Механика грунтов

 

Лабораторная работа №1

 

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

 

Для использования грунтов в инженерно-строительных целях необходимо знать следующие характеристики, определяющие их состояние и возможное его изменение под влиянием различных факторов. Физическое состояние грунтов устанавливается по основным физическим характеристикам (плотность грунта, плотность частиц грунта, природная влажность, границы пластичности – для глинистых грунтов).

Задание 1. Определение плотности грунта (естественной ненарушенной структуры) ρ и удельного веса грунта γ.

Плотностью грунта называется отношение массы грунта к занимаемому им объему [т/м3, г/см3].

Удельным весом грунта называется вес единицы объема грунта в его естественном состоянии [кН/м3].

Для определения плотности грунта необходимо измерить массу образца и определить его объем, сохранив естественное состояние грунта. Для связных грунтов используем метод режущего кольца, который состоит в задавливании  в грунт цилиндрической обоймы известного объема, масса образца грунта находится по разности массы кольца с грунтом и собственной массой кольца, взвешенной заранее. Для определения массы грунта используют технические весы с точностью взвешивания до 0,01 г. Для определения размеров режущего кольца используется штангенциркуль.

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу. Проводится не менее 3 опытов. В качестве расчетного значения плотности грунта принимается среднеарифметическое значение.

 

Таблица 1. Определение плотности

№ п/п	Размеры режущего кольца, см			Масса, г			Плотность г/см3
	Высота	Диаметр	Объем см3	Кольца	Кольца с грунтом	Грунта
1
2
3

 

Плотность грунта г/см3.

Удельный вес грунта γ = g *ρ = 9.81* ρ=____________________

 

Задание 2. Определение природной влажности грунта  W.

 

Влажностью грунта называется отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе частиц грунта исследуемого образца.

Влажность определяется высушиванием образца грунта естественной влажности в сушильном шкафу - термостате при температуре 105°С до его постоянной массы.

Результаты испытаний заносятся в таблицу. Проводится не менее 3 опытов. В качестве расчетного значения влажности фута принимается среднеарифметическое значение.

 

Таблица 2.  Определение влажности образцов

№ бюксов	Масса бюкса, г			Масса, г		Влажность грунта, % W=100m1/m2
	пустого	с влажным грунтом	с сухим грунтом	воды в грунте, m1	сухого грунта, m2

 

Влажность грунта  W= % ,

в относительных единицах  .

 

Задание 3. Определение влажности глинистого грунта на границе текучести WL.

Влажность грунта на границе текучести соответствует влажности, при которой грунт переходит из пластичного состояния в текучее. Эта влажность соответствует такой влажности грунтовой пасты, при которой стандартный балансирный конус (массой 76 г с углом при вершине 30) погружается в грунт от собственного веса на глубину 10 мм.

После приготовления однородной массы грунта влажность на границе текучести определяется в той же последовательности, что и природная влажность грунта.

 

Таблица 3. Определение влажности грунта

№№ бюксов	Масса бюкса, г			Масса, г		Влажность грунта, % W=100m1/m2
	пустого	с влажным грунтом	с сухим грунтом	воды в грунте, m1	сухого грунта, m2

 

Влажность на границе текучести = %

в относительных единицах              ______________.

 

Задание 4. Определение влажности глинистого грунта на границе раскатывания Wр.

Влажность на границе раскатывания соответствует влажности, при которой грунт теряет пластичность и переходит в твердое состояние.

Влажность на границе раскатывания определяется раскатыванием грунта в шнур. Качественно WР соответствует такому состоянию, когда шнур, сделанный из влажного грунта, при раскатывании до диаметра 3 мм (подсыхая при раскатывании) начинает крошиться на отдельные кусочки по 1 см длиной. Кусочки грунта, потерявшие пластичность, собирают и помешают в подготовленные к опытам бюксы.

 

Таблица 4. Определение влажности на границе раската.

№№ бюксов	Масса бюкса, г			Масса, г		Влажность грунта, % W=100m1/m2
	пустого	с влажным грунтом	с сухим грунтом	воды в грунте, m1	сухого грунта, m2

Влажность на границе текучести = %

в относительных единицах              ______________.

 

Задание 5. Определение наименования и консистенции глинистого грунта.

Число пластичности грунта характеризует величину интервала влажности, в пределах которого грунт сохраняет пластичное состояние. Величина числа пластичности грунта отражает «глинистость» грунта, т.е. содержание в нем глинистых и коллоидных частиц.

