Greutatea specifică a lutului în m3. Densitatea solului și greutatea specifică

Densitatea solului

Densitate - proprietatea fizică a solurilor, cuantificată prin raportul dintre masa lor și volumul ocupat. Se numesc proprietățile fizice care caracterizează relația dintre masa și volumul rocilor sau mineralelor densitate. Densitatea este utilizată ca indicator de calcul direct la calcularea presiunii domestice, a presiunii pe un zid de sprijin, la calcularea stabilității pantelor și pantelor de alunecări de teren, a tasărilor structurilor, distribuția tensiunilor în solurile de bază sub fundații, la determinarea volumului. terasamente si etc.

În studiile inginerești-geologice se folosesc următoarele caracteristici: densitatea particulelor solide de sol, densitatea solului, densitatea solului uscat, densitatea solului sub apă, densitatea scheletului solului uscat etc. Cele mai frecvente sunt primul gri al indicatorului.

Densitatea solului p , g/cm 3 , kg/m 3 , sau densitatea solului umed este masa pe unitatea de volum de sol cu ​​umiditate naturală și netulburat de adăugare:

Pentru a determina densitatea solurilor, directe si indirecte metode. Metodele directe includ metode bazate pe măsurarea directă a masei și volumului solului, de regulă, a eșantioanelor sale mici. Metode de determinare a densității în laborator, în funcție de curent documente de reglementare, sunt date în tabel. 4.5. Dezavantajul lor este volumul mic de sol din probele măsurate (obținerea valorilor „punctuale”) și necesitatea extragerii acestora din matrice. Metodele indirecte se bazează pe determinarea densității solului fără măsurători directe ale masei și volumului solurilor. În primul rând, ar trebui să includă metode de penetrare și nucleare (raze gamma), care să permită determinarea densității solurilor direct în masiv. Ele sunt foarte productive, au suficientă precizie în scopuri practice și pot fi utilizate pentru determinări simple și multiple, ceea ce este important pentru observațiile staționare.

Tabelul 4.5

Metode de determinare a caracteristicilor de densitate a solului

Determinarea densității prin metoda inelului de tăiere . La aplicarea metodei cu inel de tăiere, este selectat un prelevator de inel de tăiere, care este lubrifiat cu e interior strat subțire vaselină sau grăsime. Suprafața superioară curățată a probei de sol este nivelată prin tăierea excesului cu un cuțit, marginea de tăiere a inelului este fixată pe ea și o presă cu șurub sau inelul este ușor presat în sol prin duză, fixând limita de proba de testare. Apoi pământul din afara inelului este tăiat la o adâncime de 5...10 mm sub muchia tăietoare a inelului, formând o coloană cu un diametru cu 1...2 mm mai mare decât diametrul exterior al inelului. Periodic, dar pe măsură ce solul este tăiat, cu o ușoară apăsare a presei sau a duzelor, inelul se așează pe coloana de sol, evitându-se distorsiunile. După umplerea inelului, solul este tăiat la 8...10 mm sub muchia de tăiere a inelului și separat. Pământul care iese dincolo de marginile inelului este tăiat cu un cuțit, suprafața solului este curățată la nivel cu marginile inelului, iar capetele sunt acoperite cu plăci. Se cântărește inelul cu pământ și plăci și se calculează densitatea cu o precizie de 0,01 g/cm 3 .

Metodă de determinare a densității solului prin cântărirea probelor cerate în apă folosit pentru determinarea volumului monoliților mici din laborator. Se decupează o probă de sol cu ​​un volum de cel puțin 50 cm 3, i se dă o formă rotunjită, după care se leagă cu un fir subțire puternic, cu capătul liber de 15 ... 20 cm lungime, având o buclă pentru agățat. la cercelul greutăţilor.

O probă de sol legată cu un fir este cântărită și acoperită cu o înveliș de parafină, scufundând-o timp de 2-3 secunde în parafină încălzită la o temperatură de 57-60 °C. În același timp, bulele de aer găsite în învelișul de parafină înghețată sunt îndepărtate prin străpungerea lor și netezirea locurilor de puncție cu un ac încălzit. Această operațiune se repetă până se formează o coajă densă de parafină.

Pentru a evita crăparea învelișului de ceară, ceara trebuie aplicată imediat ce s-a topit. Parafinarea probei trebuie efectuată cu mare atenție. Depresiunile de la suprafață, inclusiv depresiunile din pietrele căzute, trebuie acoperite cu parafină topită folosind o perie.

Când proba este introdusă în apă, trebuie avut grijă ca bulele să nu rămână dedesubt. Proba ceară răcită este cântărită înainte de a fi scufundată în apă și apoi într-un vas cu apă. Pentru a face acest lucru, deasupra tăvii de cântare este instalat un suport pentru un vas cu apă, astfel încât să împiedice atingerea tăvii de cântare (sau suspensia este îndepărtată, echilibrând cântarul cu o sarcină suplimentară). Proba este atârnată de grindă și coborâtă într-un vas cu apă. Volumul vasului și lungimea firului trebuie să asigure că proba este complet scufundată în apă. În acest caz, proba nu trebuie să atingă fundul și pereții vasului. Când proba este plasată în apă, trebuie avut grijă să se asigure că bulele de aer nu rămân sub eșantion.

Este permis să se aplice metoda de cântărire înapoi: un vas cu apă se pune pe vasul cântarului cu cadran și se cântărește. Apoi, proba suspendată de trepied este scufundată în lichid, iar vasul cu apă și proba scufundată în acesta se cântăresc din nou. Cântarul trebuie susținut de un suport sau de o platformă deasupra containerului, astfel încât să existe un spațiu suficient între suport și partea superioară a containerului (Figura 4.8). Densitometrele pot fi, de asemenea, folosite pentru a determina densitatea. Recipientul trebuie umplut aproape până la vârf cu apă, iar proba de testat trebuie să fie complet scufundată în apă, astfel încât suspensia să fie în apă fără a atinge fundul sau pereții recipientului.

Orez. 4.8. Metodă de determinare a densității prin cântărire în apă

Proba cântărită se scoate din apă, se tamponează cu hârtie de filtru și se cântărește pentru a verifica etanșeitatea învelișului. Dacă masa eșantionului a crescut cu mai mult de 0,02 g față de original, proba trebuie aruncată și testul trebuie repetat cu o altă probă.

Densitatea solului R, g / cm 3, calculat prin formula

Unde m- greutatea probei de sol înainte de epilare, g; m- greutatea probei de sol cerat, g; m2- rezultatul cântăririi probei în apă (diferența dintre masele probei cerate și apa deplasată de aceasta), g; p p- densitatea parafinei, luată egală cu 0,900 g/cm, pw- densitatea apei la temperatura de testare, g/cm3.

La aplicarea metodei de cântărire înapoi, densitatea solului se calculează prin formula

Unde m- greutatea probei de sol înainte de epilare, g, p p- densitatea parafinei, luată egală cu 0,900 g/cm 3 ; pw- densitatea apei la temperatura de testare, g/cm 3 , acea - greutatea vasului cu apă, g; pi este masa vasului cu apă și proba ceară scufundată în el, g.

Pentru solurile dense stâncoase și semi-stâncoase, a căror porozitate este fracțiuni de un procent sau 1 ... 2%, densitatea în vrac poate fi determinată fără ceruire.

Metoda deplasării lichidului . Un recipient metalic trebuie așezat pe o bază și umplut cu apă la un nivel mai mare decât cel susținut de sifon. Recipientul de apă deplasat este instalat sub capătul de evacuare al sifonului.

Proba de sol și recipientul trebuie cântărite cu cel mai apropiat 0,1 g. Toate golurile de suprafață trebuie umplute cu material insolubil în lichid. Cavitățile din pietrele căzute nu trebuie umplute. Dacă este necesar, proba poate fi acoperită complet prin scufundare repetată în parafină topită. Eșantionul cerat trebuie răcit și cântărit cu cel mai apropiat 0,1 g.

Orez. 4. 9. Metoda de determinare a densității prin deplasarea lichidului (130]

Proba de sol trebuie să fie complet scufundată în recipient, supapa sifonului trebuie deschisă pentru a permite lichidului deplasat să se scurgă în recipient, apoi recipientul cu lichid trebuie cântărit cu cel mai apropiat 0,1 g.

Se prelevează o parte reprezentativă a probei, fără parafină, plastilină sau chit, pentru a determina conținutul de umiditate.

Metodă de cântărire a unei probe într-un lichid neutru se utilizează pentru determinarea densității solurilor fin dispersate înghețate cu texturi criogenice stratificate subțiri și cu ochiuri fin, cu o grosime a straturilor minerale de cel mult 0,5 cm.Proba se cântărește într-un vas cu o capacitate de 1000 cm 3, două- treimi umplute cu un lichid neutru. În procesul de funcționare se măsoară temperatura lichidului și densitatea acestuia, se scoate brațul stâng cu cana de pe grinda de echilibru și se echilibrează cântarul cu un sac de shot-uri suspendat pe cârligul brațului stâng. O mostră de sol înghețat cu un volum de ns mai mic de 50 cm 3 se leagă cu un fir de nailon, se suspendă de cercelul stâng al balanței și se cântărește. Un vas cu un lichid neutru este plasat pe suportul de balanță din partea stângă, o probă de sol înghețat este încărcată în lichid la o adâncime de cel puțin 5 ... 7 cm și cântărită din nou. O probă de sol înghețat în timpul cântăririi nu trebuie să intre în contact cu fundul și pereții vasului. După cântărirea monolitului înghețat în aer și apoi într-un lichid neutru, se determină densitatea totală a solului înghețat. Precizia măsurării densității este de 0,02 g/cm3.

Lichidul neutru folosit în ziua determinării volumului solului trebuie să aibă un punct de îngheț sub punctul de îngheț al acestui sol, să nu reacționeze cu solul și să nu dizolve gheața. De obicei, kerosenul, glicerina, toluenul și nafta sunt utilizate ca lichid neutru. Densitatea acestor lichide este determinată de un hidrometru.

Metodă de măsurare a probelor de formă geometrică regulată (metoda volumetrică) se utilizează pentru determinarea densității solurilor stâncoase și înghețate. La selectarea unui monolit, i se dă o anumită formă, ceea ce face posibilă determinarea volumului de sol într-o compoziție netulburată. Proba de sol selectată este cântărită și instalată densitatea totală a solului, iar după uscare la greutate constantă - densitatea scheletului solului. De obicei, la determinarea densității solului, monoliților li se dă forma unui cub sau paralelipiped. Pentru a determina valoarea aproximativă R pe monoliți (cu un volum de cel puțin 50 cm 3) extrași din foraje se măsoară diametrul, înălțimea (cu o precizie de 0,01 cm) și masa.

Orez. 4.10. Determinarea densității solului prin metoda deplasării volumului: a - folosind polietilenă căptușită în gaură: b-e ajutor aparat de încărcare nisip: în - aparat cu un balon de cauciuc

Metoda găurii (Metoda volumului) utilizat pentru determinarea densității totale a rocilor dispersate înghețate cu texturi criogenice masive și schlieren și pentru rocile clastice grosiere (Fig. 4.10). Metoda este utilizată atunci când se lucrează în mine deschise. Partea inferioară a lucrării este nivelată și curățată. În fundul gropii se face o adâncitură - o gaură cu o dimensiune de cel puțin 30 x 30 x 30 cm. Pământul selectat din gaură este cântărit pe o balanță de tavă cu o precizie de 1,0 g. După selectarea solului, fundul găurii este căptușit cu o peliculă sintetică (Fig. 4.10, A), apoi gaura este umplută cu apă sau acoperită cu nisip uscat cu o dimensiune a granulelor de 0,5 până la 3,0 mm. Nisipul măsurat trebuie să fie uniform și curat. Se măsoară volumul de nisip sau volumul de apă necesar pentru a umple gaura și astfel se determină volumul de sol îndepărtat din gaură. După ce a determinat masa solului și volumul acestuia, calculați densitatea totală a solului.

