тематика мінералівrdquo; Д а н о- роздатковий матеріал колекція мінералів шкала твердості Мооса бісквіт

Работа добавлена на сайт samzan.net:

8. ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

Лабораторна робота № 1 на тему: ”Визначення і систематика мінералів”

Д а н о: роздатковий матеріал ‒ колекція мінералів, шкала твердості Мооса, бісквіт, лупа 2-5 кратного збільшення, флакон 10% соляної кислоти, музейна колекція взірців мінералів з типовими фізичними властивостями.

Х і д  р о б о т и: Загальне ознайомлення з мінералами та їхніми фізичними властивостями здійснюється за даними, наведеними у підрозділі 2.1 підручника. Визначення фізичних властивостей мінералів проводиться в такому  порядку:

1. Вивчають форму кристалів і форму мінеральних агрегатів, орієнтуючись на взірці типових форм в музейній колекції.

2. Визначають колір мінералу в куску і в порошку при денному світлі (при штучному освітленні відтінок кольорів може спотворюватись).

3. Визначають блиск мінералу, порівнюючи його з типовими взірцями блиску мінералів в музейній колекції.

4. Визначають прозорість мінералу, розглядаючи його навпроти джерела світла.

5. Визначають спайність і злам. При цьому орієнтуються також на взірці типової спайності і зламу мінералів в музейній колекції.

6. Визначають твердість мінералу, користуючись еталонами різної твердості зі шкали Мооса.

 7. Приблизно визначають питому вагу мінералу зважуванням його на руці.

8. Визначають характерні властивості мінералу: для визначення солоності пробують його на смак; для визначення магнітності підносять мінерал до компаса і слідкують за відхиленням магнітної стрілки; реакцію з соляною кислотою перевіряють, капаючи нею на мінерал.

9. Ознайомлюються з основними класами мінералів і типовими представниками кожного класу за музейною і роздатковою колекціями.

10. Визначають мінерали з роздаткової колекції за їхніми фізичними властивостями.

11. Здійснюють контроль визначень, встановлюючи ідентичність заданих мінералів з типовими мінералами музейної колекції. Результати спостережень записують в таблицю 8.1.

З а в д а н н я: 1)  визначати такі основні фізичні властивості мінералів як колір в куску, колір в порошку, блиск, прозорість, твердість, злам, спайність, питому вагу, характерні властивості;

2) визначати такi найбiльш поширені мінерали, як ортоклаз, альбіт, лабрадор, авгіт, рогову обманку, мусковіт, біотит, монтморилоніт, каолініт, кварц, лімоніт, кальцит, гіпс, пірит, апатит, галіт, графіт, сірку.

 Т а б л и ц я  8.1.

Приклад таблиці для описання мінералів за фізичними властивостями

№ з.п.	Назва і хім.склад мінералу	Клас,            група	Колір	Блиск	Прозо- рість	Спай-ність	Злам	Твер- дість
			в куску	риски
1	кальцит CaCO3	карбо-нати	моло-чно білий	білий	скля-ний	про-свічує	доско-нала в 3 напр.	рів-ний	3,0
2	кварц (моріон) SiO2	оксиди	чорний	-	скля-ний, жир-ний	напів-прозо-рий	дуже недос-конала	рако-вис-тий	7,0

Лабораторна робота № 2 на тему: ”Визначення та систематика  гірських порід”

Д а н о:  роздатковий матеріал ‒ колекцiї  магматичних, осадових і метаморфічних порід.

Х і д  р о б о т и: Загальне ознайомлення з гірськими породами здійснюється за даними, наведеними у підрозділі 2.2 підручника. Зразок породи старанно оглядають, визначають його мінеральний склад, характернi властивостi, структуру, текстуру тощо. Характеристики магматичних, осадових і метаморфічних порiд записують у відповідні таблиці 8.2-8.4.

З а в д а н н я:  В результатi виконаної роботи потрiбно навчитись визначати такi найбiльш поширенi гірські породи: магматичнi ‒ граніт, діорит, габро, лабрадорит, ліпарит, андезит, базальт, вулканiчний туф; осадові ‒ гальку, щебiнь, гравiй, жорству, пiсок, супiсок, суглинок, лес, конгломерат, пiсковик, глину, гiпс, вапняк, мергель, торф; метаморфічні ‒ кварцити, гнейси, мармури,  сланцi.

Т а б л и ц я  8.2.  

Приклад описання магматичних порiд

№  з.п.	Назва  породи	Мiнеральний склад	Умови утво-рення	Кислот-нiсть та вмiст SiO2 в породах	Колір	Струк-тура	Тек-стура
1	Гранiт	польовий шпат, кварц, рогова обманка,  бiотит	iнтру-зивна	кисла, понад 65%	черво-но-сірий	повно-криста-лiчна	щiльна

Т а б л и ц я  8.3.

Приклад описання осадових порiд

№  з.п.	Назва  породи	Поход-ження	Колiр	Струк-тура	Тексту-ра	Мiнераль-ний склад	Харак-тернi власти-востi
1	крейда писаль-на	органiч-не	бiлий	бiомор-фна	пориста	кальцит	бурхливо реагує з соляно кислотою

Т а б л и ц я  8.4.

