Определение плотности грунта методом режущего кольца: ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик – ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

Определение плотности грунта методом режущего кольца (гост 5180-84)

Цель лабораторной работы— определить плотность и удельный вес грунта.

Плотностью грунта называется масса единицы объема грунта в его естественном состоянии.

Плотность грунта в данной работе устанавливается посредством определения веса грунта в известном объеме кольца.

По величине плотности вычисляют значение удельного веса грунта по формуле

где g =9,8 м/с2— ускорение свободного падения у поверхности земли.

Эта характеристика используется в фундаментостроении при определении расчетного сопротивления грунта, давления на ограждающие конструкции, расчете устойчивости откосов и т. д.

Необходимое оборудование и материалы

Монолит грунта.

Режущее кольцо с заточенной кромкой.

Паспорт к кольцу.

Салфетка для кольца.

Нож.

Стекло.

Правило.

Весы.

Ход работы

  1. Записать данные об объеме и весе кольца из карточки, лежащей у приборов, в табл. 2.1.

  2. Монолит грунта, находящийся в металлическом цилиндре, вскрывают путем удаления бумаги с парафиновой заливкой. Поверхность монолита зачищают ножом.

  3. В средней части монолита устанавливают режущее кольцо (рис. 1). Надавливанием на кольцо (без перекосов) его погружают

7

на 2…3 мм в грунт. Все операции следует выполнять аккуратно, не торопясь, во избежание нарушения структуры грунта.

  1. Для снижения сил трения и уменьшения нарушения структуры образца в кольце грунт с внешней стороны кольца удаляют, как показано на рис. 1, а.

  2. Новым надавливанием кольцо погружают в монолит еще на 2…3 мм, грунт снаружи снова удаляют и т. д. Погружение прекращают, когда грунт заполнит кольцо и выйдет из него на 1…2 мм (рис. 1,б).

6. Грунт ниже кольца подрезают «на конус» (см. рис. 1,б) образец на ноже извлекают из монолита и устанавливают на стекло (вверх конусом).

7. Конус осторожно, мелкими дольками срезают так, чтобы образец выступал над режущей кромкой кольца на 1…2 мм. Затем поверхность грунта с помощью правила зачищают вровень с краями кольца. Зачистку производят от центра к периметру. При

8

этом режущую кромку правила следует все время очищать от грунта. Мелкие раковины шпаклюют (без нажима) грунтом.

  1. Кольцо с грунтом помещают зачищенной стороной на стекло, после этого производят зачистку грунта с другой стороны, как указано в п. 7. В результате объем грунта становится равным объему кольца.

  2. Кольцо снаружи тщательно протирают и вместе с грунтом взвешивают (с точностью до 0,01 г).

10. Вычисление плотности грунта производят с точностью до 0,01 г/см3.

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ ВЗВЕШИВАНИЯ (ГОСТ 5180-84)

Цель лабораторной работы — определить влажность грунта.

Влажностью грунта называется отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

Характеристика «влажность» используется при определении удельного веса скелета грунта, степени заполнения пор грунта водой, консистенции связных грунтов и т. д.

Влажность определяют весовым методом по результатам взвешивания пробы влажного грунта и той же пробы грунта после его высушивания при температуре 105°С в сушильном шкафу (термостате).

Весовую влажность находят для образца, у которого определяли плотность грунта.

Определение плотности грунтов методом режущих колец

Плотность грунта определяется из соотношения:

=,г/см3

(1.1)

где m– масса грунта, г;V– объем грунта, см3.

Плотность грунта зависит от пористости, влажности, минералогического состава и может находиться в пределах от 1,3 до 2,2 г/см3.

Для определения плотности чаще всего применяют метод режущего кольца. Суть его заключается в том, что кольцо известного объема Vврезается в грунт, а затем путем взвешивания определяют массуmгрунта, заключенного в кольце.

    1. ПОРЯДОК РАБОТЫ

      1. Определить массу режущего кольца m1

      2. Определить объем режущего кольца по формуле:

V=(1.2)

где d– внутренний диаметр кольца, см;h– высота кольца, см. Размеры кольца замеряют с точностью 0,01 см.

      1. Поверхность грунта (монолита) выровнять ножом с прямым лезвием. На поверхность поставить кольцо острым краем вниз. Придерживая кольцо рукой, вырезать столбик грунта под кольцом несколько большего диаметра, чем диаметр кольца. Насадить кольцо на столбик, слегка нажимая на кольцо и не допуская перекосов. Поверхность грунта должна слегка выступать над верхним концом режущего кольца.

