Определение стандартной плотности грунтов

Цель работы: определить плотность грунта и построить кривую уплотнения

Общие сведения об уплотнении грунтов

Уплотнение грунтов рассматривается применительно к практике дорожного строительства при отсыпке насыпей и подготовке основания дорожного покрытия.

В процессе уплотнения частички грунта перемещаются и укладываются в более плотное положение. В результате по­вышается прочность грунта и устойчивость по отношению к изменениям температуры и влажности окружающей среды. Интенсивность уплотнения зависит от гранулометрическо­го и литолого-минералогического состава, состояния увлаж­нения, количества прохода уплотняющих катков, паде­ния уплотняющих плит или другой конструкции ударных ме­ханизмов, применяющихся для уплотнения. Поэтому механический процесс уплотнения определенного типа грунта происходит с разной скоростью и при затрате различного количества механической энергии в зависимости от состояния его увлажнения.

Независимо от конструкции машин и снарядов, применяющихся для уплотнения грунта (катки, плиты, трамбовки), и способов их воздействия (ударные, статические, вибрационные) протекание процесса уплотнения подчиняется опреде­ленной закономерности.

Кривая уплотнения, приведенная на рис. 5, с увеличением числа воздействий уплотняющей нагрузки подчиняется логарифмической зависимости и после того, как число уплотняющих воздействии достигает опреде­ленной величины, практически выхолаживается, так как в дальнейшем увеличение плотности δ становится настолько малым, что продолжение уплотнения (данным уплотнителем) становится нерациональным. Среднее значение величины уплотняющего воздействия n_э , соответствующего участку кривой, при котором достигается максимальное значение объемного веса δ скелетной части грунта является эффективным уплотняющим грунт воздействием. Уплотнение грунтов рассматривается при дальнейшем изложении применительно к трехфазной системе, когда поры заполнены водой и воздухом и уплотнение сопровождается выдавливанием воздуха.

На границе уплотнения удаление защемленного и частично адсорбированного воздуха становится практически невозможным.

Требуемый объемный вес скелета (называемый условно плотностью) грунта δ назначается в соответствии с установленными нормативами на основании данных лабораторных испытаний грунта по методу стандартного уплотнения. Прибор стандартного уплотнения (рис. 6) состоит из поддона 1, разъемного цилиндра 2 (диаметром 100 ± 0, 1 мм, высотой 127 мм и объемом один литр), верхней цилиндрической на­садки 3, стойки 4 с грузом 5 весом 2, 5 кг, ог­раничительного кольца с винтом 6, зажимного кольца 7 и зажимного винта 8.

В этом стакане послойно (в три слоя) специальной трамбовкой уплотняется грунт. Трамбовка состоит из круглой плиты (штампа) диаметром 100 мм, в центре которой устанавливается направляющий стержень, по которому движется груз. Груз сбрасывается с высоты 300 мм. Число ударов на каждый слой устанавливается равным 25 для несвязных грунтов и 40 для связных грунтов.

Задачи лабораторной работы: изучить теоретические основы уплотнения грунтов; знакомиться с методикой по определению плотности грунта; владеть навыками определения плотности грунта с использованием прибора стандартного уплотнения; по полученным результатам определить плотность грунта.

Используемое оборудование и приборы: весы; сито с отверстиями 5 мм; сосуд для приготовления грунта; прибор для стандартного уплотнения грунта.

Порядок выполнения работы

Для испытания может быть взят грунт естественной влажности (14–18 %). При высокой естественной влажности грунта требуется его предварительное подсушивание, затем:

1. Подготовить грунт для выполнения лабораторной работы: воздушно-сухой грунт, весом 3, 5–4 кг, пропускается через сито с отверстиями 5 мм и тщательно перемешивают с целью обеспечения равномерного распределения влажности.

2. Взвесить 3 кг грунта и высыпать его в стальной цилиндр прибора; на поверхность грунта установить трамбовку.

3. Уплотнять грунт десятью ударами груза, после чего измерить высоту грунта в цилиндре.

4. Вычислить объем и объемный вес скелета грунта.

Измерение и определение объемного веса γ _ск повторяется через каждые 10 ударов груза. Для песчаных грунтов примерное эффективное число ударов 60, для супесчаных – 75, для глинистых и суглинистых – 120. После окончания уплотнения разъемный цилиндр с поддоном и уплотненным грунтом взвешивают с точностью до 1 г и определяют объемный вес скелета грунта δ по формуле

δ =

где P ₁ – вес разъемного цилиндра с поддоном и грунтом, г;

P ₂ – вес пустого разъемного цилиндра с поддоном, г;

V _ц – объем цилиндра V _ц ≈ 1000 см³.

На основании данных табл.5. строят график зависимости плотности (объемного веса скелета) грунта от числа ударов груза и определяют значение эффективного числа ударов груза. Характерный график такой зависимости представлен на рис.5.

Таблица 5