Число пластичности и показатель текучести – влажность на границе пластичности, влажность на границе текучести, число пластичности, показатель текучести.

3.3. Определение характерных влажностей, числа пластичности и показателя текучести глинистого грунта

При изменении влажности свойства глинистых грунтов существенно меняются. В зависимости от содержания воды, количества и минералогического состава глинистых частиц грунт может иметь твердую, пластичную или текучую консистенцию.

Для классификации глинистых грунтов и оценки их состояния по консистенции необходимо знать те характерные влажности Wp и WL, при которых грунт переходит из твердого состояния в пластичное, а из пластичного состояния в текучее. Характерные влажности Wp и WL называют также границами пластичности: Wp – нижний предел пластичности, WL – верхний предел пластичности. Кроме того, часто используют термины: WP – граница раскатывания, W

L – граница текучести.

Введение границ между консистенциями достаточно условно. Поэтому для определения Wp и WL ГОСТ 5180-84 предусматривает стандартные испытания, условия которых следует тщательно исполнять.

3.3.1. Определение нижнего предела пластичности wp – границы раскатывания

Границей раскатывания считают такую влажность, при которой грунт, раскатываемый в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 3-8 мм.

Определение границы раскатывания состоит в подборе (путем подсушивания) такой влажности, при которой из грунта удается получить требуемый жгут.

Работа производится в следующей последовательности.

1. Из грунта, растертого после просушивания и просеянного через сито с ячейками 1 мм, и воды приготавливают в фарфоровой чашке густое грунтовое тесто.

2. Приготавливаемое тесто тщательно перемешивают, берут из него небольшой комочек и раскатывают пальцами на стеклянной пластинке, глянцевой бумаге или ладони до образования жгута диаметром около 3 мм. Раскатывание ведут, слегка нажимая на жгут. Длина жгута не должна превышать ширины ладони. Если при этой толщине жгут сохраняет пластичность и связность, его собирают в комочки и вновь раскатывают до диаметра 3 мм. Операцию повторяют до тех пор, пока жгут диаметром 3 мм не покроется сетью трещин и начнет распадаться на кусочки длиной до 8-10 мм.

3. Кусочки жгута помещают в заранее взвешенный стаканчик. Во время работы для предохранения кусочков жгута от высыхания стаканчик следует держать закрытым. Необходимо набрать не менее 10 г кусочков грунта. Далее определяют влажность в соответствии с п.2. Результаты заносят в таблицу (см. ниже).

3.3.2. Определение верхнего предела пластичности wl – границы текучести

Под границей текучести подразумевают такую влажность, при которой стандартный конус весом 76 г с углом при вершине 30 погружается в грунтовое тесто на 10 мм за 5 с.

Работа производится в следующей последовательности

1. Грунтовое тесто с помощью шпателя переносят (“вмазывают”) в стандартный металлический стаканчик, не допуская наличия воздушных полостей. Поверхность грунта заглаживают вровень с краями стаканчика.

2. Стаканчик устанавливают на подставку.

К поверхности грунта подносят острие конуса, смазанного тонким слоем вазелина, так, чтобы острие его коснулось поверхности грунта. Отпускают конус, включая одновременно секундомер, и следят в течение 5 с за погружением конуса под влиянием собственного веса.

3. Погружение на 10 мм (до риски) в течение 5 с показывает, что влажность грунтового теста соответствует влажности на границе текучести. В этом случае из стаканчика берут пробу 10-15 г и определяют ее влажность в соответствии с п.2.

4. Погружение конуса на глубину менее 10 мм за 5 с служит показателем того, что влажность грунта ниже влажности на границе текучести. В этом случае грунтовое тесто перекладывается в чашку. После добавления воды и тщательного перемешивания опыт повторяют.

5. Если конус погрузится в грунт более чем на 10 мм, то следует добавить сухого грунта, смесь тщательно перемешать и повторить опыт.

