Коефіцієнт пористості е | R0, кПа, при показнику текучості грунтуІL | |
| ІL=0 | ІL=1 | ||
| Супіски | 0,5 0,7 | ||
| Суглинки | 0,5 0,7 1,0 | ||
| Глини | 0,5 0,6 0,8 1,1 |
Примітки.
1. Для ґрунтів в твердому стані з ІL <0 розрахунковий опір R0 визначають як для ґрунту з ІL =0.
2. Ґрунти в текучому стані з ІL >0 вважаються «слабкими». Будівництво на них можливе тільки після додаткових заходів і лабораторних досліджень. Тому у будівельних нормах значення R0 для ґрунтів з ІL >0 не наведені.
3. Для ґрунтів з проміжними значеннями е і ІL розрахунковий опір ґрунту R0 визначають користуючись інтерполяцією.
Контрольні запитання
1. Які ґрунти називають глинистими?
2. За якою формулою визначається число пластичності?
3. Назвіть границі пластичності глинистих ґрунтів?
4. Що називають границею текучості?
5. Що називають границею розкочування?
6. Які прилади необхідні для визначення границі текучості?
7. Які прилади необхідні для визначення границі розкочування?
8. Як визначається границя текучості?
9. Як визначається границя розкочування?
10. Нарисуйте прилад для визначення границі текучості.
11. Як підрозділяють глинисті ґрунт и за числом пластичності?
12. Який ґрунт називають супіском, а який – суглинком чи глиною?
13. Як називають зв’язний мінеральний грунт для якого ІР =5 (ІР =15, ІР=25)?
14. За якою формулою визначається показник текучостіІL?
15. В якому стан перебувають глинисті ґрунти для яких ІL<0?
16. В якому стані супісок, якщо ІL=0,6?
17. В якому стані суглинок, якщо ІL=0,6?
18. В якому стані глина, якщо ІL=0,8 (ІL>1)?
19. Визначте з таблиці розрахунковий опір R0 для супіску, якщо показник текучості ІL=0, коефіцієнт пористості е=0,5.
20. Визначте з таблиці розрахунковий опір R0 для глинистого ґрунту, якщо показник текучості ІР=3, ІL=1, е=0,7.
Контрольний тест
Визначте розрахунковий опір R0 глинистого ґрунту, якщо WL =40%, WP =20%, W =30%, ps=2,7г/см3, p=1,75г/см3.
Лабораторне заняття №4
Робота № 7. ВИЗНАЧЕННЯ СТИСЛИВОСТІ ҐРУНТІВ В КОМПРЕСІЙНОМУ ПРИЛАДІ
Основи будинків і споруд з метою забезпечення їх нормальної експлуатації розраховують за граничними станами II-ої групи – за деформаціями (осіданням, прогином, тощо). Деформації основ будівель в значній мірі залежать від стисливості ґрунтів, тобто від їх здатності зменшувати свій об'єм під дією зовнішніх сил за рахунок зменшення об'єму пop. Стисливість, в свою чергу, залежить від складу ґрунту, пористості, структури та ін. Значно впливає на неї швидкість збільшення навантаження, розміри його ступенів. Досліди показують, що збільшення швидкості зростання навантаження збільшує стисливість глинистих ґрунтів.
Основні показники, які характеризують стисливість ґрунтів і які найчастіше використовуються для визначення їх деформацій, є коефіцієнт стисливості ґрунту т0, модуль деформації Е і структурна міцність ґрунту на стиск Pstr.
Ці показники визначають лабораторними або польовими методами. В лабораторних умовах їх визначають за результатами випробувань зразків ґрунту в компресійних приладах в умовах одноосьового статичного ступеневого навантаження без можливості поперечного розширення (зразок розміщений в металевому кільці). Цим такі випробування відрізняються від простого одноосьового стиску.
Для випробувань використовують зразки ґрунту непорушеної будови природної вологості чи водонасичені, або зразки порушеної будови з заданими значеннями щільності і вологості.
