Specifična teža ilovice v m3. Gostota tal in specifična teža

Gostota tal

Gostota - fizikalne lastnosti tal, kvantificirane z razmerjem med njihovo maso in zasedeno prostornino. Fizikalne lastnosti, ki označujejo razmerje med maso in prostornino kamnin ali mineralov, se imenujejo gostota. Gostota se uporablja kot neposredni izračunski kazalnik pri izračunu domačega tlaka, pritiska na podporno steno, pri izračunu stabilnosti zemeljskih pobočij in pobočij, posedanja konstrukcij, porazdelitve napetosti v temeljnih tleh pod temelji, pri določanju prostornine. zemeljska dela in itd.

Pri inženirsko-geoloških študijah se uporabljajo naslednje značilnosti: gostota trdnih delcev zemlje, gostota tal, gostota suhe zemlje, gostota tal pod vodo, gostota skeleta posušene zemlje itd. Najpogostejši so prvi gri indikatorja.

Gostota tal str , g/cm 3 , kg/m 3 , oz Gostota mokre zemlje je masa na enoto prostornine tal z naravno vlago in nemoteno z dodajanjem:

Za določitev gostote tal, neposredno in posredno metode. Neposredne metode vključujejo metode, ki temeljijo na neposrednem merjenju mase in prostornine tal, praviloma njenih majhnih vzorcev. Metode za določanje gostote v laboratoriju, glede na trenutne regulativni dokumenti, so podani v tabeli. 4.5. Njihova pomanjkljivost je majhna prostornina tal v izmerjenih vzorcih (pridobivanje "točkovnih" vrednosti) in potreba, da jih izvlečemo iz niza. Posredne metode temeljijo na določanju gostote tal brez neposrednih meritev mase in prostornine tal. Najprej bi morali vključevati penetracijske in jedrske (gama žarke) metode, ki omogočajo določanje gostote tal neposredno v masivu. So zelo produktivni, imajo zadostno natančnost za praktične namene in se lahko uporabljajo za enkratno in večkratno določanje, kar je pomembno za stacionarna opazovanja.

Tabela 4.5

Metode za določanje značilnosti gostote tal

Določanje gostote z metodo rezalnih obročev . Pri uporabi metode rezalnega obroča izberemo vzorčevalnik rezalnega obroča, ki ga namažemo z e znotraj tanek sloj vazelin ali mast. Zgornjo očiščeno površino vzorca zemlje izravnamo tako, da presežek odrežemo z nožem, nanjo namestimo rezalni rob obroča in z vijačno stiskalnico ali obroč skozi šobo rahlo pritisnemo v zemljo in tako pritrdimo mejo testni vzorec. Nato se tla izven obroča razrežejo do globine 5...10 mm pod rezalnim robom obroča in tako tvorijo stolpec s premerom 1...2 mm, večjim od zunanjega premera obroča. Občasno, vendar ko se tla razrežejo, z rahlim pritiskom stiskalnice ali šob se obroč namesti na steber tal, da se izognemo popačenju. Po polnjenju obroča se zemlja razreže 8...10 mm pod rezalnim robom obroča in loči. Zemljo, ki štrli čez robove obroča, odrežemo z nožem, površino zemlje očistimo poravnano z robovi obroča, konci pa pokrijemo s ploščami. Obroč z zemljo in ploščami stehtamo in izračunamo gostoto z natančnostjo 0,01 g/cm 3 .

Metoda za določanje gostote tal s tehtanjem povoščenih vzorcev v vodi uporablja se za določanje prostornine majhnih monolitov v laboratoriju. Vzorec zemlje se izreže s prostornino najmanj 50 cm 3, dobi zaobljeno obliko, po kateri je vezan s tanko močno nitjo s prostim koncem dolžine 15 ... 20 cm, ki ima zanko za obešanje do uhanov z utežmi.

Vzorec zemlje, vezan z nitjo, stehtamo in pokrijemo s parafinsko lupino ter jo za 2–3 sekunde potopimo v parafin, segret na temperaturo 57–60 °C. Hkrati se zračni mehurčki, ki jih najdemo v zamrznjeni parafinski lupini, odstranijo tako, da jih preluknjajo in zgladijo mesta vboda s segreto iglo. Ta postopek se ponavlja, dokler ne nastane gosta parafinska lupina.

Da bi preprečili pokanje voščene lupine, je treba vosek nanesti takoj, ko se stopi. Parafiniranje vzorca je treba izvajati zelo previdno. Vdolbine na površini, vključno z vdolbinicami padlih kamnov, je treba s čopičem prekriti s staljenim parafinom.

Ko vzorec damo v vodo, je treba paziti, da se pod njo ne zadržujejo mehurčki. Ohlajeni povoskani vzorec stehtamo, preden ga potopimo v vodo in nato v posodo z vodo. V ta namen je nad posodo za tehtnico nameščeno stojalo za posodo z vodo, da se prepreči, da bi se dotaknila posode za tehtnico (ali odstranimo vzmetenje, s čimer se tehtnica uravnoteži z dodatno obremenitvijo). Vzorec obesimo na žarek in ga spustimo v posodo z vodo. Prostornina posode in dolžina navoja morata zagotoviti, da je vzorec popolnoma potopljen v vodo. V tem primeru se vzorec ne sme dotikati dna in sten posode. Ko se vzorec da v vodo, je treba paziti, da se zračni mehurčki ne zadržujejo pod vzorcem.

Dovoljena je uporaba metoda povratnega tehtanja: posodo z vodo postavimo na skledo številčnice in stehtamo. Nato vzorec, obešen na stojalu, potopimo v tekočino, posodo z vodo in vanj potopljen vzorec pa ponovno stehtamo. Tehtnica mora biti podprta s stojalom ali ploščadjo nad posodo, tako da je med stojalom in vrhom posode zadostna razdalja (slika 4.8). Denzitometri se lahko uporabljajo tudi za določanje gostote. Posodo je treba skoraj do vrha napolniti z vodo, preskusni vzorec pa popolnoma potopiti v vodo, tako da je suspenzija v vodi, ne da bi se dotikala dna ali sten posode.

riž. 4.8. Metoda za določanje gostote s tehtanjem v vodi

Natehtani vzorec se odstrani iz vode, prepiha s filtrirnim papirjem in stehta, da se preveri tesnost lupine. Če se je masa vzorca povečala za več kot 0,02 g od prvotne, je treba vzorec zavreči in preskus ponoviti z drugim vzorcem.