Результаты испытаний заносят в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Пределы пластичности

№ бюкса

Масса, г

Влажность

бюкса, m1

бюкса с влажным грунтом, m2

бюкса с сухим грунтом, m3

Нижний Wp

Верхний WL

3.3. Определение характерных влажностей, числа пластичности и показателя текучести глинистого грунта

При изменении влажности свойства глинистых грунтов существенно меняются. В зависимости от содержания воды, количества и минералогического состава глинистых частиц грунт может иметь твердую, пластичную или текучую консистенцию.

Для классификации глинистых грунтов и оценки их состояния по консистенции необходимо знать те характерные влажности Wp и WL, при которых грунт переходит из твердого состояния в пластичное, а из пластичного состояния в текучее. Характерные влажности

Wp и WL называют также границами пластичности: Wp – нижний предел пластичности, WL – верхний предел пластичности. Кроме того, часто используют термины: WP – граница раскатывания, WL – граница текучести.

Введение границ между консистенциями достаточно условно. Поэтому для определения Wp и WL ГОСТ 5180-84 предусматривает стандартные испытания, условия которых следует тщательно исполнять.

3.3.1.Определение нижнего предела пластичности

WP – ГРАНИЦЫ РАСКАТЫВАНИЯ

Границей раскатывания считают такую влажность, при которой грунт, раскатываемый в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 3-8 мм.

Определение границы раскатывания состоит в подборе (путем подсушивания) такой влажности, при которой из грунта удается получить требуемый жгут.

Работа производится в следующей последовательности.

а). Из грунта, растертого после просушивания и просеянного через сито с ячейками 1 мм, и воды приготавливают в фарфоровой чашке густое грунтовое тесто.

б). Приготавливаемое тесто тщательно перемешивают, берут из него небольшой комочек и раскатывают пальцами на стеклянной пластинке, глянцевой бумаге или ладони до образования жгута диаметром около 3 мм. Раскатывание ведут, слегка нажимая на жгут. Длина жгута не должна превышать ширины ладони. Если при этой толщине жгут сохраняет пластичность и связность, его собирают в комочки и вновь раскатывают до диаметра 3 мм. Операцию повторяют до тех пор, пока жгут диаметром 3 мм, не покроется сетью трещин и начнет распадаться на кусочки длиной до 8-10 мм.

в). Кусочки жгута помещают в заранее взвешенный стаканчик. Во время работы для предохранения кусочков жгута от высыхания стаканчик следует держать закрытым. Необходимо набрать не менее 10 г кусочков грунта. Далее определяют влажность в соответствии с п.2. Результаты заносят в таблицу (см. ниже).

3.3.2. Определение верхнего предела пластичности

WL – ГРАНИЦЫ ТЕКУЧЕСТИ

Под границей текучести подразумевают такую влажность, при которой стандартный конус весом 76 г с углом при вершине 30 погружается в грунтовое тесто на 10 мм за 5 с.

Работа производится в следующей последовательности.

а). Грунтовое тесто с помощью шпателя переносят (“вмазывают”) в стандартный металлический стаканчик, не допуская наличия воздушных полостей. Поверхность грунта заглаживают вровень с краями стаканчика.

б). Стаканчик устанавливают на подставку.

К поверхности грунта подносят острие конуса, смазанного тонким слоем вазелина, так, чтобы острие его коснулось поверхности грунта. Отпускают конус, включая одновременно секундомер, и следят в течении 5 с за погружением конуса под влиянием собственного веса.

в). Погружение на 10 мм (до риски) в течение 5 с показывает, что влажность грунтового теста соответствует влажности на границе текучести. В этом случае из стаканчика берут пробу 10-15 г и определяют ее влажность в соответствии с п.2.

г). Погружение конуса на глубину менее 10 мм за 5 с служит показателем того, что влажность грунта ниже влажности на границе текучести. В этом случае грунтовое тесто перекладывается в чашку, и после добавления воды и тщательного перемешивания опыт повторяют.

д). Если конус погрузится в грунт более чем на 10 мм, то следует добавить сухого грунта, смесь тщательно перемешать и повторить опыт.

Результаты испытаний заносят в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Пределы пластичности

№ бюкса

Масса, г

Влажность

Бюкса, m1

Бюкса с влажным грунтом, m2

Бюкса с сухим грунтом, m3

Нижний Wp

Верхний WL

3.3. Определение характерных влажностей, числа пластичности и показателя текучести глинистого грунта

При изменении влажности свойства глинистых грунтов существенно меняются. В зависимости от содержания воды, количества и минералогического состава глинистых частиц грунт может иметь твердую, пластичную или текучую консистенцию.