Приклад описання метаморфiчних порiд

№ з.п.	Назва  породи	Первинна порода	Мiнеральний склад	Колiр	Структра	Текстура
1	кварцит	пiско-вики	кварц	рожевий	криста-лiчна	масивна

Лабораторна робота № 3 на тему: ”Визначення гранулометричного складу і коефіцієнта неоднорідності дисперсних ґрунтів”

Д а н о:  проба дисперсного ґрунту (пісок); комплект сит (з роміром отворів 10; 5; 2; 0,5; 0,25; 0,1 мм); фарфорова ступка і товкачик; лабораторні ваги; сушильна шафа; гумова груша, ніж, фарфорова чашка.  

Х і д  р о б о т и:  Загальне ознайомлення з поняттями про гранулометричний склад і неоднорідність уламкових порід здійснюється вивченням пункту 2.2.3  підручника. Лабораторні визначення гранулометричного складу дисперсних ґрунтів здійснюють у наступній послідовності.

1. Сита монтують в колонку, розташовуючи їх у порядку збільшення розмірів отворів знизу догори.         

2. Середню пробу повітряно-сухого ґрунту для аналізу відбирають методом  квартування. Для цього розподіляють ґрунт тонким  шаром на аркуші цупкого паперу або на фанері, проводять ножем у поздовжньому і поперечному напрямках борозни, розділяючи поверхню ґрунту на квадрати, і відбирають потроху ґрунту  із кожного квадрата. Маса середньої проби  повинна бути: для ґрунтів, які візуально не містять часток  розміром більше 2 мм – 100 г; для ґрунтів,  які містять до 10% від часток розміром більше    2 мм – 500 г; якщо їх вміст  від 10 до 30% ‒ 1000 г ; а більше 30% ‒ не менше 2000 г. У навчальній лабораторній роботі рекомендуються використовувати ґрунти з переважанням часток розміром менше      2 мм.

3. Пробу ґрунту ‒ 1000 г, зважують з точністю до 0,01 г, висипають на сито з отворами 0,1 мм і промивають до повного освітлення води (в навчальній роботі  за браком часу ґрунт можна не промивати).

4. Ті частки ґрунту, що залишились на ситі, підсушують до повітряно-сухого стану і просіюють крізь набір сит з отворами 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм горизонтальним струшуванням впродовж 3-4 хвилин. Якість просіювання перевіряють над аркушем паперу. Якщо на аркуш випадають частки  ґрунту, то їх пересипають в нижнє сито і просіювання продовжують, якщо частки не випадають, то просіювання закінчують.

5. Фракції, що залишились на ситах, послідовно зважують з точністю до 0,01 г і виражають в % від загальної ваги.

6. Розраховують процентний вміст фракцій в пробі ґрунту за відношенням маси даної фракції ґрунту до маси проби ґрунту. Величину розходження  (не більше 1%) розносять пропорційно масі фракцій. Результати зважування і розрахунок процентного вмісту фракцій записують у таблицю, приклад заповнення якої наведено нижче (табл. 8.5).     

7. Для визначення коефiцiєнта неоднорiдностi уламкової породи необхiдно побудувати iнтегральну (сумарну) криву її механiчного складу (див. рис. 2.2). Для побудови цієї кривої потрiбно розрахувати сумарнi вмiсти часток дiаметром менше 0,1; 0,25; 0,5; 1,0 мм і т. д.. Для цього в таблицi справа налiво просумовуємо вмiсти фракцiй з частками, меншими даного діаметра, i результати записуємо нижче (пiд вмiстом фракцiй в %). На графiку по осi абсцис вiдкладаємо дiаметр часток в логарифмiчному масштабi, а по осi ординат ‒ сумарний вмiст, %.

Т а б л и ц я  8. 5.

Приклад таблиці для записів результатів визначення гранулометричного складу дисперсних ґрунтів

Розмір отворів сит, мм	10	5	2	1	0,5	0,25	0,1	Під-дон
Розмір фракцій (залишок на ситі), мм	10,0	10,0-5,0	5,0-2,0	2,0-1,0	1,0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	0,1
Маса фракцій, г	36, 0	62,0	203,0	352,0	262,0	45,0	28,0	12,0
Вміст фракції, %	3,6	6,2	20,3	35,2	26,2	4,5	2,8	1,2
Сумарний вміст фракції, менших даного діаметра, %	96,4	90,2	69,9	34,7	8,5	4,0	1,2	-
Сумарний вміст фракції, більших даного діаметра, %	3,6	9,8	30,1	65,3	91,5	96	98,8	100

8. Пiсля побудови кривої знаходимо величини ефективного (dе) i контролюючого (dк) дiаметрiв, тобто розмiри часток, менше яких в породi мiститься 10 i 60 %. У нашому прикладi dе = 0,6 мм, а              dк = 1,75 мм. Тепер можна визначити коефiцiєнт неоднорiдностi Cu:

                   (8.1)

Досліджуваний дисперсний ґрунт можна вважати однорідним, позаяк він має Cu  3 (в неоднорiдного ґрунту – Cu  3).

9. Різновид піску за його гранулометричним складом встановлюють послідовним підсумовуванням вмісту часток більших даного діаметра – спочатку крупніших за 2 мм, потім – 0,50; 0,25; 0,10 мм та порівнянням вмісту з класифікаційними критеріями (табл. 8.6). Назву  ґрунту приймають за першою задовольняючою ознакою, коли часток, крупніших відповідного діаметра в ґрунті міститься  більше певної кількості (наприклад, > 50 %).

За даними гранулометричного аналізу, результати якого наведені в таблиці 8.5, ґрунт досліджуваної проби належить до піску гравелистого, тому що маса часток розмiром понад 2,0 мм в ньому складає бiльше 25%.  

Т а б л и ц я  8. 6.

Класифiкацiя крупноуламкових та пiщаних ґрунтiв                               

Вид i назва крупноуламкового або пiщаного ґрунту	Розподiл часток за величиною у вiдсотках вiд маси ґрунту
А. Крупноуламковi
Валунний ґрунт (при перевазi неокруглих часток - бриловий)	Маса часток розмiром понад 200 мм складає бiльше 50%
Гальковий ґрунт (при перевазi неокруглих часток - щебеневий)	Маса часток розмiром понад 10 мм складає бiльше 50%
Гравiйний ґрунт (при перевазi неокруглих часток - жорствяний)	Маса часток розмiром понад 2,0 мм складає бiльше 50%
Б. Пiщанi
Пiсок гравелистий	Маса часток розмiром понад 2,0 мм складає бiльше 25%
Пiсок крупний	Маса часток розмiром понад 0,5 мм складає бiльше 50%
Пiсок середньої крупностi	Маса часток розмiром понад 0,25 мм складає понад 50%
Пiсок дрiбний	Маса часток розмiром понад 0,1 мм складає 75% i бiльше
Пiсок пилуватий	Маса часток розмiром понад 0,1 мм складає менше 75%

Лабораторна робота № 4 на тему: ”Визначення   фізичних і водно-фізичних властивостей  дисперсних ґрунтів”

Д а н о: моноліти дисперсних ґрунтів (пісок, лес, глина), бюкси, ґрунтовідбірні кільця,  електронні ваги, шафи сушильні, ексикатори.  

Х і д  р о б о т и:  Загальне ознайомлення з фізичними і водно-фізичними властивостями інженерних ґрунтів здійснюється вивченням відповідних підрозділів 3.1.2 і 3.1.3 підручника. Лабораторні визначення властивостей грунтів виконуються в наступній послідовності.

1. Визначають щільність ґрунту . Для цього зважують ґрунтовідбірне кільце з компресійного приладу (маса ). Вирізують з моноліту кільцем ґрунт непорушеної структури і природної вологості, або готують зразок порушеної будови із заданими значеннями щільності і вологості. Зважують кільце з ґрунтом (маса ). Визначають щільність ґрунту за формулою:

                                  , г/см3,                                   (8.2)

                                      

де V= 50 см3 - об'єм кільця.

2. Визначають вологість ґрунту . Для цього з моноліту поряд з місцем вирізання зразка відбирають у заздалегідь зважені бюкси (маса ) 15-20 г вологого ґрунту і зважують їх (маса ). Висушують ґрунт до постійної маси в сушильній шафі при температурі (105 ± 2)°С, охолоджують бюкси з ґрунтом в ексикаторі з СаС12, знову зважують (маса т4). Визначають вологість за формулою:      

                  

                                     .                       (8.3)   

                                    

3. Визначають щільність часток ґрунту . Оскільки її визначення займає багато часу, в лабораторній роботі дозволяється прийняти = 2,68 г/см3.

Вираховують коефіцієнт пористості  зразка ґрунту  за формулою:

                                    

                                     .                            (8.4)   

                   

Результати цих досліджень і розрахунки записують в таблицю, приклад заповнення якої наведено нижче (табл. 8.7).

Т а б л и ц я  8. 7.

Результати визначення  водно-фізичних властивостей ґрунтів

Назва ґрунту	Маса  кільця   m,  г	Маса  кільця з ґрунтом   m1,  г	Щільність ґрунту , г/см3	№ бюкса	Маса порожнього бюкса  m2,  г	Маса бюкса з вологим ґрунтом  m3,  г	Маса бюкса з сухим  ґрунтом  m4,  г	Вологість ґрунту %	Щільність часток ґрунту  ρs, г/см3	Коефіцієнт пористості  e0
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

З а в д а н н я:  В результатi виконаної роботи потрiбно визначити щільність та вологість таких найбiльш поширених інженерних ґрунтів, як пісок, лес, глина.

Піддослідні моноліти ґрунтів з визначеним коефіцієнтом пористості поміщають у ексикатори на зберігання для подальшого використання в лабораторній роботі №5.

 

Лабораторна робота № 5 на тему: ”Визначення стисливості  дисперсних ґрунтів у компресійному приладі”

Загальне ознайомлення з поняттями, що характеризують стисливість ґрунтів здійснюється вивченням підрозділа 4.1.  підручника.

Основні показники, які характеризують стисливість ґрунтів і які найчастіше використовуються для визначення їх деформацій, є коефіцієнт стисливості ґрунту m0, модуль деформації Е і структурна міцність ґрунту на стиск Рstr. Ці показники визначають лабораторними або польовими методами. В лабораторних умовах їх визначають за результатами випробувань зразків ґрунту в компресійних приладах в умовах одноосьового статичного ступеневого навантаження без можливості поперечного розширення. 

Д а н о:  моноліт ґрунту з визначеним в лабораторній роботі №4 коефіціентом пористості, компресійний прилад (одометр),  ніж з прямим лезом, вага, ексикатор, паперові фільтри, індикатори, годинник. 

Для випробувань використовують зразки ґрунту непорушеної будови та природної вологості, або зразки порушеної  будови з заданими значеннями щільності і вологості.

Зразок, як правило, повинен мати форму циліндра діаметром не менше 7,1 см і відношенням висоти до діаметра 1:3,5.

Кільця компресійного приладу (одометра) мають розміри: діаметр ‒ 8,74 см; площу ‒ 60 см2,  висоту ‒ 2,5 см.

Виконання дослідів проводиться на тарованому компресійному приладі.

Х і д  р о б о т и:.

1. Вирізують з моноліту ґрунтовідбірним кільцем ґрунт непорушеної структури і природної вологості або готують зразок порушеної будови із заданими значеннями щільності і вологості.

2. Кільце з ґрунтом  накривають з відкритих торців паперовими фільтрами і встановлюють на перфорований металевий диск  різальним краєм вгору.

3. Закріплюють ґрунтовідбірне кільце (7) направляючим кільцем і встановлюють на ґрунт штамп (5) (див. рис. 4.8).

4. Всю систему одометра розміщують на станині (6) компресійного приладу.

5. Для вимірювання деформацій зразка ґрунту встановлюють два індикатори (4). Стрілки індикаторів виводять в положення 0.00.

6. Вертикальний тиск Р на зразок ґрунту передають ступенями за допомогою важеля (3), рами (6) і штампа (5) (див. рис. 4.8). Кожний ступінь тиску витримують до повної стабілізації деформації, коли величина  стиснення (деформації ґрунту) не перевищує 0,01 мм за          16 годин, глинистих ґрунтів, 4 години для пилуватих і дрібних пісків, та 2 години ‒ для органо-мінеральних і органічних ґрунтів.

За умов відсутності поперечного розширення ґрунту і збільшенні вертикального тиску стисливість ґрунту буде характеризуватись зміненням коефіцієнта пористості е. Початкові ступені навантаження під час визначення стисливості пилуватих і дрібних пісків слід вибирати залежно від їхнього  коефіцієнта пористості за таблицею 8.8.

Т а б л и ц я  8. 8.

Початкові ступені навантаження

Коефіцієнт пористості, е	е ≥ 0,75	0,75 > е > 0,6	е ≤ 0,6
Перші ступені тиску, Р, МПа	0,0125	0,025	0,05

Ступені тиску під час випробування пісків повинні бути рівними 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа і далі з інтервалом 0,1 МПа до необхідного значення тиску.

При випробуванні глинистих ґрунтів, в тому числі органо-мінеральних, для визначення їхньої структурної міцності на стиск Рstr, першу і наступну ступені тиску приймають рівними 0,0025 МПа до початку стиску зразка ґрунту. За початок стиску слід вважати відносну вертикальну деформацію зразка ґрунту ε > 0,005.

При подальшому навантажуванні за черговий ступінь тиску приймають найближче більше значення тиску (0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа і далі з інтервалом 0,1 МПа до кінцевого).

7. Після докладання кожного ступеня тиску покази індикаторів слід фіксувати через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30; 60 хвилин і далі через кожну годину до досягнення умовної стабілізації деформації зразка.

Під час навчальних занять за браком часу дозволяється прийняти скорочені терміни умовної стабілізації до 3-5 хв., а ступені тиску на ґрунт Р прийняти 0,05; 0,10; 0,20 і 0,40 МПа. Для цього на  підтримувач важіля 3 встановлюються гирі загальною масою

                                      , кг                           (8.5)

де  р ‒ тиск в МПа; 

А ‒ площа зразка (60 см2);

 m ‒ маса тягової рами приладу (2,3 кг);
п ‒ кратність збільшення навантаження важелем (n = 10);
10 ‒ перевідний коефіцієнт.

Наприклад, щоб отримати тиск на ґрунт Р = 0,05МПа на підтримувач  треба покласти гирю масою

                          кг.               (8.6)

8. Довівши тиск до максирисьного (в нашому випадку до 0,4 МПа), починають зменшувати його, розвантажуючи зразок тими ж ступенями, якими відбувалось завантаження.

При розвантажуванні останній ступінь повинен відповідати тиску, який створюється тільки вагою штампа і змонтованого на ньому вимірювального обладнання.

9. Значення   тиску  Р   і   відповідні   покази   індикаторів, зафіксовані після настання умовної стабілізації, записують в таблицю 8.9 Туди ж записують з тарувальної таблиці величину деформації приладу δ, що відповідає даному тиску. 

З а в д а н н я:  в результатi виконаної роботи потрiбно визначити величину абсолютної деформації зразка ґрунту, коефіцієнт пористості ґрунту для кожного ступеня навантаження, побудувати компресійну і декомпресійну криві, вирахувати коефіцієнт стисливості ґрунту і компресійний модуль деформації10. За результатами випробувань ґрунту в компресійному приладі на основі записів в графах 1- 6 таблиці 8.9 визначають:

а) величину абсолютної деформації зразка ґрунту для кожного ступеня навантаження ∆hі = ∆ħ – δі;

б) коефіцієнт пористості ґрунту для кожного ступеня навантаження за формулою

                                ,               (8.7)

де е0 – коефіцієнт пористості зразка ґрунту до початку випробувань (табл. 8.7);

h – початкова висота зразка ґрунту (h = 25 мм);

∆hі – деформація зразка ґрунту для кожного ступеня навантаження.

Т а б л и ц я  8. 9.

Форма журналу компресійних випробувань ґрунту

Дата	Тиск. Р, МПа	Показання індикатора	Середнє значеня показників індикатора, ∆ħ, мм	Деформація приладу, δ	Деформація зразка, ∆h = ∆ħ ‒ δ, мм	Відносна деформація, ε = ∆ħ/h	Коефіцієнт пористості, ei= e0-∆ei	∆ei= ε (1+e0)
		лівого, мм	правого, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	10	9
	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,780	0,00
	0,05	0,72	0,72	0,72	0,03	0,69	0,028	0,736	0,044

11. За отриманими даними будують компресійну криву (1) (див. рис. 4.3, а; 4.4), тобто криву залежності коефіцієнта пористості ґрунту від тиску е = f(Р), а також декомпресійну криву 2 – криву розвантаження (див. рис. 4.4).

12. Вираховують з точністю до 0,001 МПа коефіцієнт стисливості ґрунту m0, який дорівнює відношенню приросту коефіцієнта пористості ґрунту до приросту тиску:

                                     , МПа,                            (8.8)

де  р і рк ‒ відповідно, початковий і кінцевий тиски на ґрунт (задається викладачем); 

еп і ек ‒ відповідно, початковий і кінцевий коефіцієнти пористості ґрунту, що відповідають тискам рп і рк. Визичаються з побудованої компресійної кривої.

За  величиною  коефіцієнта стисливості ґрунти  умовно  поділяють на:

а) малостисливі, якщо m0  ≤ 0,05 МПа;

б) середньостисливі, якщо 0,05  < m0  ≤ 0,5 МПа;
в) дуже стисливі, якщо m0  > 0,5 МПа.

13. Обчислюють компресійний модуль деформації з точністю          0,1 МПа за формулою:                         

                                  , МПа,                           (8.9)

де е0, ‒ коефіцієнт пористості ґрунту до початку випробувань;

m0 ‒ коефіцієнт стисливості ґрунту;

β ‒ коефіцієнт, який враховує відсутність поперечного розширення ґрунту в компресійному приладі і який обчислюють за формулою:

  ,                                    (8.10)

де  ν ‒ коефіцієнт поперечної деформації, який визначають в приладі трьохосьового стиску ( див. рис. 4.9).

У разі відсутності експериментальних даних допускається приймати такі значення ν:

для піску і супіску      0,3 - 0,35;

для суглинку     0,35 - 0,37;
для глини: якщо ІL<0     0,2 - 0,3,

                   0≤ ІL ≤ 0,25     0,3 - 0,38,

                   0,25 < ІL ≤ 1,0   0,38 - 0,45.

При цьому менші значення ν приймають при більшій щільності ґрунту.

Вважається, що значення модулів деформацій, отримані за даними компресійних випробувань, для всіх ґрунтів (за винятком сильностисливих) занижені, тому для розрахунку осідання фундаменту їх рекомендують коректувати за результатами паралельно проведених випробувань того ж ґрунту штампом. Для четвертиннх супісків, суглинків і глин можна приймати коректуючий коефіцієнт тк з таблиці 8.10, але при цьому значення Ек необхідно визначати в інтервалі тисків 0,1- 0,2 МПа..

Модуль деформації Е дорівнюватиме:

                                 Е = Еk × mk .                                                    (8.11) 

Т а б л и ц я  8. 10.

Коефіцієнти mk для алювіальних, делювіальних, озерних і озерно-алювіальних четвертинних ґрунтів з показником текучості IL≤ 0,75

Ґрунт	Значення mk при коефіцієнті пористості, е
	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супісок	4,0	4,0	3,5	3,0	2,0	-	-
Суглинок	5,0	5,0	4,5	4,0	3,0	2,5	2,0
Глина	-	-	6,0	6,0	5,5	5,0	4,5

Примітка. Для проміжних значень  е коефіцієнт m0 визначається інтерполяцією.

Лабораторна робота № 6 на тему: ”Визначення характеристик міцності  глинистого ґрунту методом одноплощинного зрізування”

Загальне ознайомлення з поняттями, що характеризують опір ґрунтів зсуву, та приладами для їхнього визначення здійснюється вивченням у підручнику підрозділа 4.2.

В лабораторних умовах опір ґрунтів зрушенню найчастіше визначають методом зрізування зразків ґрунту по одній фіксованій площині в зрізному прилады (див. рис. 4.26) з верхньою рухомою обоймою  див. рис. 4.13), або з нижньою рухомою обоймою для випробування пісків. Зразок ґрунту має форму циліндра діаметром не менше 7,0 см і висотою не більше 0,5 і не менше 0,33 діаметра.

Випробовуваннями ґрунтів методом одноплощинного зрізування визначаються характеристики міцності ‒ опір ґрунту зсуву τ, кут внутрішнього тертя ґрунту φ та питоме зчеплення ґрунту С. Ці характеристики використовують для визначення розрахункового опору ґрунту для розрахунків стійкості основ, земляних споруд та укосів і схилів, для визначення бічного тиску ґрунту на огороджуючі конструкції і для рішення інших задач.

 У даній навчальній лабораторній роботі ґрунт досліджується за методом консолідовано-дренованого зрізування ‒ для пісків та глинистих ґрунтів у стабілізованому стані незалежно від їх ступеня вологості.

Опір ґрунту зсуву τ визначають не менш ніж для трьох різних значень норрисьних напружень σ на зразках ґрунту, взятих з одного однорідного за будовою і складом моноліту, або, в окремих випадках, на зразках, підготовлених в лабораторії.

Д а н о: прилад для зрізування ґрунтів, прилад для попереднього ущільнення ґрунтів, паперові фільтри, індикатори, зразки глинистого ґрунту.

Х і д р о б о т и:

1. Підготовка зразків ґрунту. В прилад попереднього ущільнення вміщують зразки глинистого ґрунту, замочують їх, після чого ущільнюють перший зразок під тиском Р = 0,1 МПа, другий під тиском Р = 0,2 МПа, третій під тиском Р  =  0,3 МПа. Нормальний тиск передають ступенями ∆Р = 0,025-0,1 МПа. Кожний ступінь витримують не менше 30 хвилин, а кінцевий ступінь ‒ до умовної стабілізації деформації стиснення. За умовну стабілізацію деформації слід приймати її приріст, який не перевищує 0,01 мм за час, не менший для супісків ‒ 2 год; суглинків з числом пластичності                 Ір < 12% ‒ 6 год; суглинків з Ір > 12% і глин ‒ 12 год; для просідаючих ґрунтів ‒ 3 години.

(Підготовку зразків і ґрунту виконують в лабораторії заздалегідь).

2. Методика визначення опору ґрунту зсуву.

2.1. Зразок ґрунту в гільзі, підготовлений в приладі попереднього ущільнення, зверху і знизу накривають паперовими фільтрами і вміщують у зрізуючий пристрій (3) приладу для зрізування ґрунтів (див. рис. 4.26). Зрізуючий пристрій (зрізувач) складають так, як це показано на рис. 4.27, після чого приладу надають робочий стан. Для цього обертанням маховика підіймають тяговий циліндр, до утворення поміж верхньою і нижньою обоймами зазора розміром 0,5-1,0 мм, який утворюють настановними гвинтами (4). Докладанням гирь на важіль нормального тиску через коромисло механізму вертикального тиску і штамп створюють на зразок обумовлений нормальний тиск.

2.2. Встановлюють індикатор (5) для замірювання горизонтальних деформацій. Навантаження М на важіль розраховують за формулою:

                                    , кг,                           (8.12)                     

де Р ‒ нормальний тиск, МПа;

А ‒ площа поперечного перерізу зразка (А = 40 см2);

m ‒ маса рухомої частини механізму передачі норрисьного тиску   (m = 5,0кг);

n ‒ кратність збільшення навантаження важеля (n = 10).

Для створення нормального тиску 0,1; 0,2; 0,3 МПа треба відповідно покласти гирі загальною масою 3,5; 7,5; 11,5 кг.

2.3. Горизонтальні зрушуючі зусилля створюють докладанням гирь на важіль механізму горизонтального зрізування. Величина ступеня зрушуючих зусиль повинна становити 5% від нормального тиску Р, здійсненого на зразок ґрунту. З метою скорочення тривалості досліду під час навчання дозволяється збільшувати величину ступеня до 12,5%.