Зразок, як правило, повинен мати форму циліндра діаметром не менше 71мм і відношенням висоти до діаметра 1:3,5. В посібнику описані випробування ґрунту на стиск в компресійному приладі (одометрі) (рис.7, 8).
Вертикальний тиск на зразок ґрунту передають ступенями за допомогою важеля 4, рами 2 і штампа 6 (рис.8). Кожний ступінь тиску витримують до повної стабілізації деформації, коли величина стиснення (деформації ґрунту) не перевищує 0,01 мм за 16 годин для глинистих ґрунтів, 4 години для пилуватих і дрібних пісків, та 24 години – для органо-мінеральних і органічних ґрунтів.
За умов відсутності поперечного розширення ґрунту при збільшенні вертикального тиску стисливість ґрунту буде характеризуватись зміненням коефіцієнта пористості е.
Рис.7. Схематичний розріз компресійного приладу (одометра):
1 - нижня обойма; 2 - перфорований диск; З - ґрунтовідбірне кільце; 4 - верхня обойма; 5 - направляюче кільце; 6 - перфорований ШТВМП; 7 - сталева кулька; 8 - тримач індикатора; 9 - індикатор; 10 - штуцер; 11 - зразок ґрунту.
Після закінчення випробувань і проведення відповідних розрахунків будують графік залежності e=f(σ) який називають компресійною кривою і визначають характеристики стисливості ґрунту: коефіцієнт стисливості m0, компресійний модуль деформації Ек* і структурну міцність ґрунту Pstr.
Ці характеристики використовують для обчислення деформацій основи і для загальної оцінки властивостей ґрунтів. Кільця компресійного приладу (одометра) мають розміри: d = 8,74 см; А = 60 см2; h = 2,5 см
Необхідні прилади та матеріали:
1. 
Компресійний
прилад (одометр).
2. Тарувальний
металевий вкладиш.
3. Ніж з прямим лезом.
4. Вага.
5. Сушильна шафа.
6. Алюмінієві бюкси.
7. Ексикатор.
8. Паперові фільтри
9. Індикатори.
10. Годинник.
Рис. 8. Загальний вигляд компресійного приладу:
1 – плита столу; 2 – вантажна рама; 3 – ґрунтовідбірне кільце; 4 – важіль;5 – підтримувач для гирь; 6 – перфорований штамп; 7 – противага;8 – тримач індикатора; 9 – індикатор.
Підготовка до випробувань
1. Проводять тарування компресійного приладу для врахування його власних деформацій при ступеневому завантаженні, для чого в робоче кільце закладають металевий вкладиш, покритий з обох сторін зволоженими паперовими фільтрами. Завантаження проводять ступенями тиску по 0,05 МПа, витримуючи їх по 2 хвилини. Тиск на вкладиш доводять до максимального – 1 МПа, визначають за індикаторами деформації приладу і паперових фільтрів. За результатами випробувань складають таблицю тарувальних поправок δ і будують графік δ=f(σ).
Тарування виконують не рідше 1 разу на рік. Результати тарувальних випробувань компресійного приладу надаються студентам у вигляді таблиці і графіка δ=f(σ) (рис.9).
Рис. 9. Тарувальна крива.
2. Визначають щільність ґрунту р. Для цього зважують ґрунтовідбірне кільце 3 компресійного приладу (маса т). Вирізують з моноліту кільцем ґрунт непорушеної структури і природної вологості, або готують зразок порушеної будови з заданими значеннями щільності і вологості. Зважують кільце з ґрунтом (маса т1).
Визначають щільність ґрунту за формулою
г/см3 (13)
де V— 150 см3 - об'єм кільця.
3. Визначають вологість ґрунту W. Для цього з моноліту поряд з місцем вирізання зразка відбирають у заздалегідь зважені бюкси (маса т2) 15-20 г вологого ґрунту і зважують їх (маса т3). Висушують ґрунт до постійної маси в сушильній шафі при температурі (105 ± 2)°С, охолоджують бюкси з ґрунтом в ексикаторі з CaCl2, знову зважують (маса т4). Визначають вологість за формулою:
(14)
4. Визначають щільність часток ґрунту ρs. Оскільки її визначення займає багато часу, в лабораторній роботі дозволяється прийняти ρs=2,68 г/см3, або взяти її з лабораторної роботи № 2. Вираховують коефіцієнт пористості зразка ґрунту за формулою
(15)
Результати цих досліджень і розрахунки записують в 17 приклад заповнення якої наведено нижче.