Грунт ниже кольца подрезать “на конус” и кольцо извлечь из грунта. Избыток грунта, выступающий из кольца, срезать вровень с краями кольца. Кольцо положить на стол на стекло. Торцы тщательно зачистить, а мелкие раковины зашпаклевать грунтом.

      1. Наружную поверхность кольца тщательно очистить от грунта. Определить массу кольца с грунтом и стеклом m2 . Массу стеклаm3определить заранее.

      2. Определить плотность грунта по формуле:

,г/см3(1.3)

      1. Результаты измерений занести в таблицу

Вид грунта

Объем кольца, V, см3

Масса, г

Плотность

, г/см3

Кольца, m1

Кольца с грунтом и стеклом, m2

Стекла, m3

1

2

3

4

5

6

Песчаный

Глинистый

  1. Определение влажности грунта

Влажностью Wназывают отношение массы водыmW, содержащейся в порах грунта, к массе сухого грунтаm

s

W= , д.ед (1.4)

или

W= , % (1.5)

В лаборатории влажность определяют весовым методом путем взвешивания пробы влажного грунта и после его высушивания в сушильном шкафу при температуре 100-1050С до постоянной массы.

Влажность определяют для тех же грунтов, для которых определялась плотность.

    1. ПОРЯДОК РАБОТЫ

      1. Определить массу бюкса (алюминиевый стаканчик) m1

      2. В бюкс поместить примерно 20-30 г влажного грунта, извлеченного из кольца после определения плотности. Определить массу бюкса с грунтом m2

        .

      3. Высушить грунт до постоянной массы и определить массу бюкса с грунтом после высушивания m3.

      4. Вычислить влажность грунта по формуле:

, д. ед. (1.6)

Работа выполняется одинаково для песчаного и глинистого грунтов.

      1. Результаты измерений занести в таблицу

Вид грунта

№ бюкса

Масса, г.

Влажность W, д.ед

Бюкса, m1

Бюкса с влажным грунтом,m2

Бюкса с сухим грунтом, m3

Песчаный

Глинистый

  1. 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 WpиWL, при которых грунт переходит из твердого состояния в пластичное, а из пластичного состояния в текучее. Характерные влажностиWpиWLназывают 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 WpиWLГОСТ 5180-84 предусматривает стандартные испытания, условия которых следует тщательно исполнять.

Лабораторная работа № 2 Определение плотности грунта методом режущего кольца

Цель работы: Определение плотности грунта методом режущего кольца (рис.1). Оценка правильности полученного результата.

Теоретическая часть

Плотность грунта (г/см3, т/м3)— масса единицы объема грунта, включая объем пор, при данной влажности.

Плотность грунта определяется отношением массы образца грунта к его объему.

Плотность грунта , г/см3, вычисляют по формуле:

=(m1- m0)/ V,

где m1 — масса грунта с кольцом, г;

т0 масса кольца, г;

V — внутренний объем кольца, см3.

Материалы: монолит грунта

Необходимое оборудование и приспособления: кольцо с заточенной кромкой, нож с прямым лезвием, весы лабораторные, штангенциркуль, вазелин.

Ход работы

1. С помощью штангенциркуля измеряют высоту и внутренний диаметр режущего кольца с точностью до 0,1 мм. По результа­там измерений вычисляют объем кольца (V) с точностью до 0,1 см3.

    2. Кольцо взвешивают (m0) с точностью до 0,01 г.

    3. Смазывают кольцо с внутренней стороны тонким слоем вазелина и ставят заостренной стороной на зачищенную поверхность монолита грунта.

    4.Легким надавливанием на кольцо погружают его в грунт.

    5. Затем, обрезая грунт ножом с внешней стороны кольца (рис. 2.1), осаживают его на грунтовый столбик до полного его заполнения.

    6. Грунт ниже кольца подрезается на конус. Кольцо с грунтом извлекают из монолита.

    7. Излишки грунта, выступающего из кольца, осторожно срезают от центра к краям вровень с уровнем кольца.

8. Кольцо с грунтом протирают снаружи и взвешивают (m1).

9. Плотность сухого грунта d рассчитываем по формуле: ρd=/(1+ w).

10. Полученные данные заносят в журнал.

