Плотностью частиц грунта rs называется отношение массы сухого грунта к объему, занимаемому его частицами:
, (5)
где тd - масса сухого грунта (твердой фазы); Vs – объем частиц грунта.
Плотность твердых частиц грунта всецело зависит от его минералогического состава, изменяясь в узких пределах. Осредненные значения rs для различных грунтов представлены в табл. 3.
В лабораторных условиях плотность частиц грунта определяют пикнометрическим методом [ 3 ]. При этом следует помнить, что в процессе определения rs в некоторых засоленных грунтах могут растворяться простые соли, в результате чего результаты эксперимента получаются заниженными.
Таблица 3
Осредненные значения плотности грунтовых частиц
| Тип грунта | Плотность твердых частиц rs, г/см3 |
| Пески | 2,64¸2,66 |
| Супеси | 2,68¸2,70 |
| Суглинки | 2,70¸2,72 |
| Глины | 2,74¸ 2,76 |
Кроме того, в связных грунтах вокруг поверхности глинистых частиц молекулярные силы могут образовывать весьма прочные пленки связанной воды, увеличивая значение rs. Во избежание этого в эксперименте вместо воды следует применять нейтральные жидкости с небольшим поверхностным натяжением (толуол, ксилол и др.). Для удаления адсорбированного воздуха на поверхностях грунтовых частиц суспензию рекомендуется предварительно кипятить, а при исследовании засоленного грунта работы проводить в вакууме.
Необходимое оборудование: технические весы, пикнометр вместимостью не менее 100 см3, воронка, капельница, дистиллированная вода, фильтровальная бумага, шпатель, фарфоровая ступка с пестиком, сито с отверстиями 2мм, песчаная или водяная баня.
Методика определения величины rs для незасоленных грунтов:
1. Образец грунта довести до воздушно-сухого состояния и методом квартования отобрать пробу массой 100 г, просеяв ее через сито с отверстиями 2 мм. Остаток на сите раздробить в фарфоровой ступке и соединить с грунтом, просеянным через сито, тщательно перемешав всю массу.
2. Взвесить сухой чистый пикнометр (т 1, г).
3. Из полученной пробы взять навеску грунта массой 15...20 г на каждые 100 см3 емкости мерной колбы-пикнометра.
4. Навеску грунта через воронку осторожно насыпать в пикнометр и определить массу пикнометра с грунтом (т 2,г).
5. Налить в пикнометр до половины его объема дистиллированной воды, грунт с водой осторожно взболтать и кипятить на песчаной бане для удаления адсорбированного воздуха и расчленения агрегатов глинистого грунта (в течение 30 мин. для песков и 60 мин для пылевато-глинистых грунтов). Наличие грунтовых частиц на внутренних стенках пикнометра выше уровня воды не допускается.
6. Остудить пикнометр до комнатной температуры и долить в него дистиллированной воды до мерной черты (на шейке пикнометра) по нижнему уровню мениска, используя капельницу. Протереть пикнометр фильтровальной бумагой и взвесить (т 3, г). При этом наружная поверхность пикнометра и внутренняя поверхность шейки должны быть сухими и чистыми.
7. Пикнометр опорожнить, промыть, снова заполнить дистиллированной водой до мерной черты и, протерев фильтровальной бумагой, взвесить (т 4, г).
8. Вылить воду из пикнометра и поставить его сушить на подставку, а данные занести в журнал (табл.2.4) и определить плотностьчастиц грунта:
, (6)
где rw- плотность воды, равная 1 г/см3.
9. Произвести параллельно не менее двух определений. Расхождение более 0,02 г/см3 не допускается. За величину rs принять среднее арифметическое значение.
Таблица 4
Результаты определения плотности частиц грунта
| № п/п | Масса пикнометра, г | Плотность частиц грунта rs, г/см3 | ||||
| пустого т 1 | с грунтом т 2 | с грунтом и водой т 3 | с водой т 4 | из опыта | средний | |
Примечания: 1. Так как студенту предлагается готовая суспензия (смесь грунта и дистиллированной воды) в связи с длительностью ее подготовки, п. 1 исключается.
2. В случае использования в качестве грунта чистого кварцевого песка средней крупности, опыты можно проводить без кипячения воды с грунтом, ограничиваясь простым взбалтыванием в течение 1...2мин.
Лабораторная работа № 4
