Специфично тегло на глината в m3. Плътност на почвата и специфично тегло

Плътност на почвата

Плътност - физическо свойство на почвите, измерено количествено чрез съотношението на тяхната маса към заемания обем. Физичните свойства, които характеризират връзката между масата и обема на скалите или минералите се наричат плътност.Плътността се използва като директен показател за изчисление при изчисляване на битово налягане, натиск върху подпорна стена, при изчисляване на устойчивостта на свлачищни склонове и склонове, слягания на конструкции, разпределение на напреженията в основните почви под основи, при определяне на обема земни работии т.н.

При инженерно-геоложките проучвания се използват следните характеристики: плътност на твърдите частици на почвата, плътност на почвата, плътност на сухата почва, плътност на почвата под вода, плътност на скелета на изсъхнала почва и др.Най-често срещаните са първите гри на индикатора.

Плътност на почвата p , g/cm 3 , kg/m 3 , илиПлътността на влажната почва е масата на единица обем на почвата с естествена влага и необезпокоявано от добавяне:

За да се определи плътността на почвата, преки и косвениметоди. Директните методи включват методи, основани на директно измерване на масата и обема на почвата, като правило, на нейните малки проби. Методи за определяне на плътността в лаборатория, според актуалните регулаторни документи, са дадени в табл. 4.5. Недостатъкът им е малкият обем на почвата в измерваните проби (получаване на "точкови" стойности) и необходимостта от извличането им от масива. Индиректните методи се основават на определяне на плътността на почвата без преки измервания на масата и обема на почвите. На първо място, те трябва да включват проникващи и ядрени (гама-лъчи) методи, които позволяват да се определи плътността на почвите директно в масива. Те са много продуктивни, имат достатъчна точност за практически цели и могат да се използват за единични и многократни определяния, което е важно за стационарни наблюдения.

Таблица 4.5

Методи за определяне на характеристиките на плътността на почвата

Определяне на плътността чрез метод на режещи пръстени . При прилагането на метода на режещия пръстен се избира режещ пръстен-самплер, който се смазва с e вътре тънък слойвазелин или грес. Горната почистена повърхност на почвената проба се изравнява чрез отрязване на излишъка с нож, режещият ръб на пръстена се поставя върху него и винтова преса или пръстенът се притиска леко в почвата през дюзата, като се фиксира границата на тестовата проба. След това земята извън пръстена се изрязва на дълбочина 5...10 mm под режещия ръб на пръстена, образувайки колона с диаметър с 1...2 mm по-голям от външния диаметър на пръстена. Периодично, но при изрязване на почвата, с лек натиск на пресата или дюзите, пръстенът се поставя върху почвената колона, като се избягват изкривявания. След запълване на пръстена почвата се изрязва на 8...10 мм под режещия ръб на пръстена и се отделя. Почвата, стърчаща извън ръбовете на пръстена, се отрязва с нож, повърхността на почвата се почиства наравно с ръбовете на пръстена и краищата се покриват с плочи. Пръстенът с пръст и плочи се претегля и плътността се изчислява с точност 0,01 g/cm 3 .

Метод за определяне на плътността на почвата чрез претегляне на восъчни проби във вода използва се за определяне на обема на малки монолити в лабораторията. Изрязва се почвена проба с обем най-малко 50 cm 3, придава се закръглена форма, след което се завързва с тънка здрава нишка със свободен край с дължина 15 ... 20 cm, с примка за окачване към обицата с тежести.

Завързана с конец почвена проба се претегля и се покрива с парафинова обвивка, като се потапя за 2–3 секунди в парафин, загрят до температура 57–60 °C. В същото време въздушните мехурчета, открити в замразената парафинова обвивка, се отстраняват чрез пробиване и заглаждане на местата на пробиване с нагрята игла. Тази операция се повтаря, докато се образува плътна парафинова обвивка.

За да се избегне напукване на восъчната обвивка, восъкът трябва да се нанесе веднага след като се разтопи. Парафинирането на пробата трябва да се извършва много внимателно. Вдлъбнатините в повърхността, включително вдлъбнатините от паднали камъни, трябва да се покрият с разтопен парафин с помощта на четка.

Когато пробата се постави във вода, трябва да се внимава да не се задържат мехурчета отдолу. Охладената восъчна проба се претегля, преди да бъде потопена във вода и след това в съд с вода. За да направите това, над съда за везна се монтира стойка за съд с вода по такъв начин, че да не докосва тавата за везна (или окачването се отстранява, балансирайки везната с допълнителен товар). Пробата се окачва на гредата и се спуска в съд с вода. Обемът на съда и дължината на резбата трябва да гарантират, че пробата е напълно потопена във вода. В този случай пробата не трябва да докосва дъното и стените на съда. Когато пробата се постави във вода, трябва да се внимава да не се задържат въздушни мехурчета под пробата.

Разрешено е да се прилага метод за обратно претегляне: съд с вода се поставя върху купата с везни и се претегля. След това пробата, окачена от статива, се потапя в течността и съдът с вода и потопената в него проба се претеглят отново. Везната трябва да се поддържа от стойка или платформа над контейнера, така че да има достатъчно свободно пространство между стойката и горната част на контейнера (Фигура 4.8). За определяне на плътността могат да се използват и денситометри. Контейнерът трябва да се напълни почти до върха с вода, а тестовата проба трябва да бъде напълно потопена във вода, така че суспензията да е във водата, без да докосва дъното или стените на съда.

Ориз. 4.8. Метод за определяне на плътността чрез претегляне във вода

Претеглената проба се изважда от водата, попива се с филтърна хартия и се претегля, за да се провери херметичността на черупката. Ако масата на пробата се е увеличила с повече от 0,02 g спрямо оригинала, пробата трябва да се изхвърли и тестът да се повтори с друга проба.

Плътност на земята Р, g / cm 3, изчислено по формулата

където м- тегло на почвената проба преди парафиниране, g; м- тегло на восъчна почвена проба, g; m2- резултатът от претеглянето на пробата във вода (разликата между масите на восъчната проба и изместената от нея вода), g; п стр- плътността на парафина, взета равна на 0,900 g/cm, pw-плътност на водата при температура на изпитване, g/cm 3 .

При прилагане на метода на обратно претегляне, плътността на почвата се изчислява по формулата

където м-тегло на почвената проба преди парафиниране, g, п стр- плътността на парафина, взета равна на 0,900 g/cm 3 ; pw- плътност на водата при температура на изпитване, g/cm 3 , че -тегло на съда с вода, g; пие масата на съда с вода и восъчната проба, потопена в него, g.

За плътни скалисти и полукаменисти почви, чиято порьозност е фракции от процент или 1 ... 2%, насипната плътност може да се определи без парафиниране.

Метод на изместване на течности . Метален съд трябва да се постави върху основа и да се напълни с вода до ниво, по-високо от поддържаното от сифона. Приемникът за изместена вода е монтиран под изходния край на сифона.

Почвената проба и приемникът трябва да бъдат претеглени с точност до 0,1 g. Всички повърхностни празнини трябва да бъдат запълнени с неразтворим в течност материал. Кухини от паднали камъни не трябва да се запълват. Ако е необходимо, пробата може да бъде напълно покрита чрез многократно потапяне в разтопен парафин. Восъчната проба трябва да бъде охладена и претеглена с точност до 0,1 g.

Ориз. 4. 9. Метод за определяне на плътността чрез изместване на течност (130)

Почвената проба трябва да бъде напълно потопена в контейнера, сифонният клапан трябва да се отвори, за да позволи на изместената течност да изтече в приемника, след това приемникът с течност трябва да се претегли с точност до 0,1 g.

За определяне съдържанието на влага се взема представителна част от пробата, без парафин, пластилин или шпакловка.

Метод за претегляне на проба в неутрална течност се използва за определяне на плътността на замръзналите фино диспергирани почви с тънкослойни и фино мрежести криогенни текстури с дебелина на минералните слоеве не повече от 0,5 см. Пробата се претегля в съд с вместимост 1000 cm 3, дву- трети пълни с неутрална течност. В процеса на работа се измерва температурата на течността и нейната плътност, лявата ръка с чашата се отстранява от везната и везната се балансира с торба с сачма, окачена на куката на лявата ръка. Проба от замръзнала почва с обем ns по-малък от 50 cm 3 се завързва с найлонова нишка, окачва се от лявата обеца на везната и се претегля. Съд с неутрална течност се поставя върху стойката за везни от лявата страна, проба от замръзнала почва се зарежда в течността на дълбочина най-малко 5 ... 7 cm и се претегля отново. Проба от замръзнала почва по време на претеглянето не трябва да влиза в контакт с дъното и стените на съда. След претегляне на замръзналия монолит във въздуха и след това в неутрална течност се определя общата плътност на замръзналата почва. Точността на измерване на плътността е 0,02 g/cm 3 .

Неутралната течност, използвана в деня на определяне на обема на почвата, трябва да има точка на замръзване под точката на замръзване на тази почва, да не реагира с почвата и да не разтваря лед. Обикновено като неутрална течност се използват керосин, глицерин, толуен и нафта. Плътността на тези течности се определя с ареометър.

Метод за измерване на образци с правилна геометрична форма (обемен метод) се използва за определяне на плътността на скалисти и замръзнали почви. При избора на монолит му се придава определена форма, което дава възможност да се определи обемът на почвата в ненарушена композиция. Избраната почвена проба се претегля и монтира обща плътност на почвата, а след изсъхване до постоянно тегло - плътността на почвения скелет.Обикновено при определяне на плътността на почвата на монолитите се придава форма на куб или паралелепипед. За да определите приблизителната стойност Рвърху монолити (с обем най-малко 50 cm 3), извлечени от сондажи, се измерват техният диаметър, височина (с точност 0,01 cm) и маса.

Ориз. 4.10. Определяне на плътността на почвата по метода на обемно изместване: а - с помощта на полиетилен, облицован в отвора: б-е помощапарат за зареждане с пясък: в - апарат с гумен балон

Метод на дупка (метод на обема) използва се за определяне на общата плътност на замръзналите дисперсни скали с масивни и шлирен криогенни текстури и за груби кластични скали (фиг. 4.10). Методът се използва при работа в открити рудници. Дъното на изработката се изравнява и почиства. В дъното на ямата се прави вдлъбнатина - дупка с размери най-малко 30 х 30 х 30 см. Избраната от дупката почва се претегля на тиганова везна с точност до 1,0 г. След избиране на почвата, дъното на отвора е облицовано със синтетичен филм (фиг. 4.10, а),след това дупката се запълва с вода или се покрива със сух пясък с размер на зърното от 0,5 до 3,0 мм. Измереният пясък трябва да е равномерен и чист. Измерва се обемът пясък или обемът вода, необходим за запълване на дупката, и по този начин се определя обемът на почвата, отстранена от дупката. След като определите масата на почвата и нейния обем, изчислете общата плътност на почвата.

Радиоизотопни методи се използват главно за измерване на плътността на почвите в естествено явление. Има два метода за измерване на плътността с помощта на гама лъчение: метод на гама лъчи и метод на разсеяно лъчение. гама лъчение. Изогоните на цезий-137 и кобала-60 се използват главно като източници на гама-лъчение.

