Лабораторная работа № 5

Определение вида и состояния глинистого грунта

Свойства глинистых грунтов определяются в основном их минералогическим составом и влажностью. С изменением влажности изменяются деформативные и прочностные показатели глинистого грунта, его консистенция, определяющая несущую способность и поведение под нагрузкой. Под консистенцией понимается степень подвижности частиц грунта при механических воздействиях.

В зависимости от влажности глинистый грунт может находиться в одном из трех состояний: твердом, пластичном или текучем. Изменение консистенции грунта происходит при определенных граничных значениях влажности, называемых пределами пластичности. Различают два предела: нижний и верхний, которые соответствуют влажностям на пластичности (раскатывания) - W_ρ и на границе текучести W_L.

WP		WL
W<WP	WP<W<WL	W>WL	Пределы влажности
Твердая прочносвяз.	Пластичная рыхлосвяз.	Текучая свободносвяз.	Состояние (консистенция) грунта. Вид влаги в грунте.

Величина пределов пластичности измеряется, как и природная влажность, в долях единицы и зависят, в основном, от минералогического и гранулометрического состава грунтов.

Разность влажностей на пределах пластичности называется числом пластичности:

Число пластичности характеризует количественное содержание глинистых частиц в породе. По числу пластичности породы делят на супеси, суглинки и глины (табл. 5,1).

Таблица 5,1

Грунт	Число пластичности Iρ, %	Содержание глинистых частиц (массовая доля), %
Супесь	<IP 7	3…..10
Суглинок	7<Ip	10…..30
Глина	>17	›30

Показатель текучести (состояния, консистенции) грунтов определяется уравнением:

, где

W – фактическая весовая влажность, %

Таким образом, тип (название) глинистых грунтов определяется по числу пластичности, а состояние – по показателю текучести (консистенции).

Существует ряд способов для определения пределов пластичности (Васильева, за рубежом Аттерберга, Казагранде и т.д.). Все разработанные методы позволяют определить лишь условные величины пределов, т.к. при выполнении лабораторных исследований имеют дело не с реальными грунтами, а их пастами.

Необходимое оборудование: технические весы с разновесами, сушильный шкаф, эксикатор с хлористым кальцием (для поглощения влаги), бюксы, шпатель, фарфоровая чашка, лист глянцевой бумаги или ровная гладкая доска, балансирный конус, специальная подставка, тигли, резиновый пестик с фарфоровой ступкой, сито с отверстиями 1 мм.

Балансирный конус Васильева состоит из собственно конуса и балансирного устройства. Конус имеет высоту 25мм. И угол при вершине 30⁰. На расстоянии 10мм.от вершины конуса нанесена круговая отметка. Для удобства пользования имеется ручка. Балансирное устройство состоит из двух шаров, укреплённых на проволочном коромысле, и позволяет конусу всегда находится в вертикальном положении, фиксируя направление передачи нагрузки от собственной массы. Конус изготовляется из нержавеющих металлов и имеет общую массу 76г.

рис. 5.1. Балансирный конус Васильева

1 - балансирное коромысло;

2 - ручка;

3 - конус.

В состав прибора входит подставка и тигель для грунтовой массы.

Подготовка грунтовой пробы.

Грунт воздушно – сухого состояния объёмом около 100см³ разминают шпателем, размельчают резиновым пестиком в ступке и просеивают через сито с отверстиями 1мм. Просеянный грунт помещают в чашку и увлажняют до состояния густой пасты, тщательно перемешивая. Чашка с грунтом закрывается крышкой и оставляют не менее чем на 2 часа для образования однородной (по влажности) массы.

Примечание: В связи с длительностью подготовки грунтовой пасты студенту предлагается готовая грунтовая проба.

Определение влажности на границе текучести

(ГОСТ 5183 – 77)

1. Заполняют тигель грунтовой пастой вровень с краями без образования пустот и устанавливают его на специальную подставку.

2. На поверхность грунта осторожно опускают балансирный конус, держа его за ручку, наблюдая за его свободным погружением в течение 5 с. Погружение конуса за 5 с до отметки свидетельствует о нахождении грунта на границе текучести W_L.

3. Если конус погрузился на меньшую или большую глубину, то это свидетельствует о не достижении или превышении границы W_L. Грунт извлекают из тигля и в него добавляют несколько капель воды или подсушивают, тщательно перемешивая. Повторяют все операции п. 2.

4. Если границаW_L достигнута, то из тигля берётся навеска грунта массой 10-15г и определяют влажность весовым способом. Тигель очищают от грунта, а данные заносят в журнал лабораторных работ. Параллельно выполняют не менее двух определений. Расхождение в конечных результатах более 2% не допускается. За расчётную величину W_L следует принимать среднеарифметическую из двух определений.

Определение влажности на границе раскатывания

(ГОСТ 5183- 77)

1. Грунтовую пасту раскатывают пальцами на стеклянной или пластмассовой пластинке до образования жгута диаметром около3мм. При раскатывании избыточная влага удаляется из грунта. Если при указанной толщине жгут не крошится, то грунт перемешивают и вновь раскатывают.

2. Граница W_P достигается, если жгут толщиной 3мм. начинает крошиться на кусочки длиной 5…10мм.

3. Кусочки грунта общей массой 10…15г берут для определения весовой влажности (W_P).

4. Параллельно проводят не менее двух определений. Расхождение в результатах не должно превышать 2%. За величину W_P принимают среднеарифметическое значение.

Определение полного наименования глинистого грунта.

1. Преподаватель задаёт характеристики грунта: плотность частиц _S, естественную плотность ρ, влажности W, W_L и W_p. Студенты определяют расчётные характеристики: коэффициент пористости l, степень влажности S_r, число пластичности I_p, показатель текучести I_L.

2. Определение типа грунта, его консистенции осуществляется по данным табл. 5.1. и 5.2.

Таблица 5,1

Типы глинистых грунтов

Грунт	Число пластичности Iρ, %	Содержание глинистых частиц (массовая доля), %
Супесь	<IP 7	3…..10
Суглинок	7<Ip	10…..30
Глина	>17	›30

Таблица 5,2

Подразделение пылевато-глинистых грунтов по показателям текучести

Грунт	Показатель текучести
Супесь:
Твердая
пластичная
Текучая
Суглинок и глина:
Твердые
полутвердые
тугопластичные
мягкопластичные
текучепластичные
Текучие