Gostota tal R, g / cm 3, izračunano po formuli

kje m- teža vzorca tal pred voskanjem, g; m- teža povoščenega vzorca zemlje, g; m2- rezultat tehtanja vzorca v vodi (razlika med maso povoskanega vzorca in vode, ki jo izpodriva), g; p str- gostoto parafina, vzeto enako 0,900 g/cm, pw- gostota vode pri preskusni temperaturi, g/cm 3 .

Pri uporabi metode zadnjega tehtanja se gostota tal izračuna po formuli

kje m- teža vzorca zemlje pred voskanjem, g, p str- gostoto parafina, vzeto enako 0,900 g/cm 3 ; pw- gostota vode pri preskusni temperaturi, g/cm 3 , da - teža posode z vodo, g; pi je masa posode z vodo in vanjo potopljenega vzorca, g.

Za gosta kamnita in pol-skalna tla, katerih poroznost je deležev odstotka ali 1 ... 2%, je nasipno gostoto mogoče določiti brez voskanja.

Metoda izpodrivanja tekočine . Kovinsko posodo je treba postaviti na podlago in napolniti z vodo do nivoja, ki je višji od tistega, ki ga podpira sifon. Sprejemnik izrinjene vode je nameščen pod izhodnim koncem sifona.

Vzorec tal in sprejemnik je treba stehtati s točnostjo 0,1 g. Vse površinske praznine morajo biti zapolnjene z materialom, netopnim v tekočini. Vdolbine iz padlih kamnov ne smemo zapolniti. Po potrebi lahko vzorec popolnoma pokrijemo z večkratnim potopitvijo v staljen parafin. Povoskani vzorec je treba ohladiti in stehtati na 0,1 g natančno.

riž. štiri. 9. Metoda za določanje gostote z izpodrivanjem tekočine (130)

Vzorec zemlje je treba popolnoma potopiti v posodo, sifonski ventil je treba odpreti, da se izpodrinjena tekočina odteče v sprejemnik, nato je treba sprejemnik s tekočino stehtati na 0,1 g natančno.

Za določitev vsebnosti vlage se vzame reprezentativni del vzorca, brez parafina, plastelina ali kita.

Metoda za tehtanje vzorca v nevtralni tekočini se uporablja za določanje gostote zamrznjenih fino razpršenih tal s tankoplastno in fino mrežasto kriogeno teksturo z debelino mineralnih plasti največ 0,5 cm Vzorec stehtamo v posodi s prostornino 1000 cm 3, dvo- tretjine napolnjene z nevtralno tekočino. Med delovanjem se izmeri temperatura tekočine in njena gostota, levo roko s skodelico odstranimo iz tehtnice in tehtnico uravnotežimo z vrečko s strelom, obešeno na kavelj leve roke. Vzorec zamrznjene zemlje s prostornino ns manj kot 50 cm 3 zvežemo z najlonsko nitjo, obesimo na levi uhan tehtnice in stehtamo. Posoda z nevtralno tekočino se postavi na stojalo za tehtnico na levi strani, vzorec zamrznjene zemlje se naloži v tekočino do globine najmanj 5 ... 7 cm in ponovno stehta. Vzorec zamrznjene zemlje med tehtanjem ne sme priti v stik z dnom in stenami posode. Po tehtanju zamrznjenega monolita na zraku in nato v nevtralni tekočini se določi skupna gostota zamrznjene zemlje. Natančnost merjenja gostote je 0,02 g/cm 3 .

Nevtralna tekočina, uporabljena na dan določanja prostornine tal, mora imeti ledišče pod lediščem te zemlje, ne sme reagirati z zemljo in ne raztopiti ledu. Kot nevtralno tekočino se običajno uporabljajo kerozin, glicerin, toluen in nafta. Gostota teh tekočin se določi s hidrometrom.

Metoda za merjenje vzorcev pravilne geometrijske oblike (volumetrična metoda) se uporablja za določanje gostote kamnitih in zamrznjenih tal. Pri izbiri monolita se mu da določena oblika, ki omogoča določitev prostornine tal v nemoteni sestavi. Izbrani vzorec zemlje se stehta in namesti skupna gostota tal, in po sušenju do konstantna teža - gostota okostja tal. Običajno pri določanju gostote tal monoliti dobijo obliko kocke ali paralelepipeda. Za določitev približne vrednosti R na monolitih (s prostornino najmanj 50 cm 3), izvlečenih iz vrtin, se izmeri njihov premer, višina (z natančnostjo 0,01 cm) in masa.

riž. 4.10. Določanje gostote tal z metodo volumskega premika: a - s polietilenom, obloženim v luknji: b-e pomoč Naprava za polnjenje peska: in - aparatura z gumijastim balonom

Metoda lukenj (metoda prostornine) uporablja se za določanje skupne gostote zamrznjenih razpršenih kamnin z masivno in schlieren kriogeno teksturo ter za grobe klastične kamnine (slika 4.10). Metoda se uporablja pri delu v odprtih rudnikih. Dno dela je izravnano in očiščeno. Na dnu jame se naredi vdolbina - luknja z velikostjo najmanj 30 x 30 x 30 cm.Tla, izbrana iz luknje, se stehta na tehtnici z natančnostjo 1,0 g. Po izbiri zemlje se dno luknje je obloženo s sintetično folijo (slika 4.10, a), nato se luknja napolni z vodo ali prekrije s suhim peskom z velikostjo zrn od 0,5 do 3,0 mm. Izmerjeni pesek mora biti enakomeren in čist. Izmeri se količina peska ali količina vode, ki je potrebna za zapolnitev luknje, in s tem se določi prostornina zemlje, odstranjene iz luknje. Po določitvi mase tal in njene prostornine izračunajte skupno gostoto tal.

