Визначення липкості ґрунту

1. Мета роботи

Навчитися визначати липкість ґрунту та оцінювати отримані резуль­тати досліду.

2. Теоретична частина

Липкість вологого ґрунту виявляється як під час відривання від поверх­ні, так і під час зсуву. Липкість зумовлена капілярними і молекулярними силами зчеплення вологого ґрунту з поверхнею через тонкі плівки води.

Величина липкості (прилипання) залежить від властивостей ґрунту, насамперед від його вологості і механічного складу. Зі збільшенням вологості вона зростає до певної межі, доки водні плівки на поверхні поділу стануть тонкими. У разі появи на межі поділу суцільної тонкої плівки води, яка усуває зчеплення поверхні з часточками ґрунту, величина прилипання зменшується, оскільки починається ковзання між шарами вільної води.

Зі збільшенням нормального навантаження величина прилипання зростає у зв'язку із збільшенням площі справжнього контакту, а отже, поси­люються молекулярне і капілярне притягання. Це зростання прилипання інтенсивніше в діапазоні малих значень вологості і слабкіше в діапазоні великих значень вологості ґрунту, за яких нормальний тиск починає сприй­матись вільною водою і площа справжнього контакту не збільшується.

На природному ґрунті з непорушеним утворенням і структурою прилипання наступає за вищої вологості, ніж на ґрунті з порушеним утворенням. Величина липкості при цьому в декілька разів менша, ніж на розпиленому ґрунті.

Липкість ґрунту під час відривання (Па) визначають за формулою

, (3.1)

де P _В – зусилля відривання від поверхні, Н; S - площа поверхні, см².

Липкість ґрунту під час зсуву так само залежить від різних факторів (вологість, властивості ґрунту і матеріалів, попереднє прикладання навантаження), як і під час відривання, але абсолютні величини липкості під час зсуву в 10—15 разів більші, ніж під час відривання. Це пояснюється тим, що під час зсуву задіяна більша площа справжнього контакту ґрунту з площею матеріалу.

На величину зусилля відривання впливає тривалість контакту. Збільшення тривалості контакту під навантаженням матеріалу з ґрунтом від 10 до 60 с призводить до зростання липкості на 40—50 %. Подальше збільшення тривалості контакту від 60 до 300 с мало змінює зусилля відривання.

За ступенем прилипання Н.А. Качинський класифікував ґрунти на п'ять категорій (табл. 3.1).

Таблиця 3.1 - Класифікація ґрунтів за ступенем прилипання

Категорія ґрунту	Липкість грунту, Па
Гранично в'язкий	>1500
Сильно в'язкий	500—1500
Середньо в'язкий	200—500
Слабко в'язкий	50—200
Розсипчастий	10—50

3. Зміст роботи

Визначити липкість ґрунту для 4—5 значень питомого тиску, оцінити отримані результати, побудувати графічну залежність липкості від пито­мого тиску.

4. Обладнання, прилади, матеріали

Прилад для визначення липкості ґрунту методами відривання, терези.

На рис. 3.1 наведено прилад для визначення липкості ґрунту методом відривання. Диск 1 нагвинчений на нижній кінець стержня 2, який, стика­ючись із роликами 3, переміщується лише у вертикальному напрямку, що забезпечує одночасне відривання від ґрунту усіх точок матеріалу, які з ним контактують. Відривання диска від ґрунту здійснюється ниткою 4, один кінець якої сполучений з вертикальним кінцем стержня, а другий — з ємністю 5. Для відривання диска 1 ємність 5 наповнюють піском. Діаметр диска дорівнює 56 мм, площа — 25 см².

Рисунок 3.1 - Схема приладу для визначення липкості ґрунту методом відривання:

1 — диск; 2 — стержень; 3 — ролик; 4 — нитка; 5 —ємність

5. Порядок виконання роботи

5.1 Приготувати зразок ґрунту для досліду.

5.2 Установити прилад на зразок ґрунту і забезпечити контакт диска з ним вантажем із розрахунку 1 кПа. Вантаж на майданчику стержня утримують протягом трьох хвилин. Після зняття вантажу диск відривають від зразка ґрунту. Для цього в ємність поступово насипають пісок до відри­вання від диска. Ємність з піском зважують. Дослід повторюють3—4 рази.

5.3 За формулою (3.1) визначити липкість ґрунту (питоме зусилля відривання) для даного тиску.

5.4 Згідно з пунктами 5.2 і 5.3 визначити липкість ґрунту під час відривання за тиску 2, 3, 4 і 5 кПа. Результати досліду записати в табл.3.2. Діапазон зміни тиску може бути іншим.

5.5 Оцінити результати досліду, визначити середню арифметичну величину сили відривання, середнє квадратичне відхилення s та коефіцієнт варіації V. Побудувати графічну залежність липкості ґрунту C_л.в (кПа) від тиску N (кПа).

Таблиця 3.2 - Результати дослідів з визначення липкості ґрунту під час відривання від поверхні матеріалу

Питомий тиск N, кПа	Значення Pi для досліду, Н	Р, H	σ, H	V, %	CЛ.В, Па

6. Звіт

Навести короткий зміст роботи, схеми та опис приладів, формули і розрахунки, таблиці, графічні залежності липкості ґрунту від питомого тиску. Зробити висновки.

 

7. Контрольні запитання

7.1. Що розуміють під липкістю ґрунту?

7.2. За якою формулою визначають липкість ґрунту під час відривання?

7.3. За якою формулою визначають липкість ґрунту під час зсуву?

7.4. Як змінюється липкість ґрунту залежно від вологості, питомого тиску, стану зразка ґрунту, методу визначення (відривання, зсув)?

7.5. До якої категорії за прилипанням належить досліджений вами грунт?

 

Лабораторна робота 4