Metode radioizotopice sunt utilizate în principal pentru măsurarea densității solurilor în apariție naturală. Există două metode de măsurare a densității folosind radiația gamma: metoda cu raze gamma și metoda împrăștiată. radiații gama. Izogonii de cesiu-137 și cobala-60 sunt utilizați în principal ca surse de radiații gamma.

Metoda gamascopică se bazează pe atenuarea intensității fasciculului de raze gamma în funcție de densitatea substanței prin care trece fasciculul. În practică, sunt utilizate trei variante ale metodei gammascopice: A - sursa și detectorul de radiații gamma sunt plasate în puțuri paralele în pământ; b- detectorul de radiații este la suprafață, iar sursa este în pământ; în- sursa de radiații și detectorul sunt amplasate pe ambele părți ale obiectului studiat (probă, monolit etc.). Metoda gammascopică este aplicabilă pentru măsurarea densității solurilor la o adâncime de 1,5...2,0 m.

Metoda radiației gamma dispersate folosit pentru a măsura densitatea solurilor în puțuri. Dacă o sursă de cuante gamma și un detector sunt plasate în puț, atunci unele dintre cuantele gamma care intră în sol din puț din cauza împrăștierii de către electronii atomilor din sol se vor întoarce în puț și vor fi înregistrate de detector. Pentru a măsura densitatea prin metode radioizotopice, industria autohtonă a produs densimetrul de umiditate cu radioizotop UR-70 și densimetrul de suprafață-adâncime PPGR-1, conceput pentru măsurători de foraj la o adâncime de 30 m. Pentru a măsura densitatea solului superior strat la o adâncime de 0,3 m, se folosește un densimetru de tip IOMR-2. Precizia măsurării densității variază în intervalul ±(0,02...0,04) g/cm 3 în funcție de tipul de instrument. Timpul de măsurare la un moment dat nu depășește 3 minute.

În general, valoarea densității solurilor dispersate variază de la 1,30 la 2,20 g/cm 3 . Solurile caracterizate prin prezența unor legături rigide de cristalizare între particule au densitate mare, a cărui valoare la porozitate scăzută se apropie de valorile particulelor solide. Astfel, densitatea rocilor magmatice variază în intervalul 2,50 ... 3,40 g/cm 3 (creșteri de la roci acide la bazice și ultrabazice); noroi și silstone - 2,20-2,55; calcar - 2,40-2,65; marne - 2,10...2,60; gresii - 2,10-2,40 g / cm 3. Densitatea turbei inundate datorită densității scăzute a scheletului variază de la 1,02 la 1,10 g/cm 3 .

Valoarea densității solului depinde de compoziția minerală, conținutul de umiditate și natura compoziției (porozitate): odată cu creșterea conținutului de minerale grele, densitatea solului crește, iar odată cu creșterea conținutului de substanțe organice, aceasta scade; odata cu cresterea umiditatii, densitatea solului creste: la o porozitate data, aceasta va fi maxima in cazul umplerii complete a porilor cu apa; odata cu cresterea porozitatii, densitatea solului scade.

Densitatea unei părți semnificative a rocilor sedimentare în Mai mult depinde de porozitatea și conținutul de umiditate al acestora și, într-o măsură mult mai mică, de compoziția minerală, ceea ce se explică prin gama largă de modificări ale porozității (umiditate și saturație cu gaz) a acestor roci, diferența accentuată a densității componente solide, lichide și gazoase și densitatea relativ constantă a celor mai comune minerale care formează roci. Valoarea densității solului a rocilor magmatice, metamorfice și, în mare parte, chimiogene, este determinată în principal de compozitia minerala, deoarece porozitatea acestor roci este de obicei neglijabilă.

Densitatea solidelor din sol p s, g/cm3 sau kg/m3, ei numesc masa componentului solid (reprezentat prin componenta minerală sau organică) într-o unitate de volum de sol, reprezentată doar de componenta solidă:

Valoare densitatea solidelor solul este determinat de compoziția minerală, prezența substanțelor organice și organo-minerale și este densitatea medie ponderată a acestor componente ale solului în absența golurilor și a umidității.

Determinarea densității particulelor solide din sol prin metoda picnometrică . O probă de sol în stare uscată la aer este zdrobită într-un mortar de porțelan, o probă medie cântărind 100 ... 200 g este prelevată prin sferturi și cernută printr-o sită cu Nr. Dintr-o probă medie mixtă, se prelevează o probă de sol cu ​​o rată de 15 g pentru fiecare 100 ml din capacitatea picnometrului și se usucă la greutate constantă. O porțiune de sol turboasă sau turbă trebuie luată dintr-o probă medie la o rată de 5 g de sol uscat pentru fiecare 100 ml din capacitatea picnometrului, care în acest caz ar trebui să fie de cel puțin 200 ml. Este permisă utilizarea solului în stare uscată la aer, după ce s-a determinat conținutul de umiditate higroscopic.

Se cântărește un picnometru umplut 1/3 cu apă distilată. Apoi o probă de sol uscată este turnată în ea printr-o pâlnie, cântărită din nou, agitată și pusă la fiert într-o baie de nisip. Durata fierberii liniștite (din momentul începerii fierberii) ar trebui să fie: pentru nisipuri și lut nisipos - 0,5 ore, pentru lut și argilă - 1 oră. După fierbere, picnometrul trebuie răcit la temperatura camerei și completat cu apă distilată meniscul coincide cu ea. Picnometrul este șters din exterior și cântărit. Apoi, conținutul picnometrului este turnat, se toarnă apă distilată în el, se păstrează într-o baie de apă la aceeași temperatură și se cântărește.

Densitatea particulelor de sol /> „g/cm se calculează prin formula

unde mo este masa solului uscat, g; m1 este masa picnometrului cu apă și pământ după fierbere la temperatura de testare, g; m2- masa picnometrului cu apa la aceeasi temperatura, g; r n,- densitatea apei la aceeași temperatură, g/cm 3 .

În cazul utilizării solului în stare uscată la aer, w 0 se calculează prin formula

Unde m- greutatea probei de sol uscat la aer, g; R- umiditate higroscopică a solului, %.