Гамаскопски методсе основава на отслабването на интензитета на гама-лъча в зависимост от плътността на веществото, през което лъчът преминава. На практика се използват три варианта на гамаскопичния метод: а -източникът и детекторът на гама лъчение са поставени в паралелни кладенци в земята; б- детекторът на радиация е на повърхността, а източникът е в земята; в- източникът на излъчване и детекторът са разположени от двете страни на изследвания обект (проба, монолит и др.). Гамаскопският метод е приложим за измерване на плътността на почвите до дълбочина 1,5...2,0 m.

Метод на разсеяно гама лъчениеизползва се за измерване на плътността на почвата в кладенците. Ако в кладенеца се поставят източник на гама кванти и детектор, тогава част от гама квантите, които влизат в почвата от кладенеца поради разсейване от електроните на атомите на почвата, ще се върнат в кладенеца и ще бъдат записани от детектора. За измерване на плътността по радиоизотопни методи, местната индустрия произведе радиоизотопен влагомер UR-70 и измервател на повърхностна дълбочина PPGR-1, предназначени за сондажни измервания на дълбочина 30 м. За измерване на плътността на горната почва слой до дълбочина 0,3 m се използва плътномер тип IOMR-2. Точността на измерване на плътността варира в рамките на ±(0,02...0,04) g/cm 3 в зависимост от вида на устройството. Времето за измерване в една точка не надвишава 3 минути.

Като цяло, стойността на плътността на дисперсните почви варира от 1,30 до 2,20 g/cm 3 . Почвите, характеризиращи се с наличието на твърди кристализационни връзки между частиците имат висока плътност, чиято стойност при ниска порьозност се доближава до стойностите на твърдите частици. По този начин, плътността на магматични скали варира в рамките на 2,50 ... 3,40 g / cm 3 (нараства от киселинни скали до основни и ултраосновни); калъпи и алевролити - 2,20-2,55; варовик - 2,40-2,65; мергели - 2,10...2,60; пясъчници - 2,10-2,40 g / cm 3. Плътността на наводнения торф поради ниската плътност на скелета варира от 1,02 до 1,10 g/cm 3 .

Стойността на плътността на почвата зависи от минералния състав, съдържанието на влага и естеството на състава (порьозност): с увеличаване на съдържанието на тежки минерали, плътността на почвата се увеличава, а с увеличаване на съдържанието на органични вещества, тя намалява; с увеличаване на влажността, плътността на почвата се увеличава: при дадена порьозност тя ще бъде максимална в случай на пълно запълване на порите с вода; с увеличаване на порьозността плътността на почвата намалява.

Плътността на значителна част от седиментните скали в Повече ▼зависи от тяхната порьозност и влагосъдържание и в много по-малка степен от минералния състав, което се обяснява с широк спектър от промени в порьозността (влаго- и газонаситеност) на тези скали, рязката разлика в плътността на твърди, течни и газообразни компоненти и относително постоянната плътност на най-разпространените скалообразуващи минерали. Стойността на плътността на почвата на магматични, метаморфни и в значителна част хемогенни скали се определя основно от тяхната минерален състав, тъй като порьозността на тези скали обикновено е незначителна.

Плътност на твърдите вещества в почвата p s , g / cm 3 или kg / m 3, те наричат ​​масата на твърдия компонент (представен от минерален или органичен компонент) в единица обем на почвата, представена само от твърдия компонент:

Стойност плътност на твърдите веществапочвата се определя от минералния състав, наличието на органични и органо-минерални вещества и е среднопретеглената плътност на тези почвени компоненти при липса на кухини и влага.

Определяне на плътността на почвените твърди частици по пикнометричен метод . Почвена проба във въздушно-сухо състояние се натрошава в порцеланов хаван, средна проба с тегло 100 ... 200 g се взема на четвъртинки и се пресява през сито с №. От смесена средна проба се взема проба от почвата в размер на 15 g за всеки 100 ml от капацитета на пикнометъра и се изсушава до постоянно тегло. От средна проба трябва да се вземе порция торфена почва или торф в размер на 5 g суха почва за всеки 100 ml от капацитета на пикнометъра, който в този случай трябва да бъде най-малко 200 ml. Почвата е разрешена да се използва във въздушно сухо състояние, като се определи нейното хигроскопично съдържание на влага.

Претегля се пикнометър, напълнен до 1/3 с дестилирана вода. След това в нея се изсипва през фуния изсушена почвена проба, претегля се отново, разклаща се и се слага да се вари в пясъчна баня. Продължителността на тихото кипене (от момента на започване на кипене) трябва да бъде: за пясъци и пясъчни глини - 0,5 часа, за глинести и глини - 1 час. След кипене пикнометърът трябва да се охлади до стайна температура и да се допълни с дестилирана вода менискусът съвпадна с него. Пикнометърът се избърсва отвън и се претегля. След това съдържанието на пикнометъра се излива, в него се излива дестилирана вода, държи се във водна баня при същата температура и се претегля.

Плътността на почвените частици /> „ g / cm се изчислява по формулата

където mo е масата на сухата почва, g; m1 е масата на пикнометъра с вода и почва след кипене при температурата на изпитване, g; m2- маса на пикнометъра с вода при същата температура, g; r n,- плътност на водата при същата температура, g/cm 3 .

В случай на използване на почва във въздушно-сухо състояние, w 0 се изчислява по формулата

където м- тегло на въздушно-сухата почвена проба, g; Р- хигроскопична влажност на почвата, %.