Для классификации глинистых грунтов и оценки их состояния по консистенции необходимо знать те характерные влажности Wp и WL, при которых грунт переходит из твердого состояния в пластичное, а из пластичного состояния в текучее. Характерные влажности Wp и WL называют также границами пластичности: Wp – нижний предел пластичности, WL – верхний предел пластичности. Кроме того, часто используют термины: WP – граница раскатывания, WL – граница текучести.

Введение границ между консистенциями достаточно условно. Поэтому для определения Wp и WL ГОСТ 5180-84 предусматривает стандартные испытания, условия которых следует тщательно исполнять.

3.3.1.Определение нижнего предела пластичности

WP – ГРАНИЦЫ РАСКАТЫВАНИЯ

Границей раскатывания считают такую влажность, при которой грунт, раскатываемый в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 3-8 мм.

Определение границы раскатывания состоит в подборе (путем подсушивания) такой влажности, при которой из грунта удается получить требуемый жгут.

Работа производится в следующей последовательности.

а). Из грунта, растертого после просушивания и просеянного через сито с ячейками 1 мм, и воды приготавливают в фарфоровой чашке густое грунтовое тесто.

б). Приготавливаемое тесто тщательно перемешивают, берут из него небольшой комочек и раскатывают пальцами на стеклянной пластинке, глянцевой бумаге или ладони до образования жгута диаметром около 3 мм. Раскатывание ведут, слегка нажимая на жгут. Длина жгута не должна превышать ширины ладони. Если при этой толщине жгут сохраняет пластичность и связность, его собирают в комочки и вновь раскатывают до диаметра 3 мм. Операцию повторяют до тех пор, пока жгут диаметром 3 мм, не покроется сетью трещин и начнет распадаться на кусочки длиной до 8-10 мм.

в). Кусочки жгута помещают в заранее взвешенный стаканчик. Во время работы для предохранения кусочков жгута от высыхания стаканчик следует держать закрытым. Необходимо набрать не менее 10 г кусочков грунта. Далее определяют влажность в соответствии с п.2. Результаты заносят в таблицу (см. ниже).

3.3.2. Определение верхнего предела пластичности

WL – ГРАНИЦЫ ТЕКУЧЕСТИ

Под границей текучести подразумевают такую влажность, при которой стандартный конус весом 76 г с углом при вершине 30 погружается в грунтовое тесто на 10 мм за 5 с.

Работа производится в следующей последовательности.

а). Грунтовое тесто с помощью шпателя переносят (“вмазывают”) в стандартный металлический стаканчик, не допуская наличия воздушных полостей. Поверхность грунта заглаживают вровень с краями стаканчика.

б). Стаканчик устанавливают на подставку.

К поверхности грунта подносят острие конуса, смазанного тонким слоем вазелина, так, чтобы острие его коснулось поверхности грунта. Отпускают конус, включая одновременно секундомер, и следят в течении 5 с за погружением конуса под влиянием собственного веса.

в). Погружение на 10 мм (до риски) в течение 5 с показывает, что влажность грунтового теста соответствует влажности на границе текучести. В этом случае из стаканчика берут пробу 10-15 г и определяют ее влажность в соответствии с п.2.

г). Погружение конуса на глубину менее 10 мм за 5 с служит показателем того, что влажность грунта ниже влажности на границе текучести. В этом случае грунтовое тесто перекладывается в чашку, и после добавления воды и тщательного перемешивания опыт повторяют.

д). Если конус погрузится в грунт более чем на 10 мм, то следует добавить сухого грунта, смесь тщательно перемешать и повторить опыт.

Результаты испытаний заносят в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Пределы пластичности

№ бюкса

Масса, г

Влажность

Бюкса, m1

Бюкса с влажным грунтом, m2

Бюкса с сухим грунтом, m3

Нижний Wp

Верхний WL

2. Определение физико-механических свойств грунтов.