Журнал определения плотности грунта методом режущего кольца

№№

Лабораторный номер

Масса кольца с грунтом

Масса кольца

Масса грунта,

Объем грунта

Плотность грунта , г/см3

=(m1 m0)/ V

Плотность сухого грунта

d=/(1+w)

п/п

образца

m1, г

m0, г

m1 m0, г

V, см3

образца

средняя

d, г/см3

1

3

5

6

7

8

9

10

11

1

2

Приспособления для извлечения грунта из обнажения или керна

Обрезка грунта керна ножом с внешней стороны кольца

Вдавливание кольца в грунт

Кольцо с грунтом

Рис. 2.1. Последовательность выполнения операций при вырезании кольцом грунта

По плотности скелета d грунты подразделяют согласно таблице Б.2. (ГОСТ 25100-94)

Разновидность грунтов

Плотность скелета d, г/см3

Очень плотный

>2,50

Плотный

2,50–2,10

Рыхлый

2,10–1,20

Очень рыхлый

<1,20

ВЫВОД

1.Определение плотности грунта ненарушенной структуры методом режущего кольца.

Метод режущего кольца применяют для грунтов, легко поддающихся

вырезке, но не склонных к крошению, а также в тех случаях, когда и форма

отбираемого образца грунта могут быть сохранены только при помощи жесткой

тары.

Принадлежности:

1.Электронные весы A&DЕК 610I

2.Режущее кольцо.

3.Нож.

4.Штангенциркуль.

5.Образец грунта.

6.Пробоотборник

Рис1. Режущее кольцо.

Сначала находят вес пустого кольца и его внутренний объем. Затем, поставив на зачищенную и выравненную поверхность монолита грунта режущее кольцо заостренной стороной задавливают его в грунт с помощью специального приспособления до полного заполнения. Отделив режущее кольцо вместе с грунтом от монолита, необходимо подравнять поверхности грунта строго по кромке кольца. Кольцо с грунтом взвешивается на электронных весах с точностью до о,01г.

Вычитая из полученного веса вес пустого кольца , находят вес грунта в кольце. Объем грунта равен внутреннему объему кольца.

Определив вес грунта и объем его, вычисляют плотность грунта.

Последовательность записи результатов определения:

1.Наименование грунта………………………….

2.Номер кольца…………………………………..

3.Вес пустого кольца g1= ……………г.

4. Внутренний диаметр кольца D =…………см.

5. Высота кольца Н=…………..см.

6.Объем грунта в кольце V=H………см3

7. Вес кольца с грунтом g2 =………………..г.

8.Плотность грунта

= [г/см3]

2. Метод парафинирования

Образец произвольной формы обрезают ножом до округлой формы и взвешивают с точностью до 0,01 г. Затем обвязывают образец нитью и покрывают тонкой парафиновой оболочкой для защиты поверхности грунта от размокания (проникновения воды в поры грунта). Для этого образец обмакивают в расплавленный парафин 3 – 4 раза, при этом необходимо контролировать, чтобы парафиновая оболочка была сплошной, без пузырьков и раковин.

Образец грунта, покрытый парафином, взвешивают в обычных условиях и при полном погружении его в воду.

Порядок записи результатов опыта:

Вес образца грунта без парафиновой оболочки g[г]

Вес запарафинированного образца грунта g1[г]

Вес запарафинированного образца грунта в воде g2[г]

Плотность парафина п= 0,85 г/см3

Плотность воды W=1,0 г/см3

Объем образца грунта :

V= (g1–g2)П– (g1–g)W[см3]

Плотность грунта

= g/V=[г/см3]

Лабораторная работа № 4 Определение природной весовой влажности грунта w

Весовой влажностью грунта Wназывают отношение веса воды, содержащейся в порах грунта, к весу сухого грунта , выраженное в процентах или долях единицы.

Влажность грунтов в сильной степени влияет на их физико-технические свойства. Особенно это относится к глинистым и песчаным пылеватым грунтам.

При увеличении влажности у этих грунтов снижаются силы взаимной связи между частицами и силы внутреннего трения, в результате чего сопротивление сдвигающим усилиям (критерий прочности и устойчивости грунтов) резко падает. Величина весовой влажности грунтов колеблется в значительных пределах. Например: для песков от 0 до 40%, а некоторые разновидностей глин от 3 до 200-300% и более.

Принадлежности:

1.Электронные весы A&DЕК 610I2.Сушильный шкаф ШСУ

3.Сушильный стаканчик – бюкс. 4.Эксикатор

5. Образец грунта. 6.Щипцы.

7.Шпатель

Порядок выполнения работы:

Сначала взвешивают сушильный стаканчик с крышкой и записав его вес

и номер, помещают внутрь стаканчика взятую шпателем пробу влажного грунта(не менее 10 г.) Стаканчик необходимо закрыть крышкой для предохранения грунта от подсыхания и снова взвесить на электронных весах с точностью до 0,01г. После этого стаканчик кладут в сушильный шкаф.

