Определение гранулометрического (зернового) состава грунтов ситовым методом без промывки водой

Лабораторная работа №1

Определение гранулометрического (зернового) состава грунтов ситовым методом без промывки водой

Лабораторное определение гранулометрического состава должно проводиться в соответствии с ГОСТ 12536-2014

Цель работы:

1) Ознакомление с методикой определения гранулометрического состава песчаных грунтов.

2) Приобретение навыков в работе с ситами.

3) Определение гранулометрического состава ситовым методом, степени неоднодности песчаного грунта.

Необходимое оборудование и материалы:

- сита размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм;

- весы лабораторные;

- ступка фарфоровая;

- пестик с резиновым наконечником;

- чашка фарфоровая;

- кисточка;

- шкаф сушильный.

Подготовка к испытанию

1.1. Среднюю пробу для анализа следует отбирать методом квартования. Массу средней пробы принимают в соответствии с таблицей 1.1.

1.2. Стандартный комплект сит должен состоять из семи сит: с круглыми штамповыми отверстиями диаметром 10; 5; 2; 1 мм и трех сит из медной или латунной сетки простого плетения с отверстиями квадратной формы размером 0,5; 0,25; 0,1 мм.

1.3. Доводят грунт до воздушно-сухого состояния, растирают комки в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником. Растирать грунт нужно осторожно, чтобы избежать разрушения отдельных зерен.

 

Таблица 1.1 - Минимальная масса образца, необходимая для просеивания, в зависимости от вида грунта

Диаметр частиц , мм	Вид грунта	Минимальная масса образца, необходимая для просеивания, г
Свыше 10	Гравий (дресва)	2000
5
Свыше 2
1	С содержанием песчаных частиц	100
Свыше 0,5
0,25	С содержанием пылеватых и глинистых частиц	50
До 0,1

 

1.4. Отбирают среднюю пробу грунта g₁ методом квартования. Для этого высушенный на воздухе грунт тщательно перемешать, затем шпателем или линейкой распределить по листу бумаги тонким ровным слоем и двумя взаимно перпендикулярными линиями разделить на четыре равные части (квадранты); два противоположных квадранта оставить, а два других удалить. Такое деление (квартование) продолжать до тех пор, пока на листе бумаги не останется необходимый объем грунта (в соответствии с табл. 7).

1.5. Отобранную пробу взвешивают на весах с точностью до 0,01 г и результат записывают в журнал.

Проведение испытания

Обработка результатов

Содержание в грунте каждой фракции А, %, следует вычислять по формуле (1):

(1)

где(g_ф) - масса данной фракции грунта, г;

g₁- масса средней пробы грунта, взятой для анализа, г.

Результаты анализа регистрируют в журнале, в котором указывают процентное содержание в грунте фракций.

Результаты анализа необходимо сопровождать указанием метода определения.

Журнал ситового анализа

Метод:

Образец №________

Масса пробы: _____

 

	Фракция грунта, мм
	>10	10-5	5-2	2-1	1-0.5	0.5-0.25	0.25-0.1	<0.1
Масса фракции, г
Содержание фракции, %

Пример

Журнал ситового анализа

Метод: без промывки водой

Образец № 1

Масса пробы: 169,42 г

Таблица

	Фракция грунта, мм
	>10	10-5	5-2	2-1	1-0.5	0.5-0.25	0.25-0.1	<0.1
Масса фракции, г	-	0,95	1,96	3,93	14,75	34,14	96,62	16,97
Содержание фракции, %

Анализу подвергнута навеска грунта 169,42 г.

Для контроля сложим массы отдельных фракций 0,95+1,96+3,93+14,75+34,14+96,62+16,97= 169,32 г.

Потеря массы составляет 169,42-169,32=0,1 г или 0,1% от массы пробы после промывки. При расхождении менее 1% анализ потерю грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их массе.

Таблица 1.2

	Фракция грунта, мм
	>10	10-5	5-2	2-1	1-0.5	0.5-0.25	0.25-0.1	<0.1
Масса фракции, г	-	0,95	1,96	3,93	14,75	34,14	96,62	16,97
Содержание фракции, %	-	1	1	2	9	20	57	10

Фракция >10 мм не представлена;

Фракция 10-5 мм 0,95 г,   что составляет  ;

Фракция 5-2 мм 1,96 г,     что составляет  ;

Фракция 2-1 мм 3,93 г,     что составляет  ;

Фракция 1-0,5 мм 14,75 г, что составляет  ;

Фракция 0,5-0,25 мм 34,14 г, что составляет  ;

Фракция 0,25-0,1 мм 96,62 г, что составляет 

Фракция < 0,1 мм 17,04 г,  что составляет  .

Классифицируем грунт:

- содержание частиц диаметром более 2 мм составляет 1+1=2 %;

- содержание частиц диаметром более 0,5 мм составляет 1+1+2+9=13 %;

- содержание частиц диаметром более 0,25 мм составляет 13+20=33%;

- содержание частиц диаметром более 0,1 мм составляет 33+57=90 %.

Для установления наименования грунта по табл. последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм, далее - крупнее 2 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

При содержании частиц диаметром более 0,1 мм более (или равном) 75% мы можем отнести грунт к мелкому песку.

Найдем степень неоднородности состава:

1) Посчитаем совокупность фракций. Для этого последовательно суммируют содержание фракций, начиная с наиболее мелкой. Каждое из полученных чисел указывает, таким образом, суммарное содержание фракций меньше определенного диаметра.

Таблица 1.3

Отдельные фракции		Совокупность фракций
Диаметр частиц, мм	Содержание, %	Диаметр частиц, мм	Содержание, %
<0,1	10	<0,1	10
0,25-0,1	57	<0,25	67
0,5-0,25	20	<0,5	87
1-0,5	9	<1	96
2-1	2	<2	98
5-2	1	<5	99
10-5	1	<10	100

2) Построим суммарную кривую гранулометрического состава. Для этого на оси абсцисс откладывают диаметр частиц, а по оси ординат – суммарное содержание фракции в процентах.

 

Степень неоднородности гранулометрического состава C_u, определяют по формуле:

где d ₆₀, d ₁₀ – диаметры частиц, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 % и 10 % (по массе) частиц, мм.

Из точки на оси ординат, соответствующей 10%, проводят линию параллельно оси абсцисс до пересечения с кривой, из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс; полученная на оси абсцисс точка и покажет диаметр частиц, меньше которых в грунте содержится 10% частиц.

Из точки на оси ординат, соответствующей 60%, проводят линию параллельно оси абсцисс до пересечения с кривой, из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс; полученная на оси абсцисс точка и покажет диаметр частиц, меньше которых в грунте содержится 60% частиц.

d ₁₀ = 0,10

d ₆₀ = 0,23

Степень неоднородности менее 3 указывает на то, что данный грунт однородный.

Результат испытаний: грунт №1 – мелкий однородный песок.

 

Вопросы к лабораторной работе № 1

1. Фазы (компоненты грунтов). Схема составных частей грунта.

2. Твердая компонента грунта. Физический и химический состав.

3. Гранулометрический состав грунтов. Порядок определения. Классификация грунтов по гранулометрическому составу.

4. Жидкая компонента грунта. Классификация видов воды в грунтах.

5. Текстура и структура грунтов. Определение, виды. Классификация структурных связей грунтов.

6. Физические свойства грунтов. Ключевые характеристики. Порядок определения;

7. Определение гранулометрического состава грунтов. Коэффициент неоднородности грунта. Порядок определения. Анализ результатов испытаний.

8. Природная (естественная) влажность грунта, влажности на границе текучести, на границе раскатывания. Методы определения. Порядок проведения испытаний. Анализ результатов испытаний.

9. Консистенция. Пластичность. Число пластичности и показатель текучести. Классификация пылевато-глинистого грунта по числу пластичности. Консистенция пылевато-глинистого грунта и супесей по показателю текучести.

10. Плотность грунта, плотность сухого грунта. Методы определения. Порядок проведения испытаний.

11. Определение угла естественного откоса песчаных грунтов. Порядок проведения испытаний. Анализ результатов испытаний.