Все грунты различаются по структуре, текстуре, условиям залегания, минералогическому и петрографическому составу, что обуславливает различие их физико-механических свойств.

Физические свойства характеризуют физическое состояние грунтов. Важнейшие физические свойства: плотность, влажность, пористость, пластичность и т.д.

Водные свойства проявляются в отношении горных пород к воде. Они характеризуют способность породы изменить состояние, прочность и деформируемость при взаимодействии с водой, поглощать и удерживать воду, фильтровать ее. Важнейшие водные свойства: водоустойчивость (растворимость воде), влагоемкость, водоотдача, капиллярность, водопроницаемость и др.

Механические свойства определяют поведение грунтов при воздействии на них внешних нагрузок (усилий). Различают прочностные и деформационные и свойства.

Задание посвящено определению показателей, которые используются для оценки вышеописанных (физических, водных и механических) свойств дисперсных грунтов, а также изучению методов их определения.

В соответствии с указанным вариантом (Приложение 1) для каждой из трех проб грунта рассчитать по формулам основные показатели, характерные для связных и несвязных грунтов, определить наименование каждого образца и дать его полную характеристику.

2.1. Порядок определения физических свойств связных (глинистых) грунтов.

Основным критерием для определения группы дисперсного грунта – связный или несвязный, является число пластичности.

Если Ip0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным), если Ip>0,01, то грунт связный, глинистый (супесь, суглинок или глина).

Для глинистых грунтов классификационными характеристиками являются: число пластичности, показатель текучести, просадочность, набухаемость, водопроницаемость, наличие органики, степень водонасыщения, степень морозной пучинистости.

  1. Наименование (разновидность) глинистого грунта определяют по числу пластичности (таблица 1).

Число пластичности Ip – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp. WL и Wp определяют по ГОСТ 5180 (таблица 1).

(1)

Основные разновидности грунтов по Ip (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.11)

Таблица 1

Разновидность глинистых грунтов

Чисто пластичности, д.ед.

Супесь

0,01—0,07

Суглинок

0,07—0,17

Глина

>0,17

Примечание^ Илы подразделяют по значениям числа пластичности, указанным в таблице, на супесчаные, суглинистые и глинистые.

Если Ip<0,01 (1%), то дисперсный грунт является несвязным (песчаным или крупнообломочным).

  1. Для характеристики консистенции глинистого грунта в строительных целях используют показатель текучести (консистенции) IL:

(2)

где W – естественная влажность грунта, д.ед.;

Wp – нижний предел пластичности (влажность на границе раскатывания), д.ед.;

Ip – число пластичности, д.ед.

Основные разновидности глинистых грунтов по IL(по ГОСТ 25100-95, табл.Б.14)

Таблица 2.

Разновидность глинистых грунтов

Показатель текучести IL

Супесь:

— твердая

< 0

— пластичная

0–1

—текучая

> 1

Суглинки и глины:

— твердые

<0

—полутвердые

0–0,25

—тугопластичные

0,25–0,50

—мягкопластичные

0,50–0,75

—текучепластичиые

0,75–1,00

— текучие

> 1,00

3. По гранулометрическому составу и числу пластичности Ip глинистые группы подразделяют согласно таблице 3 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.12).

Таблица 3

Разновидность глинистых грунтов

Число пластичности Ip

Содержание песчаных частиц (2—0,05 мм), % по массе

Супесь:

—песчанистая

0,010,07

 50

—пылеватая

0,010,07

< 50

Суглинок:

—легкий песчанистый

0,070,12

 40

—легкий пылеватый

0,070,12

 40

—тяжелый песчанистый

0,120,17

 40

— тяжелый пылеватый

0,120,17

< 40

Глина:

— легкая песчанистая

0,170,27

 40

—легкая пылеватая

0,170,27

< 40

—тяжелая

> 0,27

Не регламентируется

4. По наличию включений глинистые грунты подразделяют согласно таблице 4 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.13).