При высушивании образцов в шкафу должна поддерживаться постоянная температура 1000-1050. Это требование обусловлена тем, что при более высоких температурах из грунта может быть удалена часть кристаллизационной воды минералов или произойти частичное выгорание органических веществ. Оба эти факта могут вызвать серьезное искажение величины естественной влажности.

При температурах ниже точки кипения воды процесс высушивания значительно растягивается во времени. После высушивания грунта в течение двух часов стаканчик достанут щипцами из сушильного шкафа, закрывают крышкой и помещают для охлаждения в эксикатор с хлористым кальцием или другим веществом, поглощающим пары воды. Охлажденный в эксикаторе грунт со стаканчиком взвешивают и ставят в сушильный шкаф. После подсушивания в течение 30 мин. Грунт снова охлаждают и взвешивают.

Операцию досушивания повторяют до тех пор, пока разница между двумя последующими взвешиваниями будет не более 0.02 г. За вес сухого грунта (постоянный вес) принимают наименьший вес грунта. По окончании высушивания производят подсчет влажности.

Последовательность записи результатов определения:

1.Номер стаканчика………………………..г.

2.Вес стаканчика с крышкой g1=……….г.

3.Вес влажного грунта со стаканчиком и крышкой g2=………г.

4.Вес грунта высушенного до постоянного веса вместе

со стаканчиком и крышкой g3=……………г.

Влажность грунта : W= 100 %

1.Механические свойствагрунтов

Деформируемость— изменение формы и объема при воздействии внешних усилий, не приводящих к разрушению. Зависит от вида грунта, его структуры, пористости, состава, влажности.

Прочность — степень сопротивления грунта разрушающему воздействию на него внешних сил.

Сжимаемость– наиболее характерное свойство грунтов, заключающееся в способности грунта, в отличие от массивных горных пород, изменять под влиянием внешних воздействий свое строение (упаковку твердых частиц) за счет уменьшения пористости. Уменьшение пористости грунтов под нагрузкой происходит вследствие смещения частиц относительно друг друга, деформации самих частиц и выдавливания воды из пор грунта.

Сопротивление сдвигу– это наименьшее касательное напряжение, при котором грунт, находящийся при нормальном давлении, срезается. Это сопротивление складывается из двух частей: сил внутреннего трения и сил сцепления, действующих между частицами грунта. Силы трения в грунте пропорциональны нормальному давлению, передаваемому на твердый скелет грунта. Сцепление имеет сплошную природу и зависит от сил связности между частицами (молекулярных, капиллярных, структурных, электромолекулярных и пр.) и возрастает с увеличением дисперсности частиц. Сопротивление грунта сдвигу определяет (обуславливает) прочность и устойчивость оснований и земляныхсооружений, так как их разрушение происходит в результате сдвига частиц грунта.

Лабораторная работа № 1 Определение плотности грунта методом режущих колец

Цель работы:

Определить плотность грунта методом режущих колец

Сущность метода:

Метод режущих колец заключается в отборе проб грунта при помощи колец-пробоотборников. Кольца-пробоотборники изготавливают из стали с антикоррозионным покрытием или из других материалов, не уступающих по твердости и коррозионной стойкости.

Плотность следует определять не менее чем для двух параллельных проб, отбираемых из исследуемого образца грунта. Значение плотности вычисляют как среднее арифмети­ческое из результатов параллельных определений.

Оборудование:

  • режущие кольца-пробоотборники;

  • насадка для вдавливания колец;

  • технический вазелин;

  • штангенциркуль;

  • весы, с точностью измерений 0.01 г.

Рис. 2 Вдавливание кольца-пробоотборника в массив грунта

1-насадка для вдавливания колец;

2- кольцо-пробоотборник;

3-проба грунта в кольце.

Порядок работы:

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

  2. Кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина.

  3. На верхнюю зачищенную плоскость образца грунта устанавливают ре­жущий край кольца и вручную через на­садку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу об­разца для испытаний, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачища­ют поверхность грунта вровень с краями кольца.

  4. Кольцо с грунтом взвешивают. При обработке результатов испытаний плотность вычисля­ют с точностью до 0,01г/см3.

  5. Результаты взвешивания и определения физических характеристик записывают в таблицу 3.

Таблица 3 Результаты определения плотности грунта

п/п

Номер

кольца

Масса кольца с грунтом

m1, г

Масса кольца

m0, г

Масса

грунта, г

Объем грунта

V, см3

Плотность грунта , г/см3

образца

средняя

1

2

3

Обработка результатов:

Плотность грунта ,г/см3, вычисляют по формуле 3.2

(3.2)

где m1 — масса грунта с кольцом, г;

т0 масса кольца, г;

V— внутренний объем кольца, см3.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.