Таблиця 17. Визначення коефіцієнта пористості зразка ґрунту (приклад)
| № зразка | Маса кільця, m, г | Маса кільця з ґрунтом,m1, г | Щільність
ґрунту
г/см3
| № бюкса | Маса порожнього бюкса, m2, г | Маса бюкса з вологим ґрунтом m3, г | Маса бюкса з сухим ґрунтом m4, г | Вологість ґрунту
| Щільність часток ґрунту, ρs, г/см3 | Коефіцієнт пористості е0 |
| 1,86 | 14,1 | 34,97 | 0,235 | 2,68 | 0,78 |
5. Кільце з ґрунтом 3 накривають з відкритих торців паперовими фільтрами і встановлюють на перфорований металевий диск 2 різальним кінцем вгору (рис. 7).
6. Закріплюють ґрунтовідбірне кільце 3 направляючим кільцем 5 і встановлюють на ґрунт штамп 6.
7. Всю систему одометра розміщують на столику компресійного приладу (рис.8).
8. Для вимірювання деформацій зразка ґрунту встановлюють два індикатори 9. Стрілки індикаторів виводять в положення 0.00.
Проведення компресійних випробувань
1. Випробування проводять шляхом передачі навантаження за допомогою важеля 4 на штамп 6, а той в свою чергу, передає тиск Р на зразок ґрунту. Початкові ступені навантаження під час визначення стисливості пилуватих і дрібних пісків слід вибирати залежно від їх коефіцієнта пористості за табл.18.
Таблиця 18. Початкові ступені навантаження
| Коефіцієнт пористості е | е > 0,75 | 0,75 > е > 0,6 | е < 0,6 |
| Перші ступені тиску Р, МПа | 0,0125 | 0,025 | 0,05 |
Ступені тиску під час випробування пісків повинні бути рівними 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа і далі з інтервалом 0,1 МПа до необхідного значення тиску.
При випробуванні глинистих ґрунтів, в тому числі органо-мінеральних, для визначення їх структурної міцності на стиск Pslr першу і наступну ступені тиску приймають рівними 0,0025 МПа до початку стиску зразка ґрунту. За початок стиску слід вважати відносну вертикальну деформацію зразка ґрунту ε> 0,005.
При подальшому навантажуванні за черговий ступінь тиску приймають найближче більше значення тиску (0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа і далі з інтервалом 0,1 МПа до кінцевого).
2. Після докладання кожного ступеня тиску покази індикаторів слід фіксувати через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 60 хвилин і далі через кожну годину до досягнення умовної стабілізації деформації зразка.
Під час навчальних занять за браком часу дозволяється прийняти скорочені терміни умовної стабілізації до 3-5 хв., а ступені тиску на ґрунт Р прийняти 0,05; 0,10; 0,20 і 0,40 МПа. Для цього на підтримувач 5 встановити гирі загальною масою
, кг (16)
де р - тиск в МПа;
А - площа зразка (60 см);
т - маса тягової рами приладу (2,3 кг);
п - кратність збільшення навантаження важелем (п=10);
10- перевідний коефіцієнт.
Наприклад, щоб отримати тиск на ґрунт Р =0,05 МПа на підтримувач треба покласти гирю масою
,кг
3. Довівши тиск до максимального (в нашому випадку до 0,4 МПа), починають зменшувати його, розвантажуючи зразок тими ж ступенями, якими відбувалось завантаження.
При розвантажуванні останній ступінь повинен відповідати тиску, який створюється тільки вагою штампа і змонтованого на ньому вимірювального обладнання.
4. Значення тиску р і відповідні покази індикаторів, зафіксовані після настання умовної стабілізації, записують в табл. 19. Туди ж записують з тарувальної таблиці величину деформації приладу 5, що відповідає даному тиску.