Таблица.4

Разновидность глинистых грунтов

Содержание частиц крупнее 2 мм,

% по массе

Супесь, суглинок, глина с галькой (щебнем)

1525

Супесь, суглинок, глина галечниковые (щебенистые) или гравелистые (дресвяные)

2550

5. По относительной деформации набухания без нагрузки sw глинистые грунты подразделяют согласно таблице 5 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.15).

Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) sw  0,04.

Относительная деформация набухания без нагрузки sw, д. е. — отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 24143.

(3)

— величина абсолютной деформации грунта при набухании, мм.

— высота образца грунта с природной влажностью при природном давлении (на глубине отбора образца), мм.

Для расчетов h0 =50мм.

Таблица 5

Разновидность глинистых грунтов

Относительная деформация набухания бет нагрузки sw, д. е.

Ненабухающий

<0,04

Слабонабухающий

0,04—0,08

Средненабухающий

0,080,012

Сильнонабухающий

>0,12

6. По относительной деформации просадочности sl глинистые грунты подразделяют согласно таблице 6 (ГОСТ 25100-95, табл.Б.16).

Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки sl  0,01.

Относительная деформация просадочности , д. е. – отношение разности высот образцов, соответственно, природной влажности и после его полного водонасыщения при определенном давлении к высоте образца природной влажности. Определяется по ГОСТ 23161.

(4) где — дополнительное сжатие (просадка) грунта в результате замачивания, мм;

—высота образца грунта с природной влажностью при природном давлении (на глубине отбора образца), мм;

Для расчетов h0 =50мм.

Таблица 6

Разновидность глинистых грунтов

Относительная деформация просадочности sl, д. е.

Непросадочный

<0,01

Просадочный

0,01

  1. Рассчитывают плотность сухого грунта d, г/см3 – отношение массы грунта (за вычетом массы воды и льда) к его объему:

(5)

где  — плотность грунта, г/см3;

W влажность грунта, д. е.

  1. Пористость грунта n, %, доли ед., – отношение объема пор ко всему объему грунта:

(6)

где ρs – плотность частиц грунта – масса единицы объема минеральной части, г/см3;

d – плотность сухого грунта, г/см3.

Средние значения ρs песчаных и пылевато-глинистых грунтовследующие (в г/см3): песок – 2,66; супесь – 2,70; суглинок – 2,71; глина – 2,74.

  1. Коэффициент пористости е, доли ед., – отношение объема пор к объему твердой части скелета грунта:

или (7)

  1. Коэффициент водонасыщения (степень влажности) Sr, доли ед., – степень заполнения объема пор водой:

(8)

где ρs – плотность частиц грунта, г/см3;

W природная влажность, доли ед.;

екоэффициент пористости, доли ед.;

ρwплотность воды, принимаемая равной 1,0г/см3.

  1. Определяют степень морозной пучинистости грунта по его полной характеристике, таблица 7 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.27).

По относительной деформации пучения fn грунты подразделяют согласно таблице 7.

Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения fn  0,01.

Таблица 7.

Разновидность грунтов

Относительная деформация пучения fn, д. е.

Характеристика грунтов

Практически непучинистый

< 0,01

Глинистые при IL  0

Пески гравелистые, крупные и средней круп­ности, пески мелкие и пылеватые при Sr  0,б, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельчи 0,05 мм (независимо от значения Sr).

Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 %

Слабопучинистый

0,01  0,035

Глинистые при 0 < IL  0,25

Пески пылеватые и мелкие при 0,6 < Sr  0,8

Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30 % по массе

Среднепучинистый

0,035  0,07

Глинистые при 0,25 < IL  0,50

Пески пылеватые и мелкие при 0,80 < Su  0,95

Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе

Сильнопучинистый и чрезмерно пучинистый

> 0,07

Глинистые при IL > 0,50.

Пески пылеватые и мелкие при Sr > 0,95

12. По относительному содержанию органического вещества Ir глинистые грунты и пески подразделяют согласно таблице 12 (по ГОСТ 25100-95, табл.Б.22).

Показатель текучести

В грунтовой лаборатории компании ООО «ГеоЭкоСтройАнализ» работают исключительно специалисты высокой квалификации, оснащенные самым современным оборудованием, что позволяет нам давать точные и оперативные оценки состояния грунтов. Среди физических свойств грунтов одним из самых важных считается показатель текучести.

