Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 1
Мета: засвоїти основні поняття і терміни: механічні елементи грунту, фракція механічних елементів, механічний склад грунту, знати фізичні властивості, які залежать від механічного складу, практичне значення механічного аналізу грунту та класифікацію грунтів за механічним складом. Навчитися готувати зразок грунту до аналізу, визначати механічний (гранулометричний) склад грунту.
Прилади і матеріали: фарфорова ступка з гумовим товкачиком, сито з діаметром отворів 1 мм, скляний циліндр місткістю 100 мл, дерев’яна або скляна паличка, хімічний стакан, секундомір, 4%-ний розчин CaCl2.
Теоретичне обгрунтування
Визначення механічного складу грунтів має дуже важливе практичне значення. Це пояснюється тим, що від механічного складу залежать всі фізичні властивості грунту: загальні, фізико-механічні, водні, теплові та інші. Отже, знаючи механічний склад грунту, людина знатиме його фізичні властивості. Крім того, механічний склад впливає на хід елементарних процесів грунтоутворення і формування родючості грунту.
Легкі піщані грунти мають хорошу водопроникність, але погану водоутримуючу здатність, низьку ємність вбирання катіонів, погану теплопровідність, низьку ступінь оструктуреності тощо. Ці грунти легко обробляються, тому що вони чинять менший опір робочим органам грунтообробних машин, ніж глинисті.
Глинисті грунти, навпаки, важко обробляти, тому що вони мають високу пластичність і липкість, дуже набухають при зволоженні і дають значну усадку при висиханні. Водні властивості їх також погані.
Оптимальні фізичні властивості характерні для грунтів середнього механічного складу. Такі грунти мають вищу родючість порівняно з піщаними і важкоглинистими.
Механічний склад грунту і грунтоутворюючих порід потрібно визначати і при будівництві різних інженерних споруд. В цій галузі важливе значення мають такі властивості як набухання і усадка грунтової маси, водопроникність, водопідіймальна здатність. Не можна обійтися без визначення механічного складу при проектуванні та будівництві зрошувальних і осушувальних систем.
Визначення вмісту піску основане на швидкості осідання (падіння, седиментації) механічних часток в скаламучених (суспензованих) рідинах. Швидкість седиментації часток в рідині виражається законом Стокса:
де V - швидкість падіння у мм/сек.;
r - радіус часток;
К - константа, яка залежить від природи рідини і частки (щільність, в’язкість).
Ця величина дорівнює:
де g - прискорення сили тяжіння;
d - щільність частинки;
d1 - щільність рідини;
- коефіцієнт в’язкості рідини.
Отже, швидкість падіння часток в рідині прямо пропорційна квадрату їх радіуса.
В таблиці 1 наведена швидкість падіння часток різного розміру, яка розрахована за формулою Стокса.
Таблиця 1 - Швидкість падіння у воді часток різного розміру (питома маса 2,55; t +20 C).
|
Діаметр часток, мм |
Швидкість падіння, мм/сек. |
|
0,05 0,01 0,005 0,001 |
2,099 0,084 0,021 0,0008 |
Таким чином, за 90 секунд піщані частки розміром 0,05 мм і більше у водних суспензіях пройдуть відстань 18 см.
Визначення вмісту глинистих часток основане на їх здатності збільшувати свій розмір (набухати) у воді. Процентний вміст глинистих часток в пробі грунту розраховують за емпіричною формулою:
де Х - вміст глинистих часток у %;
К - приріст об’єму на 1 см3, взятого для аналізу грунту.
Для зручності розрахунку вмісту глинистих часток наводимо таблицю 2.
Таблиця 2 - Вміст глинистих часток ( 0,005 мм ) залежно від приросту об’єму набухання у воді.
|
Приріст об’єму на 1см3 |
Вміст глинистих часток, % |
Приріст об’єму на 1 см3 |
Вміст глинистих часток, % |
|
4,0 3,95 3,90 3,85 3,80 3,75 3,70 3,65 3,60 3,55 3,50 3,45 3,40 3,35 3,30 3,25 3,20 3,15 3,10 3,05 3,00 2,95 2,90 2,85 2,80 2,75 2,70 2,65 2,60 2,55 2,50 2,45 2,40 2,35 2,30 2,25 2,20 2,15 2,10 |
90,70 89,55 88,42 87,29 86,16 85,03 83,88 82,75 81,62 80,49 79,36 78,23 77,09 77,95 74,81 73,67 72,54 71,40 70,27 69,14 68,01 66,88 65,75 64,62 63,49 62,35 61,21 60,07 58,94 57,81 56,68 55,54 54,41 53,28 52,14 51,07 49,88 48,74 47,61 |
2,05 2,00 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 |
46,48 45,34 44,20 43,07 41,94 40,80 39,68 38,53 37,39 36,26 35,13 34,00 32,87 31,74 30,61 29,48 28,34 27,70 26,07 24,93 23,80 22,67 21,52 20,41 19,26 18,13 17,00 15,86 14,73 13,60 12,46 11,32 10,19 9,06 7,93 6,79 5,66 4,53 3,40 |
Порядок виконання роботи
100 г повітряносухого грунту розтерти у фарфоровій ступці і просіяти крізь сито з діаметром отворів 1 мм. Просіяний грунт пересипати у пакет на якому написати номер зразка, звідки взято (поле, тип грунту, горизонт грунту, глибина взяття проби).
Визначення вмісту піщаної фракції ( частки крупніше 0,05 мм ).
Не зливаючи води визначають об’єм піску, який осів на дно циліндра. Якщо нижня частина циліндра не має поділок, то об’єм піску визначають з допомогою лінійки.
де а - кількість грунту взятого для аналізу ( см3 );
b - кількість відмитого піску в циліндрі ( см3 );
х - вміст піску в пробі грунту ( % ).
Одержаний результат записують у таблицю 4.
Визначення вмісту глинистої фракції (частки розміром 0,005 мм).
де KV - приріст об’єму на 1 см3 грунту ( коефіцієнт приросту );
V0 - початковий об’єм грунту, взятого для аналізу;
V1 - об‘єм грунтової маси після набухання ( через 24 години).
Визначення вмісту пилуватої фракції (частки розміром 0,05-0,005 мм).
Вміст пилуватої фракції визначають шляхом віднімання від 100% суми глинистої і піщаної фракції.
Для встановлення різновидності грунту за даними гранулометричного аналізу користуємось класифікаціями грунтів за механічним складом В.В.Охотіна (таблиця 3).
Таблиця 3- Класифікація грунтів за механічним складом (за В.В.Охотіним).
|
Назва різновидності грунту |
Вміст глинистих часток, % (<0,005 мм) |
Вміст пилуватих часток, % (0,005-0,05 мм) |
Вміст піщаних часток, % (>0,05 мм) |
|
Важка глина |
>60 |
- |
- |
|
Глина |
60 –30 |
- |
- |
|
Пилувата глина |
30 - 20 |
Більше, ніж кожної з двох інших фракцій |
|
|
Важкий суглинок |
30 - 20 |
- |
Більше, ніж пилуватих |
|
Пилуватий важкий суглинок |
30 - 20 |
Більше, ніж піщаних |
|
|
Середній суглинок |
20 - 15 |
- |
Більше, ніж пилуватих |
|
Пилуватий середній суглинок |
20 - 15 |
Більше, ніж піщаних |
- |
|
Легкий суглинок |
15 - 10 |
- |
Більше, ніж пилуватих |
|
Пилуватий легкий суглинок |
15 - 10 |
Більше, ніж піщаних |
- |
|
Важкий супісок |
10 - 6 |
- |
Більше, ніж пилуватих |
|
Пилуватий важкий супісок |
10 - 6 |
Більше, ніж піщаних |
- |
|
Легкий супісок |
6 - 3 |
- |
Більше, ніж пилуватих |
|
Пісок |
<3 |
Хід роботи
1 100 г повітряносухого грунту розтерли у фарфоровій ступці і просіяли крізь сито з діаметром отворів 1 мм. Просіяний грунт пересипали у пакет, на якому написати номер зразка, звідки взято (поле, тип грунту, горизонт грунту, глибина взяття проби).
20- 100%
9,5 -х
За таблицею 2 це відповідає 9,76 % вмісту глинистих часток.
Таблиця 4 - Результати визначення механічного складу грунту за методом Рутковського.
|
Фракція |
Об’єм фракції, см3 |
Вміст фракції, % |
|
Піщана (>0,05 мм) Пилувата (0,05-0,005 мм) Глиниста (<0,005 мм) |
9,5 За різницею KV = 0,43 см3/см3 |
47,50 42,74 9,76 |
Висновок: Досліджуваний зразок грунту належить до різновидності важкий супісок.