Справочная энциклопедия дорожника (том III) Дорожно-строительные материалы. Под редакцией Быстрова Н.В

Подождите немного. Документ загружается.

(диаметром по верху 240 мм) с пестиком, снабженным резиновым

наконечником, по ГОСТ 9147; шкаф сушильный; сито с отверстиями

10 мм; эксикатор типа Э-250 по ГОСТ 25336; чашки металлические

емкостью не менее 5 л; цилиндры мерные с носиком емкостью 100 и

500 мл по ГОСТ 1770; лопаточка-мастерок; линейка металлическая

длиной 30 см по ГОСТ 427; штангенциркуль ШЦ-1-125 модель 183 по

ГОСТ 166; нож лабораторный; стаканчики алюминиевые для

взвешивания;

Примечание. Допускается применять приборы с параметрами,

отличными от прибора СоюздорНИИ, и соответствующим изменением

методики, при условии, что для данного вида грунта

экспериментально доказана идентичность получаемых при этом

результатов с результатами испытании в приборе СоюздорНИИ.

Подготовка грунта к испытаниям состоит из следующих

операций:

обработка пробы грунта массой 10 кг; выделение и подготовка

отдельных проб грунта массой 2,5 кг к испытанию.

Обработка пробы грунта массой 10 кг должна производиться в

следующем порядке:

высушивание в помещении при комнатной температуре до воз-

душно-сухого состояния, при котором можно производить размель-

чение и просеивание грунта; размельчение (без дробления зерен) в

ступке пестиком с резиновым наконечником или в растирочной

машине (лабораторными бегунами); взвешивание (масса m

);

просеивание сквозь сито с отверстиями размером 10 мм; отбор проб

массой не менее 30 г из грунта, прошедшего сквозь сито, для

определения влажности (W

) по ГОСТ 5180; взвешивание зерен

размером крупнее 10 мм (масса m

) и отбор из них проб для

определения влажности (W

) и плотности зерен () по ГОСТ 8269.

Содержание в грунте зерен крупнее 10 мм (X) в процентах

устанавливают по формуле

Х = (m

(1+0.01W

% )*100/(m

(1+0.01W

%) (1.33)

Выделение отдельных проб массой 2,5 кг и подготовка их к

испытанию должны производиться в следующем порядке:

перемешивают грунт, прошедший сквозь сито, и распределяют

его ровным

слоем на листе картона, фанеры или плотной бумаги; выделяют

не менее двух отдельных проб массой 2,5 кг каждая (m

) методом

квартования и отбирают их в металлические чашки для испытания;

отобранные отдельные пробы грунта доувлажняют до исходной

влажности (W

), принимаемой равной 4% для песчаных, гравийных

грунтов и 8% для глинистых грунтов.

Необходимое для доувлажнения пробы грунта количество воды

(Q) определяют по формуле

Q = ( m

*0.01(W

% - W

% ))/(1 + 0.01W

%) (1.34)

вводят в пробы грунта рассчитанное количество воды и одно-

временно перемешивают грунт лопаточкой-мастерком; переносят

пробы грунта из чашек в эксикаторы и выдерживают их не менее 2 ч

при закрытых крышках эксикаторов.

Подготовка прибора

Подготовка прибора к испытанию должна осуществляться в

следующей последовательности:

устанавливают цилиндр в поддон, не зажимая его винтами;

устанавливают кольцо на бортик цилиндра; зажимают цилиндр

попеременно винтами поддона и кольца; проверяют размеры

цилиндра штангенциркулем; при этом внутренний диаметр и глубина

должны быть равны соответственно 100 и 127 мм; определяют массу

) собранного контейнера (цилиндр с поддоном и кольцом) с

погрешностью до 1 г и заносят данные в журнал; устанавливают

собранный контейнер прибора на жесткое неподвижное основание

массой не менее 50 кг.

Проведение испытаний

Испытания грунта проводят последовательно с отдельными

пробами грунта. Влажность пробы при первом испытании должна

равняться исходной. При каждом последующем испытании влажность

следует увеличивать на 1—2% для песчаных, гравийных грунтов и 2—

3% для глинистых грунтов. Количество воды для доувлажнения пробы

определяют по формуле (2), принимая в ней за m

— массу грунта,

оставшегося от предыдущего испытания, а за W

и W

—

соответственно влажности, задаваемые при предыдущем и очередном

испытаниях.

Каждую отдельную пробу следует испытывать не более трех

раз. При испытании грунтов, содержащих зерна, легко разрушающиеся

при трамбовании, каждую пробу испытывают только один раз.

Уплотнение грунта каждой пробы должно выполняться путем

последовательного трамбования трех слоев.

Испытание грунта надлежит проводить в следующем порядке:

подготовленную пробу грунта переносят из эксикатора в метал-

лическую чашку, а затем слоями загружают в цилиндр прибора,

прижимая грунт трамбовкой. Каждый слой должен иметь высоту 5—6

см и уплотняться 40 ударами груза; при этом стержень трамбовки

необходимо удерживать в вертикальном положении. Перед загрузкой

второго и третьего слоев поверхность предыдущего слоя взрыхляют

ножом на глубину 1—2 мм. Перед укладкой третьего слоя на цилиндр

надевают насадку; после уплотнения третьего слоя насадку снимают и

срезают выступающую часть образца заподлицо с торцом цилиндра.

Толщина слоя срезаемого грунта не должна быть более 10 мм. При

большей толщине необходимо провести повторное испытание с

уменьшенными толщинами слоев уплотняемого грунта; определяют

массу контейнера с грунтом (m

) с погрешностью до 1 г и

рассчитывают плотность влажного образца грунта () с погрешностью

до 0,01 г/см

по формуле:



(m

- m

)/ V (1.35)

где V — емкость цилиндра, равная 1000 см

;

снимают поддон и кольцо, раскрывают цилиндр и извлекают

уплотненный образец грунта. Из верхней, средней и нижней частей

образца отбирают по одной пробе массой не менее 30 г для опре-

деления влажности грунта (W) по ГОСТ 5180; извлеченный из

цилиндра грунт присоединяют к оставшейся в. чашке части пробы,

растирают, перемешивают и взвешивают. Затем повышают влажность

пробы. После добавления воды грунт перемешивают, накрывают

влажной тканью и выдерживают не менее 15 мин.

Испытания по определению максимальной плотности сухого

грунта следует считать законченными тогда, когда с повышением

влажности пробы при последующих двух, трех испытаниях на

уплотнение происходит последовательное уменьшение значений

плотности уплотненных образцов грунта или когда грунт перестает

уплотняться и начинает при ударах груза выжиматься из прибора.

Обработка результатов

По полученным в результате испытаний значениям плотности и

влажности уплотненных образцов определяют плотность сухого грунта

(плотность скелета грунта) (

) с погрешностью до 0,01 г/см

по

формуле



W) (1.36)

Строят график зависимости плотности сухого грунта от влажно-

сти, откладывая по оси абсцисс влажность уплотненных образцов в

масштабе 1 см — 2%, а по оси ординат—плотность сухого грунта в

масштабе 1 см—0,05 г/см

. Находят максимум полученной

зависимости и соответствующие ему величины максимальной

плотности сухого грунта (

d макс

) на оси ординат и оптимальной

влажности (W

опт

) на оси абсцисс. Точность считывания значений

должна быть для 

d макс

—0,01 г/см

, а для W

опт

- 0.1%.

Если при построении графика кривая зависимости получается

без заметно выраженного пика, что может иметь место для песчаных и

гравийных грунтов, за 

d макс

следует, принимать достигнутую

максимальную плотность сухого грунта, а за W

опт

— наименьшее

значение влажности, при которой достигается максимальная плот-

ность сухого грунта.

Если в грунте содержались зерна крупнее 10 мм, которые перед

испытанием были удалены из пробы грунта, то для учета влияния

таких зерен на величину максимальной плотности сухого грунта

необходимо полученные значения 

d макс

и W

опт

для части, пробы,

прошедшей сквозь сито с отверстиями размером 10 мм, пересчитать

на значения 

d макс

и W

опт

для исследуемого грунта в целом (с

включением зерен крупнее 10 мм) по формулам:



d макс

= 

d макс

* 

/( - 0.01*Х( - 

)) (1.37)

опт

= 0.01W

опт

% *(100 – X) (1.38)

1.3.4 МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ

Методы определения коэффициента фильтрации по ГОСТ 25584

применяются для песчаных, пылеватых и глинистых грунтов и не

распространяется на грунты в мерзлом состоянии, а также не

устанавливают коэффициент фильтрации при химической суффозии

грунтов. Коэффициентом фильтрации называют скорость фильтрации

воды при градиенте напора, равном единице, и линейном законе

фильтрации. Коэффициент фильтрации определяют на образцах

ненарушенного (природного) сложения или нарушенного сложения

заданной плотности. Для определения коэффициента фильтрации

песчаных грунтов нарушенного сложения следует применять образцы,

высушенные до воздушно-сухого состояния. Максимальный размер

частиц песчаных грунтов не должен превышать 1/5 внутреннего

диаметра прибора для определения коэффициента фильтрации.

Коэффициент фильтрации песчаных грунтов определяют при

постоянном заданном градиенте напора с пропуском воды сверху вниз

или снизу вверх, при предварительном насыщении образца грунта

водой снизу вверх. Коэффициент фильтрации пылеватых и глинистых

грунтов определяют при заданных давлении на грунт и переменном

градиенте напора с пропуском воды сверху вниз или снизу вверх, при

предварительном насыщении образца грунта водой снизу вверх без

возможности его набухания. Для насыщения образцов грунта и

фильтрации применяют грунтовую воду с места отбора грунта или

воду питьевого качества. В случаях, устанавливаемых программой

исследований, допускается применять дистиллированную воду.

Образцы грунта взвешивают на лабораторных весах с

погрешностью ±0,01 г.

Результаты определения коэффициента фильтрации должны

сопровождаться данными о гранулометрическом составе по ГОСТ

12536, влажности, плотности частиц, плотности сухого грунта, границе

текучести и раскатывания по ГОСТ 5180, степени влажности и

коэффициенте пористости.

Количество частных определений коэффициента фильтрации

для каждого инженерно-геологического элемента (слоя грунта) должно

составлять не менее шести. Количество частных определений

коэффициента фильтрации грунта допускается уменьшать при

наличии одноименных определении в материалах предыдущих

испытаний, выполненных на той же площадке для того же инженерно-

геологического элемента. Нормативные значения коэффициента

фильтрации для каждого инженерно-геологического элемента (слоя

грунта) устанавливают методом статистической обработки

результатов частных определений по ГОСТ 20522. Расчетные

значения коэффициента фильтрации следует принимать равными

нормативным.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ

ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ

В комплект оборудования для определения коэффициента

фильтрации должны входить:

прибор КФ-ООМ; ПКФ-3 или аналогичные им. Весы

лабораторные квадрантные (ВЛК) или лабораторные общего

назначения; термометр с погрешностью измерения не более 0,5

С по

ГОСТ 215; секундомер; нож из нержавеющей стали с прямым лезвием;

лопатка; пресс винтовой; пластины плоские с гладкой поверхностью

(из стекла, плексигласа или металла).

Примечание. Для определения коэффициента фильтрации

допускается применять приборы, конструкция которых подобна КФ-

00М (КФ-01, ПКФ-3 СоюздорНИИ, ФВ-3).

Цилиндр, планка со шкалой градиентов напора, сетки,

подъемный винт фильтрационных приборов должны изготавливаться

из некоррозирующегося металла.

Подготовка к испытанию

К испытанию грунт следует подготавливать в следующей

последовательности:

песок и воду, предназначенные для определения коэффициента

фильтрации, выдерживают в лаборатории до выравнивания их

температуры с температурой воздуха; из корпуса прибора извлекают

фильтрационную трубку и разбирают ее; заполняют цилиндр

испытываемым грунтом или уплотняют песчаный грунт в

фильтрационном приборе; цилиндр с грунтом медленно погружают в

воду и оставляют его в таком положении до тех пор, пока грунт

увлажнится. В процессе водонасыщсння грунта поддерживают

постоянный уровень воды у верхнего края корпуса; помещают на

образец грунта латунную сетку или гравий.

