Определение плотности грунтов

Плотность грунта определяется отношением массы образца грунта к его объему

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ РЕЖУЩЕГО КОЛЬЦА

Подготовка к испытаниям

Ø В зависимости от типа грунта выбирают режущее кольцо-пробоотборник.

Ø Кольца нумеруют, измеряют внутренний диаметр и высоту с погрешностью не более 0,1 мм и взвешивают. По результатам измерений вычисляют объем кольца с точностью до 0,1 см³.

Ø Пластинки с гладкой поверхностью (из стекла, металла и т.д.) нумеруют и взвешивают.

Проведение испытаний

Ø Кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки.

Ø Верхнюю зачищенную плоскость образца грунта выравнивают, срезая излишки грунта ножом, устанавливают на ней режущий край кольца и винтовым прессом или вручную через насадку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу образца для испытаний. Затем грунт снаружи кольца обрезают на глубину 5 - 10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1 - 2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажимом пресса или насадки насаживают кольцо на столбик грунта, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт подрезают на 8 - 10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его.

Грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачищают поверхность грунта вровень с краями кольца и закрывают торцы пластинками. При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов вдавливают в него и удаляют грунт вокруг кольца. Затем зачищают поверхность грунта, накрывают кольцо пластинкой и подхватывают его снизу плоской лопаткой.

Ø Кольцо с грунтом и пластинками взвешивают.

Обработка результатов

Плотность грунта r, г/см³, вычисляют по формуле

Где m ₁ - масса грунта с кольцом и пластинками, г;

т ₀ - масса кольца, г;

m ₂ - масса пластинок, г;

V - внутренний объем кольца, см³.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ ВЗВЕШИВАНИЯ В ВОДЕ

Подготовка к испытаниям

Ø Вырезают образец грунта объемом не менее 50 см³ и придают ему округлую форму, срезая острые выступающие части.

Ø Образец обвязывают тонкой прочной нитью со свободным концом длиной 15 - 20 см, имеющим петлю для подвешивания к серьге весов.

Ø Парафин, не содержащий примесей, нагревают до температуры 57 - 60 °С.

Проведение испытаний

Ø Обвязанный нитью образец грунта взвешивают.

Ø Образец грунта покрывают парафиновой оболочкой, погружая его на 2 - 3 с в нагретый парафин. При этом пузырьки воздуха, обнаруженные в застывшей парафиновой оболочке, удаляют, прокалывай их и заглаживая места проколов нагретой иглой. Эту операцию повторяют до образования плотной парафиновой оболочки.

Ø Охлажденный парафинированный образец взвешивают.

Ø Затем парафинированный образец взвешивают в сосуде с водой. Для этого над чашей весов устанавливают подставку для сосуда с водой так, чтобы исключить ее касание к чаше весов (или снимают подвес с чашей с серьги, уравновесив весы дополнительным грузом). К серьге коромысла подвешивают образец и опускают в сосуд с водой. Объем сосуда и длина нити должны обеспечить полное погружение образца в воду. При этом образец не должен касаться дна и стенок сосуда.

Примечание. Допускается применять метод обратного взвешивания. На чашу циферблатных весов устанавливают сосуд с водой и взвешивают его. Затем в жидкость догружают образец, подвешенный к штативу, и вновь взвешивают сосуд с водой и погруженным в нее образцом.

Ø Взвешенный образец вынимают из воды, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают для проверки герметичности оболочки. Если масса образца увеличилась более чем на 0,02 г по сравнению с первоначальной, образец следует забраковать и повторить испытание с другим образцом.

Обработка результатов

Плотность грунта r, г/см³ вычисляют по формуле

Где т - масса образца грунта до парафинирования, г;

m ₁ - масса парафинированного образца грунта, г;

m ₂ - результат взвешивания образца в воде - разность масс парафинированного образца и вытесненной им воды, г;

r_p - плотность парафина, принимаемая равной 0,900 г/см³;

r_w - плотность воды при температуре испытаний, г/см³.