Atunci când se determină p, sol, ar trebui să se țină seama de: posibilitatea dizolvării sărurilor simple în procesul de determinare, rezultând valori subestimate ps pentru a evita acest lucru, la determinarea greutății specifice a solurilor sărate, apa este înlocuită cu lichide neutre (kerosen, benzină, toluen etc.); posibilitatea unei compresii puternice a stratului de apă din jurul particulelor de argilă coloidă cauzată de forțele moleculare de atracție, rezultând valori supraestimate; pentru a preveni acest lucru, trebuie folosite lichide cu tensiune superficială scăzută (toluen, xilen etc.); posibilitatea de îndepărtare incompletă a aerului adsorbit pe suprafața particulelor, rezultând valori subestimate.

În conformitate cu densitatea celor mai comune minerale care formează roci, densitatea particulelor solide în majoritatea solurilor variază de la 2,50 la 2,80 g/cm 3 . Crește odată cu creșterea conținutului de minerale grele din sol, prin urmare, în rocile bazice și ultrabazice, densitatea este semnificativ mai mare (3,00 ... 3,74 g/cm 3) decât în ​​cele acide (de exemplu, în granite 2,63 ). .. 2,75 g / cm 3, mai des 2,65 ... 2,67 g / cm 3). În tabel. 4.6 arată valorile aproximative ale densităților de particule ale solurilor dispersate care nu conțin săruri solubile în apă și substanțe organice. Aceste valori medii sunt de obicei luate în absența determinărilor directe ale densității particulelor solide pentru a calcula o serie de indicatori ai proprietăților solului, în special porozitatea și factorul de porozitate.

Tabelul 4.6

Valorile densității particulelor din solurile dispersate

Prezența materiei organice reduce drastic densitatea particulelor solide din sol, deoarece densitatea acestora este scăzută în comparație cu componenta minerală. De aceea, densitatea componentei solide a turbei, a solurilor turboase și a solurilor este semnificativ mai mică în comparație cu solurile minerale.

Turbă ps variază de la 1,20 la 1,89 g / cm 3, pentru turba normală de cenușă - până la 1,84 g / cm ", pentru solurile turboase - până la 2,08 g / cm 3. Valorile sunt mai frecvente p 3în intervalul de la 1,4 la 1,6 g / cm 3, în calcule se ia în considerare 1,5 g / cm. Valori minime indicatori la valori apropiate ale conținutului de cenușă au fost observați în turbe din grupa lemnoasă și turbe. care conțin reziduuri de lemn, maxim - în turbe din grupa mușchilor.

Datorită complexității determinării, densitatea particulelor de turbă poate fi calculată folosind formula

Având în vedere că densitatea particulelor organice ps op G \u003d 1,5 g / cm 3, densitatea particulelor minerale în medie r în * w\u003d 2,65 g / cm 3, atunci formula este simplificată:

Tabelul 4.7

Transformarea normativă a densității particulelor solurilor saline

Densitatea scheletului solului p d, g / cm 3 sau kg / m 3, ei numesc masa componentei solide pe unitatea de volum de sol, uscată la o temperatură de 105 ° C, cu o structură naturală (neperturbată):

Valoarea densității scheletului solului este utilizată pentru a calcula porozitatea, coeficientul de porozitate, precum și pentru a caracteriza gradul de compactare soluri argiloaseîn structuri în vrac.

Densitatea scheletului solului se determină experimental sau mai des se calculează din valorile densității solului (R)și umiditatea (u-) după formula:

După densitatea scheletului p d toate solurile sunt împărțite în soiuri (Tabelul 2.2)

Orez. 4.11. Modele ideale stivuirea particulelor libere și dense soluri nisipoase

Gradul de densitate a solului Id-În timpul construcției de terasamente, diguri de terasament, diguri de pământ și alte terasamente terasamente este necesar să se cunoască densitatea solurilor cu adaos afanat și dens. Solurile nisipoase pot varia semnificativ în gradul de densitate sau natura adăugării. De exemplu, în funcție de natura stivuirii bilelor de aceeași dimensiune, porozitatea sistemului poate varia de la 47,64% cu cel mai liber stivuire cubică până la 25,95% cu cel mai dens stivuire tetraedrică (Fig. 4.11). În soluri adevărate nisipoase-prafuite, datorită diferenței dintre dimensiunile particulelor lor, porozitatea variază într-un interval mai larg - de la 8 ... 10 la 80%.

Pentru solurile nisipoase, pentru care în practică nu este întotdeauna posibilă determinarea densității scheletului cu o structură naturală, se determină adesea pe probe uscate la aer cu compoziție perturbată în două stări: extrem de afânat și dens.

Pentru a cuantifica densitatea nisipurilor, folosim indicele de densitate relativă sau gradul de densitate (Id) determinat de formula

Unde e- coeficient de porozitate cu adaos natural sau artificial; emax - coeficient de porozitate în adaosul extrem de dens; e min - coeficient de porozitate în compoziție extrem de liberă.

Pentru numărare eu D este necesar să existe date privind rezultatele determinărilor în teren ale cantităţii e iar pentru acest Sol In conditii de laborator se determina emah si e min. Pentru a găsi e min, se utilizează de obicei aruncarea solului liber într-un vas de măsurare, iar pentru determinarea em, se folosesc metode dinamice de compactare a solului într-un vas de măsurare.

Dar gradele de densitate ID nisipurile se împart conform tabelului. 2.3. Când //> = 0, solul este în starea cea mai afânată și când ID= 1 solul are cea mai densă compoziție.

Solurile cu compoziție diferită de cereale au semnificativ valori excelente emax și em min, iar odată cu creșterea fineței acestea scad. Valorile limită ale coeficienților de porozitate nt sunt mai puțin afectate de forma particulelor. Cu o creștere a rotunjimii și sfericității, acestea scad, prin urmare, utilizarea valorii densității relative ca caracteristică a densității de adăugare. id, care ține cont atât de compoziția granulelor, cât și de forma particulelor, oferă cel mai obiectiv criteriu pentru densitatea în vrac.

Pentru a determina caracteristicile solului compactat, aplicați metoda de determinare a densității maxime, care constă în stabilirea dependenței densității scheletului solului de conținutul său de umiditate la compactarea probelor cu o cheltuială constantă de muncă pentru compactarea acestora și în determinarea densității maxime a scheletului solului din această dependență. (rmax). Umiditatea la care se atinge densitatea maximă a scheletului solului este umiditate optimă wopt

Metodă de determinare în laborator a densității maxime (metoda standard de compactare) constă în stabilirea dependenței densității solului uscat de conținutul de umiditate al acestuia la compactarea probelor de sol cu ​​compactare constantă și o creștere consistentă a umidității solului.

Instalația (Fig. 4.12) de testare a solului prin metoda standard de compactare trebuie să includă: un dispozitiv de compactare mecanizată sau manuală a solului printr-o sarcină care cade de la o înălțime constantă; mucegaiul probei de sol. Proiectarea dispozitivului de compactare a solului trebuie să asigure că o sarcină cântărind (2500 ± 25) g cade de-a lungul tijei de ghidare de la o înălțime constantă (300 ± 3) mm pe diametrul nicovalei (99,8 ± 0,2) mm. Raportul dintre masa încărcăturii și masa tijei de ghidare cu nicovală nu trebuie să fie mai mare de 1,5. Cu o metodă de compactare mecanizată, dispozitivul trebuie să includă un mecanism de ridicare a sarcinii la o înălțime constantă și un contor pentru numărul de curse. Unitatea trebuie așezată pe o placă orizontală rigidă (beton sau metal) cu o greutate de cel puțin 50 kg. Abaterea suprafeței de la orizontală nu trebuie să depășească 2 mm/m.

Forma de eșantion de sol ar trebui să fie compusă dintr-o parte cilindrică, un palet, un inel de prindere și o duză. Partea cilindrică a matriței trebuie să aibă o înălțime de (127,4 ± 0,2) mm și un diametru interior de (100,0 + 0,3) mm. Rezistența la tracțiune a metalului părții cilindrice a matriței trebuie să fie de cel puțin 400 MPa. Partea cilindrică a matriței poate fi dintr-o singură bucată sau constând din două secțiuni detașabile.

Pentru testarea solului prin metoda standard de compactare se folosesc probe de sol cu ​​compoziție perturbată, prelevate din lucrări miniere (gropi, gropi, foraje și geografie), aflorimente sau masive depozitate.

Masa probei de sol de compoziție perturbată necesară pentru pregătirea probei de sol la umiditatea naturală ar trebui să fie de cel puțin 10 kg în prezența particulelor mai mari de 10 mm în sol și nu mai puțin de 6 kg - în absența particulelor mai mari de 10 mm. O probă de sol tulburat prezentată pentru testare este uscată la temperatura camerei sau într-un cuptor până la o stare uscată la aer. Uscarea într-un cuptor a solurilor minerale necoezive este permisă la o temperatură de cel mult 100 ° C, coerentă - nu mai mult de 60 ° C. În timpul procesului de uscare, solul este amestecat periodic. Agregatele de sol sunt zdrobite (fără a zdrobi particulele mari) într-un dispozitiv de măcinat sau într-un mortar de porțelan.

Orez. 4.12. Dispozitive pentru compactarea solului standard: a - dispozitiv NPO Geotek LLC (140]); b - Dispozitiv Soyuzdornia (cu doi pahare); c - schema dispozitivului Soyuzdorniya f28f: I - palet; 2 - cilindru despicat cu o capacitate de 1000 cm*:

3 inele; 4 duze; 5 nicovală: 6 greutate 2,5 kg; 7 tija de ghidare; 8 - inel restrictiv; 9 - șuruburi de prindere

Pamantul se cantareste si se cerne prin site cu orificii cu diametrul de 20 mm si 10 mm. În acest caz, întreaga masă de sol trebuie să treacă printr-o sită cu găuri cu diametrul de 20 mm. Apoi, particulele mari eliminate sunt cântărite. Dacă masa particulelor de sol mai mari de 10 mm este de 5% sau mai mult, se efectuează teste suplimentare cu o probă de sol care a trecut printr-o sită de 10 mm. Dacă masa particulelor de sol mai mari de 10 mm este mai mică de 5%, solul este cernut în continuare printr-o sită cu găuri cu diametrul de 5 mm și se determină conținutul de particule mai mari de 5 mm. În acest caz, se efectuează un test suplimentar cu o probă de sol trecută printr-o sită de 5 mm.

Se prelevează probe din particulele mari cernute pentru a determina conținutul de umiditate al acestora și densitate medie particule solide. Se prelevează probe din solul care a trecut prin sită pentru a determina conținutul de umiditate higroscopic al acestuia. Calculați conținutul de particule mari din sol La, %, cu o precizie de 0,1% conform formulei

(4.1)

Unde mc- masa particulelor mari ecranate, g; w g- umiditatea solului cernut în stare uscată la aer, %; t r - masa probei de sol în stare uscată la aer, g; aceasta. - umiditatea particulelor mari ecranate, %.

Din solul cernut se prelevează o probă de sol pentru testare prin sferturi (/ Ir ") cântărind 2500 g. Este permisă efectuarea întregului ciclu de testare folosind o probă selectată. Proba prelevată este plasată într-o cană de testare metalică.

Cantitatea de apă Q, g, pentru umidificarea suplimentară a probei selectate la conținutul de umiditate al primului test, calculat prin formula

(4.2)

Unde m p"- masa probei selectate, g; w- umiditatea solului pentru prima încercare, atribuită conform gabl. 4.8, %; wg- conținutul de umiditate al solului cernut în stare uscată la aer, %.

Tabelul 4.8

Valorile umidității solului pentru primul test

Cantitatea de apă calculată este introdusă în proba de sol selectată în mai multe etape, amestecând solul spatula metalica, apoi transferați proba de sol din cană într-un desicator sau vas bine închis și păstrați-o la temperatura camerei cel puțin 2 ore pentru solurile necoezive și cel puțin 12 ore pentru solurile coezive.

Partea cilindrică a matriței (cântărit anterior) se instalează pe palet fără a o strânge cu șuruburi, inelul de prindere este instalat pe partea superioară a părții cilindrice a matriței, partea cilindrică a matriței este prinsă alternativ cu șuruburi. a paletului și a inelului, șters suprafata interioara vaselina tehnica. Forma asamblată este instalată pe placa de bază și se verifică toleranța tijei de ghidare și a părții cilindrice a formei și mișcarea liberă a sarcinii de-a lungul tijei de ghidare.

Testul se efectuează prin creșterea succesivă a umidității solului a probei de testat. În timpul primului test, umiditatea solului trebuie să corespundă valorii specificate în tabel. 4.11. Cu fiecare testare ulterioară, umiditatea solului ar trebui să crească cu 1 ... 2% pentru solurile necoezive, cu 2 ... 3% pentru solurile coezive.

Cantitatea de apă pentru umezirea probei de testat se determină prin formula (4.2), luând-o ca w gși w respectiv umiditatea în timpul testelor anterioare și următoare.

Probele de sol sunt testate în următoarea comandă: proba este transferată din exsicator într-o cană de metal și amestecată bine; strat gros de sol

5.. .6 cm încărcat în formă asamblată din probă și compactați ușor suprafața acesteia cu mâna. Compactarea se realizeaza prin 40 de lovituri de sarcina de la o inaltime de 30 cm dar cu o nicovala fixata pe o tija de ghidare. O operație similară este efectuată cu fiecare dintre cele trei straturi de sol încărcate secvenţial în matriță. Înainte de încărcarea celui de al doilea și al treilea strat, suprafața stratului anterior compactat este slăbită cu un cuțit la o adâncime de 1...2 mm. Înainte de așezarea celui de-al treilea strat, se instalează o duză pe matriță; după compactarea celui de-al treilea strat, scoateți duza și tăiați partea proeminentă a solului la nivel cu capătul matriței. Grosimea stratului proeminent al solului tăiat nu trebuie să depășească 10 mm. Dacă partea proeminentă a solului depășește 10 mm, este necesar să se efectueze un număr suplimentar de impacturi cu o rată de un impact la 2 mm în exces.

Depresiunile formate în urma curățării suprafeței probei, din cauza precipitării particulelor mari, sunt umplute manual cu pământ din restul probei prelevate și nivelate cu un cuțit.

Se cântărește partea cilindrică a matriței cu pământ compactat (mi)și calculați densitatea solului R ( , g/cm3, conform formulei

i de m,- masa părții cilindrice a matriței cu sol compactat, g; m,- masa părții cilindrice a matriței fără sol, g; V- capacitate matriță, cm".

O probă de sol compactată este îndepărtată din partea cilindrică a matriței, în timp ce probe sunt prelevate din părțile superioare, mijlocii și inferioare ale probei pentru a determina umiditatea solului. Pământul extras din matriță este atașat de partea de probă rămasă în cupă, zdrobită și amestecată. Dimensiunea agregatelor nu trebuie să depășească dimensiunea cea mai mare particulele solului testat.

După adăugarea apei, solul se amestecă bine, se acoperă cu o cârpă umedă și se ține cel puțin 15 minute pentru solurile necoezive și cel puțin 30 de minute pentru solurile coezive. A doua și următoarele teste de sol trebuie efectuate în conformitate cu procedura descrisă anterior.

Testul trebuie considerat finalizat atunci când, odată cu o creștere a umidității probei în timpul următoarelor două teste, există o scădere consistentă a masei și densității probei de sol compactat și, de asemenea, atunci când apa este stoarsă în timpul impactului sau este eliberat solul lichefiat. prin îmbinările matriței. Compactarea solurilor care sunt uniforme ca compozitie granulometrica si a solurilor drenante se opreste dupa aparitia apei in rosturile mucegaiului, indiferent de numarul de lovituri in timpul compactarii probei.

Pe baza densității și a conținutului de umiditate al solului obținut în urma testelor succesive, valorile densității solului uscat g/cm 3 se calculează cu o precizie de 0,01 g/cm 3 conform formulei

Unde pi- densitatea solului, g / cm "; wi - umiditatea solului în timpul următorului test,%.

Rezultatele testelor sunt prezentate sub formă de grafice ale dependenței densității solului uscat de conținutul de umiditate (Fig. 4.13). De cel mai înalt punct graficele pentru soluri coezive găsesc valoarea densității maxime și valoarea corespunzătoare a conținutului optim de umiditate.

Orez. 4.13. Grafice pentru determinarea densității maxime și a umidității optime: a) soluri coezive: b) soluri necoezive

Pentru solurile necoezive, curba standard de compactare poate să nu aibă un maxim vizibil. În acest caz, valoarea conținutului optim de umiditate se ia cu 1,0 ... 1,5% mai puțin decât conținutul de umiditate și „„ la care apa este stoarsă. Valoarea densității maxime este luată de-a lungul ordonatei corespunzătoare. În același timp timp, 1,0% se ia pentru nisipurile pietrișoase, de dimensiuni mari și medii; 1,5% - pentru nisipurile fine și mâloase.

Dacă solul conținea particule mari care au fost îndepărtate din probă înainte de testare, atunci pentru a ține cont de influența compoziției lor, valoarea stabilită a densității maxime a solului uscat este corectată conform formulei

Unde p * este densitatea particulelor mari, g / cm 3; La- continutul de particule mari in sol, %.

Valoarea umidității optime a solului w opl,%, determinat de formula

Pentru a controla corectitudinea testării solurilor coezive, ei construiesc "linie aeriana zero", arătând schimbarea densității solului uscat de la umiditate atunci când porii acestuia sunt complet saturati cu apă. Perechi de numere rlși w, pentru construirea "zero linii aeriene" la densitatea particulelor de sol p 5 determinate, date fiind valorile umidității, conform formulei

Unde p, este densitatea particulelor de sol, g / cm "; p și este densitatea apei, egală cu 1 g / cm".

Partea descendentă a graficului standard de compactare nu trebuie să se încrucișeze „linia aerian zero”.