Radioizotopske metode se uporabljajo predvsem za merjenje gostote tal v naravnem pojavu. Obstajata dve metodi za merjenje gostote z uporabo gama sevanja: metoda gama žarkov in metoda razpršenega. gama sevanje. Izogoni cezij-137 in kobala-60 se večinoma uporabljajo kot viri gama sevanja.

Gamaskopska metoda temelji na slabljenju intenzitete žarka gama, odvisno od gostote snovi, skozi katero gre žarek. V praksi se uporabljajo tri različice gamaskopske metode: a - vir in detektor gama sevanja sta nameščena v vzporednih vodnjakih v tleh; b- detektor sevanja je na površini, vir pa v tleh; v- vir sevanja in detektor se nahajata na obeh straneh preučevanega predmeta (vzorec, monolit itd.). Gamaskopska metoda je uporabna za merjenje gostote tal do globine 1,5...2,0 m.

Metoda razpršenega gama sevanja uporablja se za merjenje gostote tal v vrtinah. Če se v vodnjak postavi vir gama kvantov in detektor, se del gama kvantov, ki pridejo v tla iz vrtine zaradi sipanja elektronov atomov tal, vrnejo v vrtino in jih detektor zabeleži. Za merjenje gostote z radioizotopskimi metodami je domača industrija izdelala merilnik gostote radioizotopov UR-70 in merilnik površinske globine PPGR-1, zasnovan za meritve vrtin do globine 30 m. Za merjenje gostote zgornje plasti tal plasti do globine 0,3 m, se uporablja merilnik gostote tipa IOMR-2. Natančnost merjenja gostote se giblje znotraj ±(0,02...0,04) g/cm 3, odvisno od vrste instrumenta. Čas merjenja na eni točki ne presega 3 minut.

Na splošno se vrednost gostote razpršenih tal giblje od 1,30 do 2,20 g/cm 3 . Tla, za katere je značilna prisotnost togih kristalizacijskih vezi med delci, imajo visoka gostota, katerega vrednost se pri nizki poroznosti približuje vrednostim trdnih delcev. Tako se gostota magmatskih kamnin giblje med 2,50 ... 3,40 g / cm 3 (od kislih kamnin se poveča do bazičnih in ultrabazičnih); blatni kamni in alevci - 2,20-2,55; apnenec - 2,40-2,65; laporci - 2,10...2,60; peščenjaki - 2,10-2,40 g / cm 3. Gostota poplavljene šote zaradi nizke gostote skeleta se giblje od 1,02 do 1,10 g/cm 3 .

Vrednost gostote tal je odvisna od mineralne sestave, vsebnosti vlage in narave sestave (poroznosti): s povečanjem vsebnosti težkih mineralov se gostota tal poveča, s povečanjem vsebnosti organskih snovi pa se poveča. zmanjša; s povečanjem vlažnosti se gostota tal poveča: pri določeni poroznosti bo največja v primeru popolnega polnjenja por z vodo; z naraščajočo poroznostjo se gostota tal zmanjšuje.

Gostota pomembnega dela sedimentnih kamnin v več odvisno od njihove poroznosti in vsebnosti vlage ter v precej manjši meri od mineralne sestave, kar je razloženo s širokim razponom sprememb poroznosti (nasičenosti z vlago in plinom) teh kamnin, močno razliko v gostoti kamnin. trdne, tekoče in plinaste komponente ter relativno konstantno gostoto najpogostejših kamnin, ki tvorijo minerale. Vrednost gostote tal magmatskih, metamorfnih in v precejšnjem delu kemogenih kamnin je odvisna predvsem od njihove mineralna sestava, saj je poroznost teh kamnin običajno zanemarljiva.

Gostota trdnih snovi v tleh p s , g / cm 3 ali kg / m 3 imenujejo maso trdne komponente (ki jo predstavlja mineralna ali organska komponenta) v enoti prostornine tal, ki jo predstavlja samo trdna komponenta:

vrednost gostota trdnih snovi tla je določena z mineralno sestavo, prisotnostjo organskih in organo-mineralnih snovi in ​​je tehtana povprečna gostota teh sestavin tal ob odsotnosti praznin in vlage.

Določanje gostote trdnih delcev tal s piknometrično metodo . Vzorec zemlje v zračno suhem stanju zdrobimo v porcelanski malti, povprečni vzorec, ki tehta 100 ... 200 g, razrežemo na četrtine in presejemo skozi sito s št. Iz mešanega povprečnega vzorca se vzame vzorec zemlje s hitrostjo 15 g na vsakih 100 ml kapacitete piknometra in posuši do konstantne teže. Iz povprečnega vzorca je treba vzeti del šotne zemlje ali šote s hitrostjo 5 g suhe zemlje na vsakih 100 ml kapacitete piknometra, ki mora biti v tem primeru najmanj 200 ml. Dovoljena je uporaba tal v zračno suhem stanju, po določitvi njene higroskopske vsebnosti vlage.

Stehtamo piknometer, napolnjen do 1/3 z destilirano vodo. Nato vanjo skozi lij vlijemo posušen vzorec zemlje, ponovno stehtamo, pretresemo in damo kuhati v peščeno kopel. Trajanje mirnega vrenja (od trenutka začetka vrenja) naj bo: za pesek in peščeno ilovice - 0,5 ure, za ilovice in gline - 1 uro Po vrenju je treba piknometer ohladiti na sobno temperaturo in doliti z destilirana voda je meniskus sovpadal z njo. Piknometer se od zunaj obriše in stehta. Nato vsebino piknometra izlijemo, vanjo vlijemo destilirano vodo, hranimo v vodni kopeli pri isti temperaturi in stehtamo.

Gostota delcev tal /> „ g / cm se izračuna po formuli

kjer je mo masa suhe zemlje, g; m1 je masa piknometra z vodo in zemljo po vrenju pri preskusni temperaturi, g; m2- masa piknometra z vodo pri isti temperaturi, g; r n,- gostota vode pri isti temperaturi, g/cm 3 .