Определенным типам грунтов соответствуют конкретные физические состояния. Например, такая характеристика, как показатель текучести, присущ исключительно пылевато-глинистым грунтам, среди которых выделяют следующие: глины, супеси, суглинки.

В зависимости от количества воды в объеме грунта его определения называют текучим, пластичным или твердым. Для определения пластичности грунта пользуются косвенным методом, который основан на том, что определяют диапазон влажности, на границе раскатывания и текучести. Именно в этом диапазоне происходит проявление пластичных свойств грунта.

Существует соответствие границы текучести и влажности. Если граница будет незначительно превышена, грунт оказывается в текучем состоянии. Для определения границы текучести глинистых грунтов применяют следующую методику. Под собственным весом вдавливается балансирный конус (вес 76 грамм, высота 22 мм, угол заострения 30 градусов). Границу текучести определяют по весовой влажности теста, которое изготовлено из воды и грунта. За пять секунд должно произойти погружение балансирного конуса на глубину в 10 миллиметров.

Числом пластичности называют разницу между влажностью на границе текучести и границе раскатывания.

При выполнении инженерно-геологических изысканий на территории, где предполагается проведение строительных работ, с преобладанием глинистых грунтов, невозможно получить качественную оценку свойств грунта без расчета показателя текучести, так как он напрямую связан с другими важными характеристиками грунта.

Какую характеристику называют показателем текучести разновидности глинистого грунта? Для определения данной характеристики образец грунта исследуют в лабораторных условиях, чтобы получить детальную информацию по изучаемому образцу. Данную характеристику вычисляют по отношению разности двух влажностей, соответствующих двум различным состояниям, к индексу пластичности. Одно состояние является природным, а второе состояние отмечается на границе раскатывания.

Получив величину показателя текучести, можно вычислить такие важные характеристики глинистого грунта, как густота и вязкость. Следует заметить, что параметры данной консистенции напрямую связаны с природной влажностью грунта, которая в итоге может иметь как отрицательную, так и положительную величину. Если данный показатель характеризуется отрицательным значением, то мы имеем дело с твердым исследуемым грунтом, если же показатель положительный, то грунт обладает текучей консистенцией.

На основании подобных геологических изысканий можно точно определиться с наименованием исследуемого грунта и его состоянием. Перед принятием проектных решений (выбором строительных материалов, выбором и расчетом фундамента основания, защитных мероприятий) от изучения данной информации очень многое зависит.

Консистенция (показатель текучести) влияет на то, к какому подвиду относится глинистый грунт.

К супесям относится грунты с твердой консистенцией (показателем текучести ниже ), пластичностью от 0 до 1, текучестью более 1.

К глинам и суглинкам относятся глинистые грунты с твердой консистенцией менее 0, полутвердой от 0 до 0,5; тугопластичной от 0,25 до 0,5; мягкопластичной от 0,5 до 0,75; текучепластичной от 0,75 до 1; текучей более 1.

Предел пластичности (граница текучести) определяется на основании лабораторных исследований. Величина данного предела соответствует процентному содержанию воды в грунте, в момент его перехода из между двумя консистенциями. Изменение показателя текучести зависит от содержания воды в конкретном виде грунта.

Показатель несущей способности грунта, который находится в довольно текучем (размягченном) состоянии существенно снижен, поэтому проектировщикам не обойтись без особых мер безопасности.

1.5.1. Пределы и число пластичности

Пластичность – способность грунта под действием внешнего усилия изменять форму без изменения объема и образования трещин и сохранять измененную форму после устранения внешнего действия. Глинистые грунты проявляют свойство пластичности при увлажнении, причем в зависимости от степени увлажнения проходят три состояния – твердое, пластичное и текучее.

Весовые влажности, соответствующие переходу грунта из одного состояния в другое, называются пределами пластичности.

Нижний предел пластичности или просто предел пластичности Wp – это влажность грунта при переходе из твердого состояния в пластичное. Эту влажность называют еще границей раскатывания.

б

а

Рис.1.4. Зависимость консистенции глинистых грунтов

от влажности (а) и числа пластичности (б)

Верхний предел пластичности или предел текучести WL – это влажность грунта при переходе из пластичного состояния в текучее (рис.1.4).