Лабораторная работа № 2

Вариант 1

Мощность слоя, м	Ps г/см^3	P г/см^3	Pd г/см^3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	Wl %	Wp %	Ip %	Il д.е	C КПа	ф^о град	E МПа
1,5	2,73	1,98		20				33	15
2,0	2,71	2,02		24				29	17
3,1	2,71	2,08		17				19	15
4,2	2,73	1,97		28				32	19
0,5	2,74	1,92		23				30	18

Вариант 2

Мощность слоя, м	Ps г/см3	P г/см3	Pd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	Wl %	Wp %	ip %	Il д.е	C КПа	Фо град	E МПа
0,8	2,73	1,98		26				35	15
1,5	2,72	2,02		22				30	15
0,3	2,72	1,89		22				39	19
2,0	2,71	2,01		21				41	20
4,0	2,72	2,03		26				33	19

Вариант 3

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
0,5	2,67	1,94		30				25	19
2,0	2,70	1,89		28				24	18
3,1	2,71	1,91		28				34	23
3,5	2,71	1,92		26				33	20
4,0	2,70	1,82		34				45	24

Вариант 4

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
2,0	2,72	1,93		30				37	23
1,5	2,70	1,84		24				25	17
1,7	2,70	1,89		28				24	18
2,0	2,71	1,89		32				44	25
1,2	2,73	1,93		29				49	26

Вариант 5

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
3,0	2,68	1,98		27				20	17
1,5	2,72	1,93		30				37	23
1,8	2,71	1,89		32				22	19
2,1	2,71	1,92		27				33	19
0,9	2,70	1,96		31				49	30

Вариант 6

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
0,6	2,71	1,89		32				44	25
1,2	2,73	1,94		29				49	26
3,1	2,71	1,95		28				33	20
2,5	2,71	1,91		29				33	21
4,1	2,69	1,85		33				25	18

Вариант 7

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
2,6	2,70	1,77		28				25	20
1,1	2,73	1,90		30				35	18
1,5	2,70	1,91		28				24	23
2,8	2,73	1,93		29				49	26
3,4	2,71	1,78		36				49	28

Вариант 8

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
0,7	2,71	1,91		29				33	21
1,2	2,70	1,82		34				45	24
3,5	2,68	1,98		27				20	17
4,0	2,73	1,90		30				35	18
5,5	2,71	1,95		31				36	22

Вариант 9

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
1,7	2,71	1,72		10				21	14
2,1	2,70	1,99		24				26	19
3,5	2,71	1,96		18				29	18
2,7	2,70	1,98		24				30	20
4,5	2,71	1,78		36				49	28

Вариант 10

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
3,1	2,70	1,82		35				45	24
1,8	2,71	1,78		36				49	28
2,3	2,71	1,98		20				36	23
1,5	2,71	1,98		18				29	18
0,8	2,68	1,98		27				20	16

Вариант 11

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
2,4	2,67	1,94		31				23	18
0,8	2,71	1,82		11				19	15
3,2	2,71	1,98		18				29	18
4,2	2,70	1,96		24				30	21
3,8	2,73	1,93		29				49	26

Вариант 12

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
0,7	2,72	2,03		26				33	19
1,2	2,72	1,94		16				28	10
2,8	2,73	1,94		28				33	19
3,7	2,72	2,01		22				27	17
3,5	2,71	2,02		25				28	18

Вариант 13

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
2,9	2,72	1,88		21				42	20
1,8	2,71	1,96		28				33	17
2,6	2,73	1,90		26				33	19
3,9	2,71	1,99		16				28	14
4,1	2,73	1,94		26				33	10

Вариант 14

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
0,5	2,69	1,91		18				28	23
2,7	2,70	1,96		19				25	13
3,9	2,74	2,03		24				35	15
4,5	2,71	2,02		25				28	18
6,0	2,73	1,90		26				33	19

Вариант 15

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
1,5	2,72	1,94		16				28	10
2,0	2,73	1,94		26				33	19
1,7	2,09	1,96		28				31	19
2,1	2,71	2,08		17				19	15
5,6	2,71	1,97		15				16	13

Вариант 16

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
2,6	2,70	1,77		28				25	20
1,1	2,73	1,90		30				35	18
1,5	2,70	1,91		28				24	23
2,8	2,73	1,93		29				49	26
3,4	2,71	1,78		36				49	28

Вариант 17

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
0,7	2,71	1,91		29				33	21
1,2	2,70	1,82		34				45	24
3,5	2,68	1,98		27				20	17
4,0	2,73	1,90		30				35	18
5,5	2,71	1,95		31				36	22

Вариант 18

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
1,7	2,71	1,72		10				21	14
2,1	2,70	1,99		24				26	19
3,5	2,71	1,96		18				29	18
2,7	2,70	1,98		24				30	20
4,5	2,71	1,78		36				49	28

Вариант 19

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
3,1	2,70	1,82		35				45	24
1,8	2,71	1,78		36				49	28
2,3	2,71	1,98		20				36	23
1,5	2,71	1,98		18				29	18
0,8	2,68	1,98		27				20	16

Вариант 20

Мощность слоя, м	ρs г/см3	ρ г/см3	ρd г/см3	W %	Sr д.е	n д.е	е д.е	WL %	WP %	IP %	IL д.е	C КПа	φ° град	E МПа
2,4	2,67	1,94		31				23	18
0,8	2,71	1,82		11				19	15
3,2	2,71	1,98		18				29	18
4,2	2,70	1,96		24				30	21
3,8	2,73	1,93		29				49	26

 

 

Таблица 2.1. Показатели физико-механических свойств пород рых­лых отложений

Условные обозначения	Показатель по СНиП 2.02.01-83	Единица измере ния, Си	Физический смысл	Расчетная формула или методика опре­деления по гос. стан­дартам
γ	Удельный вес	н/м^3		γ = ρ· g; g = 9.81м/с^2.
ρ	Плотность	кг/м^3 (г/см^3)	Масса единицы объема при естественной пористости и влажности	ГОСТ 5180-2015. Метод режущего кольца или парафинирования
ρs	Плотность частиц грунта	кг/м^3 (г/см^3)	Масса единицы объема скелета грунта в воде при отсутствии пор: для песчаных - 2.66; супесей - 2.70; суглинков - 2.71; глин - 2.74.	ГОСТ 5180-2015. Пикнометрический метод
ρd	Плотность сухого грунта	кг/м^3 (г/см^3)	Масса единицы объема за вычитанием массы воды в порах
W	Природная (естественная) влажность	%	Кол-во свободной и поверхностно связанной воды, содержащейся в порах грунта в ес­тественных усло­виях	ГОСТ 5180-2015 Весовой метод
n	Пористость	доли единицы	Отношение объема пустот к объему грунта
е	Коэффициент пористости	доли единицы	Отношение объема пустот к объему скелета грунта
Wr	Гигроскопиче­ская влажность	%	Отношение веса воды, удаленной из образца воздушно сухого грунта к массе высушенного грунта.	ГОСТ 5180-2015 Весовой метод
Wl	Влажность на границе текучести	% (верхний предел)	Влажность, при которой грунт переходит из пластичного состояние в текучее.	ГОСТ 5180-2015. Метод балансированного конуса
WP	Влажность на границе раскатывания	% (нижний предел)	Влажность, при которой грунт переходит из пла­стичного состояние в твердое.	ГОСТ 5180-2015 Метод раскатывания
IP	Число пластичности	%	Разность между верхним и нижним пределами влажности	IP=WL-WP
IL	Показатель текучести	Доли единицы	Степень подвиж­ности слагающих грунт частиц при механическом воздействии	IL=(W-WP) /IР
Sr	Степень влажности	Доли единицы	Степень заполнения пор водой	где ρw  =1,0
С	Сцепление	МПа, КПа	Сила зацепления между отдельными частичками грунта	ГОСТ 12248-2010
φ	Угол внутреннего трения	Град.	Сопротивление горных пород сдвигу	ГОСТ 12248-2010
Е	Модуль общей деформации	МПа	Коэффициент пропорциональ­ности между дав­лением и относи­тельной линейной деформацией грунта	ГОСТ 12248-2010

 

 

Таблица 2.2. Разновидность глинистых грунтов по числу пластичности

Разновидность глинистых грунтов	Чисто пластичности IP
Супесь	1-7
Суглинок	7-17
Глина	>17

 

 

Таблица 2.3. Разновидность глинистых грунтов по показателю текучести

Разновидность глинистых грунтов	Показатель текучести IL
Супесь: тверд<