V primeru uporabe tal v zračno suhem stanju se w 0 izračuna po formuli

kje m- teža zračno suhega vzorca zemlje, g; R- higroskopska vlaga tal, %.

Pri določanju p, tla je treba upoštevati: možnost raztapljanja enostavnih soli v procesu določanja, kar ima za posledico podcenjene vrednosti ps da bi se temu izognili, pri določanju specifične teže slanih tal vodo nadomestimo z nevtralnimi tekočinami (kerozin, bencin, toluen itd.); možnost močnega stiskanja vodne plasti okoli delcev koloidne gline zaradi molekularnih privlačnih sil, kar ima za posledico precenjene vrednosti; da bi to preprečili, je treba uporabiti tekočine z nizko površinsko napetostjo (toluen, ksilen itd.); možnost nepopolne odstranitve zraka, adsorbiranega na površini delcev, kar ima za posledico podcenjene vrednosti.

V skladu z gostoto najpogostejših kamnin, ki tvorijo minerale, se gostota trdnih delcev v večini tal giblje od 2,50 do 2,80 g/cm 3 . Poveča se s povečanjem vsebnosti težkih mineralov v tleh, zato je v bazičnih in ultrabazičnih kamninah gostota bistveno večja (3,00 ... 3,74 g / cm 3) kot v kislih (na primer v granitih 2,63 ). .. 2,75 g / cm 3, pogosteje 2,65 ... 2,67 g / cm 3). V tabeli. 4.6 prikazuje približne vrednosti gostote delcev razpršenih tal, ki ne vsebujejo vodotopnih soli in organskih snovi. Te povprečne vrednosti se običajno vzamejo, če ni neposrednih določitev gostote trdnih snovi za izračun niza lastnosti tal, zlasti poroznosti in faktorja poroznosti.

Tabela 4.6

Vrednosti gostote delcev razpršenih tal

Prisotnost organske snovi močno zmanjša gostoto trdnih delcev tal, saj je njihova gostota nizka v primerjavi z mineralno komponento. Zato je gostota trdne sestavine šote, šotnih tal in tal bistveno manjša v primerjavi z mineralnimi tlemi.

Šota ps se giblje od 1,20 do 1,89 g / cm 3, za navadno pepelno šoto - do 1,84 g / cm ", za šotna tla - do 2,08 g / cm 3. Vrednosti so pogostejše p 3 v razponu od 1,4 do 1,6 g / cm 3 se pri izračunih upošteva 1,5 g / cm. Minimalne vrednosti Pri šoti lesne skupine in šoti so bili zabeleženi kazalniki pri blizu vrednosti vsebnosti pepela. ki vsebujejo lesne ostanke, največ - v šoti skupine mahov.

Zaradi zapletenosti določanja lahko gostoto delcev šote izračunamo s formulo

Glede na to, da je gostota organskih delcev ps op G \u003d 1,5 g / cm 3, gostota mineralnih delcev v povprečju r v * w\u003d 2,65 g / cm 3, potem je formula poenostavljena:

Tabela 4.7

Normativno obračanje gostote delcev slanih tal

Gostota okostja tal p d , g / cm 3 ali kg / m 3 imenujejo maso trdne komponente na enoto prostornine tal, posušene pri temperaturi 105 ° C, z naravno (nemoteno) strukturo:

Vrednost gostote skeleta tal se uporablja za izračun poroznosti, koeficienta poroznosti, pa tudi za karakterizacijo stopnje zbitosti ilovnata tla v razsutih strukturah.

Gostota skeleta tal se določi eksperimentalno ali pogosteje izračuna iz vrednosti gostote tal (R) in vlažnost (u-) po formuli:

Glede na gostoto okostja p d vsa tla so razdeljena na sorte (tabela 2.2)

riž. 4.11. Idealni modeli zlaganje ohlapnih in gostih delcev peščena tla

Stopnja gostote tal id- Pri gradnji nasipov, nasipov, zemeljskih jezov in drugih nasipov zemeljska dela treba je poznati gostoto tal z ohlapnim in gostim dodajanjem. Peščena tla se lahko močno razlikujejo po stopnji gostote ali naravi dodatka. Na primer, glede na naravo zlaganja kroglic enake velikosti se lahko poroznost sistema giblje od 47,64 % pri najbolj ohlapnem kubičnem zlaganju do 25,95 % pri najbolj gostem tetraedrskem zlaganju (slika 4.11). V pravih peščeno-prašnih tleh se zaradi razlike v velikostih njihovih delcev poroznost spreminja v širšem razponu - od 8 ... 10 do 80%.

Za peščena tla, pri katerih v praksi ni vedno mogoče določiti gostote skeleta z naravno strukturo, se pogosto določa na zračno suhih vzorcih motene sestave v dveh stanjih: izjemno ohlapni in gosti.

Za kvantificiranje gostote peska uporabljamo indeks relativne gostote ali stopnja gostote (ID) določeno s formulo

kje e- koeficient poroznosti z naravnim ali umetnim dodatkom; emax - koeficient poroznosti pri izjemno gostem dodatku; e min - koeficient poroznosti v izjemno ohlapni sestavi.

Za štetje I D treba je imeti podatke o rezultatih terenskih določitev količine e in za to Tla V laboratorijskih pogojih določimo emah in e min. Za iskanje e min se običajno uporablja odlaganje rahle zemlje v merilno posodo, za določitev em pa dinamične metode zbijanja tal v merilni posodi.

Toda stopnje gostote ID pesek se deli po tabeli. 2.3. Ko je //> = 0, so tla v najbolj ohlapnem stanju in kdaj ID= 1 ima tla najgostejšo sestavo.

Tla različne sestave zrn imajo precej odlične vrednosti emax in em min, z naraščajočo finostjo pa se zmanjšujeta. Na mejne vrednosti koeficientov poroznosti nt manj vpliva oblika delcev. S povečanjem okroglosti in sferičnosti se zmanjšata, zato se uporaba vrednosti relativne gostote kot značilnosti adicijska gostota id, ki upošteva tako zrno sestavo kot obliko delcev, daje najbolj objektiven kriterij za nasipno gostoto.