Numărul de încercări succesive ale solului cu o creștere a conținutului de umiditate trebuie să fie de cel puțin cinci și suficient pentru a determina valoarea maximă a densității solului uscat conform programului standard de compactare. Discrepanță permisă între rezultatele determinărilor paralele. obținut în condiții de repetabilitate, nu trebuie să depășească 1,5% pentru densitatea maximă a solului uscat, pentru conținut optim de umiditate -10% .

Pentru a determina densitatea maximă și umiditatea optimă a solului (conform BS, ASTM și altele standarde străine) se aplică metoda Proctor și metoda Proctor modificată. Procedura de testare conform metodei Proctor și prelucrarea lor sunt similare cu metoda de mai sus, cerințele pentru soluri și echipamente sunt, de asemenea, apropiate: diametrul particulelor nu este mai mare de 20 mm; greutatea ciocanului, conform BS, este de 2,5 kg (sau 4,5 kg); înălțimea căderii 300 mm (sau 450 mm); conform greutății ciocanului ASTM - 2,5 kg (sau 4,5 kg); înălțimea căderii 305 mm (sau 457 mm). Diferențele dintre standardul rus și cele străine sunt că diametrul ciocanului în dispozitivele străine este de 50 mm, în timp ce la dispozitivele domestice diametrul ciocanului corespunde cu diametrul interior al sticlei de 99,8 mm. Ciocan pentru compactarea manuală și automată a solului de la ELE, precum și un grafic pentru determinarea densității maxime și a umidității optime a solului, conform BS. prezentată în fig. 4.14.

Aducerea valorilor densității maxime și conținutului optim de umiditate pentru principalele soiuri de sol, determinate prin metoda standard de compactare, la valorile obținute prin metodele Proctor, se realizează prin înmulțirea cu factorii de conversie dați în tabel. 4.9.

Orez. 4.14. Metoda Proctor: a - Prapor Proctor pentru compactarea manuală a solului;

6 - mecanism pentru compactarea automată a solului; la un grafic pentru a determina densitatea maximă și umiditatea optimă a solului (136)

Tabelul 4.9

Coeficientul de reducere a valorilor densității maxime și umidității optime a solului la valorile obținute prin metodele Proctor

Rezultatele testelor sunt prezentate și sub formă de grafice ale dependenței densității solului uscat de conținutul de umiditate (Fig. 4.14). In spate umiditate optimă accepta umiditatea corespunzatoare densitatii maxime.

Având în vedere că solul este un mediu dispersat complex format din particule solide minerale și spațiu pori umplut în termeni cei mai generali cu apă (fluid pori) și aer, conceptul de densitate ca cantitate fizica este, de asemenea, complexă și dobândește certitudine doar dacă se indică exact densitatea a căror faze ale solului în cauză.

Experimentul este apoi efectuat în modul obișnuit, așa cum este descris mai sus. Pentru a determina volumul de sol curat, este necesar să se scadă volumul ocupat de parafină din volumul total găsit de sol cerat. Volumul de ceară este ușor de determinat prin cântărirea probei înainte și după epilare și ținând cont de greutatea specifică a cerii în sine, de obicei apropiată de 9 kN/m 3 .

Greutatea specifică a monoliților semnificativi de sol coezivi este determinată cu suficientă precizie prin măsurarea directă a monolitului, căruia i s-a dat forma geometrică corectă, de exemplu, cilindrică, și cântărirea sa ulterioară. În practică, pentru a determina greutatea specifică a solului umed (și uscat), se folosește adesea un inel metalic cu o muchie ascuțită de până la 15 cm în diametru și până la 5 ... 10 cm înălțime. Pentru prelevare, inelul este presat în sol. Volumul eșantionului în acest caz determinat de volumul interior al cilindrului.

Greutatea specifică a solurilor argiloase umede este de obicei de 19,5...21,0 kN/m 3 . Greutatea specifică a solurilor uscate, afanate, necoezive, variază de obicei între 15,8 și 16,5 kN/m3.

Volumul solurilor nisipoase necoezive este determinat în două stări: cel mai afânat și cel mai dens. Determinarea se realizează prin așezarea nisipului într-un recipient de măsurare, iar nisipurile sunt testate sub formă uscată sau sub apă. Friabilitatea maximă necesară a nisipului se realizează prin turnarea cu atenție a acestuia într-un recipient, iar densitatea maximă se obține prin legarea cu grijă a acestuia la o masă constantă sau prin așezarea unui recipient cu nisip pe o masă vibrantă.

Săpătură manuală se realizează cu ajutorul unui instrument de înrădăcinare: lopeți, rangă, topoare, tocători. Pentru excavarea propriu-zisă se folosesc lopeți, pentru săpat - baionetă. Topoarele și tocătoarele sunt folosite pentru a îndepărta rădăcinile și sârmele, ceea ce poate fi important atunci când pregătiți baza pentru. Dezvoltarea solului este realizată de o echipă de cel puțin 2 - 3 persoane, iar în volume mari - de mai multe echipe.

Calcul de excavare

Calculul săpăturii se efectuează înainte de începerea lucrărilor, deoarece de acest calcul depinde foarte mult. De exemplu, în practica mea a existat un caz în care, din cauza calculelor efectuate incorect asupra solurilor de către serviciul clientului, pierderile în timpul executării lucrărilor au ajuns la 90.000 de ruble. Într-un alt caz, în timpul dezvoltării gropii, vecinii au calculat greșit volumul excavației și au subestimat costul de îndepărtare, ceea ce a dus la un depășire a costului estimat cu peste 400.000 de ruble.

De asemenea, este necesar să se țină cont de lucrările care vor fi efectuate înainte de excavare, de exemplu, poate fi. Nu ne referim la munca în sine, ci, ca să spunem așa, la consecințele unei astfel de lucrări - este clar că va trebui, să zicem, mai întâi să dezgropați zona oarbă (adică să extrageți deja volumul de sol) și apoi , dacă noua zonă oarbă este mai largă decât cea veche, extindeți și fundați groapa pentru aceasta (mai mult volum). Poate fi necesar să scoateți gunoiul și să-l scoateți, îndepărtați strat fertil etc.

Deci, cei trei „stâlpi” pe care se bazează orice calcul pe lucrări legate de selecția anumitor soluri sunt volumul de sol, categoria acestuia și exportul. Să încercăm să ne dăm seama:

1. Volumul solului- totul este destul de simplu aici. Calculăm capacitatea cubică care trebuie scoasă și obținem volumul de excavare. În același timp, trebuie înțeles că cubatura este un concept strict, dar nu avem nimic strict, așa că solul excavat va fi probabil ceva mai mare decât în ​​el. volumul estimat. De exemplu, avem o clădire care trebuie să fie înconjurată de o zonă oarbă. Perimetrul clădirii este de 230 de metri. Lățimea zonei oarbe este de 1 metru, adâncimea pernei este de 18 cm (nisip și pietriș într-un corp solid, adică compactat). În consecință, luăm în considerare contracția nisipului și pietrișului și, în loc de 18 cm, obținem până la 20 - 21 cm, adică trebuie să îndepărtăm solul la o adâncime de 0,2 metri, o lățime de 1 metru și o lungime. din 230 contoare de rulare. Total 0,2 x 1 x 230 = 46 metri cubi. Este interesant că mulți oameni uită de „ solid„când aranjați o pernă de nisip și pietriș, dar între timp acest lucru este foarte important. De exemplu, în acest caz, am putea pierde din vedere până la 4,6 metri cubi de sol (și aceasta este o pierdere netă de aproximativ 10 mii de ruble).

Categoria solului este de mare importanță. Dacă este definit greșit, amenință cu costuri mari. Înainte de a începe lucrul la un anumit obiect, este necesar să se determine categoria de sol în funcție de dificultatea dezvoltării. Mai mult, trebuie determinat chiar si in cazul in care aceasta categorie este indicata direct in deviz.

Tabelul 2. Creșterea volumului solului în timpul afânării

Tabelul 3. Cea mai mare abruptă a pantelor de șanțuri și gropi, deg.

Se întâmplă ca estimarea, știți, să nu indice categoria care există în realitate. Să zicem că este nisip deasupra, lut nisipos ușor, la o adâncime de 10 cm - beton asfaltic. Crezi că asta nu se întâmplă? Tot asa se intampla. Și în estimările de stat, care sunt făcute pentru ordinele de stat în conformitate cu 44-FZ și alte legi, ele indică adesea categoria fără a face deloc o analiză a solului. Când am întrebat despre asta în departamentul de supraveghere tehnică, ei mi-au răspuns: „Ce, trebuie să facem o analiză de sol la fiecare unitate?” Ca aceasta. Prin urmare, este ideal să mergi singur la obiect și să afli ce fel de sol și ce se află sub el. Fotografia de mai jos - conform estimării, a existat un sol de categoria II, dar de fapt (brusc!) s-a dovedit a fi beton asfaltic solid, situat în mai multe straturi de până la 12 cm grosime fiecare:

Pentru eșantionare, trebuie utilizat un prelevator mecanic primitiv, constând dintr-un tub cu o fantă pentru vizualizarea solului, dinți la un capăt pentru a facilita pătrunderea în sol și un mâner în T pe celălalt. Acest dispozitiv nu necesită altceva decât forță fizică, și este ușor de transportat și transportat. Desigur, este potrivit doar pentru soluri relativ moi: argile, lut nisipos și așa mai departe. În același timp, veți putea determina prezența unui strat solid (piatră zdrobită, asfalt, beton) prin prelevarea de probe în mai multe locuri și examinarea vizuală a vârfului prelevatorului, care probabil va lăsa urme ale materialului stratului.

De asemenea, puteți încerca să sapi solul cu o lopată de infanterie - este mică și nu ocupă mult spațiu. Dacă deasupra există beton sau asfalt, atunci este deja mai dificil, deoarece în acest caz este posibil să se preleveze o probă numai prin găurirea cu un freză special din carbură - așa se prelevează probe pentru teste de laborator materiale similare. Deoarece probabil nu aveți echipamentul pentru un astfel de tăietor, va trebui să îl înlocuiți cu o mașină de găurit obișnuită și să cumpărați freza cu o tijă SDS + (comercializată în magazine de constructii– aceste freze sunt folosite pentru găurirea asfaltului și/sau betonului și au forma unui pahar).

Există diferiți cote și coeficienți pentru complexitatea excavației, care sunt indicați în orice prețuri pentru TEP etc., dar de obicei nu sunt departe de realitate, precum prețurile în sine. Pe baza acestui lucru, trebuie să determinați în mod independent complexitatea sarcinii în ceea ce privește volumul de excavare și îndepărtarea solului.

Export

Îndepărtarea solului se realizează cu basculante. De obicei, acestea sunt vrachiere cu containere mari (până la 27 de metri cubi), în care solul poate fi încărcat fie manual, fie cu ajutorul unui încărcător (tractor cu baldachin). Cea mai eficientă încărcare ar trebui să aibă loc printr-o metodă mixtă: adică lucrează un tractor și o persoană. Tractorul preia cea mai mare parte a încărcăturii pe găleată și o toarnă în puf, iar persoana ridică un fleac, aruncă ceva în găleată la care încărcătorul nu poate ajunge și apoi o curăță. Dacă nu sunteți leneș, puteți face singur o tură cu un încărcător. Dacă leneș - angajează o persoană. Calificări speciale pentru un astfel de angajat nu sunt necesare, doar să fie sobru (altfel ar putea cădea sub găleată când este beat).

Din nou, trebuie să estimați volumul, să-l frecați cu cei care îl vor scoate. Ce mașini sunt scoase (capacitatea de transport este diferită), cum se conduce și așa mai departe. Uneori, o parte din încărcătură nu este încărcată de un tractor, ci doar de mână. Numărați numărul de zboruri, adăugați încă unul pentru orice eventualitate. Dacă îl luați singur, va trebui să plătiți pentru eliminarea la o groapă de gunoi (aceasta este de aproximativ 1,5 - 2 mii de ruble pentru un zbor la Sankt Petersburg în aprilie 2014 prețuri). În general, asta este tot - aici se termină principalele puncte privind excavarea și îndepărtarea solului. Restul trebuie analizat și calculat independent pentru fiecare obiect.