Предел пластичности определяют в лаборатории с помощью специальных приемов. Влажность на пределе раскатывания Wp определяется по влажности раскатываемого жгутика глинистого грунта диаметром 3 мм, который начинает растрескиваться поперечными трещинами.

Влажность на пределе текучести WL соответствует условию, когда балансирный конус массой 76 г при угле заострения 300 погружается в глинистый грунт в течение 5 секунд на глубину 10 мм (до риски).

Число пластичности – это разность между значениями пределов пластичности:

Jp = WLWp. (1.21)

Число пластичности характеризует степень глинистости грунта, т.е. содержание глинистых частиц и их свойства (гидрофильность, степень дисперсности). Чем выше степень глинистости грунта, тем большее количество воды может быть удержано грунтом с сохранением им пластичного состояния. Таким образом, число пластичности характеризует качество слагающего грунта и позволяет по его значению установить вид глинистого грунта и присвоить ему наименование.

Классификация глинистых грунтов по числу пластичности и содержанию глинистых частиц приведена в табл.1.5.

Таблица 1.5

Грунт

Число пластичности

Jp, %

Содержание глинистых

частиц d < 0,005 мм,%

Супесь

Суглинок

Глина

> 17

3-10

10-30

>30

Сравнение естественной влажности грунта с влажностью на границе пластичности (раскатывания) и текучести позволяет устанавливать его состояние по показателю текучести JL:

. (1.22)

По показателю текучести JL глинистые грунты подразделяют на следующие разновидности:

Супесь:

твердая…………………………………… JL

пластичная…………………………………..

текучая………………………………………..

менее 0

от 0 до 1 включительно

свыше 1

Суглинки и глины:

твердые…………………………………… JL

полутвердые………………………………..

тугопластичные……………………………

мягкопластичные…………………………

текучепластичные………………………..

текучие……………………………………….

менее 0

от 0 до 0,25 включительно

свыше 0,25 до 0,50 включительно

свыше 0,50 до 0,75 включительно

свыше 0,75 до 1 включительно

свыше 1

Термины и определения

Грунт – горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объек­том инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты могут служить:

  • материалом оснований зданий и сооружений;

  • средой для размещения в них сооружений;

  • материалом самого сооружения.

Грунт дисперсный – грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Грунт глинистый – связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip  1.

Песок несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (Ip = 0).

Гранулометрический состав – количественное соотношение частиц различной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по ГОСТ 12536-79 [2].

Число пластичности Ip – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp. WL и Wp определяют по ГОСТ 5180-84 [3].

Показатель текучести IL – отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания Wp, к числу пластич­ности Ip.

Влажность грунта W отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

Гигроскопическая влажность Wг влажность грунта в воздушно-сухом со­стоянии, т. е. в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружаю­щего воздуха.

Граница текучести WL – влажность грунта, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояний.

Граница раскатывания (пластичности) Wp влажность грунта, при кото­рой грунт находится на границе твердого и пластичного состояний.

Плотность грунта – масса единицы объема грунта.

Плотность сухого грунта d – отношение массы грунта за вычетом массы воды и льда в его порах к его первоначальному объему.

П

44

лотность частиц грунта s масса единицы объема твердых (скелетных) частиц грунта.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………….

3

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ГРУНТОВ…………..

4

    1. Определение гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов

ситовым методом…………………………………………………………………

4

1.1.1. Необходимое оборудование………………………………………………..

5

1.1.2. Выполнение работы…………………………………………………………

6

1.1.3. Запись, обработка и оформление результатов испытаний ………………

7

1.1.4. Графическое отображение результатов гранулометрического анализа…

8

1.2. Полевой метод гранулометрического анализа (метод Рутковского)………….

9

1.2.1. Необходимое оборудование и материалы………………………………..

