Грунты состоят из отдельных частиц различной формы, крупности и вещественного состава. Группа частиц с приблизительно одинаковыми диаметрами определенного диапазона называется фракцией. Наиболее распространенная классификация, определяющая наименование грунтовых частиц в зависимости от фракций, приведена в табл. 5.
Процентное содержание фракций грунта по массе называется гранулометрическим (механическим) составом грунта. Это один из важнейших факторов, определяющих физико-механические свойства грунта, от которого в значительной мере
Таблица 5
Классификация грунтовых частиц по крупности
| Наименование грунта | Размеры частиц, мм |
| Галечные (щебеночные) | 100...20 |
| Гравийные (дресвяные) | 20...2 |
| Песчаные | 2,0...0,05 |
| Пылеватые | 0,05...0,005 |
| Глинистые | менее 0,005 |
зависит сжимаемость грунтов и их сопротивление сдвигу (деформативные и прочностные показатели), пористость и водопроницаемость, пластичность, усадка и разбухание (для связных грунтов) и др.
Гранулометрический состав определяется посредством механического анализа, заключающегося в разделении грунта на отдельные фракции. Этот анализ необходим для определения:
наименования песчаных грунтов по крупности (пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые);
приблизительного значения коэффициента фильтрации(по эмпирическим формулам);
пригодности грунтов для строительства инженерных (грунтовые фильтры, дренажные системы), земляных сооружений (дамбы, насыпи) и т.п.;
пригодности грунтов как сырья в производстве строительных материалов;
возможности суффозии грунтов;
для различных фильтрационных расчетов и т.д.
Существует много способов анализа гранулометрического состава. В лабораторных условиях наибольшее распространение получили следующие: ситовый (просеивание грунта через набор сит), полевой метод Рутковского, способы двойного отмучивания, пипеточный, аресметрический. Последние четыре основаны на использовании закона Стокса - зависимости между размерами частиц и скоростью падения их в спокойной жидкости. В качестве основного рекомендуются ситовый способ - для фракций размером до 0,1 мм и в аресметрический - для более мелких фракций (пылеватых и глинистых).
Гранулометрический состав песчаных грунтов определяется в соответствии с требованиями [ 5 ]. Поэтому студент знакомится с методикой выполнения ситового анализа.
А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ГРУНТА
С ПОМОЩЬЮ СТАНДАРТНЫХ СИТ
Необходимое оборудование: технические весы с разновесами, шпатель, набор стандартных сит, чашечки Ø 8...10 см, резиновый пестик с фарфоровой ступкой.
Методика определения: I. Образец песчаного грунта довести до воздушно-сухого состояния и методом квартования отобрать пробу массой 150 г.
2. Из полученной пробы взять навеску грунта с точной массой 100 г. Сита расположить вертикальной колонкой так, чтобы отверстияих уменьшались сверху вниз: 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,25, 0,1мм и поддон. На верхнее сито высыпать подготовленную навеску грунта.
3. Верхнее сито закрыть крышкой и легкими круговыми движениями в течение 3 мин просеять грунт через набор сит. В результате просеивания проба грунта разделяется на фракции на верхнем сите – 10 мм, на следующем – 5…10 мм, ниже 2…5 мм, еще ниже – 1…2 мм, и т.д. На поддоне останется фракция менее 0,1 мм.
4. Содержимое каждого сита и поддона высыпать в заранее взвешенные чашачки и взвесить. Полученный результат (после вычитания массы чашечки) выразить в процентах к массе всей навески и занести в журнал (табл. 6). Расхождение между массой навески и суммой масс всех фракций более 1 % не допускается. Невязку распределить пропорционально массе фракций. При отсутствии специальных чашечек содержимое сит и поддона можно высыпать прямо на чашу весов, предварительно протерев ее. Результаты каждого взвешивания записывать в графу «Масса фракции».
Таблица 6
Результаты ситового анализа
| Показатели | Диаметр отверстий сит, мм | Поддон | ||||||
| 0,5 | 0,25 | 0,1 | ||||||
| Фракции грунта, мм | ||||||||
| 10-5 | 5-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,1 | 0,1 | ||
| Масса тары (чашечки), г | ||||||||
| Масса тары с грунтом, г | ||||||||
| Масса фракции, г | ||||||||
| Содержание фракции (массовая доля), % | ||||||||
| Фракции грунта, мм | ||||||||
| >10 | >5 | >2 | >1 | >0,5 | >0,25 | >0,1 | <0,1 | |
| Содержание фракции (массовая доля), % | ||||||||
| Фракции грунта, мм | ||||||||
| <10 | <5 | <2 | <1 | <0,5 | <0,25 | <0,1 | ||
| Содержание фракции (массовая доля), % |
По полученным значениям (табл. 6) делается вывод по данным гранулометрического состава.
5. Последовательным суммированием в процентах определить массу частиц крупнее 0,5, 0,25 и 0,1мм, т.е. сумму масс фракций, полученных на данном сите и выше (не прошедших через данное сито). Тип песка по крупности установить по его гранулометрическому составу согласно табл. 7:
Таблица 7
Определение типа песчаных грунтов по крупности частиц
| Тип песка | Размер грунтовых частиц | Суммарное процентное содержание фракций по данным гранулометрического анализа, % |
| Гравелистый | крупнее 2мм | более 25 |
| Крупный | крупнее 0,5мм | более 50 |
| Средней крупности | крупнее 0,25 мм | более 50 |
| Мелкий | крупнее 0,1мм | 75 и более |
| Пылеватый | крупнее 0,1 мм | менее 75 |
| Примечание: Тип песка определяется по первому удовлетворяющему признаку (сверху вниз). |
