Работа 1

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА ПИКНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Основная особенность дисперсных грунтов (далее грунты) – их раздробленность на отдельные твердые частицы различной крупности. Между частицами имеются полости (поры), которые могут быть заполнены жидкостью и газом, т.е. в общем случае грунт при положительной температуре является трехфазной средой.

Для большей наглядности распределение фаз в элементе грунта принято иллюстрировать (рис. 1.1). Здесь m _т, m _в – массы твердых частиц и воды (масса газа ничтожно мала и не учитывается); V _гр, V _т, V _п, V _в, V _г – объемы соответственно грунта, твердых частиц, пор, воды и газа, V _гр= V _т++ V _п, V _п= V _г + V _в.

 

Рис. 1.1. Объем и масса составляющих

грунта в его элементе

 

Плотность частиц грунта ρ _s – это отношение массы твердых (минеральных) частиц к их объему:

ρ _s = m _т/ V _т . (1.1)

Плотность частиц грунта зависит от минерального состава и наличия органики. Для кварцевых песков ρ _s =2,65г/см³, а для многих глин – 2,70-2,75г/см³.

В настоящее время методика определения плотности частиц грунта регламентируется ГОСТ 5180-84. Данный стандарт применяется для грунтов без жестких структурных связей, т.е. для дисперсных грунтов, за исключением крупнообломочных.

Согласно ГОСТ 5180-84 определение плотности частиц грунта выполняется пикнометрическим методом. При этом последовательно вначале находится масса m _т твердых частиц путем взвешивания пробы грунта, предварительно высушенного при температуре (105±2) ⁰С до постоянной массы, затем их объем V _т. Объем твердых частиц определяется по массе вытесненной ими жидкости плотностью ρ _w (на основе закона Архимеда), для чего используются сосуды (стеклянные колбы) с мерной риской (чертой), называемые пикнометрами (рис. 1.2, а).

 

 

Рис. 1.2. Пикнометр (а) и положение

мениска жидкости относительно риски (б)

 

Взвешиванием пикнометра с грунтом и жидкостью, налитой до мерной риски, а затем только с жидкостью, также налитой до риски (рис. 1.2, б), определяют соответственно массы m ₁ и m ₂. Величина (m _т+ m ₂- m ₁) – это масса вытесненной твердыми частицами жидкости плотностью ρ _w и соответственно величина (m _т+ m ₂- m ₁)/ρ _w – объем твердых частиц V _т. Плотность частиц грунта рассчитывается по формуле (1.1), принимающей вид

. (1.2)

Для всех грунтов, кроме засоленных и набухающих, в качестве жидкости используется дистиллированная вода, для засоленных и набухающих - нейтральная, т.е. не вступающая во взаимодействие с твердыми частицами и не растворяющая соли жидкость, например керосин, лигроин (ГОСТ 5180-84).

В лаборатории механики грунтов СПбГПУ студенты определяют ρ _s для песчаного (незасоленного) грунта, используя дистиллированную воду.