10

1.2.2. Подготовка грунта к анализу………………………………………………

11

      1. Определение содержания глинистой фракции

(диаметр частиц<0,005 мм)…………………………………………………

11

      1. Определение содержания песчаных частиц

(диаметр частиц 2 – 0,05 мм)………………………………………………

12

      1. Определение содержания пылеватых частиц

(диаметр частиц 0,05 – 0,005 мм)…………………………………………

12

1.2.6. Запись результатов………………………………………………………….

12

1.3.Определение гранулометрического состава глинистого грунта

ареометрическим методом……..………………………………………………..

13

1.3.1. Необходимая оборудование и материалы…………………………………

13

1.3.2. Определение содержания частиц крупнее 1 мм………………………….

14

1.3.3. Определение гигроскопической влажности

и плотности частиц грунта…………………………………………………

15

1.3.4. Опробование суспензии грунта на коагуляцию…………………………..

15

1.3.5. Ареометрический анализ………………………………………….………..

15

1.3.6. Запись результатов и оформление работы………………………………..

19

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ………

21

2.1. Определение плотности грунта методом парафинирования…………………..

22

2.1.1. Необходимое оборудование и материалы ……………………………….

22

2.1.2. Выполнение работы……………………………………………….………..

23

2.1.3. Обработка результатов и определение плотности………………………..

24

2.2. Определение плотности грунта методом режущего кольца……………………

25

2.2.1. Необходимое оборудование и материалы ……………………………….

25

2.2.2. Выполнение работы………………………………………………………..

25

2.2.3. Обработка результатов и определение плотности………………………..

26

2.3. Определение плотности частиц грунта пикнометрическим методом…………

27

2.3.1. Необходимое оборудование……………………………………………….

28

2.3.2. Выполнение работы…………………………………………………………

28

2.3.3. Обработка результатов и определение плотности………………………..

29

    1. Определение влажности грунта методом высушивания

до постоянной массы…………………………………………………………….

30

2.4.1. Необходимое оборудование……………………..…………………………

30

2.4.2. Выполнение работы……………………………………………….………..

30

2.4.3. Запись результатов и определение влажности……………………………

31

45

2.5. Вычисление коэффициента пористости…………………..………….………….

32

2.6. Вычисление коэффициента водонасыщения……………………………………

32

2.7. Вычисление плотности сухого грунта…………………………………………..

33

2.8. Вычисление удельного веса грунта………………………………………………

33

2.9. Вычисление удельного веса частиц грунта……………………………………..

34

2.10. Вычисление удельного веса грунта во взвешенном состоянии………………

34

2.11. Вычисление плотности двухфазных водонасыщенных грунтов……………..

34

2.12. Вычисление коэффициента пористости двухфазных водонасыщенных

грунтов…..………………………………………………………………………

35

2.13. Вычисление влажности грунта, соответствующей его полному

водонасыщению….……………………………………………………………..

35

3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ……….……………………….

35

3.1. Определение границы текучести…………………………………………………

36

3.1.1. Необходимое оборудование и материалы………….……………………..

36

3.1.2. Выполнение работы…………………………………………………………

36

3.1.3. Запись результатов и вычисление WL……………………………………..

37

3.2. Определение границы раскатывания……………………………………………

38

3.2.1. Необходимая оборудование…………………………………………………

38

3.2.2. Выполнение работы…………………………………………………………

39

3.2.3. Запись результатов и вычисление Wp ……………………………………..

39

3.3. Вычисление числа пластичности и определение разновидности грунта……..

40

    1. Вычисление показателя текучести и определение состояния грунта…………

41

Вопросы для самоконтроля к лабораторной работе…………………………….

42

Библиографический список……………………………………………………………..

43

Приложение. Термины и определения……………….……………………………….

44

46

Учебное издание

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА,

ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

И СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВ

Методические указания к лабораторной

работе по инженерной геологии

Составители: Виталий Алексеевич Гриценко,

Айман Кайржановна Туякова,

Александра Витальевна Гриценко.

Редактор: Е.В.Садина

47

х х х

Подписано к печати 2010

Формат 60Х90 1/16. Бумага писчая

Гарнитура Тimes New Roman

Оперативный способ печати

Усл.п.л. 3,0; уч.-изд.л. 2,2

Тираж 500 экз. Заказ

Цена договорная.

х х х

Издательство СибАДИ

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.