  По ГОСТ 25100-82 глинистые  грунты в зависимости от числа  пластичности подразделяются на:

1. Супеси Iр < 0.07
2. Суглинки IР = 0.07-0.17
3. Глины Iр>0.17

 

Число пластичности грунта Ip=WL-Wp  =______________

 

По ГОСТ 25100-82 определяем наименование глинистого грунта.

Исследуемый грунт:_________________

Показателем консистенции называют числовую характеристику, показывающую в каком состоянии находится грунт в условиях естественного залегания.

 

Таблица 5. Классификация глинистых грунтов по консистенции.

Супеси		Суглинки и глины
Консистенция	IL	Консистенция	IL
Твердая	< 0	Твердая	< 0
Пластичная	0 – 1	Полутвердая	0 – 0,25
Текучая	>1	Тугопластичная	0,25 – 0,50
		Мягкопластичная	0,50 -  0,75
		Текучепластичная	0,75 - 1
		Текучая	>1

Показателем консистенции или индексом текучести служит выражение  IL=(W-Wp) / Iр = (__________)/__________ =____________

По ГОСТ 25100-82 определяем, что исследуемый грунт имеет консистенцию

 

Полная классификационная характеристика исследуемого грунта: 
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Задание 6. Определение плотности частиц грунта ρs  и удельного веса частиц грунта γѕ.

Плотностью частиц грунта называется отношение массы частиц образца грунта, высушенного при температуре 1050С до постоянной массы к их объёму [т/м3, г/см3].

Масса частиц грунта определяется взвешиванием на технических весах. Для определения объема частиц грунта используется пикнометр – тонкостенная колба из термостойкого стекла строго определенного объема.

Результаты измерений     и вычислений заносят в таблицу. Проводится не менее 3 опытов. В качестве расчетного значения плотности частиц грунта принимается среднеарифметическое значение.

Плотность частиц грунта вычисляется по формуле:    

ρs = ρw*mo/(mo+ m3+ m4)=  _____________г/см3,

где ρw - плотность воды (1 г/см3)

 

Таблица 6. Определение плотности частиц грунта

№№ пик-ном.	Масса пикнометра, г				Масса навески сухого грунта, г	Плотность частиц грунта, г/см3
	пустого	с сухим грунтом	с грунтом и водой налитой до кольцевой риски
			до кипячения	после кипячения
	m1	m2	m3	m4	mo= m2- m1	ρs

Плотность частиц грунта ρs =_________________г/см3

Удельный вес частиц грунта γs = g* ρs  = 9.81* ρs =________кН/м

Плотность частиц грунта может быть определена по  среднему значению для данного вида грунта по таблице.

 

Таблица 7. Среднее значение плотности частиц грунта

Наименование грунтов	Среднее значение ρs, г/см3
пески	2,66
супеси	2,7
суглинки	2,71
глины	2,74

 

Плотность частиц исследуемого грунта ρs =______________г/см3

 

Задание 7. Вычисление расчетных характеристик грунта.

1. Плотность сухого грунта ρd  (скелета грунта) - отношение массы образца грунта, высушенного при температуре 105°С до постоянной массы, к объему образца ненарушенной структуры до высушивания.

ρd = ρ/(1+W)=__________________ г/см3,

где W  - влажность грунта в относительных единицах.

 

2. Коэффициент пористости грунта е - отношение объема пор к объему твердых частиц грунта.

е= (ρs - ρd)/ ρd= ________________

 

3. Пористость грунта n - отношение объема пор к объему всего образца.

n=e*100%/(1+e) =_________________%

 

4. Степень влажности грунта Sr - отношение природной влажности грунта(W) к его полной влагоемкости (Wmах), соответствующей полному заполнению пор грунта водой.

Sr= W/ Wmах= W* ρs/e* ρw=________________.

 

5. Удельный вес грунта, ниже уровня грунтовых вод с учетом взвешивающего действия воды γsb

γsb=g(ρs –ρw)/(1+e)=_________________кН/м3

Типы крупнообломочных и песчаных грунтов в соответствии  с ГОСТ 25106-82 определяются в зависимости от гранулометрического состава этих грунтов (по процентному составу в фунте частиц различной крупности). Для выделения зерен крупностью от 10 до 0,1 мм применяется ситовой метод с промывкой водой (используются сита с размерами отверстий 10; 5; 2; I; 0.5; 0.25; 0.1 мм). Испытания проводятся по ГОСТ 12536-79.

 

Задание 8. Определение условного расчетного сопротивления

грунта Ro по таблицам СНиП 2.02.01-83.

Для пылевато-глинистых грунтов условное расчетное сопротивление грунта может быть определено по приложению 3 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от наименования грунта, коэффициента пористости и показателя консистенции.