При определяне на p, почва, трябва да се има предвид: възможността за разтваряне на прости соли в процеса на определяне, което води до подценени стойности п.сза да се избегне това, при определяне на специфичното тегло на засолените почви водата се заменя с неутрални течности (керосин, бензин, толуен и др.); възможността за силно притискане на водния слой около частиците колоидна глина, причинено от молекулярните сили на привличане, което води до надценени стойности; за да се предотврати това, трябва да се използват течности с ниско повърхностно напрежение (толуен, ксилен и др.); възможността за непълно отстраняване на въздуха, адсорбиран върху повърхността на частиците, което води до подценени стойности.

В съответствие с плътността на най-разпространените скалообразуващи минерали, плътността на твърдите частици в повечето почви варира от 2,50 до 2,80 g/cm 3 . Тя се увеличава с увеличаване на съдържанието на тежки минерали в почвите, следователно в основните и ултраосновните скали плътността е значително по-висока (3,00 ... 3,74 g / cm 3), отколкото в киселинните (например в гранитите 2,63 . .. 2,75 g / cm 3, по-често 2,65 ... 2,67 g / cm 3). В табл. 4.6 показва приблизителните стойности на плътността на частиците на диспергирани почви, които не съдържат водоразтворими соли и органични вещества. Тези средни стойности обикновено се вземат при липса на директни определяния на плътността на твърдите вещества за изчисляване на серия от свойства на почвата, по-специално порьозност и коефициент на порьозност.

Таблица 4.6

Стойности на плътността на частиците от дисперсна почва

Наличието на органична материя рязко намалява плътността на твърдите частици на почвата, тъй като тяхната плътност е ниска в сравнение с минералния компонент. Ето защо плътността на твърдия компонент на торф, торфени почви и почви е значително по-ниска в сравнение с минералните почви.

торф п.сварира от 1,20 до 1,89 g / cm 3, за торф с нормална пепел - до 1,84 g / cm ", за торфени почви - до 2,08 g / cm 3. Стойностите са по-често срещани стр 3в диапазона от 1,4 до 1,6 g / cm 3, 1,5 g / cm се взема предвид при изчисленията. Минимални стойностиВ торфовете от дървесната група и торфовете са отбелязани показатели при близки стойности на пепелното съдържание. съдържащи дървесни остатъци, максимум - в торф от групата на мъховете.

Поради сложността на определянето, плътността на торфените частици може да се изчисли по формулата

Като се има предвид, че плътността на органичните частици п.с op G \u003d 1,5 g / cm 3, плътността на минералните частици средно r в * w\u003d 2,65 g / cm 3, тогава формулата е опростена:

Таблица 4.7

Нормативно обръщане на плътността на частиците на засолените почви

Плътност на почвения скелет p d , g / cm 3 или kg / m 3, те наричат ​​масата на твърдия компонент на единица обем почва, изсушена при температура 105 ° C, с естествена (ненарушена) структура:

Стойността на плътността на почвения скелет се използва за изчисляване на порьозността, коефициента на порьозност, както и за характеризиране на степента на уплътняване глинести почвив насипни конструкции.

Плътността на почвения скелет се определя експериментално или по-често се изчислява от стойностите на плътността на почвата (R)и влажност (u-) по формулата:

Според плътността на скелета п гвсички почви са разделени на разновидности (Таблица 2.2)

Ориз. 4.11. Идеални моделиподреждане на насипни и плътни частици песъчливи почви

Степен на плътност на почвата Документ за самоличност-При изграждане на насипи, насипни язовири, земни язовири и други насипи земни работинеобходимо е да се знае плътността на почвите с насипно и плътно добавяне. Пясъчните почви могат да варират значително по степента на плътност или естеството на добавянето. Например, в зависимост от естеството на подреждането на топки със същия размер, порьозността на системата може да варира от 47,64% при най-хлабавото кубично подреждане до 25,95% при най-плътното тетраедрично подреждане (фиг. 4.11). В истински песъчливо-прашни почви, поради разликата в размерите на техните частици, порьозността варира в по-широк диапазон - от 8 ... 10 до 80%.

За песъчливи почви, за които на практика не винаги е възможно да се определи плътността на скелета с естествена структура, тя често се определя върху въздушно-сухи проби с нарушен състав в две състояния: изключително рохкав и плътен.

За да определим количествено плътността на пясъците, ние използваме индекс на относителна плътност или степен на плътност (Документ за самоличност)определя се по формулата

където д- коефициент на порьозност с естествена или изкуствена добавка; emax - коефициент на порьозност при изключително плътното добавяне; e min - коефициент на порьозност в изключително насипен състав.

За броене ДОКУМЕНТ ЗА САМОЛИЧНОСТнеобходимо е да има данни за резултатите от полеви определения на количеството ди за това Почва В лабораторни условия определете emah и e min. За намиране на e min обикновено се използва изсипване на насипна почва в измервателен съд, а за определяне на em се използват динамични методи за уплътняване на почвата в измервателен съд.

Но степените на плътност документ за самоличностпясъците се разделят според таблицата. 2.3. Когато //> = 0, почвата е в най-рохкаво състояние и кога документ за самоличност= 1 почвата има най-гъст състав.

Почвите с различен зърнен състав имат значително отлични стойности emax и em min, като с увеличаване на фината намаляват. Граничните стойности на коефициентите на порьозност nt се влияят по-малко от формата на частиците. С увеличаване на закръглеността и сферичността те намаляват, следователно, използването на стойността на относителната плътност като характеристика на добавената плътност документ за самоличност,който отчита както състава на зърната, така и формата на частиците, дава най-обективния критерий за обемната плътност.

За да определите характеристиките на уплътнената почва, прилагайте метод за определяне на максималната плътност,който се състои в установяване на зависимостта на плътността на почвения скелет от неговото съдържание на влага при уплътняване на проби с постоянен разход на работа по тяхното уплътняване и в определяне на максималната плътност на скелета на почвата от тази зависимост (rmax).Влажността, при която се достига максимална плътност на почвения скелет е оптимална влажност wopt

Метод за лабораторно определяне на максималната плътност (стандартен метод на уплътняване) се състои в установяване на зависимостта на плътността на сухата почва от нейното съдържание на влага при уплътняване на почвени проби с постоянно уплътняване и постоянно повишаване на влажността на почвата.

Инсталацията (фиг. 4.12) за изпитване на почвата по стандартен метод на уплътняване трябва да включва: устройство за механизирано или ръчно уплътняване на почвата от падащ от постоянна височина товар; плесен за почвена проба. Конструкцията на устройството за уплътняване на почвата трябва да гарантира, че товар с тегло (2500 ± 25) g пада по направляващия прът от постоянна височина (300 ± 3) mm на диаметър на наковалнята (99,8 ± 0,2) мм. Съотношението на масата на товара към масата на водещия прът с наковалнята трябва да бъде не повече от 1,5. При механизиран метод на уплътняване устройството трябва да включва механизъм за повдигане на товара до постоянна височина и брояч за броя на ударите. Уредът трябва да бъде поставен върху твърда хоризонтална плоча (бетонна или метална) с тегло най-малко 50 kg. Отклонението на повърхността от хоризонтала не трябва да надвишава 2 mm/m.

Формата за почвена проба трябва да се състои от цилиндрична част, палет, затягащ пръстен и дюза. Цилиндричната част на матрицата трябва да има височина (127,4 ± 0,2) mm и вътрешен диаметър (100,0 + 0,3) mm. Якостта на опън на метала на цилиндричната част на матрицата трябва да бъде най-малко 400 MPa. Цилиндричната част на формата може да бъде от една част или да се състои от две разглобяеми секции.

За изпитване на почвата по стандартния метод на уплътняване се използват почвени проби с нарушен състав, взети от минни изработки (ями, ями, сондажи и география), разкрития или складирани масиви.

Масата на почвената проба с нарушен състав, необходима за приготвянето на почвената проба при естествена влажносттрябва да бъде най-малко 10 kg при наличие на частици по-големи от 10 mm в почвата и не по-малко от 6 kg - при липса на частици по-големи от 10 mm. Проба от нарушена почва, представена за изпитване, се изсушава при стайна температура или в пещ до състояние на сухо. Сушенето в пещ на несвързани минерални почви е разрешено при температура не повече от 100 ° C, кохезивна - не повече от 60 ° C. По време на процеса на сушене почвата периодично се смесва. Почвените агрегати се раздробяват (без да се раздробяват едри частици) в смилащо устройство или в порцеланов разтвор.

Ориз. 4.12. Устройства за стандартно уплътняване на почвата: а - устройство на NPO Geotek LLC (140]); б - апарат "Союздорния" (с две чаши); в - схема на устройството "Союздорния" f28f: I - палет; 2 - разделен цилиндър с вместимост 1000 см*:

3 пръстен; 4 дюза; 5 наковалня: 6 тегло 2,5 кг; 7 водещ прът; 8 - ограничителен пръстен; 9 - затягащи винтове

Почвата се претегля и пресява през сита с отвори с диаметър 20 мм и 10 мм. В този случай цялата маса на почвата трябва да премине през сито с отвори с диаметър 20 mm. След това отсеяните големи частици се претеглят. Ако масата на почвените частици, по-големи от 10 mm, е 5% или повече, се извършва по-нататъшно изпитване с почвена проба, преминала през 10 mm сито. Ако масата на почвените частици, по-големи от 10 mm, е по-малка от 5%, почвата се пресява допълнително през сито с отвори с диаметър 5 mm и се определя съдържанието на частици, по-големи от 5 mm. В този случай се провежда допълнително изпитване с почвена проба, прекарана през 5 mm сито.

Вземат се проби от пресятите едри частици, за да се определи тяхното съдържание на влага и средна плътносттвърди частици. Вземат се проби от почвата, която е преминала през ситото, за да се определи нейното хигроскопично съдържание на влага. Изчислете съдържанието на големи частици в почвата Да се, %, с точност 0,1% по формулата

(4.1)

където mc- маса на пресяваните едри частици, g; w g- влажност на пресяваната почва във въздушно-сухо състояние, %; t r -маса на почвената проба във въздушно-сухо състояние, g; то. - влажност на екранираните големи частици, %.

От пресятата почва се взема почвена проба за тестване чрез четвъртиране (/ Ir ") с тегло 2500 г. Позволено е целият цикъл на изпитване да се проведе с една избрана проба.Взетата проба се поставя в метална тестова чаша.

Количество вода В, g, за допълнително овлажняване на избраната проба до съдържанието на влага от първия тест, изчислено по формулата

(4.2)

където m p "- маса на избраната проба, g; w-влажност на почвата за първо изпитване, определена по габл. 4.8, %; wg-съдържание на влага на пресяваната почва във въздушно-сухо състояние, %.

Таблица 4.8

Стойности за влажност на почвата за първия тест

Изчисленото количество вода се въвежда в избраната почвена проба на няколко стъпки, като почвата се смесва метална шпатула, след това прехвърлете почвената проба от чашата в ексикатор или плътно затворен съд и я дръжте при стайна температуранай-малко 2 часа за несвързани почви и най-малко 12 часа за кохезионни почви.

Цилиндричната част на матрицата (предварително претеглена) се монтира върху палета, без да се затяга с винтове, затягащият пръстен е монтиран от горната страна на цилиндричната част на матрицата, цилиндричната част на матрицата се затяга последователно с винтовете на палета и пръстена, избършете вътрешна повърхносттехнически вазелин. Сглобената форма се монтира върху основната плоча и се проверява допускът на водещия прът и цилиндричната част на формата и свободното движение на товара по направляващия прът.

Изпитването се провежда чрез последователно повишаване на влажността на почвата на изпитваната проба. По време на първото изпитване влажността на почвата трябва да съответства на стойността, посочена в табл. 4.11. При всяко следващо изпитване влажността на почвата трябва да се увеличи с 1 ... 2% за несвързани почви, с 2 ... 3% за кохезионни почви.

Количеството вода за навлажняване на пробата за изпитване се определя по формулата (4.2), като се приема като w gи wсъответно влажност по време на предишните и следващите тестове.

Почвените проби се тестват в следващата поръчка: пробата се прехвърля от ексикатора в метална чаша и се разбърква добре; дебел слой почва

5.. .6 см заредени в сглобена формаот пробата и леко уплътнете повърхността му на ръка. Уплътняването се извършва с 40 удара на товар от височина 30 см, но с наковалня, фиксирана върху водеща пръчка. Подобна операция се извършва с всеки от трите слоя почва, последователно заредени във формата. Преди зареждането на втория и третия слой повърхността на предишния уплътнен слой се разхлабва с нож на дълбочина 1...2 mm. Преди полагането на третия слой върху матрицата се монтира дюза; след уплътняване на третия слой, извадете дюзата и отрежете изпъкналата част от почвата наравно с края на матрицата. Дебелината на изпъкналия слой на отрязаната почва не трябва да надвишава 10 мм. Ако изпъкналата част на земята надвишава 10 mm, е необходимо да се извърши допълнителен брой удари в размер на един удар на 2 mm излишък.

Вдлъбнатините, образувани след почистване на повърхността на пробата, поради утаяване на големи частици, се запълват ръчно с пръст от останалата взета проба и се изравняват с нож.

Претеглете цилиндричната част на матрицата с уплътнена почва (мили)и изчислете плътността на почвата R ( , g / cm 3, съгласно формулата

аз де м,- маса на цилиндричната част на матрицата с уплътнена почва, g; м,-маса на цилиндричната част на матрицата без почва, g; V-капацитет на матрицата, см".

От цилиндричната част на матрицата се отстранява уплътнена почвена проба, а от горната, средната и долната част на пробата се вземат проби за определяне на влажността на почвата. Почвата, извлечена от формата, се прикрепя към частта от пробата, останала в чашата, натрошава се и се смесва. Размерът на агрегатите не трябва да надвишава най-голям размерчастици от изследваната почва.

След добавяне на вода почвата се разбърква старателно, покрива се с влажна кърпа и се държи най-малко 15 минути за несвързани почви и най-малко 30 минути за кохезионни почви. Второто и следващите изпитвания на почвата трябва да се извършат в съответствие с описаната по-горе процедура.

Изпитването трябва да се счита за завършено, когато с увеличаване на влажността на пробата по време на следващите две изпитвания има постоянно намаляване на масата и плътността на уплътнената почвена проба, а също и когато водата се изстисква по време на удари или се отделя втечнена почва през фугите на матрицата. Уплътняването на еднородни по гранулометричен състав почви и дрениращи почви се спира след появата на вода във фугите на матрицата, независимо от броя на ударите при уплътняването на пробата.

Въз основа на плътността и съдържанието на влага на почвата, получени в резултат на последователни тестове, стойностите на плътността на сухата почва g/cm 3 се изчисляват с точност от 0,01 g/cm 3 по формулата

където пи-плътност на почвата, g / cm "; wi - влажност на почвата по време на следващото изпитване,%.

Резултатите от изпитването са представени под формата на графики на зависимостта на плътността на сухата почва от съдържанието на влага (фиг. 4.13). от най-високата точкаграфиките за кохезионни почви намират стойността на максималната плътност и съответната стойност на оптималното съдържание на влага.

Ориз. 4.13. Графики за определяне на максимална плътност и оптимална влажност: а) кохезионни почви: б) несвързани почви

За несвързани почви стандартната крива на уплътняване може да няма забележим максимум. В този случай стойността на оптималното съдържание на влага се приема с 1,0 ... 1,5% по-малко от съдържанието на влага и "„, при което се изстисква водата. Стойността на максималната плътност се взема по съответната ордината. В същото време време се взема 1,0% за чакълестите пясъци, едри и средни по големина, 1,5% - за фините и тинести пясъци.

Ако почвата съдържа големи частици, които са отстранени от пробата преди тестването, тогава, за да се вземе предвид влиянието на техния състав, установената стойност на максималната плътност на сухата почва се коригира по формулата

Където p * е плътността на големите частици, g / cm 3; Да се- съдържание на едри частици в почвата, %.

Стойността на оптималната влажност на почвата w opl ,%, определено по формулата

За да контролират правилността на изпитване на кохезионни почви, те изграждат "нулева въздушна линия",показващи промяната в плътността на сухата почва от влага, когато порите й са напълно наситени с вода. Двойки числа rlи w,за изграждане "нулеви въздушни линии"при плътността на почвените частици стр. 5се определя, като се имат предвид стойностите на влажността, по формулата

Където p е плътността на почвените частици, g / cm "; p и е плътността на водата, равна на 1 g / cm".

Низходящата част на стандартната графика за уплътняване не трябва да се пресича "нулева въздушна линия".

Броят на последователните изпитвания на почвата с увеличаване на нейното съдържание на влага трябва да бъде най-малко пет и достатъчен за определяне на максималната стойност на плътността на сухата почва съгласно стандартния график за уплътняване. Допустимо несъответствие между резултатите от паралелни определяния. получен при условия на повторяемост, не трябва да надвишава 1,5% за максимална плътност на суха почва, за оптимално съдържание на влага -10% .

За определяне на максималната плътност и оптималната влажност на почвата (според BS, ASTM и др. чужди стандарти) се прилагат методът на Проктор и модифицираният метод на Проктор. Процедурата за изпитване по метода на Proctor и тяхната обработка са подобни на горния метод, изискванията за почвите и оборудването също са близки: диаметърът на частиците е не повече от 20 mm; теглото на чука, според BS, е 2,5 кг (или 4,5 кг); височина на падане 300 мм (или 450 мм); според ASTM тегло на чука - 2,5 кг (или 4,5 кг); височина на падане 305 мм (или 457 мм). Разликите между руския стандарт и чуждестранните са, че диаметърът на чука при чуждестранните устройства е 50 мм, докато при домашните устройства диаметърът на чука съответства на вътрешния диаметър на стъклото 99,8 мм. Чук за ръчно и автоматично уплътняване на почвата от ЕЛЕ, както и графика за определяне на максимална плътност и оптимална влажност на почвата, по БС. показано на фиг. 4.14.

Привеждането на стойностите на максималната плътност и оптималното съдържание на влага за основните сортове почви, определени по стандартния метод на уплътняване, до стойностите, получени по методите на Proctor, се извършва чрез умножаване по коефициентите на преобразуване, дадени в табл. 4.9.

Ориз. 4.14. Метод на Проктор: а - Prapor Proctor за ръчно уплътняване на почвата;

6 - механизъм за автоматично уплътняване на почвата; към графика за определяне на максималната плътност и оптималната влажност на почвата (136)

Таблица 4.9

Коефициентът на редукция на стойностите на максималната плътност и оптималната влажност на почвата до стойностите, получени по методите на Proctor

Резултатите от изпитването са представени и под формата на графики на зависимостта на плътността на сухата почва от съдържанието на влага (фиг. 4.14). Отзад оптимална влажностприемете влажност, съответстваща на максималната плътност.

Като се има предвид, че почвата е сложна дисперсна среда, състояща се от минерални твърди частици и порово пространство, запълнено в най-общ план с вода (поров флуид) и въздух, концепцията за плътността като физическо количествосъщо е сложен и придобива сигурност само ако се посочи точно плътността на кои фази на почвата става въпрос.

След това експериментът се провежда по обичайния начин, както е описано по-горе. За да се определи обемът на чистата почва, е необходимо да се извади обемът, зает от парафин от намерения общ обем на восъчна почва. Обемът на восъка се определя лесно чрез претегляне на пробата преди и след парафинирането и отчитане на специфичното тегло на самия восък, обикновено близо до 9 kN/m 3 .

Специфичното тегло на значителните кохезионни монолити на почвата се определя с достатъчна точност чрез директно измерване на монолита, на който е дадена правилната геометрична форма, например цилиндрична, и последващото му претегляне. На практика за определяне на специфичното тегло на мокра (и суха) почва често се използва метален пръстен със заострен режещ ръб с диаметър до 15 см и височина до 5 ... 10 см. За вземане на проби пръстенът е притиснат в почвата. Обем на пробата в този случайопределя се от вътрешния обем на цилиндъра.

Специфичното тегло на влажните глинести почви обикновено е 19,5...21,0 kN/m 3 . Специфичното тегло на сухите несвързани насипни почви обикновено варира от 15,8 до 16,5 kN/m3.

Обемът на несвързаните пясъчни почви се определя в две състояния: най-рохкавият и най-плътният. Определянето се извършва чрез полагане на пясъка в мерителен съд, а пясъците се изпитват в суха форма или под вода. Необходимата максимална ронливост на пясъка се постига чрез внимателно изсипването му в съд, а максималната плътност се постига чрез внимателно заливане до постоянна маса или чрез поставяне на съд с пясък върху вибрираща маса.

Ръчно изкопаванесе прави с помощта на инструмент за окопаване: лопати, лопати, брадви, чопъри. За същинския изкоп се използват лопати, за копаене - щик. Брадвите и чопърите се използват за отстраняване на корени и тел, което може да бъде важно при подготовката на основата за. Разработката на почвата се извършва от екип от минимум 2 - 3 души, а в големи обеми - от няколко екипа.

Изчисление на изкопа

Изчисляването на изкопа се извършва преди началото на работата, тъй като много зависи от това, от това изчисление. Например, в моята практика имаше случай, когато поради неправилно извършени изчисления на почви от службата на клиента загубите по време на извършване на работа достигнаха 90 000 рубли. В друг случай, по време на разработването на ямата, съседите са изчислили погрешно обема на изкопните работи и са подценили разходите за отстраняване, което доведе до превишаване на прогнозната цена с повече от 400 000 рубли.

Също така е необходимо да се вземе предвид работата, която ще бъде извършена преди изкопни работи, например, може да бъде. Нямаме предвид самата работа, а, така да се каже, последствията от такава работа - ясно е, че ще трябва, да речем, първо да изкопаете слепата зона (тоест вече да извлечете обема на почвата) и след това, ако новата сляпа зона е по-широка от старата, разширете и ямата за фундамент за нея (по-голям обем). Може да се наложи да премахнете боклука и да го извадите, премахнете плодороден слойи т.н.

И така, трите "стълба", на които се основава всяко изчисление на базата на работа, свързана с избора на определени почви, са обемът на почвата, нейната категория и износът. Нека се опитаме да разберем това:

1. Обем на почвата- тук всичко е доста просто. Изчисляваме кубичния капацитет, който трябва да бъде изтеглен, и получаваме обема на изкопа. В същото време трябва да се разбере, че кубатурата е строго понятие, но ние нямаме нищо строго, така че изкопаната почва вероятно ще бъде малко по-голяма, отколкото в нейната прогнозен обем. Например, имаме сграда, която трябва да бъде заобиколена от щора. Периметърът на сградата е 230 метра. Ширината на слепата зона е 1 метър, дълбочината на възглавницата е 18 см (пясък и чакъл в твърдо тяло, тоест уплътнени). Съответно, ние считаме свиването на пясъка и чакъла и вместо 18 см получаваме цели 20 - 21 см. Тоест трябва да премахнем почвата на дълбочина 0,2 метра, ширина 1 метър и дължина от 230 ходови метри. Общо 0,2 x 1 x 230 = 46 кубични метра. Интересно е, че много хора забравят за " твърдо„при подреждане на възглавница от пясък и чакъл, но междувременно това е много важно. Например, в този случай можем да загубим от поглед до 4,6 кубически метра почва (а това е нетна загуба от около 10 хиляди рубли).

Категория на почватае от голямо значение. Ако е дефиниран неправилно, това заплашва с високи разходи. Преди да започнете работа по конкретен обект, е необходимо да се определи категорията на почвата според трудността на развитие. Освен това тя трябва да се определи дори в случай, че тази категория е пряко посочена в оценката.

Таблица 2. Увеличаване на обема на почвата при разрохкване

Таблица 3. Най-голямата стръмност на склоновете на окопи и ями, град.

Случва се оценката, нали знаете, да не посочва категорията, която съществува в действителност. Да кажем, че отгоре има пясък, лека песъчлива глинеста почва, на дълбочина 10 см - асфалтобетон. Мислите ли, че това не се случва? Все пак как става. И в държавните оценки, които се правят за държавни поръчки съгласно 44-FZ и други закони, те често посочват категорията, без изобщо да правят анализ на почвата. Когато попитах за това в отдела за технически надзор, ми отговориха: „Какво, трябва ли да правим анализ на почвата на всяко съоръжение?“ Като този. Затова е идеално да отидете сами до обекта и да разберете каква почва и какво има под нея. Снимката по-долу - според оценката имаше почва от категория II, но всъщност (внезапно!) Оказа се твърд асфалтобетон, разположен на няколко слоя с дебелина до 12 см всеки:

За вземане на проби трябва да се използва примитивен механичен пробоотборник, състоящ се от тръба с процеп за разглеждане на почвата, зъби от единия край за улесняване на проникването в почвата и Т-образна дръжка от другия. Това устройство не изисква нищо друго освен физическа сила, и е лесен за транспортиране и пренасяне. Разбира се, той е подходящ само за относително меки почви: глини, песъчливи глини и т.н. В същото време можете да определите наличието на твърд слой (трошен камък, асфалт, бетон), като вземете проби на няколко места и визуално разгледате върха на пробовземача, който вероятно ще остави следи от материала на слоя.

Можете също да опитате да прекопаете почвата с пехотна лопата - тя е малка и не заема много място. Ако отгоре има бетон или асфалт, тогава вече е по-трудно, тъй като в този случай е възможно да се вземе проба само чрез пробиване със специален карбиден нож - така се вземат проби за лабораторни изследванияподобни материали. Тъй като вероятно нямате оборудване за такъв фрез, ще трябва да го замените с конвенционален чук и да закупите фреза с SDS + опашка (продава се в строителни магазини– тези фрези се използват за пробиване на асфалт и/или бетон и имат формата на стъкло).

Има различни надбавки и коефициенти за сложността на изкопа, които са посочени във всякакви цени за ТЕП и т.н., но обикновено не са далеч от реалността, както и самите цени. Въз основа на това трябва самостоятелно да определите сложността на задачата по отношение на обема на изкопни работи и отстраняване на почвата.

Експортиране

Извозването на почвата се извършва със самосвали. Обикновено това са насипни превозвачи с големи контейнери (до 27 кубически метра), в които почвата може да се натовари ръчно или с товарач (трактор с навес). Най-ефективното натоварване трябва да се извършва по смесен метод: т.е. трактор и човек работят. Тракторът поема по-голямата част от товара върху кофата и го изсипва в пухчето, а човекът взима дреболия, хвърля в кофата нещо, което товарачът не може да достигне, и след това почиства. Ако не ви мързи, можете сами да вземете смяна с товарач. Ако мързи - наемете човек. Специална квалификация за такъв служител не се изисква, само той да е трезвен (в противен случай може да падне под кофата, когато е пиян).

Отново трябва да прецените обема, да го разтриете с тези, които ще го извадят. Какви коли се изнасят (товароносимост е различна), как се кара нагоре и така нататък. Понякога част от товара не се натоварва с трактор, а само на ръка. Пребройте броя на полетите, добавете още един за всеки случай. Ако го взимате сами, ще трябва да платите за изхвърляне на депо (това е около 1,5 - 2 хиляди рубли за полет до Санкт Петербург в цени от април 2014 г.). Като цяло, това е всичко - тук завършват основните точки за изкопаване и отстраняване на почвата. Останалото трябва да бъде независимо анализирано и изчислено за всеки обект.