Za določitev značilnosti stisnjenih tal uporabite metoda za določanje največje gostote, ki sestoji iz ugotavljanja odvisnosti gostote ogrodja tal od njegove vsebnosti vlage pri stiskanju vzorcev s konstantno porabo dela za njihovo zbijanje in v določanju največje gostote skeleta tal iz te odvisnosti (rmax). Vlažnost, pri kateri je dosežena največja gostota talnega skeleta, je optimalna vlažnost wopt

Metoda za laboratorijsko določanje največje gostote (standardna metoda zbijanja) sestoji iz ugotavljanja odvisnosti gostote suhe zemlje od njene vlažnosti pri stiskanju vzorcev tal s stalnim zbijanjem in doslednim povečevanjem vlažnosti tal.

Naprava (slika 4.12) za preizkušanje tal s standardno metodo zbijanja mora vključevati: napravo za mehanizirano ali ročno zbijanje tal z bremenom, ki pada s konstantne višine; kalup za vzorec zemlje. Zasnova naprave za stiskanje tal mora zagotavljati, da obremenitev s težo (2500 ± 25) g pade vzdolž vodilne palice s konstantne višine (300 ± 3) mm na premer nakovala (99,8 ± 0,2) mm. Razmerje med maso bremena in maso vodilne palice z nakovalom ne sme biti večje od 1,5. Pri mehaniziranem načinu zbijanja mora naprava vsebovati mehanizem za dvigovanje tovora na konstantno višino in števec za število udarcev. Enota mora biti postavljena na togo vodoravno ploščo (betonsko ali kovinsko), ki tehta najmanj 50 kg. Odstopanje površine od vodoravne ravnine ne sme presegati 2 mm/m.

Kalup za vzorec zemlje mora biti sestavljen iz cilindričnega dela, palete, vpenjalnega obroča in šobe. Cilindrični del kalupa mora imeti višino (127,4 ± 0,2) mm in notranji premer (100,0 + 0,3) mm. Natezna trdnost kovine cilindričnega dela kalupa mora biti najmanj 400 MPa. Cilindrični del kalupa je lahko enodelen ali sestavljen iz dveh snemljivih delov.

Za preizkušanje tal po standardni metodi zbijanja se uporabljajo vzorci tal motene sestave, odvzeti iz rudniških izkopov (jame, jame, vrtine, geografsko), izbokov ali skladiščnih masivov.

Masa vzorca tal motene sestave, potrebna za pripravo vzorca tal pri naravna vlažnost mora biti najmanj 10 kg v prisotnosti delcev večjih od 10 mm v tleh in najmanj 6 kg - v odsotnosti delcev, večjih od 10 mm. Vzorec motene zemlje, predložen za testiranje, se posuši pri sobni temperaturi ali v pečici do zračno suhega stanja. Sušenje nekohezivnih mineralnih tal je dovoljeno v pečici pri temperaturi največ 100 ° C, koherentno - ne več kot 60 ° C. Med postopkom sušenja se tla občasno mešajo. Agregate zemlje zdrobimo (brez drobljenja velikih delcev) v napravi za mletje ali v porcelanasti malti.

riž. 4.12. Naprave za standardno zbijanje tal: a - naprava NPO Geotek LLC (140]); b - naprava Soyuzdornia (z dvema kozarcema); c - shema naprave Soyuzdorniya f28f: I - paleta; 2 - deljivi cilinder s prostornino 1000 cm*:

3 obroč; 4 šoba; 5 nakovalo: 6 teža 2,5 kg; 7 vodilna palica; 8 - omejevalni obroč; 9 - vpenjalni vijaki

Tla stehtamo in presejemo skozi sita z luknjami s premerom 20 mm in 10 mm. V tem primeru mora celotna masa zemlje preiti skozi sito z luknjami s premerom 20 mm. Nato se stehtajo presejani veliki delci. Če je masa talnih delcev, večjih od 10 mm, 5 % ali več, se opravi nadaljnje testiranje z vzorcem tal, ki je prešel skozi 10 mm sito. Če je masa talnih delcev, večjih od 10 mm, manjša od 5 %, zemljo dodatno presejemo skozi sito z luknjami s premerom 5 mm in določimo vsebnost delcev, večjih od 5 mm. V tem primeru se izvede nadaljnji preskus z vzorcem tal, ki se preseje skozi 5 mm sito.

Vzorci se vzamejo iz presejanih velikih delcev, da se določi njihova vsebnost vlage in srednje gostote trdni delci. Vzorce vzamemo iz zemlje, ki je prešla skozi sito, da se določi njena higroskopna vsebnost vlage. Izračunajte vsebnost velikih delcev v tleh Za, %, z natančnostjo 0,1 % po formuli

(4.1)

kje mc- masa presejanih velikih delcev, g; w g- vlažnost presejane zemlje v zračno suhem stanju, %; t r - masa vzorca tal v zračno suhem stanju, g; to. - vlažnost presejanih velikih delcev, %.

Iz presejane zemlje se vzorec zemlje za testiranje vzame na četrtine (/ Ir ") tehta 2500 g. Dovoljeno je izvesti celoten preskusni cikel z uporabo enega izbranega vzorca. Odvzeti vzorec se da v kovinsko preskusno posodo.

Količina vode Q, g, za dodatno vlaženje izbranega vzorca na vsebnost vlage prvega testa, izračunano po formuli

(4.2)

kje m p "- masa izbranega vzorca, g; ž- vlažnost tal za prvi test, dodeljena po gabl. 4.8, %; wg- vsebnost vlage v presejani zemlji v zračno suhem stanju, %.

Tabela 4.8

Vrednosti vlažnosti tal za prvi test

Izračunano količino vode vnesemo v izbrani vzorec zemlje v več korakih, pri čemer zemljo premešamo kovinska lopatica, nato prenesite vzorec zemlje iz skodelice v eksikator ali tesno zaprto posodo in ga hranite pri sobna temperatura najmanj 2 uri za nekohezivna tla in najmanj 12 ur za kohezivna tla.

Cilindrični del kalupa (predhodno stehtanega) je nameščen na paleti brez vpenjanja z vijaki, vpenjalni obroč je nameščen na zgornji strani cilindričnega dela kalupa, cilindrični del kalupa je vpet izmenično z vijaki palete in obroča, obrišite notranja površina tehnični vazelin. Sestavljena oblika se namesti na osnovno ploščo in preveri toleranco vodilne palice in valjastega dela oblike ter prosto gibanje bremena vzdolž vodilne palice.

Preskus se izvede z zaporednim povečevanjem vlažnosti tal preskusnega vzorca. Med prvim preskusom mora vlažnost tal ustrezati vrednosti, navedeni v tabeli. 4.11. Z vsakim naslednjim preskusom je treba vlažnost tal povečati za 1 ... 2 % za nekohezivna tla, za 2 ... 3 % za kohezivna tla.

Količina vode za navlaženje preskusnega vzorca se določi s formulo (4.2), pri čemer se upošteva kot w g in w vlažnost med prejšnjim in naslednjim testom.

Vzorci tal se testirajo v naslednje naročilo: vzorec prenesemo iz eksikatorja v kovinsko skodelico in temeljito premešamo; debela plast zemlje

5.. .6 cm naložen v sestavljena oblika iz vzorca in njegovo površino rahlo stisnite z roko. Zbijanje se izvede s 40 udarci bremena z višine 30 cm, vendar z nakovalom, pritrjenim na vodilno palico. Podobno se izvede z vsako od treh plasti zemlje, ki se zaporedno nalagajo v kalup. Pred nalaganjem drugega in tretjega sloja površino prejšnjega stisnjenega sloja zrahljamo z nožem do globine 1...2 mm. Pred polaganjem tretjega sloja se na kalup namesti šoba; po stiskanju tretje plasti odstranimo šobo in odrežemo štrleči del zemlje poravnano s koncem kalupa. Debelina štrlečega sloja rezane zemlje ne sme presegati 10 mm. Če štrleči del tal presega 10 mm, je potrebno izvesti dodatno število udarcev v višini enega udarca na 2 mm presežka.

Vdolbine, ki nastanejo po čiščenju površine vzorca, zaradi obarjanja velikih delcev, ročno zapolnimo z zemljo iz preostanka odvzetega vzorca in poravnamo z nožem.

Obtehtajte valjasti del kalupa z zbito zemljo (mi) in izračunaj gostoto tal R ( , g / cm 3, po formuli

jaz de m,- masa cilindričnega dela kalupa z zgoščeno zemljo, g; m,- masa valjastega dela kalupa brez zemlje, g; V- prostornina kalupa, cm".

Z cilindričnega dela kalupa odvzamemo stisnjen vzorec zemlje, iz zgornjega, srednjega in spodnjega dela vzorca pa odvzamemo vzorce za ugotavljanje vlažnosti tal. Tla, izvlečena iz kalupa, pritrdimo na del vzorca, ki ostane v skodelici, zdrobimo in premešamo. Velikost agregatov ne sme presegati največja velikost delci testirane zemlje.

Po dodajanju vode zemljo temeljito premešamo, pokrijemo z vlažno krpo in pustimo vsaj 15 minut pri nevezanih in najmanj 30 minut pri kohezivnih tleh. Drugi in naslednji preskusi tal je treba izvesti v skladu s predhodno opisanim postopkom.

Preskus je treba šteti za končan, ko se s povečanjem vlažnosti vzorca med naslednjima dvema preskusoma dosledno zmanjšata masa in gostota stisnjenega vzorca tal in tudi, ko se pri udarcih iztisne voda ali se sprosti utekočinjena zemlja. skozi spoje kalupov. Zbijanje tal, ki so enakomerne po granulometrijski sestavi, in drenažnih tal se ustavi po pojavu vode v fugah kalupov, ne glede na število udarcev pri zbijanju vzorca.

Na podlagi gostote in vsebnosti vlage v tleh, dobljenih kot rezultat zaporednih testov, se vrednosti gostote suhe zemlje g/cm 3 izračunajo z natančnostjo 0,01 g/cm 3 po formuli

kje pi- gostota tal, g / cm "; wi - vlažnost tal med naslednjim preskusom,%.

Rezultati preskusa so predstavljeni v obliki grafov odvisnosti gostote suhih tal od vsebnosti vlage (slika 4.13). Avtor najvišja točka grafi za kohezivna tla poiščejo vrednost največje gostote in ustrezno vrednost optimalne vsebnosti vlage.

riž. 4.13. Grafi za določanje največje gostote in optimalne vlage: a) kohezivna tla: b) nekohezivna tla

Za nekohezivna tla standardna krivulja zbijanja morda nima opaznega maksimuma. V tem primeru se vzame vrednost optimalne vsebnosti vlage za 1,0 ... 1,5 % manjšo od vsebnosti vlage in "„, pri kateri se voda iztisne. Vrednost največje gostote se vzame vzdolž ustrezne ordinate. časa se vzame 1,0% za gramozna pesek, velike in srednje velike, 1,5% - za drobni in meljasti pesek.

Če je zemlja vsebovala velike delce, ki so bili odstranjeni iz vzorca pred testiranjem, se za upoštevanje vpliva njihove sestave ugotovljena vrednost največje gostote suhe zemlje popravi po formuli

kjer je p * gostota velikih delcev, g / cm 3; Za- vsebnost velikih delcev v tleh, %.

Vrednost optimalne vlažnosti tal w opl,%, določeno s formulo

Za nadzor pravilnosti testiranja kohezivnih tal gradijo "nič zračni vod", prikazuje spremembo gostote suhe zemlje zaradi vlage, ko so njene pore popolnoma nasičene z vodo. Pari številk rl in w, za gradnjo "nič zračnih linij" pri gostoti talnih delcev str 5 določimo glede na vrednosti vlažnosti po formuli

Kjer je p gostota delcev tal, g / cm "; p in je gostota vode, enaka 1 g / cm".

Padajoči del standardnega grafa stiskanja ne sme prečkati "nič zračna linija".

Število zaporednih preskusov tal s povečanjem vsebnosti vlage mora biti najmanj pet in zadostovati za določitev največje vrednosti gostote suhe zemlje po standardnem načrtu zbijanja. Dovoljeno neskladje med rezultati vzporednih določitev. pridobljena v pogojih ponovljivosti, ne sme presegati 1,5% za največjo gostoto suhe zemlje, za optimalno vsebnost vlage -10% .

Za določitev največje gostote in optimalne vlažnosti tal (po BS, ASTM in drugih tujih standardih) se uporablja Proctorjeva metoda in modificirana Proctorjeva metoda. Preskusni postopek po Proctorjevi metodi in njihova obdelava sta podobna zgornji metodi, zahteve za tla in opremo so tudi blizu: premer delcev ni večji od 20 mm; teža kladiva je po BS 2,5 kg (ali 4,5 kg); višina padca 300 mm (ali 450 mm); po ASTM teža kladiva - 2,5 kg (ali 4,5 kg); višina padca 305 mm (ali 457 mm). Razlika med ruskim standardom in tujimi je v tem, da je premer kladiva pri tujih napravah 50 mm, pri domačih napravah pa premer kladiva ustreza notranjemu premeru stekla 99,8 mm. Kladivo za ročno in avtomatsko zbijanje zemlje ELE ter graf za določanje maksimalne gostote in optimalne vlažnosti tal, po BS. prikazano na sl. 4.14.

Približanje vrednosti največje gostote in optimalne vsebnosti vlage za glavne sorte tal, določene s standardno metodo zbijanja, na vrednosti, pridobljene s Proctorjevimi metodami, se izvede z množenjem s faktorji pretvorbe, navedenimi v tabeli. 4.9.

riž. 4.14. Proctorjeva metoda: a - Prapor Proctor za ročno zbijanje tal;

6 - mehanizem za avtomatsko zbijanje tal; na graf za določitev največje gostote in optimalne vlažnosti tal (136)

Tabela 4.9

Koeficient zmanjšanja vrednosti največje gostote in optimalne vlažnosti tal na vrednosti, pridobljene s Proctorjevimi metodami

Rezultati preskusa so predstavljeni tudi v obliki grafov odvisnosti gostote suhih tal od vsebnosti vlage (slika 4.14). Per optimalna vlažnost sprejmejo vlažnost, ki ustreza največji gostoti.

Glede na to, da je zemlja kompleksen razpršeni medij, sestavljen iz mineralnih trdnih delcev in pornega prostora, napolnjenega v najsplošnejših izrazih z vodo (porno tekočino) in zrakom, je koncept gostote kot fizična količina je tudi kompleksen in pridobi gotovost le, če je natančno navedena gostota katerih faz tal.

Poskus se nato izvede na običajen način, kot je opisano zgoraj. Za določitev volumna čiste zemlje je treba od ugotovljene skupne prostornine povoskane zemlje odšteti prostornino, ki jo zaseda parafin. Volumen voska je enostavno določiti s tehtanjem vzorca pred in po voskanju ter ob upoštevanju specifične teže samega voska, običajno blizu 9 kN/m 3 .

Specifična teža pomembnih kohezivnih monolitov tal se določi z zadostno natančnostjo z neposrednim merjenjem monolita, ki je dobil pravilno geometrijsko obliko, na primer cilindrično, in njegovim naknadnim tehtanjem. V praksi se za določanje specifične teže mokre (in suhe) zemlje pogosto uporablja kovinski obroč s koničastim rezalnim robom premera do 15 cm in višine do 5 ... 10 cm. Za vzorčenje je obroč stisnjena v zemljo. Prostornina vzorca v ta primer določeno z notranjo prostornino cilindra.

Specifična teža mokrih ilovnatih tal je običajno 19,5...21,0 kN/m 3 . Specifična teža suhih nekohezivnih sipkih tal se običajno giblje od 15,8 do 16,5 kN/m3.

Prostornina nekohezivnih peščenih tal je določena v dveh stanjih: najbolj ohlapna in najbolj gosta. Določanje se izvede tako, da se pesek položi v merilno posodo, peski pa se testirajo v suhi obliki ali pod vodo. Zahtevano največjo krhkost peska dosežemo tako, da ga previdno vlijemo v posodo, največjo gostoto pa s skrbnim zalivanjem do konstantne mase ali s postavitvijo posode s peskom na vibrirajočo mizo.

Ročno izkopavanje je izdelan s pomočjo orodja za vkopavanje: lopate, lomiči, sekire, sekalniki. Za dejanski izkop se uporabljajo lopate, za kopanje - bajonet. Za odstranjevanje korenin in žice se uporabljajo sekire in sekalniki, kar je lahko pomembno pri pripravi podlage za. Razvoj tal izvaja skupina najmanj 2-3 ljudi, v velikih količinah pa več ekip.

Izračun izkopa

Izračun izkopa se izvede pred začetkom del, saj je od tega izračuna veliko odvisno. Na primer, v moji praksi je bil primer, ko so zaradi napačno izvedenih izračunov na tleh s strani naročnikove službe izgube med opravljanjem dela dosegle 90.000 rubljev. V drugem primeru so sosedje med razvojem jame napačno izračunali obseg izkopa in podcenili stroške odstranitve, kar je povzročilo presežek ocenjenih stroškov za več kot 400.000 rubljev.

Upoštevati je treba tudi delo, ki se bo izvajalo pred izkopom, na primer lahko. Ne mislimo na samo delo, ampak tako rekoč posledice takšnega dela - jasno je, da boste morali recimo najprej izkopati slepo območje (tj. že izvleči količino zemlje), nato pa , če je novo slepo območje širše od starega, razširite in zanj temeljno jamo (več volumna). Morda bo treba odstraniti smeti in jih odstraniti, odstraniti rodovitna plast in tako naprej.

Torej, trije "stebri", na katerih temelji vsak izračun na podlagi dela, povezanega z izbiro določenih tal, so količina tal, njena kategorija in izvoz. Poskusimo ugotoviti to:

1. Prostornina tal- tukaj je vse precej preprosto. Izračunamo kubično prostornino, ki jo je treba izvleči, in dobimo prostornino izkopa. Ob tem je treba razumeti, da je kubatura strog pojem, vendar nimamo nič strogega, zato bo izkopana zemlja verjetno nekoliko večja kot v ocenjeni obseg. Na primer, imamo stavbo, ki jo je treba obkrožiti s slepim delom. Obseg objekta je 230 metrov. Širina slepe površine je 1 meter, globina blazine je 18 cm (pesek in gramoz v trdnem telesu, torej stisnjeni). V skladu s tem upoštevamo krčenje peska in gramoza in namesto 18 cm dobimo kar 20 - 21 cm To pomeni, da moramo zemljo odstraniti do globine 0,2 metra, širine 1 metra in dolžine od 230 tekočih metrov. Skupaj 0,2 x 1 x 230 = 46 kubičnih metrov. Zanimivo je, da veliko ljudi pozabi na " trdna»pri urejanju blazine iz peska in gramoza, a je to medtem zelo pomembno. Na primer, v tem primeru bi lahko izgubili izpred oči kar 4,6 kubičnih metrov zemlje (in to je neto izguba približno 10 tisoč rubljev).

Kategorija tal je velikega pomena. Če je napačno opredeljen, grozi z visokimi stroški. Pred začetkom dela na določenem objektu je treba določiti kategorijo tal glede na zahtevnost razvoja. Poleg tega ga je treba določiti tudi v primeru, ko je ta kategorija neposredno navedena v oceni.

Tabela 2. Povečanje volumna tal med rahljanjem

Tabela 3. Največja strmina pobočij jarkov in jam, st.

Zgodi se, da ocena, veste, ne nakazuje kategorije, ki obstaja v resnici. Na vrhu je recimo pesek, lahka peščena ilovica, na globini 10 cm - asfaltni beton. Mislite, da se to ne zgodi? Še kako se zgodi. In v državnih ocenah, ki so narejene za državna naročila po 44-FZ in drugih zakonih, pogosto navedejo kategorijo, ne da bi sploh naredili analizo tal. Ko sem o tem vprašal na oddelku za tehnični nadzor, so mi odgovorili: »Kaj, ali moramo narediti analizo tal na vsakem objektu?« Všečkaj to. Zato je idealno, da se do objekta odpravite sami in ugotovite, kakšna tla in kaj je pod njimi. Spodnja fotografija - po oceni je bila tla kategorije II, vendar se je v resnici (nenadoma!) izkazalo, da gre za trden asfaltni beton, ki se nahaja v več plasteh debeline do 12 cm:

Za vzorčenje je treba uporabiti primitivni mehanski vzorčevalnik, ki ga sestavljajo cev z režo za pregled tal, zobci na enem koncu, ki olajšajo prodiranje v tla, in T-ročaj na drugem. Ta naprava ne zahteva nič drugega kot fizična moč, in je enostaven za transport in prenašanje. Seveda je primeren le za razmeroma mehka tla: gline, peščene ilovice itd. Hkrati pa boste z vzorčenjem na več mestih in vizualnim pregledom konice vzorčevalnika, ki bo verjetno puščal sledi materiala plasti, lahko ugotovili prisotnost trdne plasti (drobljen kamen, asfalt, beton).

Lahko poskusite tudi kopati zemljo s pehotno lopato - majhna je in ne zavzame veliko prostora. Če je na vrhu beton ali asfalt, je to že težje, saj je v tem primeru mogoče vzeti vzorec le tako, da ga vrtate s posebnim rezalnikom iz karbidne trdine - tako se vzamejo vzorci za laboratorijske preiskave podobni materiali. Ker verjetno nimate opreme za tak rezalnik, ga boste morali zamenjati z navadnim udarnim vrtalnikom in kupiti rezalnik s steblom SDS + (v prodaji v gradbene trgovine– ti rezalniki se uporabljajo za vrtanje asfalta in/ali betona in imajo obliko stekla).

Obstajajo različni dodatki in koeficienti za zahtevnost izkopa, ki so navedeni v poljubnih cenah za TEP ipd., vendar običajno niso daleč od realnosti, tako kot same cene. Na podlagi tega morate samostojno določiti kompleksnost naloge glede na obseg izkopa in odstranjevanja tal.

Izvozi

Odvoz zemlje se izvaja s prekucniki. Običajno so to razsuti tovornjaki z velikimi zabojniki (do 27 kubičnih metrov), v katere lahko zemljo naložimo ročno ali s pomočjo nakladalnika (traktor z nadstreškom). Najučinkovitejše nakladanje bi moralo potekati z mešano metodo: to je, da delata traktor in oseba. Traktor vzame glavnino tovora na vedro in ga zlije v puh, človek pa pobere malenkost, vrže v žlico nekaj, česar nakladalec ne more doseči, in ga nato očisti. Če niste leni, lahko sami vzamete izmeno z nakladalnikom. Če je len - najemite osebo. Posebne kvalifikacije za takega zaposlenega niso potrebne, le da je trezen (sicer lahko pade pod vedro, ko je pijan).

Spet morate oceniti količino, jo drgniti s tistimi, ki jo bodo vzeli ven. Kateri avtomobili so odpeljani (nosilnost je drugačna), kako se peljati in tako naprej. Včasih dela tovora ne naloži traktor, ampak le ročno. Preštejte število letov, dodajte še enega za vsak slučaj. Če ga vzamete sami, boste morali plačati za odlaganje na odlagališču (to je približno 1,5 - 2 tisoč rubljev za let v Sankt Peterburg po cenah aprila 2014). Na splošno je to vse - tukaj se končajo glavne točke izkopa in odstranjevanja tal. Ostalo je treba neodvisno analizirati in izračunati za vsak predmet.