Заполнение цилиндра испытываемым грунтом ненарушенного

сложения в приборе типа КФ-00М выполняют в следующем порядке:

Заранее взвешенный цилиндр ставят заостренным краем на

выровненную поверхность грунта и винтовым прессом (или рукой)

слегка вдавливают его в грунт, обозначая границы будущего образца

для проведения испытаний;

грунт у заостренного края цилиндра (с внешней его стороны)

срезают острым ножом в виде столбика диаметром на 0,5—1 мм

больше диаметра цилиндра и высотой примерно 10 мм. Одновре-

менно, по мере срезания грунта, легким надавливанием пресса

постепенно надвигают цилиндр на грунт, не допуская перекоса, до

полного заполнения цилиндра. В грунт, из которого не удается

вырезать столбик, цилиндр вдавливают; верхний торец образца грунта

зачищают ножом вровень с краями цилиндра и накрывают заранее

взвешенной пластинкой; подхватывают цилиндр с грунтом снизу

лопаткой, перевертывают его, зачищают нижний торец образца грунта

вровень с краями цилиндра и также накрывают заранее взвешенной

пластинкой; взвешивают цилиндр с образцом грунта и покрывающими

его пластинками; определяют плотность грунта по ГОСТ 5180.

Надевают на цилиндр с образцом грунта дно с латунной сеткой,

покрытой кружками марли.

Заполнение цилиндра грунтом нарушенного сложения

выполняют в следующем порядке:

на цилиндр надевают дно с латунной сеткой, покрытой кружком

марли;

наполняют цилиндр грунтом через верх слоями толщиной 1—2

см;

необходимую массу грунта (m) в граммах вычисляют по фор-

мулам:

m=V* или m = (V*

(1 + W))/(1 + e) (1.39)

где V — объем цилиндра, см

;  —заданная плотность, г/см

; W

— влажность грунта, доли единицы; 

— плотность частиц грунта,

г/см

.; e— коэффициент пористости.

Если грунт массой m не укладывается в цилиндр, то его уплот-

няют трамбованием.

Заполнение цилиндра испытываемым грунтом в предельно

рыхлом и предельно плотном состоянии выполняют в следующем

порядке:

цилиндр с дном и латунной сеткой, покрытой кружком марли,

взвешивают;

для получения образца в предельно рыхлом состояния цилиндр

заполняют грунтом, насыпая его с высоты 5-10 см без уплотнения, в

предельно плотном состоянии — слоями толщиной 1—2 см с

уплотнением каждого слоя трамбованнем; зачищают поверхность

образца грунта вровень с краями цилиндра и взвешивают цилиндр с

грунтом; определяют плотность грунта по ГОСТ 5180.

Проведение испытания

Коэффициент фильтрации грунта в приборе типа КФ-00М

определяют в следующем порядке:

вращением подъемного винта устанавливают цилиндр с грунтом

до совмещения отметки необходимого градиента напора на планке с

верхним краем крышки корпуса и доливают воду в корпус до верхнего

его края. Испытания проводят при поэтапном увеличении значений

градиента напора; замеряют температуру воды; заполняют мерный

стеклянный баллон водой и, закрывая пальцем его отверстие,

опрокидывают отверстием вниз, подносят возможно ближе к цилиндру

с грунтом н, отнимая палец, быстро вставляют 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; отмечают время, когда уровень воды

достигнет деления шкалы мерного баллона, отмеченного цифрой 10

(или 20) см

, принимая это время за начало фильтрации воды. В

дальнейшем фиксируют время, когда уровень воды достигнет

соответственно делений 20, 30, 40, 50 (или 20, 40, 60, 80) см

или

других кратных значений.

Производят четыре отсчета.

Для фильтрационного прибора ПКФ-3 СоюздорНИИ трубку

прибора с уплотненным песчаным грунтом заполняют водой до

отметки выше нулевой и отмечают в стеклянной водомерной трубке

по секундомеру время снижения уровня напоров от 0 до 5 см. Затем

воду доливают и отсчеты времени снижения уровня напоров

повторяют 4 раза, определяя для расчета среднее значение в с.

Обработка результатов

Для фильтрационного прибора КФ-00М коэффициент

фильтрации К

, м/сут, приведенный к условиям фильтрации при

температуре 10° С, вычисляют по формуле

= (864*V

)/ (t

A*T*J) (1.40)

где V

— объем профильтровавшейся воды при одном замере,

см

; t

— средняя продолжительность фильтрации (по замерам при

одинаковых расходах воды), с; A — площадь поперечного сечения

цилиндра фильтрационной трубки,см

; J — градиент напора; T = (0,7

+ 0,03Т

)— поправка для приведения значения коэффициента

фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 °С, где

- фактическая температура воды при испытании, °С; 864 —

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

100