Проведение опытов

Для проведения опытов, были определены физические свойства песка, такие как гранулометрический состав, естественная влажность, плотность, коэффициент фильтрации.

Определение гранулометрического состава проводилось согласно ГОСТ 12536-79 «Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава»

Определение гранулометрического (зернового) состава песчаных грунтов ситовым методом

Необходимое оборудование: набор стандартных сит, технические весы, ступка с пестиком, чашка для взвешивания, сушильный шкаф.

Подготовка образца

1. Для разделения грунта на фракции ситовым методом без промывки водой применяют сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; с промывкой водой -- сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 25; 0,1 мм. Сита монтируют в колонну, размещая их от поддона в порядке увеличения размера отверстий. На верхнее сито надевают крышку.

2. Среднюю пробу для анализа следует отбирать методом квартования. Для этого распределяют грунт тонким слоем по листу плотной бумаги или фанеры, проводят ножом в продольном и поперечном направлениях борозды, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отбирают понемногу грунт из каждого квадрата.

Вес средней пробы должен составлять: для грунтов, не содержащих частиц размером более 2 мм -- 100 г; для грунтов, содержащих до 10% (по весу) частиц размером более 2 мм -- не менее 500 г; для грунтов, содержащих от 10 до 30% частиц размером более 2 мм -- 1000 г; для грунтов, содержащих свыше 30% частиц размером более 2 мм -- не менее 2000 г.

Ход определения

Разделение грунта на фракции без промывки водой

1. Среднюю пробу грунта надлежит отобрать в воздушно-сухом состоянии методом квартования и взвесить на технических весах (m1)

2. Взвешенную пробу фунта следует просеять сквозь набор сит с поддоном ручным или механизированным способом. При просеивании пробы весом более 1000 г следует высыпать грунт в верхнее сито в два приема.

Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, высыпать, начиная с верхнего сита, в ступку и дополнительно растереть пестиком с резиновым наконечником, после чего вновь просеять на этих же ситах.

Полноту просеивания фракций грунта проверить встряхиванием каждого сита над листом бумаги. Если при этом на лист выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев продолжить до тех пор, пока на бумагу перестанут выпадать частицы.

3. Фракции грунта, задержавшиеся после просеивания на каждом сите и прошедшие в поддон, следует перенести в заранее взвешенные стаканчики или фарфоровые чашечки и взвесить.

Если полученная сумма веса всех фракций грунта превышает более чем на 1% вес взятой для анализа пробы, анализ следует повторить.

Потерю грунта разносят по фракции пропорционально их веса.

По результатам проведенных опытов были получены следующие результаты

Согласно гранулометрической классификации грунтов Охотина В. В. данный песок является мелким.

Определение плотности.

Плотность песка определялась по ГОСТ5180-84 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик».

Плотность грунта определяется отношением массы образца грунта к его объему. Подготовка к испытаниям. Согласно требованиям таблицы выбирают режущее кольцо-пробоотборник.

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

Проведение испытаний

Кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки.

Верхнюю зачищенную плоскость образца грунта выравнивают, срезая излишки грунта ножом, устанавливают на ней режущий край кольца и винтовым прессом или вручную через насадку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу образца для испытаний. Затем грунт снаружи кольца обрезают на глубину 5-10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1--2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажимом пресса или насадки насаживают кольцо на столбик грунта, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт подрезают на 8--10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его. Грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачищают поверхность грунта вровень с краями кольца и закрывают торцы пластинками. При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов вдавливают в него и удаляют грунт вокруг кольца. Затем зачищают поверхность грунта, накрывают кольцо пластинкой и подхватывают его снизу плоской лопаткой. Кольцо с грунтом и пластинками взвешивают.

Обработка результатов

Плотность грунта , г/см3, вычисляют по формуле

где m1 - масса грунта с кольцом и пластинками, г;

т0 - масса кольца, г;

m2 - масса пластинок, г;

V - внутренний объем кольца, см3.

Плотность исследуемого песка равняется 1,7 г/см3

Определение естественной влажности

Влажность грунта следует определять как отношение массы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной массы, к массе высушенного грунта.

Подготовка к испытаниям

Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15 - 50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой.

Пробы грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 10 - 20 г отбирают способом квартования из грунта в воздушно-сухом состоянии растертого, просеянного сквозь сито с сеткой № 1 и выдержанного открытым не менее 2 ч при данной температуре и влажности воздуха.

Проведение испытаний

Пробу грунта в закрытом стаканчике взвешивают.

Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (1052) С. Загипсованные грунты высушивают при температуре (802) С.

Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные - в течение 5 ч.

Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, остальных - в течение 2 ч.

После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием до температуры помещения и взвешивают.

Высушивание производят до получения разности масс грунта со стаканчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.

Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.

Обработка результатов

Влажность грунта w, %, вычисляют по формуле

w = 100(m1 - m0)/(m0 - m),

где т - масса пустого стаканчика с крышкой, г;

m1 - масса влажного грунта. со стаканчиком и крышкой, г;

m0 - масса высушенного грунта со стаканчиком и крышкой, г.

Естественная влажность песка 0,093 д.е.

Определения коэффициента фильтрации.

Движение свободной гравитационной воды в пористой среде под действием силы тяжести и разности гидростатических напоров называется фильтрацией. Фильтрация является основной формой движения подземных вод. Коэффициент фильтрации - мера водопроницаемости грунта. Он равен скорости фильтрации при напорном градиенте, равном единице. Коэффициент фильтрации измеряется в м/сут, м/с. Его величина зависит от геометрии порового пространства и гидродинамических свойств фильтрующейся жидкости.

Необходимое оборудование: прибор КФ-ООМ (рис.З), термометр, секундомер, емкость с водой, нож.

Подготовка образца

Песок и воду, предназначенные для определения коэффициента фильтрации, выдержать в лаборатории до выравнивания их температуры с температурой воздуха;

Из корпуса прибора извлечь фильтрационную трубку и разобрать ее.

Заполнить цилиндр испытываемым грунтом, периодически его уплотняя деревянной трамбовкой или пестиком.

В корпус налить воду и вращением подъемного винта поднять подставку до совмещения отметки градиента напора на планке с верхним краем крышки корпуса. Установить цилиндр с грунтом на подставку и вращением подъемного винта медленно погрузить в воду, содержащуюся в корпусе, до отметки градиента напора 0,8 и оставить его в таком положении до тех пор, пока грунт увлажнится. В процессе водона- сыщения грунта поддерживают постоянный уровень воды у верхнего края корпуса;

Поместить на образец грунта латунную сетку, одеть на цилиндр муфту, вращением подъемного винта опустить фильтрационную трубку в крайнее нижнее положение и оставить на 15 мин.

Устройство прибора КФ-ООМ 1 -- цилиндр, 2 -- муфта, 3 -- перфорированное дно, 4 -- латунная сетка, 5 -- подставка, 6- корпус, 7 -- крышка, 8 -- подъемный винт, 9 -- стеклянный баллон со шкалой объема фильтрующейся жидкости, 10-- планка со шкалой градиентов напора, 11-- испытуемый образец грунта

Ход определения

Вращением подъемного винта установить цилиндр с грунтом до совмещения отметки необходимого градиента напора на планке с верхним краем крышки корпуса и долить воду в корпус до верхнего его края;

Замерить температуру воды;

Заполнить мерный стеклянный баллон водой и, закрывая пальцем его отверстие, опрокинуть о тверстием вниз, поднося возможно ближе к цилиндру с грунтом и, о тнимая палец, быстро вставить в муфту фильтрационной трубки так, чтобы его горлышко соприкасалось с латунной сеткой, а в баллон равномерно поднимались мелкие пузырьки воздуха. Если в мерный баллон прорываются крупные пузырьки воздуха, то его необходимо опустить ниже, добившись появления мелких пузырьков;

Отметить время, когда уровень воды достигнет деления шкалы мерного баллона, отмеченного цифрой 10 (или 20) см3, принимая это время за начало фильтрации воды (включить секундомер). В дальнейшем фиксируют время, когда уровень воды достигнет соответственно делений 20, 30, 40, 50 (или 20, 40, 60, 80) см3 или других кратных значений. Произвоести четыре отсчета.

Коэффициент фильтрации К10, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10°С, вычислить по формуле

где V -- объем профильтровавшейся воды при одном замере, см3;

t-- средняя продолжительность фильтрации (по замерам при одинаковых расходах воды), с;

А-- площадь поперечного сечения цилиндра фильтрационной трубки, см2,в данном приборе равная 25 см2.

J-- градиент напора, при котором проводились испытания.

Т = (0,7+0,03 Тф)-- поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10°С, где Тф-- фактическая температура воды при испытании, °С;

864 -- переводной коэффициент (из см/с в м/сут).

Коэффициент фильтрации используемого песка равен 2,68 м/сут