Таблиця 19. Журнал компресійних випробувань (приклад заповнення)
| Дата | Тиск Р, МПа | Показання індикаторів | Середнє значення показань індикатора Δˉhмм | Деформація приладу δ, мм | Деформація зразка Δ h= Δˉh ·δ, мм | Відносна деформація ε= Δ h/h | Δei= ε·(1+e0) | ei= e0-Δei | |
| лівого мм | правого мм | ||||||||
| 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,780 | |
| 0,05 | 0,72 | 0,72 | 0,72 | 0,03 | 0,69 | 0,028 | 0,044 | 0,736 | |
| 0,10 | 1,36 | 1,44 | 1,40 | 0,05 | 1,35 | 0,054 | 0,085 | 0,695 | |
| 0,20 | 2,00 | 2,30 | 2,15 | 0,11 | 2,04 | 0,082 | 0,120 | 0,660 | |
| 0,40 | 2,80 | 2,90 | 2,85 | 0,18 | 2,67 | 0,107 | 0,160 | 0,620 | |
| 0,20 | 2,80 | 2,84 | 2,82 | 0,14 | 2,68 | 0,107 | 0,160 | 0,620 | |
| 0,10 | 2,77 | 2,77 | 2,77 | 0,12 | 2,65 | 0,106 | 0,159 | 0,621 | |
| 0,05 | 2,70 | 2,74 | 2,72 | 0,10 | 2,62 | 0,105 | 0,157 | 0,623 | |
| 0,00 | 2,56 | 2,60 | 2,58 | 0,06 | 2,52 | 0,101 | 0,152 | 0,628 |
Обробка результатів випробувань
1. За результатами випробувань ґрунту в компресійному приладі на основі записів в графах 1-6 табл. 19 визначають:
а) величину абсолютної деформації зразка ґрунту для кожного ступеня навантаження Δh=Δ¯h– δi.
б) коефіцієнт пористості ґрунту для кожного ступеня навантаження за формулою:
, (17)
де е0 – коефіцієнт пористості зразка ґрунту до початку випробувань (табл.17);
h – початкова висота зразка ґрунту (h= 25 мм);
∆hі – деформація зразка ґрунту для кожного ступеня навантаження.
2. За одержаними даними будують компресійну криву 1, тобто криву залежності коефіцієнта пористості ґрунту від тиску е =f(p), а також декомпресійну криву 2 - криву розвантаження (рис.10).
3. Вираховують з точністю до 0,001 МПа-1 коефіцієнт стисливості ґрунту то, який дорівнює відношенню приросту коефіцієнта пористості ґрунту до приросту тиску
, МПа-1 (18)
де рn і рк – відповідно початковий і кінцевий тиски на ґрунт (задається викладачем);
еn і ек – відповідно початковий і кінцевий коефіцієнти пористості ґрунту, що відповідають тискам р„ і рк. Визичаються з компресійної кривої (рис.10.).
Рис.10 Компресійна крива.
За величиною коефіцієнта стисливості ґрунти умовно поділяють на:
а) малостисливі, якщо m0 < 0,05 МПа-1;
б) середньостисливі, якщо 0,05 < m0 < 0,5 МПа-1;
в) дуже стисливі, якщо m0 > 0,5 МПа-1.
4. Обчислюють компресійний модуль деформації з точністю 0,1 МПа за формулою
, МПа (19)
де e0 – коефіцієнт пористості ґрунту до початку випробувань;
m0 – коефіцієнт стисливості ґрунту;
β – коефіцієнт, який враховує відсутність поперечного розширення ґрунту в компресійному приладі і який обчислюють за формулою
, (20)
де v – коефіцієнт поперечної деформації, який визначають в приладі трьохосьового стиску.
У разі відсутності експериментальних даних допускається приймати такі значення v:
для піску і супіску 0,3 – 0,35;
для суглинку 0,35 – 0,37;
для глини: якщо IL < 0 0,2 – 0,3,
0 < IL < 0,25 0,3 – 0,38,
0,25 < IL < 1,0 0,38 – 0,45.
Поиск по сайту: