GAZ-53 GAZ-3307 GAZ-66

Obliczanie maksymalnej gęstości przy optymalnej wilgotności. Maksymalna gęstość gleby Wartości gęstości gleby

GOST 22733-77

Grupa Zh39

STANDARD PAŃSTWOWY ZWIĄZKU ZSRR

METODA LABORATORYJNEGO OKREŚLANIA GĘSTOŚCI MAKSYMALNEJ

Gleby. Metoda dla laboratorium
wyznaczanie maksymalnej gęstości

Data wprowadzenia 1978-07-01

ZATWIERDZONE I WESZŁE W ŻYCIE Uchwałą Państwowego Komitetu Rady Ministrów ZSRR ds. Budownictwa z dnia 30 września 1977 r. N 150

Wznawiać wydanie. Październik 1987

Niniejsza norma ma zastosowanie do gleb gliniastych, piaskowych i żwirowych i ustanawia metodę oznaczania laboratoryjnego maksymalna gęstość szkielet gruntu i optymalną wilgotność gruntu, stosowane przy wyznaczaniu wymaganej gęstości gruntu, a także przy kontroli wilgotności gruntów zagęszczonych i jakości ich zagęszczenia w robotach ziemnych oraz fundamentach budynków i budowli.

Norma nie dotyczy gleb zawierających więcej niż 30% ziaren o średnicy większej niż 10 mm oraz gleb torfowych.

1. POSTANOWIENIA OGÓLNE

1. POSTANOWIENIA OGÓLNE

1.1. Metoda polega na ustaleniu zależności gęstości szkieletu gruntu od jego wilgotności podczas zagęszczania próbek przy stałym nakładzie pracy na ich zagęszczenie i wyznaczeniu na podstawie tej zależności

Wilgotność, przy której osiągana jest maksymalna gęstość szkieletu glebowego, jest optymalna

1.2. W celu ustalenia zależności gęstości szkieletu gruntu od jego wilgotności przeprowadza się szereg odrębnych badań zagęszczenia gruntu przy stałym wzroście jego wilgotności. Wyniki testu prezentowane są w formie wykresu. Liczba poszczególnych testów do wykreślenia wykresu musi wynosić co najmniej sześć i być również wystarczająca do określenia maksymalnej wartości gęstości szkieletu glebowego.

1.3. Badanie gleby przeprowadza się w urządzeniu Soyuzdornia do standardowego zagęszczenia gleby (patrz załącznik 1) poprzez zagęszczanie gleby warstwa po warstwie uderzeniami ładunku o masie 2,5 kg spadającego z wysokości 300 mm; w tym przypadku łączna liczba ciosów powinna wynosić 120.

1.4. Wszystkie wyniki uzyskane podczas przygotowania i badania gleby należy wpisać do dziennika określania maksymalnej gęstości szkieletu gleby w formie podanej w dodatku 2.

2. POBIERANIE PRÓBEK GLEBY

2.1. Próbki gleby (próbki o naruszonej strukturze) należy pobierać w wychodniach naturalnych i sztucznych oraz wyrobiskach górniczych z jednorodnej warstwy gleby zgodnie z wymaganiami GOST 12071-84. Masa próbki gleby musi wynosić co najmniej 10 kg. Do każdej wybranej próbki gleby należy podać dane dotyczące nazwy obiektu, grubości tej warstwy, głębokości, miejsca i daty pobrania próbki gleby oraz nazwę gruntu w drodze oznaczenia wizualnego.

3. WYPOSAŻENIE

3.1. Do przeprowadzenia badań wymagane są następujące urządzenia, sprzęt i narzędzia:

Urządzenie Soyuzdorniy do standardowego zagęszczania gleby;

wagi stołowe lub skale zegarowe zgodnie z GOST 23711-79;

wagi laboratoryjne zgodnie z GOST 24104-80;

odważniki zgodnie z GOST 7328-82;

szlifierka (prowadnice laboratoryjne) lub moździerz nr 7 (średnica górna 240 mm) z tłuczkiem wyposażonym w gumową końcówkę, zgodnie z GOST 9147-80;

szafka susząca;

sito z oczkami 10 mm;

eksykator typu E-250 zgodnie z GOST 25336-82;

kubki metalowe o pojemności co najmniej 5 litrów;

cylindry miarowe z dziobkiem o pojemności 100 i 500 ml zgodnie z GOST 1770-74;

szpatułka-kielnia;

metalowa linijka o długości 30 cm zgodnie z GOST 427-75;

zacisk ShTs-1-125, model 183 zgodnie z GOST 166-80;

nóż laboratoryjny;

kubki aluminiowe do ważenia;

frędzle.

Notatka. Dopuszcza się stosowanie urządzeń o innych parametrach niż urządzenie Soyuzdorniy i odpowiednią zmianę metodologii, pod warunkiem, że dla danego rodzaju gruntu zostanie udowodniona eksperymentalnie zgodność wyników uzyskanych z wynikami badań w urządzeniu Soyuzdorniy.

4. PRZYGOTOWANIE DO BADAŃ

4.1. Przygotowanie gleby

4.1.1. Przygotowanie gruntu do badań polega na następujących operacjach:

przetwarzanie próbki gleby o wadze 10 kg;

izolacja i przygotowanie do badań pojedynczych próbek gleby o masie 2,5 kg.

4.1.2. Obróbkę próbki gleby o masie 10 kg należy przeprowadzić w następującej kolejności:

suszenie w pomieszczeniu w temperaturze pokojowej do stanu suchego na powietrzu, w którym można rozdrobnić i przesiać glebę;

mielenie (bez kruszenia ziaren) w moździerzu z gumową końcówką lub w młynku (prowadnice laboratoryjne);

przesianie przez sito z oczkami 10 mm;

pobranie próbek gleby przesianej przez sito o masie co najmniej 30 g w celu określenia wilgotności -

ważenie ziaren większych niż 10 mm (masa

i pobranie z nich próbek w celu ustalenia

wilgotność

i gęstość ziarna

4.1.4. Izolowanie pojedynczych próbek o masie 2,5 kg i przygotowanie ich do badań należy wykonywać w następującej kolejności:

wymieszaj ziemię, która przeszła przez sito i rozprowadź ją równą warstwą na arkuszu tektury, sklejki lub grubego papieru;

zbiera się je w metalowych kubkach do badania;

wybrane pojedyncze próbki gleby nawilża się do pierwotnej wilgotności

Przyjęty

wynosi 4% dla gleb piaszczystych, żwirowych i 8% dla gleb gliniastych. Ilość wody (Q) wymaganą do ponownego zwilżenia próbki gleby określa się ze wzoru


do próbek gleby wprowadzić obliczoną ilość wody i jednocześnie wymieszać glebę szpatułką-pacą;

przenieść próbki gleby z kubków do eksykatorów i przechowywać je przez co najmniej 2 godziny przy zamkniętych pokrywach eksykatora.

4.2. Przygotowanie urządzenia

4.2.1. Przygotowanie urządzenia do badań należy przeprowadzić w następującej kolejności:

zainstalować cylinder w misce bez mocowania go śrubami;

zamontować pierścień z boku cylindra;

zacisnąć cylinder naprzemiennie śrubami miski i pierścienia;

sprawdź wymiary cylindra za pomocą zacisku; w tym przypadku średnica wewnętrzna i głębokość powinny wynosić odpowiednio 100 i 127 mm;

określić masę (m(4) złożonego pojemnika (cylinder z tacą i pierścieniem) z błędem do 1 g i zapisać dane w dzienniku (patrz dodatek 2);

zamontować zmontowany pojemnik urządzenia na sztywnej, stałej podstawie o wadze co najmniej 50 kg.

5. TESTOWANIE

5.1. Badania gleby przeprowadza się sekwencyjnie na poszczególnych próbkach gleby. Wilgotność próbki podczas pierwszego badania powinna być równa wilgotności początkowej ustalonej w p. 4.1.4. Przy każdym kolejnym badaniu wilgotność należy zwiększać o 1-2% dla gleb piaszczystych, żwirowych i 2-3% dla gleb gliniastych. Ilość wody, którą należy dodatkowo zwilżyć próbkę, określa się ze wzoru (2), przyjmując m(3) jako masę gleby pozostałej z poprzedniego badania, a W(1) i W(3) jako poziomy wilgotności określone podczas badania. odpowiednio poprzedni i następny test.

5.2. Każdą pojedynczą próbkę należy badać nie więcej niż trzy razy. Podczas badania gruntów zawierających ziarna łatwo ulegające zniszczeniu podczas zagęszczania, każda próbka jest badana tylko raz.

5.3. Zagęszczanie gruntu każdej próbki należy przeprowadzać poprzez sekwencyjne zagęszczanie trzech warstw.

5.4. Badania gleby należy przeprowadzać w następującej kolejności:

przygotowaną próbkę gleby przenosi się z eksykatora do metalowego kubka, a następnie ładuje warstwami do cylindra urządzenia, dociskając glebę ubijakiem. Każda warstwa powinna mieć wysokość 5-6 cm i być zagęszczana 40 uderzeniami ładunku; W takim przypadku pręt ubijaka musi być utrzymywany w pozycji pionowej. Przed załadowaniem drugiej i trzeciej warstwy powierzchnię poprzedniej warstwy spulchnia się nożem na głębokość 1-2 mm. Przed ułożeniem trzeciej warstwy załóż dyszę na cylinder;

Po zagęszczeniu trzeciej warstwy dyszę usuwa się i wystającą część próbki odcina się równo z końcem cylindra. Grubość warstwy skoszonej gleby nie powinna przekraczać 10 mm. Jeżeli grubość jest większa, należy powtórzyć badanie przy zmniejszonych grubościach warstw zagęszczonego gruntu;

określić masę pojemnika z ziemią

z błędem do 1 g i obliczyć

gęstość mokrej próbki gleby

z błędem do 0,01 g/cm3 zgodnie ze wzorem

gdzie V to pojemność cylindra równa 1000 cm3;

zdejmij miskę i pierścień, otwórz cylinder i usuń zagęszczoną próbkę gleby. Z górnej, środkowej i dolnej części próbki pobiera się jedną próbkę o masie co najmniej 30 g w celu określenia wilgotności gleby (W) zgodnie z GOST 5180-84;

Glebę usuniętą z cylindra dodaje się do pozostałej części próbki w naczyniu, rozciera, miesza i waży. Następnie zwiększa się wilgotność próbki zgodnie z pkt 5.1. Po dodaniu wody ziemię wymieszać, przykryć wilgotną ściereczką i pozostawić na co najmniej 15 minut.

5.5. Drugie i kolejne badanie zagęszczenia gruntu należy przeprowadzić zgodnie z ust. 5.2-5.4.

5.6. Badania mające na celu określenie maksymalnej gęstości szkieletu gruntu należy uznać za zakończone, gdy wraz ze wzrostem wilgotności próbki w ciągu kolejnych dwóch lub trzech prób zagęszczania nastąpi stały spadek wartości gęstości zagęszczonych próbek gruntu lub gdy grunt ustanie zagęszcza się i zaczyna być wyciskany z urządzenia po uderzeniu ładunku.

6. WYNIKI PRZETWARZANIA

6.1. Według wartości gęstości i wilgotności zagęszczonych materiałów uzyskanych w wyniku badań

próbki określają gęstość szkieletu glebowego

z błędem do 0,01 g/cm3

według formuły

6.2. Sporządzić wykres zależności gęstości szkieletu od wilgotności gleby (patrz załącznik 3), wykreślając wilgotność zagęszczonych próbek w skali 1 cm na osi x – 2%, a na osi rzędnych – gęstość szkielet glebowy w skali od 1 cm do 0,05 g/cm3. Znajdź maksimum uzyskanej zależności i odpowiadające im wartości maksymalnej gęstości szkieletu glebowego

na osi rzędnych i optymalna wilgotność

Na osi odciętej.

Dokładność odczytu wartości musi być

0,01 g/cm3 i dla

Jeżeli podczas konstruowania wykresu krzywa zależności zostanie uzyskana bez zauważalnie wyraźnego piku,

co może mieć miejsce w przypadku gleb piaszczystych i żwirowych, np

osiągnięcia należy akceptować

maksymalna gęstość szkieletu glebowego i dla

Najniższa wartość wilgotności, przy której

osiąga się maksymalną gęstość szkieletu glebowego.

6.3. Jeżeli w glebie znajdowały się ziarna większe niż 10 mm, które usunięto z próbki gleby przed badaniem zgodnie z p. 4.1.2, to należy uwzględnić wpływ tych ziaren na wartość maksymalnej gęstości gleby

uzyskane wartości są konieczne

dla części próbki, która przeszła

badaną glebę jako całość (łącznie z ziarnami większymi niż 10 mm) według wzorów:

Załącznik 1. Schemat urządzenia Soyuzdornia do standardowego zagęszczenia gleby

ZAŁĄCZNIK 1
Obowiązkowy

1 - paleta;

2 - cylinder dzielony o pojemności 1000 cm3; 3 - pierścień; 4 - dysza; 5 - kowadło;
6 - ładunek o wadze 2,5 kg; 7 - drążek prowadzący; 8 - pierścień ograniczający; 9 - śruby mocujące.

Załącznik nr 2. DZIENNIK OKREŚLANIA MAKSYMALNEJ GĘSTOŚCI SZKIELETÓW GLEBOWYCH

ZAŁĄCZNIK 2
Obowiązkowy

Obiekt ________________________________________________________________

Miejsce pobierania próbek gleby _________________________________________________

Głębokość pobierania próbek gleby, m ________ ; grubość warstwy gleby, m _____________

Rodzaj gleby ____________________. Data wyboru __________________________

Masa próbki gleby (po rozdrobnieniu) m(1), kg _______________________

Dane dotyczące pozostałości ziarna na sicie (po przesianiu próbki):

a) masa ziarna m(2), kg ___________; b) wilgotność ziarna W(2) ____________

Wilgotność gleby przechodzącej przez sito W(1), % ________________________

Masa próbek gleby pobranych do badań m(3), kg ____________________

Optymalna wilgotność gleby W (hurt), % ________________________________

Maksymalna gęstość szkieletu gleby, biorąc pod uwagę ziarna większe niż 10 mm

Cel pracy :

Określ maksymalną gęstość gleby przy optymalnej wilgotności

Istota metody:

Metoda polega na wyznaczeniu zależności gęstości szkieletu gruntu od jego wilgotności podczas zagęszczania próbek i wyznaczeniu z tej zależności maksymalnej wartości gęstości szkieletu gruntu ( d max).

Wilgotność, przy której osiągana jest maksymalna gęstość szkieletu glebowego, jest wilgotnością optymalną ( W hurtowy).

W celu ustalenia zależności gęstości szkieletu gruntu od jego wilgotności przeprowadza się szereg odrębnych badań zagęszczenia gruntu przy stałym wzroście jego wilgotności. Wyniki testu prezentowane są w formie wykresu. Liczba poszczególnych testów do wykreślenia wykresu musi wynosić co najmniej sześć i być również wystarczająca do określenia maksymalnej wartości gęstości szkieletu gruntu.

Badanie gleby przeprowadza się w urządzeniu Soyuzdorniy do standardowego zagęszczania gleby poprzez zagęszczanie gleby warstwa po warstwie uderzeniami ładunku o masie 2,5 kg spadającego z wysokości 300 mm; w tym przypadku łączna liczba ciosów powinna wynosić 120.

Próbki gleby (próbki zaburzone) należy pobierać z wychodni naturalnych i sztucznych oraz wyrobisk górniczych z jednorodnej warstwy gleby. Masa próbki gleby powinna wynosić co najmniej 10 kg

Sprzęt:

    Urządzenie Soyuzdorniy do standardowego zagęszczania gleby;

    waga z dokładnością do 0,01 g;

    szafka susząca;

    sito z oczkami 10mm;

    kubki metalowe o pojemności co najmniej 5 litrów;

    cylindry miarowe z dziobkiem o pojemności 100 i 500 ml;

    szpatułka;

    linijka metalowa o długości 30 cm;

    suwmiarka;

    butelki (kubki).

Ryc. 4 Schemat urządzenia Soyuzdornia do standardowego zagęszczenia gruntu.

1paleta; 2 cylinder dzielony o pojemności 1000 cm 3 ;

3 - pierścień; 4 - dysza; 5 - kowadło;

8 - pierścień ograniczający; 9 - śruby mocujące.

Procedura operacyjna:

    Przetworzyć próbki gleby o masie 10 kg, wyizolować i przygotować do badania oddzielne próbki gleby o masie 2,5 kg.

    Wstępnie przygotowaną próbkę gleby zwilża się do wilgotności początkowej ( W 3), przyjmowaną w wysokości 4% dla gleb piaszczystych i żwirowych oraz 8% dla gleb gliniastych. Ilość wody potrzebna do nawodnienia próbki gleby ( Q) określa się według wzoru 4.1

(4.1)

M 3 - masa gleby pozostałej z poprzedniego badania;

W 1 i W 3 - odpowiednio poziomy wilgotności określone podczas poprzedniego i kolejnego badania.

    Do próbek gleby dodać obliczoną ilość wody i jednocześnie wymieszać glebę szpatułką-pacą.

    Badania gleby przeprowadza się sekwencyjnie na poszczególnych próbkach gleby. Wilgotność próbki w pierwszym badaniu powinna być równa początkowej. Do każdego kolejnego badania należy zwiększyć wilgotność o 1-2% dla gleb piaszczystych i żwirowych oraz o 2-3% dla gleb gliniastych. Ilość wody niezbędną do uwodnienia próbki określa się ze wzoru (4.1.

    Każdą pojedynczą próbkę należy zbadać raz. Zagęszczanie gruntu każdej próbki należy przeprowadzać poprzez sekwencyjne zagęszczanie trzech warstw.

    Przygotowaną próbkę gleby przenosi się do metalowego kubka, a następnie warstwami ładuje do cylindra urządzenia, dociskając glebę ubijakiem. Każda warstwa powinna mieć wysokość 5-6 cm i być zagęszczana 40 uderzeniami ładunku, przy czym ubijak musi być utrzymywany w pozycji pionowej.

    Przed załadowaniem drugiej i trzeciej warstwy powierzchnię poprzedniej warstwy spulchnia się nożem na głębokość 1-2mm. Przed ułożeniem trzeciej warstwy na cylinder nakłada się dyszę. Po zagęszczeniu trzeciej warstwy dyszę usuwa się i wystającą część próbki odcina się równo z końcem cylindra.

    Masę pojemnika z ziemią (m 5) wyznacza się z błędem do 1 g, a gęstość mokrej próbki gleby () oblicza się z błędem do 0,01 g/cm 3 ze wzoru 4.2

Gdzie V - pojemność cylindra równa 1000 cm 3 ;

    Zdejmij miskę i pierścień, otwórz cylinder i usuń zagęszczoną próbkę gleby. Ze środkowej części próbki pobiera się próbkę o masie co najmniej 30 g w celu określenia wilgotności gleby (W) (praca laboratoryjna nr 1).

    Glebę usuniętą z cylindra dodaje się do pozostałej części próbki w naczyniu, rozciera, miesza i waży.

    Następnie zwiększa się wilgotność próbki zgodnie z wcześniej obliczoną porcją wody. Po dodaniu wody glebę miesza się.

    Drugie i kolejne badanie zagęszczenia gruntu należy przeprowadzić analogicznie do pierwszego.

    Badania mające na celu określenie maksymalnej gęstości szkieletu gruntu należy uznać za zakończone, gdy w miarę wzrostu wilgotności próbki w ciągu kolejnych dwóch lub trzech prób zagęszczania następuje stały spadek gęstości zagęszczonych próbek gruntu lub gdy grunt przestaje się zagęszczać i zaczyna być wyciskany z urządzenia po uderzeniu obciążenia.

Wyniki oznaczeń zapisano w tabeli 4.

Przetwarzanie wyników:

(4.3)

Na podstawie uzyskanych w wyniku badań wartości gęstości i wilgotności zagęszczonych próbek wyznacza się gęstość szkieletu gruntu ( d) z błędem do 0,01 g/cm 3 według wzoru 4.3

Zbuduj wykres zależności gęstości szkieletu od wilgotności gleby, wykreślając wilgotność zagęszczonych próbek na osi x w skali 1 cm-2%, a na osi rzędnych gęstość szkieletu glebowego w skali od 1 cm do 0,05 g/cm 3 . W Znajdź maksimum uzyskanej zależności i odpowiadające im wartości maksymalnej gęstości szkieletu glebowego ( d) na osi rzędnych i optymalną wilgotność ( W opt) na osi X. Dokładność odczytu wartości powinna wynosić ( d max - 0,01 g/cm 3, a dla

Jeżeli przy konstruowaniu wykresu krzywa zależności zostanie otrzymana bez wyraźnie zaznaczonego piku, co może mieć miejsce w przypadku gleb piaszczystych i żwirowych, np. D huśtać się należy przyjąć osiągniętą maksymalną gęstość szkieletu glebowego, oraz W opt - najniższa wartość wilgotności, przy której osiągana jest maksymalna gęstość szkieletu glebowego.

Tabela 4 Wyniki dotycząceokreślenie maksymalnej gęstości gleby

oznaczanie gęstości, g/cm3

Oznaczanie wilgotności

Gęstość szkieletu

zagęszczoną próbkę gleby

 re = ___

gęstość zagęszczonej próbki gruntu = M 5 M 4

Wilgotność W, %

pojemnik bez dyszy M 4

pojemnik bez dyszy z zagęszczoną próbką gleby M 5

zagęszczoną próbkę gleby

(M 5 – M 4)

pusta butelka

butelka z mokrą próbką gleby M 7

butelka z suchą ziemią M 8

W=m 7 –M 8 / M 8 –M 6

Rys. 4.2 Przykład wykreślenia zależności gęstości szkieletu gruntu od wilgotności przy standardowym zagęszczeniu.

W ramach przygotowań do budowy przeprowadzane są specjalne badania i testy w celu określenia przydatności terenu pod nadchodzące prace: pobierają próbki gleby, obliczają poziom wód gruntowych i badają inne cechy gleby, które pomagają określić możliwość (lub jej brak) budowy .

Prowadzenie takich działań pomaga poprawić parametry techniczne, w wyniku czego rozwiązuje się szereg problemów pojawiających się w procesie budowy, na przykład osiadanie gruntu pod ciężarem konstrukcji ze wszystkimi wynikającymi z tego konsekwencjami. Jej pierwszym zewnętrznym przejawem jest pojawienie się pęknięć na ścianach, a w połączeniu z innymi czynnikami prowadzi do częściowego lub całkowitego zniszczenia obiektu.

Współczynnik zagęszczenia: co to jest?

Przez współczynnik zagęszczenia gleby rozumiemy wskaźnik bezwymiarowy, który w istocie jest wyliczony ze stosunku gęstości gleby do gęstości gleby max. Współczynnik zagęszczenia gleby oblicza się z uwzględnieniem wskaźników geologicznych. Każdy z nich, niezależnie od rasy, jest porowaty. Jest przesiąknięty mikroskopijnymi pustkami wypełnionymi wilgocią lub powietrzem. Podczas wydobywania gleby objętość tych pustek znacznie wzrasta, co prowadzi do wzrostu luźności skały.

Ważny! Gęstość skał masowych jest znacznie mniejsza niż te same cechy zagęszczonej gleby.

O konieczności przygotowania terenu pod budowę decyduje współczynnik zagęszczenia gruntu. Na podstawie tych wskaźników przygotowuje się poduszki z piasku pod fundament i jego podstawę, dodatkowo zagęszczając glebę. Jeśli ten szczegół zostanie pominięty, może się zbrylić i zacząć uginać pod ciężarem konstrukcji.

Wskaźniki zagęszczenia gleby

Współczynnik zagęszczenia gleby pokazuje stopień zagęszczenia gleby. Jego wartość waha się od 0 do 1. W przypadku podstawy z listew betonowych za normę uważa się wynik >0,98 punktu.

Specyfika wyznaczania współczynnika zagęszczenia

Gęstość szkieletu glebowego przy uginaniu się podłoża standardowa uszczelka, oblicza się w warunkach laboratoryjnych. Schemat ideowy Badanie polega na umieszczeniu próbki gleby w stalowym cylindrze, który jest ściskany pod wpływem zewnętrznej, brutalnej siły mechanicznej – uderzenia spadającego ciężarka.

