Лабораторная работа № 5. При изменении влажности глинистых грунтов изменяются их состояние и свойства.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ПЛАСТИЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ (ГОСТ 5180-84) /1/.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

При изменении влажности глинистых грунтов изменяются их состояние и свойства.

Глинистые грунты могут находиться в твердом, пластичном и текучем состояниях (ГОСТ 25100-95 /2/).

Переход глинистой породы из одного состояния в другое совершается при определенных значениях влажности, которые называются пределами.

Влажность, выраженная в долях единицы, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее, называется верхним пределом пластичности или границей текучести - W_L.

Влажность, выраженная в долях единицы, при которой грунт переходит из пластичного состояния в твердое, называется нижним пределом пластичности или границей раскатывания - W_р.

Разность между значениями влажности на границе текучести и на границе раскатывания называется числом пластичности J_p.

J_p = W_L - W_р

В зависимости от числа пластичности, согласно ГОСТ 25100-95 /2/ (приложение Б, таблица 1), глинистые грунты подразделяются на супеси, суглинки и глины.

Сравнение естественной влажности грунта с влажностью на границе раскатывания и текучести позволяет установить состояние его по текучести. Показатель текучести определяется по формуле:

.

Необходимое оборудование:

1. Бюксы с крышками – 4 шт.

2. Аналитические весы.

3. Сушильный шкаф.

4. Эксикатор.

5. Сито с отверстиями 0,5 мм.

6. Металлическая или фарфоровая чашка.

7. Дистиллированная вода.

8. Шпатель.

9. Ступка и пестик с резиновым наконечником.

10. Балансирный конус (общая масса 76 г, угол при вершине 30⁰).

11. Стаканчик высотой не менее 4 см, диаметром не менее 2 см.

12. Пластинка стеклянная или пластмассовая.

13. Технический вазелин.

1. Определение границы текучести – верхнего предела пластичности методом балансирного конуса по ГОСТ 5180-84 /1/.

Ход работы:

1. Взвешивают два бюкса с крышками и данные записывают в журнал (таблица 8).

2. Образец грунта естественной влажности разминают шпателем или размельчают пестиком, а затем протирают или просеивают (в зависимости от образца) сквозь сито с отверстиями 0,5 мм.

3. Переносят грунт, прошедший сквозь сито, в чашку, увлажняют его до состояния густого теста при одновременном перемешивании и оставляют в закрытом стеклянном сосуде не менее, чем на два часа.

4. Увлажненное грунтовое тесто тщательно перемешивают шпателем и без пустот заполняют им стаканчик (рисунок 5). Поверхность заравнивают шпателем вровень с краями стаканчика. Стаканчик ставят на подставку.

5. Подносят к поверхности грунтового теста острие конуса, смазанное тонким слоем вазелина, опускают конус, дают ему свободно погрузиться в тесто под влиянием собственной массы.

6. Если конус погрузится до круговой метки в 4-5 точках, т.е. на глубину 10 мм за 5 секунд, верхний предел считается достигнутым.

7. Погружение конуса в грунтовое тесто меньше 10 мм показывает, что влажность теста не достигла верхнего предела. Грунтовое тесто следует извлечь из стаканчика, добавить немного дистиллированной воды, тщательно перемешать и повторить операции по п.п. 5, 6.

8. Когда верхний предел пластичности достигнут, берут из стаканчика две пробы, каждая массой не менее 15 г и определяют ее влажность весовым способом, описанным в лабораторной работе № 4.

9. Все взвешивания производят на весах с точностью до 0,01г.

10. Расхождения в результатах параллельных определений допускается не более 2%.

11. Все результаты записывают в журнал определения влажности на границе текучести (таблица 8).

Рисунок 5 - Балансирный конус для определения предела текучести глинистых пород стандартным методом:

1 – балансирный конус; 2 - ручка; 3 - круговая метка; 4 - стаканчик с подготовленной для испытания породой; 5 - подставка

Таблица 8 - Журнал определения влажности на границе текучести

Номера бюксов	Масса бюкса m, г	Масса бюкса с влажным грунтом, m1, г	Масса бюкса с сухим грунтом m0, г	Влажность границы текучести	Среднее значение ωL

2. Определение границы раскатывания – нижнего предела пластичности по ГОСТ 5180-84 /1/.

Ход работы

1. Увлажненное грунтовое тесто тщательно перемешивают, берут из него небольшой кусочек и раскатывают руками на стеклянной или пластмассовой пластинке или на листе плотной бумаги, до образования жгута диаметром около 3 мм при длине 3-10 мм. Если при такой толщине жгут не крошится, его мнут, перемешивают и вновь раскатывают, пока при диаметре 3 мм жгутик не начнет делиться по всей длине поперечными трещинами на кусочки длиной 3-10 мм.

2. Собирают кусочки жгута в 2 заранее взвешенных бюкса (не менее 15 г в каждый) и определяют их весовую влажность, как указано в лабораторной работе № 4. Запись делают в журнале (таблица 9).

3. Взвешивание производят на весах с точностью 0,01г.

4. Расхождения в результатах параллельных определений не должны превышать 2%.

Таблица 9 - Журнал определения влажности на границе раскатывания

Номера бюксов	Масса бюкса m, г	Масса бюкса с влажными жгутами грунта, m1, г	Масса бюкса с сухими жгутами грунта, m0, г	Влажность границы раскатывания	Среднее значение ωр

3. Вычисление производных физических характеристик грунта.

1. Пластичность глинистого грунта определяется расчетом по данным естественной влажности ω (лабораторная работа № 4), влажности верхнего предела пластичности ω_L (1- й раздел настоящей работы) и влажности нижнего предела пластичности ω_р (2-й раздел настоящей работы).

Выполняем расчет числа пластичности и определяем наименование глинистого грунта (приложение Б, таблица 1).

2. Выполняем расчет показателя текучести и определяем состояние глинистого грунта согласно ГОСТ 25100-95 /2/ (приложение Б, таблица 2).

3. Плотность сухого грунта.

Плотностью сухого грунта ρ_d называется масса единицы объема грунта естественного сложения в абсолютно сухом состоянии.

Расчетная формула для определения плотности сухого грунта:

, г/см³.

По плотности сухого грунта грунты подразделяют согласно ГОСТ 25100-95 /2/ (приложение Б, таблица 3).

4. Пористость грунта.

Пористостью называется выраженное в процентах отношение объема пор в данном объеме грунта к объему грунта в целом.

Пористость определяется по формуле: , %.

Плотность частиц грунта ρ_s приведена в таблице 10.

Таблица 10 - Значение плотности частиц грунта

Гранулометрический тип	Среднее значение плотности частиц грунта, ρs, г/см3
Супеси	2,70
Суглинки	2,71
Глины	2,74

5. Коэффициент пористости. Коэффициентом пористости называется выраженное в долях единицы отношение объема пор в данном объеме грунта к объему твердых частиц, содержащихся в этом же объеме грунта

.

6. Коэффициент водонасыщения S_r – показатель степени заполнения объема пор в грунте водой. Вычисляется как отношение массы воды, заключенной в порах некоторого объема грунта естественной влажности, к массе воды в этом же грунте при его полном водонасыщении

д. ед.

где ρ_ω – плотность воды, равная 1 г/см³.

Классификация грунтов по S_r приведена в приложении А, таблица 3.