Для створення певного значення τ необхідно на важіль механізму горизонтального зрізування покласти гирі загальною масою Ті:

  , кг.                           (8.13)

Докладання вантажу кожного наступного ступеня виконують після того, коли деформація зсуву від попереднього ступеня навантаження не буде перевищувати 0,01 мм за 1 хвилину, що вважається умовною стабілізацією деформацій зрушення (зсуву). Після настання стабілізації записують показання індикатора. Дослід слід вважати закінченим, якщо з докладанням чергового ступеня дотичного навантаження відбувається миттєвий зсув однієї частини зразка відносно другої, або загальна деформація зрізання перевищує 5 мм. Після цього випробовують інші зразки з іншими значеннями стискуючого навантаження. В навчальних дослідженнях випробовують три зразки ґрунту.

2.4. Результати значень деформацій зсуву записують в таблицю 8.11.

Т а б л и ц я  8. 11. 

Приклад заповнення таблиці в дослідженнях опору ґрунту зсуву

Зразок № 1 Нормальний тиск Р1 = 0,1 МПа	Зразок № 2 Нормальний тиск Р2 = 0,2 МПа	Зразок № 3 Нормальний тиск Р3 = 0,3 МПа
Зрізуючі напруження, τ МПа	Показання індикатора ∆l, мм	Зрізуючі напруження, τ МПа	Показання індикатора ∆l, мм	Зрізуючі напруження, τ МПа	Показання індикатора ∆l, мм
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
0,0125	0,05	0,025	0,5	0,050	0,7
0,025	0,05	0,050	1,1	0,075	1,5
0,0375	1,20	0,075	2,5	0,100	2,5
0,050	2,00	0,080	3,0	0,125	4,0
0,055	3,20	0,085	3,5	0,1375	зріз
0,060	3,90	0,090	4,4
0,0625	зріз	0,095	зріз

За даними досліджень будують графік випробувань ґрунту на зрізування ∆l =f(τ) (рис. 8.1) і графік залежності опору ґрунту зсуву від нормального навантаження τ = f(σ) (рис. 8.2).

За опір ґрунту зсуву слід прийняти максирисьне значення τ, одержане з графіка ∆l =f(τ) на відтинку ∆l, який не перевищує 5 мм. Якщо τ зростає монотонно, то за опір ґрунту зсуву приймають τ при ∆l = 5 мм.

З а в д а н н я:  в результатi виконаної роботи потрiбно визначити кут внутрішнього тертя і питоме зчеплення  глинистого ґрунту (формула 4.15).

Міцнісні характеристики глинистого  ґрунту ‒ кут внутрішнього тертя φ, град, і питоме зчеплення С, МПа ‒ отримують з графіка залежності τ = f(σ) (рис. 8.2). При цьому величину С визначають як відрізок, відсічений прямою ‒ на осі ординат, а кут нахилу цієї прямої до осі абсцис вважається кутом внутрішнього тертя φ. 

Коефіцієнт внутрішнього тертя tgφn, а від нього і нормативне значення кута внутрішнього тертя ґрунту φn можна визначити в лабораторній роботі за формулою:

               ,                          (8.14)

де τ1 і τ2 ‒ значення опору зрізуванню, відповідні нормальним напруженням σ1 і σ2 МПа (визначаються з графіка).

Нормативне значення питомого зчеплення можна визначити за формулою:

            , МПа.                    (8.15)

За даними таблиці 8.11,  побудованого графіка залежності τ = f(σ) кут внутрішнього тертя ґрунту дорівнюватиме:

                                    .          (8.16)

Нормативне значення  кута внутрішнього тертя ґрунту  φn = 180.

Нормативне значення питомого зчеплення Сn = 0,0625 ‒ 0,1× 0,325 = 0,03 МПа.

Лабораторна робота № 7 на тему: ”Визначення  коефіцієнта фільтрації дисперсних ґрунтів”

Про водопроникність ґрунтів і методи її визначення належить дізнатись вивченням у підручнику підрозділів 5.3.2 та 5.3.3.

Д а н о:  Прилад КФЗ конструкцiї Д.I. Знаменського, пiсок для фiльтруваня, вода.

Прилад КФЗ (рис. 8.3) складається iз двох металевих телескопiчних цилiндрiв: зовнiшнього (1) i внутрiшнього (2). Зовнiшнiй цилiндр є корпусом i захищає прилад вiд пошкоджень. При проведеннi дослiду в нього наливають воду для замочування ґрунту. Надлишок води зливається через пази (3). На сiтчастому днi (4) внутрiшнього цилiндра розташовується нижня сiтчаста кришка (5), в якiй встановлений рiжучий цилiндр (6). На рiжучому цилiндрi зверху лежить латунна сiтка (7), притиснута кришкою з пружинами (8). В цiй кришцi за допомогою пружин крiпиться ємнiсть (колба) Морiотта (9), яка служить для подачi води в прилад i пiдтримує постiйний її рiвень при фiльтруваннi.

Х і д  р о б о т и:

1. Вдавивши рiжучий цилiндр в монолiт пiску i пiдрiзавши його ножем, вiдiбрати зразок з непорушеною структурою. При визначеннi коефiцiєнта фiльтрацiї з врахуванням напрямку руху води зорiєнтувати зразок породи i надiти сiтчасте дно на нижнiй край рiжучого цилiндра.

2. Зовнiшнiй цилiндр заповнити доверху водою i встановити в нього внутрiшнiй.

3. На дно внутрiшнього цилiндра встановити рiжучий цилiндр i, дуже повiльно загвинчуючи внутрiшнiй цилiндр в зовнiшнiй, наситити зразок породи водою.

Аналогiчно чинять при визначеннi коефiцiєнта фiльтрацiї порiд з порушеною структурою.

4. Пiсля насичення зразка водою (що помiтно за змiною кольору породи) внутрiшнiй цилiндр повинен бути вгвинчений у зовнiшнiй до крайнього нижнього положення. Покласти на зразок породи латунну сiтку i впевнитись, що поверхня сiтки волога. На рiжучий цилiндр насадити верхню кришку. 

5. Наповнити колбу водою, i, закpивши великим пальцем її отвip, встановити ємнiсть на сiтку piжучого цилiндра. Фоpма колби така, що отвip її знаходиться на 0,5-1,0 мм вище вiд повеpхнi сiтки, а гоpловина ємностi стоїть на самiй сiтцi. Пpи пpосочуваннi води piвень її вiдpивається вiд повеpхнi гоpловини i завдяки цьому в ємнiсть пpоpи-вається повiтpя, замiсть якого на сiтку потpапляє деяка кiлькiсть води. Таким чином, пpи фiльтpуваннi весь час пiдтpимується постiйний piвень води,  отож, i напipний гpадiєнт.

6. За шкалою, pозмiщеною на зовнiшнiй повеpхнi внутpiшньго цилiндpа, встановити вибpану величину гiдpавлiчного гpадiєнта.

7. Вiдмiтивши за шкалою колби об’єм води, запустити секундомip i визначити кiлькiсть пpофiльтpованої води за вибpаний iнтеpвал часу. Рекомендується бpати об’єм пpофiльтpованої води не менше 10 см3.

8. Пpи даному гpадiєнтi дослiд пpоводити до сталої витpати.

9. Дослiд повтоpити пpи iнших гiдpавлiчних гpадiєнтах.

10. На пpотязi дослiду пеpiодично мipяти темпеpатуpу води.

11. Розpахунок коефiцiєнта фiльтpацiї пpоводити тiльки для сталих витpат за фоpмулою:

                                                  (8.17)

де Кф ‒ коефiцiєнт фiльтpацiї, м/добу; Q ‒ стала витpата, м3/добу;             F ‒ площа попеpечного пеpеpiзу piжучого цилiндpа, м2;                               I ‒ гiдpавлiчний градiєнт; t° ‒ темпеpатуpа води, °C.

12. Результати дослiду записати в жуpнал (табл. 8.12). Пpи pозpахунках слiд  пам’ятати, що в добi 1440 хвилин або 86 400 с  а  в 1 м3 вмiщується 1000 л або 1000 000 см3.

                                                                                                   Т а б л и ц я  8.12.

       Форма журналу для визначення коефiцiєнта фiльтрацiї пiскiв

                                            приладом КФЗ

№  поз.	Час фiльтрацiї, с	Об'єм профiль-трованої води, см3	Q =V/t, см3/с	F, см2	I	t, C	Коефi-цiєнт фiльтрацiї
	вiд  t1	до t2	всього     t=t2-t1	вiд V1	до V2	всього     V=V2-V1					см/с	м/добу
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

З а в д а н н я:  Визначити коефiцiєнт фiльтpацiї пiску пpи двох гpадiєнтах (сеpедню величину з них вважати за дiйсну).

1. Карне найголовнішими вважають такі типи обдарованості дитини- Інтелектуальна обдарованість
2. com-knigomniy Самая большая библиотека ВКонтакте Присоединяйтесь Часть первая
3. Общие положения2
4. СанктПетербургский государственный университет технологии и дизайна УТВЕРЖДАЮ Проректор по учеб
5. а назва навчальної дис
6. Уснуло всё Учащейся 4 курса специальности Дирижирование
7. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук Одеса 1999
8. тематической проверки ДОУ района
9. XVI вв Развитие аппарата власти и международных отношений в связи с образованием единого централизован
10. Какие лейкоцитарные гемопоэтические клетки будут видны в этом случае в мазке крови Юные и палочкоядерные н
11.  Г Ж 3 ський ство зький зтво Лейпциг лейпцизький Париж паризьки
12. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук Киї
13. Контроль необходим для выявления и предотвращения угроз связанных с выполнением стратегии
14. Для помещений заданных размеров определить массу горючего вещества при испарении которого в помещении о
15. Биогенные элементы в организме человека.html
16. созидание учению о сотворении мира богом из ничего и неизменности созданного творцом мира.html
17. НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт дистанционного об
18. Тема- Сталь МСт5 для изготовления стяжных болтов Задание- назначить режим термической обработки.html
19. Century pinters s Crvggio the Dutch genre pinters the Spnish pinters Josй de Riber Diego Velбzquez nd Frncisco de Zurbrбn nd the Le Nin brothers in Frnce re relist in pproch
20. Реферат на тему Экономикогеографическая характеристика Индии

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе