Coeficiente de compactación del suelo. Determinación de la densidad del suelo. Determinación del contenido de humedad óptimo y la densidad máxima del esqueleto del suelo mediante el método de compactación estándar Densidad óptima del suelo

(GOST 22733-77).

Objeto del trabajo:

Establecer la dependencia de la densidad del suelo seco de su contenido de humedad al compactar muestras.

Equipo:

1. Dispositivo Soyuzdornia para compactación estándar del suelo; 2. Balanzas para medir la masa de piezas de dispositivos con un valor límite de 10 kg y un error de 1 g; 3. Básculas de laboratorio para determinar la humedad del suelo con un error de 0,01 g; 4. Mortero de porcelana con mano de caucho; 5. Gabinete de secado; 6. Tamiz con orificios de 10 mm; 7. Desecador; 8. Probetas graduadas de 100 y 500 ml; 9. Pie de rey; 10. Cuchillo de laboratorio; 11. Pesar botellas.

Preparando el dispositivo para su funcionamiento:

La preparación del dispositivo para la prueba debe realizarse en la siguiente secuencia:

Instale el cilindro en la bandeja sin sujetarlo con tornillos;

Instale el anillo en el costado del cilindro;

El cilindro se sujeta alternativamente con los tornillos de la cubeta y del anillo;

Verifique las dimensiones del cilindro con una pinza; en este caso, el diámetro interno y la profundidad deben ser iguales a 100 y 127 mm, respectivamente.

Determinar la masa m 4 del contenedor ensamblado (cilindro con bandeja y anillo) con un error de hasta 1 gy registrar los datos en un registro;

Coloque el contenedor ensamblado del dispositivo sobre una base rígida y fija que pese al menos 50 kg.

Progreso del trabajo.

1. Una muestra de suelo que pesa m 3 = 2,5 kg, previamente secada al aire y molida en un mortero con punta de goma, se tamiza a través de un tamiz de 10 mm. De los granos que han pasado por el tamiz se toman muestras de 30 g para determinar el contenido de humedad W 1 .

2. Las muestras se humedecen adicionalmente hasta el contenido de humedad inicial (W 3), tomado igual al 4% para suelos arenosos y de grava y al 8% para suelos arcillosos. La cantidad de agua Q necesaria para rehidratar la muestra de suelo está determinada por la fórmula.

donde W 1 es el contenido de humedad de la muestra de suelo antes de humedad adicional.

3. Agregue la cantidad requerida de agua y mezcle bien la tierra.

4. La muestra de suelo preparada se carga en capas en el cilindro del dispositivo, presionando el suelo con un apisonador. Cada capa debe tener una altura de 5-6 cm y compactarse con 40 golpes de carga, mientras la varilla apisonadora se mantiene en posición vertical. Antes de colocar la tercera capa, coloque una boquilla en el cilindro. Después de la compactación, se retira la boquilla y se corta la tierra al ras con el extremo del cilindro. El espesor de la capa de tierra cortada no debe ser superior a 10 mm. Para espesores mayores se deberá repetir la prueba.

5. Determine la masa del recipiente con tierra (m 5) con un error de hasta 1 g y calcule la densidad de la muestra de suelo húmedo γ con un error de hasta 0,01 g/cm 3 utilizando la fórmula

(19)

donde V es la capacidad del cilindro, igual a 1000 cm3.

6. Se retira la cubeta y el anillo, se abre el cilindro y se retira la muestra de suelo compactado, se toma una muestra de 30 g de las partes superior, media e inferior para determinar el contenido de humedad.

7. La tierra extraída del cilindro se agrega a la tierra que queda en la copa, se muele, se mezcla y se aumenta la humedad de la muestra, luego también se coloca en el dispositivo. La prueba se considera completa si el suelo deja de compactarse y comienza a salir del dispositivo cuando golpea la carga.

8. Los resultados de las pruebas se registran en la tabla 11. Con base en los valores de densidad y contenido de humedad de las muestras compactadas obtenidas como resultado de las pruebas, la densidad del esqueleto del suelo γ sk se determina con un error de hasta 0,01 g. /cm 3 según la fórmula:

(20)

9. Con base en los datos obtenidos, en la Fig. 5 se dibuja un gráfico de la dependencia de la densidad del esqueleto de la humedad del suelo. Encuentre el máximo de la dependencia obtenida y los valores correspondientes de la densidad máxima del esqueleto del suelo γ max y humedad optima.W al por mayor

Fig. 7 Diagrama del dispositivo Soyuzdornia para compactación de suelo estándar: 1. palet; 2. cilindro partido con una capacidad de 1000 cm 3; 3. . anillo; 4. boquilla; 5. yunque; 6. carga de 2,5 kg; 7. varilla guía; 8. anillo restrictivo; 9. tornillos de sujeción.

Tabla 11.

Determinación de la densidad del suelo seco.

SECCIÓN DE TECNOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN VIAL

Trabajo de laboratorio No. 9.

MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN ACELERADA DE LA DENSIDAD MÁXIMA ESTÁNDAR Y LA HUMEDAD ÓPTIMA DE SUELOS FORTALECIDOS CON MATERIALES CONJUNTANTES INORGÁNICOS.

Con un cierto contenido de humedad óptimo del suelo mezclado con el aglutinante, los aglutinantes de endurecimiento rápido, como el cemento, introducen ciertas distorsiones en los resultados de las pruebas. El tiempo de inicio del endurecimiento del cemento y del suelo depende de la dispersión del suelo, de su estado mineralógico y composición química. La composición del cemento y su cantidad también tienen cierta influencia. La influencia del suelo en la naturaleza del endurecimiento de las mezclas de cemento y suelo se puede evaluar por el número de partículas de arcilla. Así, al tratar arcilla con cemento, el proceso de endurecimiento de la mezcla comienza antes que al procesar arena.

Los aglutinantes tipo cenizas volantes de fraguado lento también influyen en los resultados de las pruebas estándar, aunque en menor medida.

En relación con el fenómeno establecido, se ha desarrollado un método acelerado especial para determinar la densidad estándar máxima y el contenido de humedad óptimo de mezclas de suelos con aglutinantes. Según este método, se propone determinar la densidad máxima del suelo reforzado mediante una sola compactación en un dispositivo de compactación estándar en su contenido de humedad óptimo después de un cierto período de tiempo (por ejemplo, 2 horas) después de humedecerlo, o mediante cálculo. . El contenido de humedad óptimo de la mezcla se determina mediante cálculos basados en el valor del contenido de humedad óptimo del suelo original. El cálculo de la densidad máxima y el contenido de humedad óptimo del suelo reforzado se basa en los parámetros de compactación estándar del suelo original (ver trabajo de laboratorio No. 9).

Dispositivos necesarios:

1. Escalas técnicas; 2. Botellas de aluminio; 3, Armario de secado con termómetro y termostato; 4. Desecador con cloruro de calcio deshidratado (sin absorción de humedad); 5. Espátula.

Técnica para realizar el trabajo:

1. Metodología para la determinación acelerada del contenido de humedad óptimo y la densidad máxima de una mezcla de suelo con aglutinantes minerales (cemento, cenizas volantes de esquisto).

De acuerdo con la metodología descrita en trabajo de laboratorio No. 9 determine W opt y γ s.max del suelo o material original.

El contenido de humedad óptimo de la mezcla de suelo y aglutinantes W opt cm está determinado por la fórmula:

W opt cm = W opt +a, (21)

donde a es el factor de corrección adoptado según la Tabla 13 (dependiendo del tipo de material conglomerante).

W opt – contenido de humedad óptimo del suelo inicial. La humedad óptima también se puede determinar mediante cálculos basados en el contenido de humedad del límite de rendimiento:

W opt = α W t (22)

donde α – 0,75-0,7 – (arena y franco arenosa ligera)

0,6-0,55 – (franco arenoso pesado, franco ligero)

0,5-0,45 – (margas pesadas, arcillas);

o según la humedad del límite de rodadura (W р, %)

W opt = W р –в, (23)

donde en – 1-2 (franco arenoso pesado, franco ligero), 2-3 (franco pesado, arcilloso).

La densidad máxima de una mezcla de suelo con aglutinantes minerales γ sc.max se puede calcular mediante la fórmula:

γ s.máx cm = γ s.máx k g (24)

donde k g es el factor de corrección adoptado según la Tabla 14;

γ sk.max es la densidad máxima del suelo original.

Para determinar experimentalmente γ sk.max cm, tome una muestra de suelo en una cantidad de 2 kg y agregue la cantidad requerida de aglutinante al suelo. Después de mezclar el suelo con el aglutinante, se agrega agua a la mezcla en una cantidad determinada por la fórmula (21) teniendo en cuenta la humedad higroscópica del suelo original. La mezcla se vuelve a mezclar bien y se mantiene en un ambiente húmedo durante el siguiente tiempo:

Para una mezcla de tierra y cemento – 1,5 horas;

Para una mezcla de suelo cohesivo con suelo de esquisto flotante – 5-6 horas;

Para una mezcla de tierra no cohesiva y ceniza – 24 horas.

Después del tiempo especificado, la mezcla se compacta una vez en un dispositivo de compactación estándar grande (120 golpes por 3 capas de mezcla). Los valores obtenidos de la densidad media del esqueleto se toman como la densidad máxima del suelo reforzado γ sk.max cm

Tabla 12

Valor del coeficiente α

Tabla 13

valor del coeficiente K

Trabajo de laboratorio No. 10.

El propósito de la compactación artificial del suelo es aumentar su resistencia, reducir la permeabilidad al agua y la altura de elevación capilar, así como reducir los desniveles y acelerar el asentamiento. La compactación de suelos a granel que contienen agua y aire en sus poros se produce principalmente no debido al desplazamiento del agua, sino debido al desplazamiento del aire cuando las partículas se acercan entre sí, por lo que el proceso de compactación está muy influenciado por la humedad del suelo. Cuando la humedad aumenta hasta cierto límite, la densidad del suelo aumenta con el mismo gasto de energía de compactación. Con un aumento adicional de la humedad, la densidad disminuye con la misma cantidad de trabajo realizado (ver Fig. 5).

La densidad seca del suelo se suele tomar como indicador del grado de compactación del suelo. ρ re.

Arroz. 6. Dependencia de la densidad ρ re sobre el número de golpes con humedad constante

En condiciones de laboratorio, la determinación de la humedad óptima y la densidad máxima correspondiente se realiza mediante un dispositivo de compactación estándar (Fig. 7). Esta compactación estándar corresponde al contenido de humedad y densidad obtenidos al compactar suelos con rodillos de peso medio en condiciones industriales.

La esencia del método de compactación estándar es determinar la humedad óptima del suelo. optaremos, en el que se logra la mayor compactación (el valor máximo de densidad del suelo en forma seca ρ re). En el dispositivo SoyuzdorNII se llevan a cabo una serie de pruebas separadas sobre la compactación del suelo capa por capa (en tres capas) con un aumento constante en su contenido de humedad w, pero con un número constante de golpes (120 golpes, es decir, 40 golpes para cada una de las tres capas) de cargas que pesan 2, 5 kg, que caen libremente desde una altura de 300 mm. Para suelos arenosos y de grava, la primera prueba se realiza con un contenido de humedad inicial del 4%, y en pruebas posteriores el contenido de humedad se aumenta sucesivamente en un 1-2%. Del mismo modo, para suelos arcillosos, las pruebas se realizan con un contenido de humedad inicial del 8%, seguido de un aumento del mismo en un 2-3%.

Arroz. 7. Dispositivo de compactación estándar SoyuzdorNII

Las pruebas de suelo se llevan a cabo en el siguiente orden:

– se carga en capas una muestra de suelo preparada que pesa 2,5 kg en el cilindro del dispositivo y cada capa se compacta con 40 golpes de carga;

En este caso, la varilla apisonadora se mantiene en posición vertical (antes de colocar la tercera capa, se coloca una boquilla en el cilindro);

– después de compactar la tercera capa, se retira la boquilla y se corta la parte que sobresale de la muestra a ras del extremo del cilindro;

– la densidad de una muestra de suelo húmedo está determinada por la fórmula:

Dónde metro 0– masa del recipiente ensamblado (cilindro con bandeja y anillo) g;

metro 1– masa del recipiente con tierra, g;

V– cilindrada, cm 3;

– se abre el cilindro y se toma una muestra (que pese al menos 30 g) de las partes superior, media e inferior de la muestra para determinar la humedad del suelo (ver trabajo 2).

Luego, agregando una cierta cantidad de agua (ver Apéndice 2), se aumenta la humedad del suelo y se realizan pruebas posteriores. Las pruebas deben considerarse completadas cuando, con un aumento en el contenido de humedad de la muestra de las siguientes dos o tres pruebas de compactación, se produce una disminución constante en los valores de densidad de las muestras de suelo compactadas.

Con base en los valores de densidad y contenido de humedad de las muestras compactadas obtenidos como resultado de las pruebas, se determina la densidad del suelo en estado seco:

Se construye una gráfica de la dependencia de la densidad del suelo seco de la humedad (ver Fig.5), el máximo de la dependencia obtenida y los valores correspondientes de la densidad máxima del suelo seco ( ρ d máx.) con una precisión de 0,01 g/cm 3 y humedad óptima ( optaremos) con una precisión del 0,1%.

La densidad máxima obtenida con compactación estándar se toma como valor inicial al evaluar la densidad de la compactación artificial del suelo.

Relación entre la densidad del suelo seco y la densidad máxima del suelo seco ρ d máx. llamado coeficiente de compactación estándar:

La densidad mínima de terraplén requerida se determina multiplicando por el coeficiente K Tab (K Tab = K s), adoptado según SNiP 2.05.02-85 dependiendo de la ubicación de la capa de suelo a lo largo de la altura del terraplén, el tipo de revestimiento, la zona climática de la carretera y las condiciones del terraplén.

La determinación de la humedad óptima y la densidad máxima es obligatoria cuando se trabaja: en el impacto de terraplenes; acabado final firme; dispositivo pavimentos de carreteras y cojines de suelo en los cimientos de estructuras.

En el laboratorio, el profesor realiza un experimento de demostración sobre la compactación del suelo con un valor de humedad. Para construir una dependencia ρ re = f (w) Se utilizan los datos de la Tabla 13.

1. Según indicaciones del profesor, según datos de determinación directa mediante el método descrito anteriormente (ver Anexo 2) o según los especificados en la tabla. Utilizando 13 valores de la masa del recipiente con suelo m 1 y humedad w para una serie de seis experimentos, determine los valores de densidad del suelo en estado seco (fórmula 23); Registre los resultados en el diario (formulario 13).

2. Construya una curva de compactación estándar (formulario 14).

3. Determinar los valores de densidad máxima de suelo seco y humedad óptima. optaremos; Registre los resultados en el diario (formulario 15).

Tabla 13

Nota:

Peso del contenedor ensamblado metro 0=3600 gramos; cilindrada V=1000cm3.

Dado que cuando se alteran las conexiones estructurales del suelo, sus propiedades cambian, es necesario estudiar el estado del suelo con una estructura intacta. Para hacer esto, en el proceso de estudios geológicos de ingeniería, se seleccionan monolitos de pozos y pozos, grandes muestras de suelo con una estructura intacta. De estos monolitos se toman muestras más pequeñas en el laboratorio y se determinan experimentalmente tres características principales:

· densidad(masa volumétrica) sueloρ estructura natural (no perturbada), igual a la relación entre la masa de la muestra de suelo y su volumen;

· densidad(masa volumétrica) partículas sólidas de sueloρ s igual a la relación entre la masa de partículas sólidas y su volumen;

· contenido de humedad natural del sueloω, igual a la relación entre la masa de agua contenida en ella y la masa de partículas sólidas.

Arroz. 1.3. Esquema componentes(componentes) de la muestra de suelo

Seleccionemos del suelo una muestra de volumen V = 1 cm3 y la dividamos mentalmente en dos partes: una ocupada por partículas sólidas, volumen V1, y la otra, ocupada por poros ubicados entre estas partículas, volumen V2 (Fig. 1.3). . El espacio ocupado por los poros generalmente se puede dividir en dos partes, una de las cuales está ocupada por agua y la otra por aire. Sea la masa de partículas sólidas en el volumen V g 1 y la masa de agua g 2 (la masa de aire no afecta los resultados del cálculo).
Según definiciones

La densidad del suelo se determina pesando, generalmente utilizando una muestra tomada en un anillo cortante, a veces encerado u otros métodos, incluido el registro de rayos gamma. La densidad de las partículas sólidas se encuentra utilizando un picnómetro. La humedad del suelo se determina pesando una muestra de humedad natural antes y después del secado (hasta peso constante) a una temperatura de 105°C.

Disposiciones generales. Al diseñar y construir movimientos de tierras de arena y rocas arcillosas, es necesario garantizar su mayor estabilidad y resistencia. Esto se logra compactando las rocas (laminado, apisonado, compactación por vibración) a la máxima densidad con una humedad óptima.

El suelo en el terraplén está en condición trifásica(suelo + aire + agua), y su compactación se produce por el movimiento de las partículas del suelo y va acompañada del desplazamiento del aire de los poros. Con el mismo esfuerzo, la compactación depende de la humedad del suelo.

Los suelos con poca humedad están mal compactados, ya que los agregados del suelo (grumos) tienen una alta resistencia y se desarrolla fricción entre las partículas del suelo, lo que impide su movimiento mutuo durante el proceso de compactación. A medida que la humedad aumenta hasta cierto límite, aumenta la densidad del esqueleto del suelo. Los suelos saturados de agua son difíciles de compactar por otra razón. El efecto de compactación (impacto del apisonador, paso de rodillos, etc.) suele ser de corta duración. Por lo tanto, la carga es percibida principalmente por el agua de los poros, que no tiene tiempo de ser expulsada del suelo y el esqueleto del suelo no tiene tiempo de involucrarse en el trabajo.

La humedad del suelo a la que se logra la compactación especificada con la menor cantidad de trabajo de compactación se denomina óptima.

Con una humedad óptima, se puede lograr la mayor compactación, ya que en este caso los grumos se destruyen con relativa facilidad; las partículas del suelo, que tienen lubricante en los contactos en forma de película de agua, se mueven entre sí y se ajustan de manera más compacta; en el volumen del suelo. Con una humedad óptima, parte del volumen de los poros se llena con aire, que se comprime y no interfiere con la compactación.

La humedad óptima depende de la composición del suelo, la naturaleza del efecto de compactación, su intensidad y la cantidad de trabajo dedicado a la compactación. Por ejemplo, la humedad óptima del suelo franco arenoso es del 9 al 15%. , margas 15-22%, etc. Cuanto más intenso sea el efecto de compactación (por ejemplo, cuanto mayor sea el peso del rodillo), menor será la humedad óptima.

Las normas de construcción (SNiP P-D.5-72) exigen que la compactación del suelo al colocar un terraplén de carretera en la carrocería se realice con una humedad óptima. Si la humedad está por debajo del óptimo, hay que recurrir a la humedad artificial del suelo; por encima del óptimo - secado.

Equipo. Dispositivo de compactación estándar (Fig. 4, Tabla 11). Tamiz con orificios de 5 mm de diámetro; balanzas de platos y técnicas con juego de pesas y pesas; botellas para determinar la humedad; cilindro graduado; bandeja para hornear con tierra seca al aire; cuchillo; cuchara; espátula; gabinete de secado; mortero y maja; Vaso de metal con una capacidad de 3-4 litros para preparar la mezcla de tierra.

Tabla 11

Características del dispositivo de sellado estándar.

Arroz. 4. Diagrama del dispositivo Soyuzdorni para sellado estándar.

1 - portavasos; 2 - cilindro partido; 3 - boquilla; 4 - anillo restrictivo; 5 - soporte con sello; 6 - carga; 7 - anillo de sujeción; 8 - tornillo de sujeción

Trabajo preparatorio

1. Tome una muestra de suelo secado al aire que pese entre 3,0 y 3,5 kg.

2. Si quedan grumos en la tierra, primero se trituran en un mortero.

3. La muestra de suelo seleccionada y triturada se tamiza a través de un tamiz con orificios de 5 mm.

4. El dispositivo está montado. Se conectan las mitades del cilindro de trabajo, se les coloca un cilindro de una pieza y de esta forma se fija el cilindro en la bandeja del dispositivo apretando firmemente los tornillos, de modo que el plano de separación quede perpendicular al eje de los tornillos de sujeción.

5. Pese el aparato compacto estándar vacío en una báscula de platos,

6. Lubricar el interior del cilindro con vaselina técnica.

Progreso del trabajo.

1. Se pesa en un vaso de metal una muestra de suelo seco al aire, tamizada a través de un tamiz en una cantidad de 3,0 kg.

2. Determine la cantidad de agua que se debe agregar a la muestra de suelo inicial para obtener los siguientes contenidos de humedad: 1, 6, 8, 10, 12, 14%, usando la fórmula

donde g es la masa de suelo a humedecer, g; W - humedad requerida ; W 1- Humedad del suelo en el estado inicial, %.

En trabajos de laboratorio, para aumentar la humedad en un 2-3%, añadir 50 g de agua.

3. Usando un vaso de precipitados, agregue la cantidad requerida de agua al vaso con tierra mientras lo mueve con cuidado hasta que se humedezca uniformemente.

4. El volumen de trabajo del cilindro del dispositivo se llena con tierra humedecida hasta un tercio de la altura del cilindro.

5. Se inserta un punzón con una varilla y un pisón en el cilindro.

6. Se realiza una compactación estándar (ver Tabla II).

7. Se retira la varilla con el pisón y se añade tierra al cilindro hasta dos tercios de su altura. La compactación se realiza de manera similar al paso 6.

8. Retire la varilla con el pisón, instale la boquilla y coloque un nuevo volumen de tierra en el cilindro. La colocación del suelo debe detenerse cuando la superficie del suelo exceda el borde superior del cilindro partido en aproximadamente 10 mm. La compactación del suelo es similar al paso 6.

9. Una vez completada la compactación, se retira la varilla con el apisonador del cilindro, se corta cuidadosamente la boquilla y la tierra que sobresale con un cuchillo a lo largo del borde superior.

10. El dispositivo con suelo compactado se pesa en una báscula de placa con una precisión de I g.

11. La tierra del cilindro se vierte nuevamente en la taza, se mezcla y se toma una muestra que pesa entre 10 y 15 g para determinar la humedad mediante el método termostático.

12. Los resultados del experimento se registran en la Tabla 12.

13. Todo el suelo, tanto después del experimento como el inicial, se mezcla.

14. Operaciones descritas en los párrafos. 3-12, repetir 5 veces añadiendo 50 g de agua cada vez.

Resultados de la determinación.

I. De acuerdo con esta definición, para cada experimento, determine la humedad, la densidad húmeda y la densidad del esqueleto del suelo utilizando las fórmulas:

humedad del suelo

donde g en - masa de suelo húmedo, g; g con - masa de suelo seco, g; g b - peso de la botella, g.

densidad del suelo

Dónde P 1- masa del cilindro con suelo compactado, kg; R 2 - masa del cilindro vacío, kg; V- volumen del cilindro, m3; Densidad del esqueleto del suelo

2. Se construye un gráfico de la dependencia de la densidad del esqueleto del suelo del contenido de humedad durante la compactación (Fig. 5). Escalas gráficas.

Densidad - Propiedad física de los suelos, cuantificada por la relación entre su masa y el volumen ocupado. Las propiedades físicas que caracterizan la relación entre la masa y el volumen de rocas o minerales se denominan denso. La densidad se utiliza como indicador de cálculo directo al calcular la presión doméstica, la presión sobre un muro de contención, al calcular la estabilidad de pendientes y pendientes de deslizamientos de tierra, el asentamiento de estructuras, la distribución de tensiones en los suelos de cimentación debajo de los cimientos, al determinar el volumen de trabajo de excavación, etc. .

Las siguientes características se utilizan en la investigación geotécnica: densidad de partículas sólidas del suelo, densidad del suelo, densidad del suelo seco, densidad del suelo bajo el agua, densidad del esqueleto del suelo seco, etc. Las más utilizadas son las primeras líneas del indicador.

Densidad del suelo p , g/cm 3 , kg/m 3 , o La densidad del suelo húmedo es la masa por unidad de volumen de suelo con humedad natural y no perturbado por la adición:

Para determinar la densidad del suelo, utilice directa e indirecta métodos. Los métodos directos incluyen aquellos basados en la medición directa de la masa y el volumen del suelo, generalmente muestras pequeñas. Los métodos para determinar la densidad en condiciones de laboratorio, según los documentos reglamentarios vigentes, se dan en la tabla. 4.5. Su desventaja es el pequeño volumen de suelo en las muestras medidas (obteniendo valores "puntuales") y la necesidad de extraerlos del macizo. Los métodos indirectos se basan en determinar la densidad del suelo sin mediciones directas de la masa y el volumen del suelo. Estos incluyen principalmente métodos de penetración y nucleares (rayos gamma), que permiten determinar la densidad de los suelos directamente en el macizo. Son muy productivos, tienen suficiente precisión para fines prácticos y pueden usarse para determinaciones únicas y múltiples, lo cual es importante para observaciones estacionarias.

Tabla 4.5

Métodos para determinar las características de densidad del suelo.

Característica	Método de determinación	Suelos (área de aplicabilidad del método)
Densidad	anillo de corte	Se cortan fácilmente o no conservan su forma sin aro, congelados libremente y con una textura criogénica masiva
	Pesaje de la voluntad de muestras enceradas.	Limoso-arcilloso, no congelado, propenso a desmoronarse o difícil de cortar
	Pesaje en líquido neutro
	Métodos volumétricos	Suelos helados, rocosos y gruesos.
	Métodos de rayos gamma	Todos los suelos
Densidad del suelo seco	Calculado	Todos los suelos
Densidad de partículas del suelo	Picnométrico con agua	Todos los suelos, excepto los salinos y los hinchables.
	Mismo. con liquido neutro	Salado e hinchado
	Método de dos picnómetros	Salado
Máximo densidad	Compactación del suelo capa por capa.	Arenas, suelos arcillosos, suelos de grano grueso (solo grava)

Determinación de la densidad mediante el método del anillo cortante. . Cuando se utiliza el método del anillo cortante, se selecciona un muestreador de anillo cortante, que está lubricado adentro una fina capa de vaselina o grasa. El plano superior limpio de la muestra de suelo se nivela cortando el exceso con un cuchillo, se coloca el borde cortante del anillo y se presiona ligeramente el anillo en el suelo con una prensa de tornillo o manualmente a través de una boquilla, fijando el límite de la muestra de prueba. Luego, el suelo fuera del anillo se corta a una profundidad de 5...10 mm por debajo del borde cortante del anillo, formando una columna con un diámetro 1...2 mm mayor que el diámetro exterior del anillo. Periódicamente, a medida que se corta el suelo, con una ligera presión de una prensa o accesorio, colocar el anillo sobre la columna de suelo, evitando deformaciones. Después de llenar el anillo, la tierra se corta 8...10 mm por debajo del borde cortante del anillo y se separa. La tierra que sobresale de los bordes del anillo se corta con un cuchillo, se limpia la superficie del suelo al ras con los bordes del anillo y los extremos se cubren con placas. Se pesa el anillo con tierra y placas y se calcula la densidad con una precisión de 0,01 g/cm 3 .

Método para determinar la densidad del suelo pesando muestras enceradas en agua. Se utiliza para determinar el volumen de pequeños monolitos en condiciones de laboratorio. Se corta una muestra de suelo con un volumen de al menos 50 cm 3, se le da una forma redondeada, después de lo cual se ata con un hilo delgado y fuerte con un extremo libre de 15...20 cm de largo, que tiene un lazo para colgando de la balanza.

Se pesa una muestra de suelo atada con un hilo y se cubre con una capa de parafina, sumergiéndola durante 2...3 segundos en parafina calentada a una temperatura de 57...60 °C. En este caso, las burbujas de aire que se encuentran en la cubierta de parafina congelada se eliminan perforándolas y alisando los lugares de punción con una aguja calentada. Esta operación se repite hasta que se forma una densa capa de parafina.

Para evitar que la capa de parafina se agriete, ésta debe aplicarse tan pronto como se haya derretido. El encerado de la muestra debe realizarse con mucho cuidado. Las depresiones de la superficie, incluidas las depresiones de piedras caídas, deben cubrirse con parafina fundida con un cepillo.

Cuando la muestra se coloca en agua, se debe tener cuidado para garantizar que no queden burbujas debajo. La muestra encerada y enfriada se pesa antes de sumergirla en agua y luego en un recipiente que contenga agua. Para hacer esto, instale un soporte para un recipiente con agua encima de la balanza para evitar que toque la balanza (o retire la suspensión equilibrando la balanza con un peso adicional). La muestra se suspende del balancín y se baja a un recipiente con agua. El volumen del recipiente y la longitud del hilo deben garantizar que la muestra quede completamente sumergida en agua. En este caso, la muestra no debe tocar el fondo ni las paredes del recipiente. Cuando la muestra se coloca en agua, se debe tener cuidado para garantizar que no queden burbujas de aire atrapadas debajo de la muestra.

Permitido usar método de pesaje inverso: Colocar un recipiente con agua en una balanza y pesarlo. Luego se sumerge en el líquido una muestra suspendida de un soporte y se vuelve a pesar el recipiente con agua y la muestra sumergida en él. La báscula debe estar sostenida por un soporte o plataforma encima del contenedor para que haya suficiente espacio entre el soporte y la parte superior del contenedor (Figura 4.8). También se pueden utilizar densitómetros para determinar la densidad. El recipiente debe llenarse con agua casi hasta el borde y la muestra de prueba debe sumergirse completamente en agua para que la suspensión quede en el agua sin tocar el fondo ni las paredes del recipiente.

Arroz. 4.8. Método para determinar la densidad pesando en agua.

La muestra pesada se retira del agua, se seca con papel de filtro y se pesa para comprobar la estanqueidad de la cáscara. Si la masa de la muestra ha aumentado más de 0,02 g con respecto a la original, se debe rechazar la muestra y repetir la prueba con otra muestra.

Densidad del suelo r, g/cm 3, calculado por la fórmula

Dónde metro- masa de muestra de suelo antes del encerado, g; metro- masa de muestra de suelo encerada, g; m2- el resultado de pesar la muestra en agua (la diferencia entre las masas de la muestra encerada y el agua desplazada por ella), g; r r- densidad de la parafina, tomada igual a 0,900 g/cm, pw- densidad del agua a la temperatura de prueba, g/cm3.

Cuando se utiliza el método de pesaje inverso, la densidad del suelo se calcula mediante la fórmula

Dónde metro- peso de la muestra de suelo antes del encerado, g, r r- densidad de la parafina, tomada igual a 0,900 g/cm 3 ; p w- densidad del agua a la temperatura de prueba, g/cm3, eso - masa de un recipiente con agua, g; pi- masa de un recipiente con agua y una muestra encerada sumergida en él, g.

Para suelos densos, rocosos y semirocosos, cuya porosidad es una fracción de un porcentaje o 1...2%, el peso volumétrico se puede determinar sin encerar.

Método de desplazamiento de líquido . Se debe colocar el recipiente metálico sobre la base y llenarlo con agua hasta un nivel superior al nivel que soporta el sifón. Debajo del extremo de salida del sifón se instala un receptor para el agua desplazada.

La muestra de suelo y el receptor deben pesarse con una precisión de 0,1 g. Todos los huecos de la superficie deben llenarse con material insoluble en líquido. No se deben rellenar las depresiones causadas por piedras caídas. Si es necesario, la muestra puede cubrirse completamente mediante repetidas inmersiones en parafina fundida. La muestra encerada debe enfriarse y pesarse con una precisión de 0,1 g.

Arroz. 4. 9.

La muestra de suelo debe sumergirse completamente en el recipiente, se debe abrir la válvula del sifón para permitir que el líquido desplazado fluya hacia el recipiente y luego se debe pesar el recipiente que contiene el líquido con una precisión de 0,1 g.

Se toma una parte representativa de la muestra, libre de parafina, plastilina o masilla, para determinar el contenido de humedad.

Método para pesar una muestra en un líquido neutro. se utiliza para determinar la densidad de suelos finos congelados con texturas criogénicas de capas finas y de malla fina con un espesor de capas minerales no superior a 0,5 cm. La muestra se pesa en un recipiente con una capacidad de 1000 cm 3, dos tercios. Lleno de líquido neutro. Durante el funcionamiento, la temperatura del líquido y su densidad se miden desde el balancín. balanzas tecnicas Retire el arco izquierdo con la copa y equilibre la balanza con una bolsa de perdigones que cuelga del gancho del arco izquierdo. Se ata una muestra de suelo congelado con un volumen inferior a 50 cm 3 con hilo de nailon, se suspende del pendiente izquierdo de la balanza y se pesa. Se coloca un recipiente con un líquido neutro en el soporte de la balanza del lado izquierdo, la muestra de suelo congelada se carga en el líquido a una profundidad de al menos 5...7 cm y se vuelve a pesar. Cuando se pese, la muestra de suelo congelada no debe estar en contacto con el fondo ni las paredes del recipiente. Después de pesar el monolito congelado en el aire y luego en un líquido neutro, se determina la densidad total del suelo congelado. La precisión de la medición de la densidad es de 0,02 g/cm 3 .

El líquido neutro utilizado para determinar el volumen del suelo debe tener un punto de congelación inferior a la temperatura de congelación de este suelo, no reaccionar con el suelo y no disolver el hielo. Normalmente, como líquidos neutros se utilizan queroseno, glicerina, tolueno y nafta. La densidad de estos líquidos se determina mediante un hidrómetro.

Método para medir muestras de forma geométrica regular. (método de volumen) se utiliza para determinar la densidad de suelos rocosos y helados. Al seleccionar un monolito, se le da una determinada forma, lo que permite determinar el volumen de suelo en su composición intacta. La muestra de suelo seleccionada se pesa e instala. densidad total del suelo, y después de secarlo hasta peso constante - densidad del esqueleto del suelo. Por lo general, al determinar la densidad del suelo, a los monolitos se les da la forma de un cubo o paralelepípedo. Para determinar el valor aproximado r Utilizando monolitos (con un volumen de al menos 50 cm3) extraídos de pozos, se miden su diámetro, altura (con una precisión de 0,01 cm) y masa.

Arroz. 4.10. Determinación de la densidad del suelo mediante el método de sustitución de volumen: a - utilizando polietileno revestido en un hoyo: ser ayuda dispositivo de carga de arena: c - dispositivo con cilindro de goma

Método del agujero (método del volumen) se utiliza para determinar la densidad total de rocas dispersas congeladas con texturas criogénicas masivas y schlieren y para rocas de grano grueso (Fig. 4.10). El método se utiliza cuando se trabaja en minas abiertas. Se nivela y limpia el fondo de la excavación. Se hace una depresión en el fondo del hoyo, un hoyo que mide al menos 30 x 30 x 30 cm. Después de seleccionar el suelo, se pesa en una báscula de copa con una precisión de 1,0 g. el agujero está revestido con una película sintética (Fig. 4.10, A), luego el agujero se llena con agua o se cubre con arena seca con un tamaño de grano de 0,5 a 3,0 mm. La arena a medir debe ser uniforme y limpia. Se mide el volumen de arena o el volumen de agua necesario para llenar el hoyo y, por lo tanto, se determina el volumen de tierra removida del hoyo. Una vez determinada la masa del suelo y su volumen, se calcula la densidad total del suelo.

Métodos de radioisótopos se utilizan principalmente para medir la densidad de los suelos en condiciones naturales. Existen dos métodos para medir la densidad mediante radiación gamma: el método gammascópico y el método de radiación gamma dispersa. Los isógonos de cesio-137 y cobalto-60 se utilizan principalmente como fuentes de radiación gamma.

Método gammascópico Se basa en la atenuación de la intensidad de un haz de cuantos gamma en función de la densidad de la sustancia a través de la cual pasa el haz. En la práctica se utilizan tres variantes del método gammascópico: A - la fuente de radiación gamma y el detector están colocados en perforaciones paralelas en el suelo; b- el detector de radiación está ubicado en la superficie y la fuente en el suelo; V- la fuente de radiación y el detector están ubicados a ambos lados del objeto en estudio (muestra, monolito, etc.). El método gammascópico es aplicable para medir la densidad del suelo hasta una profundidad de 1,5...2,0 m.

Método de radiación gamma dispersa Se utiliza para medir la densidad del suelo en pozos. Si se coloca una fuente de cuantos gamma y un detector en un pozo a cierta distancia de él, entonces parte de los rayos gamma que caen del pozo al suelo debido a la dispersión de los átomos del suelo por los electrones regresarán al pozo y serán registrados por el detector. Para medir la densidad mediante métodos radioisotópicos, la industria nacional produjo un densímetro de humedad radioisótopo UR-70 y un densímetro superficial-profundo PPGR-1, destinados a mediciones de pozos a una profundidad de 30 m. suelo a una profundidad de 0,3 m, se utiliza un densímetro del tipo IOMR-2. La precisión de la medición de la densidad varía entre ±(0,02...0,04) g/cm 3 dependiendo del tipo de dispositivo. El tiempo de medición en un punto no supera los 3 minutos.

En general, la densidad de los suelos dispersos oscila entre 1,30 y 2,20 g/cm3. Los suelos caracterizados por la presencia de enlaces rígidos de cristalización entre partículas tienen una alta densidad, cuyo valor, con baja porosidad, se acerca a los valores de las partículas sólidas. Así, la densidad de las rocas ígneas varía entre 2,50...3,40 g/cm 3 (aumenta desde rocas ácidas hasta básicas y ultrabásicas); lutitas y limolitas - 2,20-2,55; piedra caliza - 2,40-2,65; margas - 2,10...2,60; areniscas: 2,10-2,40 g/cm3. La densidad de las turbas regadas debido a la baja densidad del esqueleto varía de 1,02 a 1,10 g/cm 3 .

El valor de la densidad del suelo depende de la composición mineral, la humedad y la naturaleza de la composición (porosidad): con un aumento en el contenido de minerales pesados, la densidad del suelo aumenta, y con un aumento en el contenido de sustancias orgánicas, disminuye; con un aumento de la humedad, la densidad del suelo aumenta: para una porosidad determinada será máxima si los poros están completamente llenos de agua; A medida que aumenta la porosidad, disminuye la densidad del suelo.

La densidad de una parte importante de las rocas sedimentarias depende en mayor medida de su porosidad y humedad y en mucha menor medida de la composición mineral, lo que se explica por la amplia gama de cambios en la porosidad (humedad y saturación de gas) de estas rocas. , la marcada diferencia en la densidad de los componentes sólidos, líquidos y gaseosos y la densidad relativamente constante de los minerales formadores de rocas más comunes. La densidad del suelo de rocas ígneas, metamórficas y, en gran medida, quimiogénicas está determinada principalmente por su composición mineral, ya que la porosidad de estas rocas suele ser insignificante.

Densidad de partículas sólidas del suelo. PD, g/cm3 o kg/m3, se refiere a la masa del componente sólido (representado por el componente mineral u orgánico) por unidad de volumen de suelo, representado únicamente por el componente sólido:

Magnitud densidad de partículas El suelo está determinado por la composición mineral, la presencia de sustancias orgánicas y orgánico-minerales y representa la densidad promedio ponderada de estos componentes del suelo en ausencia de huecos y humedad.

Determinación de la densidad de partículas sólidas del suelo mediante el método picnométrico. . Una muestra de suelo seca al aire se tritura en un mortero de porcelana, se toma una muestra de peso promedio de 100...200 g en cuartos y se tamiza a través de un tamiz con malla No. 2, el resto del tamiz se muele en un mortero y se tamiza por el mismo tamiz. De la muestra promedio mixta, tomar una muestra de suelo a razón de 15 g por cada 100 ml de capacidad del picnómetro y secarla hasta peso constante. De una muestra media se debe tomar una porción pesada de suelo turboso o turba a razón de 5 g de suelo seco por cada 100 ml de capacidad del picnómetro, que en este caso debe ser de al menos 200 ml. Se permite utilizar suelo seco al aire, habiendo determinado su humedad higroscópica.

Se pesa el picnómetro, lleno hasta 1/3 de agua destilada. Luego se vierte una muestra de suelo seca a través de un embudo, se pesa nuevamente, se agita y se hierve en un baño de arena. La duración de la ebullición silenciosa (desde el momento en que comienza la ebullición) debe ser: para arenas y margas arenosas - 0,5 horas, para margas y arcillas - 1 hora. Después de hervir, el picnómetro debe enfriarse a temperatura ambiente y rellenarse con agua destilada. la marca medida en el cuello de modo que la parte inferior del menisco coincida con ella. Se limpia el picnómetro por fuera y se pesa. A continuación se vierte el contenido del picnómetro, se vierte agua destilada en él, se mantiene en un baño de agua a la misma temperatura y se pesa.

La densidad de las partículas del suelo />" g/cm se calcula mediante la fórmula

donde mo es la masa de suelo seco, g; m1 es la masa del picnómetro con agua y suelo después de hervir a la temperatura de prueba, g; m2- masa del picnómetro con agua a la misma temperatura, g; rn,- densidad del agua a la misma temperatura, g/cm3.

En el caso de utilizar suelo seco al aire, w 0 se calcula mediante la fórmula

Dónde metro- masa de muestra de suelo secada al aire, g; r- humedad higroscópica del suelo, %.

Al determinar p, suelo se debe tener en cuenta: la posibilidad de disolución de sales simples durante el proceso de determinación, lo que da como resultado valores subestimados PD para evitar esto, al determinar el peso específico de suelos salinos, el agua se reemplaza por líquidos neutros (queroseno, gasolina, tolueno, etc.); la posibilidad de una fuerte compresión de la capa de agua alrededor de las partículas de arcilla coloidal causada por fuerzas de atracción molecular, lo que da como resultado valores sobreestimados; para evitarlo se deben utilizar líquidos con baja tensión superficial (tolueno, xileno, etc.); la posibilidad de una eliminación incompleta del aire adsorbido en la superficie de las partículas, lo que da como resultado valores subestimados.

De acuerdo con la densidad de los minerales formadores de rocas más comunes, la densidad de las partículas sólidas en la mayoría de los suelos varía de 2,50 a 2,80 g/cm 3 . Aumenta al aumentar el contenido de minerales pesados en los suelos, por lo que las rocas básicas y ultrabásicas tienen una densidad significativamente mayor (3,00...3,74 g/cm 3) que las rocas ácidas (por ejemplo, granitos 2,63...2,75 g/cm 3). normalmente 2,65...2,67 g/cm 3). en la mesa La Tabla 4.6 muestra los valores aproximados de las densidades de partículas de suelos dispersos que no contienen sales solubles en agua ni sustancias orgánicas. Los valores medios indicados se suelen tomar en ausencia de determinaciones directas de la densidad de partículas sólidas para calcular una serie de indicadores de las propiedades del suelo, en particular la porosidad y el coeficiente de porosidad.

Tabla 4.6

Valores de densidad de partículas de suelos dispersos.

La presencia de materia orgánica reduce drásticamente la densidad de las partículas sólidas del suelo, ya que su densidad es baja en comparación con el componente mineral. Es por eso que la densidad del componente sólido de las turbas, los suelos cubiertos de turba y los suelos es significativamente menor en comparación con los suelos minerales.

por las turbas PD varía de 1,20 a 1,89 g/cm3, para turbas con cenizas normales - hasta 1,84 g/cm3, para suelos de turba - hasta 2,08 g/cm3 Los valores son más comunes. página 3 en el rango de 1,4 a 1,6 g/cm", en los cálculos se supone 1,5 g/cm." Los valores mínimos del indicador con valores similares de contenido de cenizas se observaron para las turbas del grupo leñoso y las turbas. que contienen restos leñosos, el máximo se encuentra en turbas del grupo de los musgos.

Debido a la complejidad de la determinación, la densidad de las partículas de turba se puede calcular mediante la fórmula

Considerando que la densidad de las partículas orgánicas PD op G = 1,5 g/cm 3, densidad media de las partículas minerales r en * w= 2,65 g/cm 3, entonces la fórmula se simplifica:

Tabla 4.7

Mediciones estándar de densidad para partículas de suelos salinos.

Densidad del esqueleto del suelo. pd, g/cm3 o kg/m3, es la masa del componente sólido por unidad de volumen de suelo, secado a una temperatura de 105 °C, con una estructura natural (inalterada):

El valor de la densidad del esqueleto del suelo se utiliza para calcular la porosidad, el coeficiente de porosidad y también para caracterizar el grado de compactación de suelos arcillosos en estructuras de terraplenes.

La densidad del esqueleto del suelo se determina experimentalmente o, más a menudo, se calcula a partir de los valores de densidad del suelo. (pag) y humedad (u-) según la fórmula:

Por densidad esquelética pd Todos los suelos se dividen en variedades (Tabla 2.2).

Arroz. 4.11. Modelos ideales para la colocación de partículas de suelos arenosos sueltos y densos.

Grado de densidad del suelo Identificación- Al construir terraplenes, terraplenes, presas de tierra y otras estructuras de tierra a granel, es necesario conocer la densidad de los suelos con una composición suelta y densa. Los suelos arenosos pueden variar significativamente en grado de densidad o naturaleza de composición. Por ejemplo, dependiendo de la naturaleza del empaquetamiento de bolas del mismo tamaño, la porosidad del sistema puede variar desde 47,64% con el empaquetamiento cúbico más suelto hasta 25,95% con el empaquetamiento tetraédrico más denso (Fig. 4.11). En suelos reales arenosos y limosos, debido a la diferencia en el tamaño de sus partículas, la porosidad varía en un rango más amplio: del 8... 10 al 80%.

Para suelos arenosos, para los cuales no siempre es posible determinar prácticamente la densidad del esqueleto con una estructura natural, su determinación a menudo se realiza en muestras secadas al aire con una composición alterada en dos estados: extremadamente suelto y denso.

Para cuantificar la densidad de la composición de la arena, se utiliza indicador de densidad relativa o grado de densidad (Identificación), determinado por la fórmula

Dónde mi- coeficiente de porosidad para composición natural o artificial; emax es el coeficiente de porosidad en una estructura extremadamente densa; e min - coeficiente de porosidad en una composición extremadamente suelta.

contar IDENTIFICACIÓN es necesario tener datos sobre los resultados de las determinaciones de campo del valor mi y para este Suelo, determine emax y e min en condiciones de laboratorio. Para encontrar e min, generalmente se vierte tierra suelta en un recipiente de medición, y para determinar emax, se utilizan métodos dinámicos de compactación del suelo en un recipiente de medición.

Pero los grados de densidad IDENTIFICACIÓN Las arenas se dividen según tabla. 2.3. En //> = 0 el suelo está en el estado más suelto, y en IDENTIFICACIÓN= 1 suelo tiene la composición más densa.

Los suelos con diferente composición de grano tienen valores de emax y emin significativamente diferentes y disminuyen a medida que aumenta el grosor. Los valores límite de los coeficientes de porosidad nt están menos influenciados por la forma de las partículas. Al aumentar la redondez y la esfericidad, disminuyen, por lo que se utiliza el valor de densidad relativa como característica de la densidad de adición. IDENTIFICACIÓN, teniendo en cuenta tanto la composición del grano como la forma de las partículas, proporciona el criterio más objetivo de densidad aparente.

Para determinar las características del suelo compactado, utilice método para determinar la densidad máxima, que consiste en establecer la dependencia de la densidad del esqueleto del suelo de su contenido de humedad al compactar muestras con un gasto constante de trabajo para su compactación y en determinar a partir de esta dependencia el valor máximo de la densidad del esqueleto del suelo. (rmah). La humedad a la que se alcanza la máxima densidad del esqueleto del suelo es humedad optima wopt

Método de laboratorio para determinar la densidad máxima. (método de compactación estándar) consiste en establecer la dependencia de la densidad del suelo seco de su contenido de humedad al compactar muestras de suelo con un trabajo de compactación constante y un aumento constante de la humedad del suelo.

La instalación (Fig. 4.12) para probar el suelo utilizando el método de compactación estándar debe incluir: un dispositivo para la compactación del suelo mecanizada o manual con una carga que cae desde una altura constante; formulario de muestra de suelo. El diseño del dispositivo de compactación del suelo debe garantizar que una carga que pesa (2500 ± 25) g caiga a lo largo de la varilla guía desde una altura constante (300 ± 3) mm por diámetro de yunque (99,8 ± 0,2) mm. La relación entre la masa de la carga y la masa de la varilla guía con el yunque no debe ser superior a 1,5. En manera mecanizada sello, el dispositivo debe incluir un mecanismo para levantar la carga a una altura constante y un contador de impactos. La instalación debe colocarse sobre una losa horizontal rígida (de hormigón o metálica) de un peso mínimo de 50 kg. La desviación de la superficie con respecto a la horizontal no debe ser superior a 2 mm/m.

El molde para la muestra de suelo debe constar de una parte cilíndrica, una bandeja, un anillo de sujeción y una boquilla. La parte cilíndrica del molde debe tener una altura de (127,4 ± 0,2) mm y un diámetro interno de (100,0 + 0,3) mm. La resistencia a la tracción del metal de la parte cilíndrica del molde debe ser de al menos 400 MPa. La parte cilíndrica del molde puede ser maciza o constar de dos secciones desmontables.

Para analizar el suelo mediante el método de compactación estándar, se utilizan muestras de suelo de composición alterada, seleccionadas de explotaciones mineras (pozos, fosos, sondeos, etc.), afloramientos o macizos almacenados.

La masa de una muestra de suelo con una composición alterada y humedad natural necesaria para preparar una muestra de suelo debe ser de al menos 10 kg si hay partículas de más de 10 mm en el suelo y de al menos 6 kg si no hay partículas de más de 10 mm. . Una muestra de suelo de composición alterada enviada para análisis se seca a temperatura ambiente o en un horno hasta que se seque al aire. El secado de suelos minerales no cohesivos en una estufa se puede realizar a una temperatura de no más de 100 °C, y los suelos cohesivos, de no más de 60 °C. Durante el proceso de secado, la tierra se agita periódicamente. Los áridos del suelo se trituran (sin triturar partículas grandes) en una trituradora o en un mortero de porcelana.

Arroz. 4.12. Dispositivos para compactación de suelo estándar: a - dispositivo de NPO Geotek LLC (140]); b - Dispositivo Soyuzdornia (con dos vasos); c - diagrama del dispositivo Soyuzdorniy f28f: I - paleta; 2 - cilindro dividido con una capacidad de 1000 cm*:

3 anillos; 4 boquillas; 5 yunque: 6 peso de 2,5 kg; 7 varilla guía; 8 - anillo restrictivo; 9 - tornillos de sujeción

El suelo se pesa y se tamiza a través de tamices con orificios de 20 mm y 10 mm de diámetro. En este caso, toda la masa de suelo debe pasar por un tamiz con orificios de 20 mm de diámetro. A continuación se pesan las partículas grandes filtradas. Si la masa de partículas de suelo mayores de 10 mm es del 5% o más, se realizan pruebas adicionales con una muestra de suelo que ha pasado por un tamiz de 10 mm. Si la masa de partículas de suelo mayores de 10 mm es inferior al 5%, tamizar aún más el suelo a través de un tamiz con orificios de 5 mm de diámetro y determinar el contenido de partículas mayores de 5 mm. En este caso, se realizan pruebas adicionales con una muestra de suelo que ha pasado por un tamiz de 5 mm.

Se toman muestras de las partículas grandes tamizadas para determinar su contenido de humedad y la densidad promedio de las partículas sólidas. Se toman muestras del suelo que ha pasado por el tamiz para determinar su contenido de humedad higroscópica. Calcular el contenido de partículas grandes en el suelo. A, %, con una precisión del 0,1% según la fórmula

(4.1)

Dónde metros- masa de partículas grandes cribadas, g; wg- humedad del suelo tamizado en estado seco al aire, %; t r - masa de muestra de suelo en estado seco al aire, g; él. - humedad de las partículas grandes cribadas, %.

Del suelo tamizado se toma una muestra de suelo para realizar pruebas mediante el método de cuarteo (/Ir") con un peso de 2500 g, se permite realizar todo el ciclo de prueba utilizando una muestra seleccionada. La muestra recolectada se coloca en una copa de prueba de metal.

cantidad de agua q, g, para la humedad adicional de la muestra seleccionada al contenido de humedad de la primera prueba se calcula mediante la fórmula

(4.2)

Dónde señor "- masa de la muestra tomada, g; w- Humedad del suelo para la primera prueba, asignada según gab. 4.8, %; wg- Contenido de humedad del suelo tamizado en estado seco al aire, %.

Tabla 4.8

Valores de humedad del suelo para la primera prueba.

Se introduce una cantidad calculada de agua en la muestra de suelo seleccionada en varios pasos, mezclando el suelo con una espátula de metal, luego la muestra de suelo se transfiere de una taza a un desecador o recipiente bien cerrado y se mantiene a temperatura ambiente durante al menos 2 horas. para suelos no cohesivos y al menos 12 horas para suelos cohesivos.

La parte cilíndrica del molde (prepesada) se coloca sobre el palet sin sujetarla con tornillos, el anillo de sujeción se instala en la parte superior de la parte cilíndrica del molde, la parte cilíndrica del molde se sujeta alternativamente con el tornillos del palet y del aro, y se limpia la superficie interior con vaselina técnica. Se coloca el molde ensamblado sobre la placa base y se comprueba y se comprueba la tolerancia de la varilla guía y la parte cilíndrica del molde. rueda libre carga a lo largo de la barra guía.

La prueba se lleva a cabo aumentando sucesivamente la humedad del suelo de la muestra de prueba. Durante la primera prueba, la humedad del suelo debe corresponder al valor especificado en la tabla. 4.11. Con cada prueba posterior, la humedad del suelo debe aumentarse entre un 1 y un 2 % para suelos no cohesivos y entre un 2 y un 3 % para suelos cohesivos.

La cantidad de agua para humedecer la muestra de prueba se determina mediante la fórmula (4.2), tomándola como wg Y w respectivamente, la humedad durante las pruebas anteriores y siguientes.

La muestra de suelo se analiza en el siguiente orden: la muestra se transfiere del desecador a una copa de metal y se mezcla completamente; capa de suelo gruesa

Se cargan 5...6 cm en el molde de muestra ensamblado y su superficie se compacta ligeramente a mano. La compactación se realiza con 40 golpes de carga desde una altura de 30 cm sobre un yunque fijado sobre una varilla guía. Una operación similar se realiza con cada una de las tres capas de tierra, cargadas secuencialmente en el molde. Antes de cargar la segunda y tercera capa, la superficie de la capa compactada anterior se afloja con un cuchillo hasta una profundidad de 1... 2 mm. Antes de colocar la tercera capa, se instala una boquilla en el molde; Después de compactar la tercera capa, retire la boquilla y corte la parte que sobresale del suelo al ras con el extremo del molde. El espesor de la capa sobresaliente de tierra cortada no debe ser superior a 10 mm. Si la parte que sobresale del suelo supera los 10 mm, es necesario realizar un número adicional de golpes a razón de un golpe por cada 2 mm de exceso.

Las depresiones que se forman después de limpiar la superficie de la muestra, debido a la pérdida de partículas grandes, se rellenan manualmente con tierra del resto de la muestra seleccionada y se nivelan con un cuchillo.

Pesar la parte cilíndrica del molde con tierra compactada. (mi) y calcular la densidad del suelo pag ( , g/cm 3, según la fórmula

y donde metro,- masa de la parte cilíndrica del molde con suelo compactado, g; metro, - masa de la parte cilíndrica del molde sin tierra, g; V- Capacidad del molde, cm".

La muestra de suelo compactada se retira de la parte cilíndrica del molde y se toman muestras de las partes superior, media e inferior de la muestra para determinar la humedad del suelo. La tierra extraída del molde se agrega a la parte restante de la muestra en la taza, se tritura y se mezcla. El tamaño de los agregados no debe exceder el tamaño de partícula más grande del suelo que se está analizando.

Después de agregar agua, la tierra se mezcla bien, se cubre con un paño húmedo y se deja durante al menos 15 minutos para suelos no cohesivos y al menos 30 minutos para suelos cohesivos. La segunda prueba de suelo y las posteriores se deben realizar de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente.

La prueba debe considerarse completa cuando, con un aumento en el contenido de humedad de la muestra durante las dos siguientes pruebas, hay una disminución constante en los valores de masa y densidad de la muestra de suelo compactada, y también cuando, durante impactos, se expulsa agua o se libera tierra licuada a través de las juntas del molde. La compactación de suelos homogéneos en composición granulométrica y drenaje se detiene tras la aparición de agua en las juntas del molde, independientemente del número de golpes durante la compactación de la muestra.

A partir de los valores de densidad y humedad del suelo obtenidos como resultado de sucesivos ensayos, se calculan los valores de densidad del suelo seco g/cm 3 con una precisión de 0,01 g/cm 3 mediante la fórmula

Dónde pi - densidad del suelo, g/cm "; wi - humedad del suelo en la siguiente prueba, %.

Los resultados de la prueba se presentan en forma de gráficos de la dependencia de la densidad del suelo seco de la humedad (Fig. 4.13). Utilizando el punto más alto del gráfico para suelos cohesivos, se encuentra el valor de densidad máxima y el valor correspondiente de humedad óptima.

Arroz. 4.13. Gráficos para determinar la densidad máxima y el contenido de humedad óptimo: a) suelos cohesivos: b) suelos no cohesivos

Para suelos no cohesivos, es posible que el gráfico de compactación estándar no tenga un máximo notablemente pronunciado. En este caso, el valor de la humedad óptima se toma como 1,0... 1,5% menos que la humedad y "" a la que se exprime el agua. El valor de la densidad máxima se toma según la ordenada correspondiente. En este En este caso, se toma el 1,0% para gravas, arenas gruesas y de tamaño mediano, 1,5% para arenas finas y polvorientas;

Si el suelo contenía partículas grandes que se eliminaron de la muestra antes de la prueba, entonces, para tener en cuenta la influencia de su composición, ajuste el valor establecido de la densidad máxima de suelo seco de acuerdo con la fórmula.

Donde p* es la densidad de partículas grandes, g/cm 3 ; A- contenido de partículas grandes en el suelo, %.

Valor óptimo de humedad del suelo. Vaya,%, determinado por la fórmula

Para controlar la exactitud de las pruebas de suelos cohesivos, construya "linea contenido cero aire" mostrando el cambio en la densidad del suelo seco debido a la humedad cuando sus poros están completamente saturados con agua. pares de números rl Y w, construir "líneas de contenido de aire cero" a la densidad de partículas del suelo página 5 determinado especificando valores de humedad usando la fórmula

Donde p, es la densidad de las partículas del suelo, g/cm; py es la densidad del agua, igual a 1 g/cm."

La parte inferior del gráfico de compactación estándar no debe cruzarse "línea de contenido de aire cero".

El número de pruebas de suelo sucesivas con humedad creciente del suelo debe ser al menos cinco y suficiente para identificar valor máximo Densidad del suelo seco según el programa de compactación estándar. Discrepancia aceptable entre los resultados de determinaciones paralelas.. obtenido en condiciones de repetibilidad, no debe exceder el 1,5% para el valor máximo de densidad del suelo seco, y el -10% para la humedad óptima. .

Para determinar la densidad máxima y la humedad óptima del suelo (según BS, ASTM y otras normas extranjeras), se utilizan el método Proctor y el método Proctor modificado. El procedimiento de prueba con el método Proctor y su procesamiento son similares al método anterior, los requisitos para suelos y equipos también son similares: diámetro de partículas no superior a 20 mm; el peso del martillo, según BS, es de 2,5 kg (o 4,5 kg); altura de caída 300 mm (o 450 mm); según ASTM, el peso del martillo es de 2,5 kg (o 4,5 kg); altura de caída 305 mm (o 457 mm). La diferencia entre el estándar ruso y el extranjero es que el diámetro del martillo en los dispositivos extranjeros es de 50 mm, mientras que en los domésticos el diámetro del martillo corresponde al diámetro interno del vidrio de 99,8 mm. Martillo para compactación de suelo manual y automática de ELE, así como gráfico para determinar la densidad máxima y humedad óptima del suelo, según BS. se muestran en la Fig. 4.14.

Llevar los valores de densidad máxima y contenido de humedad óptimo para los principales tipos de suelos determinados por el método de compactación estándar a los valores obtenidos por los métodos de Proctor se realiza multiplicando por los coeficientes de transición que figuran en la tabla. 4.9.

Arroz. 4.14. Método supervisor: a - Alférez de supervisor para compactación manual de suelos;

6 - mecanismo de compactación automática del suelo; en un gráfico para determinar la densidad máxima y la humedad óptima del suelo (136)

Tabla 4.9

Coeficiente de reducción de los valores de densidad máxima y humedad óptima del suelo a valores obtenidos por métodos Proctor

	tipo de suelo
Método de prueba del suelo		Franco y arcilloso
Método de prueba del suelo		Rgtx	W 0 pi Pitmáx
Método estándar supervisor
Método supervisor modificado

Los resultados de la prueba también se presentan en forma de gráficos de la dependencia de la densidad del suelo seco de la humedad (Fig. 4.14). Se considera humedad óptima la humedad correspondiente a la densidad máxima.