Ważny! Największe wartości gęstości gleby obserwuje się w skałach o wilgotności nieco powyżej normy. Zależność tę obrazuje poniższy wykres.


Każde podłoże ma swoją optymalną wilgotność, przy której jest ona osiągana maksymalny poziom uszczelki. Wskaźnik ten bada się także w warunkach laboratoryjnych, podając skałę o różnej wilgotności i porównując stopień zagęszczenia.

Prawdziwe dane to ostateczny wynik badań, mierzony na końcu wszelkich prac laboratoryjnych.

Metody zagęszczania i obliczania współczynników

Położenie geograficzne określa skład jakościowy gleb, z których każda ma swoją własną charakterystykę: gęstość, wilgotność i zdolność do osiadania. Dlatego tak ważne jest opracowanie zestawu środków mających na celu jakościową poprawę właściwości każdego rodzaju gleby.

Znasz już pojęcie współczynnika zagęszczenia, którego przedmiot jest badany ściśle w warunkach laboratoryjnych. Prace te wykonują odpowiednie służby. Wskaźnik zagęszczenia gleby określa sposób oddziaływania na glebę, w wyniku czego uzyska ona nowe właściwości wytrzymałościowe. Podczas wykonywania takich działań ważne jest, aby wziąć pod uwagę procent wzmocnienia zastosowany w celu uzyskania pożądanego rezultatu. Na tej podstawie obliczany jest współczynnik zagęszczenia gruntu (tabela poniżej).

Typologia metod zagęszczania gruntów

Istnieje konwencjonalny system podziału metod zagęszczania, którego grupy tworzone są w oparciu o sposób osiągnięcia celu - procesu usuwania tlenu z warstw gleby na określonej głębokości. W związku z tym rozróżnia się badania powierzchowne i pogłębione. Na podstawie rodzaju badań specjaliści dobierają system wyposażenia i określają sposób jego wykorzystania. Metody badania gleby to:

  • statyczny;
  • wibracja;
  • perkusja;
  • łączny.

Każdy typ sprzętu charakteryzuje się metodą przykładania siły, np. wałek pneumatyczny.

Częściowo takie metody są stosowane w małym budownictwie prywatnym, inne wyłącznie przy budowie obiektów na dużą skalę, których budowa jest uzgadniana z władzami lokalnymi, ponieważ niektóre z takich budynków mogą wpływać nie tylko na dany teren, ale także na otaczające obiekty .

Współczynniki zagęszczenia i standardy SNiP

Wszystkie operacje związane z budową są jasno regulowane przez prawo i dlatego są ściśle kontrolowane przez odpowiednie organizacje.

Współczynniki zagęszczenia gleby są określone w klauzuli SNiP 3.02.01-87 i SP 45.13330.2012. Działania opisane w dokumentach regulacyjnych były aktualizowane i aktualizowane w latach 2013-2014. Opisano zagęszczenia różnego rodzaju gruntów i poduszek gruntowych stosowanych przy wznoszeniu fundamentów i budynków o różnej konfiguracji, w tym także podziemnych.

Jak określa się współczynnik zagęszczenia?

Współczynnik zagęszczenia gruntu najłatwiej określić metodą pierścienia zacinającego: w grunt wbijany jest metalowy pierścień o wybranej średnicy i określonej długości, podczas którego skała jest szczelnie osadzona w stalowym cylindrze. Następnie na wadze mierzy się masę urządzenia, a na koniec ważenia odejmuje się masę pierścienia, uzyskując masę netto gleby. Liczbę tę dzieli się przez objętość cylindra i otrzymuje się końcową gęstość gleby. Następnie dzieli się go przez wskaźnik maksymalnej możliwej gęstości i otrzymuje obliczoną wartość - współczynnik zagęszczenia dla danego obszaru.

Przykłady obliczania współczynnika zagęszczenia

Rozważmy określenie współczynnika zagęszczenia gruntu na przykładzie:

  • wartość maksymalnej gęstości gleby wynosi 1,95 g/cm 3 ;
  • średnica pierścienia tnącego - 5 cm;
  • wysokość pierścienia tnącego - 3 cm.

Konieczne jest określenie współczynnika zagęszczenia gleby.

To praktyczne zadanie jest znacznie łatwiejsze do wykonania, niż mogłoby się wydawać.

Na początek wbij cylinder całkowicie w ziemię, po czym wyjmij go z gleby, tak aby przestrzeń wewnętrzna pozostała wypełniona ziemią, ale na zewnątrz nie zaobserwowano gromadzenia się gleby.

Za pomocą noża usuwa się ziemię ze stalowego pierścienia i waży.

Na przykład masa gleby wynosi 450 gramów, objętość cylindra wynosi 235,5 cm3. Obliczając ze wzoru otrzymujemy liczbę 1,91 g/cm 3 - gęstość gleby, z czego współczynnik zagęszczenia gleby wynosi 1,91/1,95 = 0,979.

Budowa dowolnego budynku lub konstrukcji to odpowiedzialny proces, który poprzedza jeszcze ważniejszy moment przygotowania terenu pod budowę, zaprojektowania proponowanych budynków i obliczenia całkowitego obciążenia gruntu. Dotyczy to wszystkich bez wyjątku budynków przeznaczonych do długotrwałego użytkowania, którego czas trwania mierzy się w dziesiątkach, a nawet setkach lat.

Znając ilości ρ ,ρs I W możliwe jest obliczenie szeregu wyprowadzonych cech gleby:

Gęstość suchej gleby ρ re – stosunek masy szkieletu gruntu (bez wody porowej) m s do objętości tego gruntu Vo:

, t/m 3; gdzie: ρ – gęstość gleby, g/cm 3 ; w – wilgotność gleby, %.

Porowatość gleby N – stosunek objętości porów V porów do objętości całego gruntu V 0:
;
gdzie: ρ – gęstość gleby, g/cm 3 ; ρ d – gęstość suchej gleby, g/cm 3 ; ρ s – gęstość cząstek gleby, g/cm 3 ; w – wilgotność gleby, %.

Współczynnik porowatości mi – stosunek objętości porów V porów do objętości cząstek gruntu V 0:


Gleby piaszczyste ze względu na gęstość dzielą się, w zależności od współczynnika porowatości, na: Mocne (gęste) Średnio wytrzymałe (średnie gęstości); Niska wytrzymałość (luźna).

Poziom wilgotnościsenior – udział porów gleby wypełnionych wodą – stosunek wilgotności W do całkowitej wilgotności gleby W sat:


gdzie: ρ w – gęstość wody, g/cm 3. W zależności od stopnia uwilgotnienia gleby są: a) niskowilgotne (0,0).

Optymalne parametry gleby wyznaczane są w urządzeniu do wstępnego zagęszczania gleby. Ziemię do urządzenia wprowadza się warstwami i każdą warstwę zagęszcza się 30-40 uderzeniami ładunku spadającego z tej samej wysokości.

Wilgotność przy której max. Możliwy efekt zagęszczenia nazywany jest optymalną wilgotnością.

Gęstość szkieletu glebowego osiągnięta podczas huśtania. Wilgotność nazywana jest optymalną gęstością gleby.

5. Odkształcalność gruntów. Zależność od ściskania i jej analiza.

Ściśliwość gruntu– ich zdolność do zmniejszania objętości (oddawania osadu) pod wpływem ciśnienia zewnętrznego. Stopień ściśliwości gleby zależy od struktury gleby i jest ważną cechą właściwości mechanicznych gleby, która służy do obliczania osiadań budynków i różnych konstrukcji. Ściśliwość gruntów spowodowana jest zmianą ich porowatości pod wpływem obciążenia i następuje na skutek występowania wzajemnych przemieszczeń cząstek. Zmniejszanie grubości filmów wodno-koloidowych poprzez wyciśnięcie wody w gruntach nasyconych wodą oraz w wyniku zniszczenia wiązań krystalizacyjnych w gruntach silnie ustrukturyzowanych. Ze względu na to, że ściśliwość gruntów wiąże się ze spadkiem ich porowatości, w mechanice gruntów zwyczajowo charakteryzuje się ściśliwość gruntów poprzez zależność współczynnika porowatości od ciśnienia zagęszczenia. Ta zależność nazywa się kompresja i jest wyznaczany eksperymentalnie w warunkach laboratoryjnych przy użyciu dwóch typów urządzeń:

-drogomierz(jednoosiowe urządzenie ściskające ze sztywnymi bocznymi ściankami klatki, w której zamknięta jest próbka gleby) zwane także urządzeniem ściskającym;



- stabilizator(trójosiowe urządzenie ściskające z elastycznymi ściankami bocznymi otaczającymi glebę).

Dla gleby w stanie trójfazowym (szkielet + woda + powietrze), bez uwzględnienia jej cech strukturalnych, objętość jednostkowa będzie wynosić:
ρsk/ρ+Wρsk/100+σ/100=1,
gdzie ρ jest gęstością gleby, g/cm 3 ; W - wilgotność gleby,%; σ to objętość powietrza pozostająca w porach gleby po zagęszczeniu,%; 1 jednostka objętości gleby (1 cm 3); ρsk – gęstość suchej gleby, g/cm 3.

Stąd główna cecha zagęszczenia gleby (w stanie suchym), tj. jej gęstość określa wzór
ρsk =(1-σ) ρ/(100+Wρ).

Gęstość gleby, wilgotność i zawartość powietrza zależą od jej genezy, stopnia rozproszenia, warunków naturalnych terenu, obciążenia od kół samochodów i szeregu innych czynników. Gęstość glin pylastych piaszczystych wynosi 2,66 g/m 3 , gliniastych lekkich – 2,68, gliniastych lekkich – 2,69 i gliniastych ciężkich – 2,71, glin pylastych – 2,72 i glin oleistych – 2,71. W zależności od ziarnistości gleby zmienia się również zawartość powietrza: w glebach piaszczystych - 8-10%, w glinie piaszczystej -6-8%,
w iłach, w tym czarnoziemach - 4-5% i w iłach tłustych - 4-6%.

Wpływ wilgoci jest większy w przypadku gleby bardziej rozproszonej. Gleby silnie rozproszone są szeroko rozpowszechnione w ZSRR. Gleby takie charakteryzują się dużą powierzchnią właściwą, dużą wilgotnością i mrozem itp. (rozdz. 7.2).

Optymalna wilgotność Wо - wilgotność odpowiadająca maksymalnej gęstości gruntu ρmax przy najmniejszym zużyciu energii na zagęszczanie. Przy tej wilgotności woda w porach gleby jest w stanie zaadsorbowanym, a porowatość odpowiada objętości zawartej w niej wody, tj. gleba, zgodnie z mechaniką gleby, jest masą gleby (patrz ryc. 11.2) .

Ryż. 11.2. Zależność wilgotności od gęstości suchej gleby
Strefy; A - przy wilgotności mniejszej niż optymalna; B - przy optymalnej wilgotności; C - przy wilgotności powyżej optymalnej

W ZSRR opracowano standardową metodę wyznaczania wartości W® i ρmax, która jest szczegółowo omawiana w toku gleboznawstwa i mechaniki gruntów. Typowe dla zagęszczenia standardowego wykresy zależności gęstości suchej gleby od wilgotności przedstawiono na ryc. 11.3.


Ryż. 11.3. Wpływ energii zagęszczania i wilgotności na gęstość suchego gruntu 1 - standardowa metoda zagęszczania (ZSRR); 2 - zagęszczenie wzmocnione według zmodernizowanej metody Proctora (USA); 3 - linia z porami gleby wypełnionymi wodą kapilarną (masą gleby)

Jeśli wydasz więcej energii na zagęszczanie, objętość uwięzionego powietrza i wody zmniejszy się, a tym samym wzrośnie gęstość gleby. Zależność pomiędzy gęstością a zawartością wilgoci będzie widoczna w lewym górnym rogu wykresu. Łącząc punkty o największych wartościach gęstości suchego gruntu rzek, otrzymujemy linię prostą pod kątem a do poziomu, charakteryzującą przebieg zmian wilgotności optymalnej (patrz ryc. 11.3). Aby zwiększyć moduł sprężystości gleb, wiele krajów dąży do zwiększenia wymagań dotyczących gęstości. W szczególności w USA gleby zagęszcza się przy niższej optymalnej zawartości wilgoci niż w ZSRR, ze względu na większe zużycie energii na zagęszczanie (krzywa 2). Jednak wraz ze wzrostem wilgotności powyżej wartości optymalnej gęstość suchej gleby gwałtownie maleje, a charakter spadku jest dokładnie taki sam, niezależnie od energii wydanej na zagęszczanie (krzywe 3).

Maksymalna gęstość gleby przy zastosowaniu standardowej metody zagęszczania. Kryterium „maksymalnej gęstości” odpowiada zagęszczeniu mechanicznemu, na przykład gruntów spoistych, gdy cała znajdująca się w nich woda jest w stanie zaadsorbowanym, a porowatość odpowiada objętości wody porowej. Z analizy rys. 11.3 jasne jest, że standardowa metoda zagęszczania jest warunkowa. Charakterystyki wytrzymałościowe (moduł sprężystości gruntu E0, tarcie φ i spójność C, ustalone przy gęstości odpowiadającej standardowej metodzie zagęszczania, są znacznie niższe niż np. według zmodernizowanej metody Proctora * stosowanej w USA i innych krajach (ryc. 11.4). Zgodnie z tą metodą gleba jest zagęszczana przy użyciu znacznie większej ilości energii niż nasza.


Ryż. 11.4. Wpływ wilgotności i metody zagęszczania na właściwości wytrzymałościowe gruntów spoistych 1 - metoda zagęszczania przyjęta w USA (zmodernizowana metoda Proctora); 2-metoda standardowego zagęszczania (ZSRR); ϕ - tarcie; c - sprzęgło; E0 - moduł sprężystości gruntu

Współczynnik zagęszczenia gruntu spoistego według zmodernizowanej metody, równy, powiedzmy, Ko = 1, odpowiada standardowej metodzie zagęszczenia Ko = 1,1, tj. wymagania dotyczące gęstości gruntu są bardziej rygorystyczne niż w ZSRR.

*Zmodernizowana metoda jest szeroko stosowana w wielu krajach. Różni się od naszej standardowej metody zagęszczania tym, że grunt jest zagęszczany, co prawda w tym samym metalowym kubku, ale z ciężarem o masie 4,55 kg w 5 warstwach z łączną liczbą uderzeń 125. W naszym przypadku ciężarem o wadze zaledwie 2,5 kg jest zrzucany, a gleba zagęszczana w 3 warstwach.