При применении метода обратного взвешивания плотность грунта вычисляют по формуле

где m, r _p, r _w - то же;

m ₃ - масса сосуда с водой, г;

m ₄ - масса сосуда с водой и погруженным в нее парафинированным образцом, г.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА ПИКНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Подготовка к испытаниям

Ø Образец грунта в воздушно-сухом состоянии размельчают в фарфоровой ступке, отбирают методом квартования среднюю пробу массой 100 - 200 г и просеивают сквозь сито с сеткой № 2, остаток на сите растирают в ступке и просеивают сквозь то же сито.

Ø Из перемешанной средней пробы берут навеску грунта из расчета 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра и высушивают до постоянной массы. Навеску заторфованного грунта или торфа следует отбирать из средней пробы из расчета 5 г сухого грунта на каждые 100 мл емкости пикнометра, которая в этом случае должна быть не менее 200 мл.

Допускается использовать грунт в воздушно-сухом состоянии, определив его гигроскопическую влажность.

Ø Дистиллированную воду следует прокипятить в течение 1 ч и хранить в закупоренной бутыли.

Проведение испытаний

Ø Пикнометр, наполненный на ¹/₃ дистиллированной водой, взвешивают. Затем через воронку всыпают в него высушенную пробу грунта и снова взвешивают.

Ø Пикнометр с водой и грунтом взбалтывают и ставят кипятить на песчаную баню. Продолжительность спокойного кипячения (с момента начала кипения) должна составлять: для песков и супесей - 0,5 ч, для суглинков и глин - 1 ч.

Ø После кипячения пикнометр следует охладить и долить дистиллированной водой до мерной риски на горлышке, а если пикнометр с капилляром в пробке - до шейки пикнометра.

Пикнометр охлаждают до комнатной температуры в ванне с водой. Температуру пикнометра определяют по температуре воды в ванне, измеряемой с точностью до ±0,5 °С термометром, расположенным в средней части ванны между пикнометрами.

Ø После охлаждения пикнометра следует поправить положение мениска воды в нем, добавляя из капельницы дистиллированную воду. В пикнометре с мерной риской низ мениска должен совпадать с ней. Возможные капли воды выше риски удаляют фильтровальной бумагой. Пикнометр с капилляром доливают примерно до середины шейки пикнометра, закрывают пробку и удаляют выступившую из капилляра воду фильтровальной бумагой. Проверяют отсутствие пузырьков воздуха под пробкой и при их наличии вновь доливают воду.

Пикнометр вытирают снаружи и взвешивают.

Ø Далее выливают содержимое пикнометра, ополаскивают его, наливают в него дистиллированную воду и выдерживают в ванне с водой при той же температуре. Затем выполняют операции и взвешивают пикнометр с водой.

Обработка результатов

Плотность частиц грунта r_s, г/см³, вычисляют по формуле

r _s = r _wm ₀/(m ₀ + m ₂ - m ₁), (11)

где m ₀ - масса сухого грунта, г;

m ₁ -масса пикнометра с водой и грунтом после кипячения при температуре испытания, г;

m ₂ - масса пикнометра с водой при той же температуре, г;

r _w - плотность воды при той же температуре, г/см³.

Квартование – способ отбора проб сыпучих тел для анализа. При квартовании пробы рассыпаются ровным слоем, делятся накрест на четыре части; из них две противоположные удаляются, а оставшиеся перемешиваются и снова делятся на четыре части. Так поступают, пока количество материала не уменьшится до требуемого.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА МЕТОДОМ ЗАМЕЩЕНИЯ (полевые исследования)

Ø Делается закопушка, глубиной, шириной и длиной в зависимости от массы грунта (не менее 5 кг);

Ø Грунт из закопушки извлекается в полиэтиленвый пакет и взвешивается (m_г);

Ø В закопушку помещается полиэтиленовый пакет и заливается водой до уровня поверхности земли.

Ø Пакет с водой взвешивается(m_в);

Ø Производится расчет плотности грунта по формуле: