Определение плотности грунта методом взвешивания в воде

Цель работы: определить плотность грунта и ознакомиться с методом измерения плотности грунта путем взвешивания в воде.

Оборудование и материалы: нож с прямым лезвием; весы лабораторные по ГОСТ 24104-80Е с гирями по ГОСТ 7328-82Е; стаканы лабораторные 0,5 и 1 л; подставки разные; термометр по ГОСТ 2823-73Е со шкалой от 0 до 50°С, с ценой деления 0,5°С; игла, нить, леска; парафин; бумага фильтровальная; вода дистиллированная.

 

Пояснения к работе

Плотность зависит только от минерального состава грунта и увеличивается с увеличением содержания в грунте тяжелых минералов. Плотность распространенных породообразующих минералов колеблется в небольших пределах, поэтому плотность рыхлых песчано-глинистых грунтов также изменяется в небольших пределах.

Плотность используется для расчета пористости. При определении плотности грунта следует учитывать:

1) возможность растворения простых солей в процессе определения, в результате чего получаются заниженные значения плотности.

Во избежание этого при определении плотности засоленных грунтов воду заменяют нейтральными жидкостями (керосином, бензином, толуолом и др.);

2) возможность сильного сжатия слоя воды вокруг коллоидальных частиц глин, вызываемого молекулярными силами притяжения, в результате чего получаются завышенные значения плотности.

Для предотвращения этого следует применять жидкости с небольшим поверхностным натяжением (толуол, ксилол и др.);

3) Возможность неполного удаления адсорбированного на поверхности частиц воздуха, в результате чего получаются заниженные значения плотности.

Во избежание этого определение удельного веса рекомендуется производить с предварительным кипячением грунта или в вакууме.

 

Порядок выполнения работы

Подготовка к испытаниям

1.1 Вырезают образец грунта объемом не менее 50 см³ и придают ему округлую форму, срезая острые выступающие части.

1.2 Образец обвязывают тонкой прочной нитью со свобод­ным концом длиной 15-20 см, имеющим петлю для подвешива­ния к серьге весов.

1.3 Парафин, не содержащий примесей, нагревают до тем­пературы 57-60°С.

Проведение испытаний

2.1 Обвязанный нитью образец грунта взвешивают.

2.2 Образец грунта покрывают парафиновой оболочкой, по­гружая его на 2-3 с в нагретый парафин. При этом пузырьки воздуха, обнаруженные в застывшей парафиновой оболочке, уда­ляют, прокалывай их и заглаживая места проколов нагретой иглой. Эту операцию повторяют до образования плотной парафино­вой оболочки.

2.3 Охлажденный парафинированный образец взвешивают.

2.4 Затем парафинированный образец взвешивают в сосуде с водой. Для этого над чашей весов устанавливают подставку для сосуда с водой так, чтобы исключить ее касание к чаше весов (или снимают подвес с чашей с серьги, уравновесив весы допол­нительным грузом). К серьге коромысла подвешивают образец и опускают в сосуд с водой. Объем сосуда и длина нити должны обеспечить полное погружение образца в воду. При этом образец не должен касаться дна и стенок сосуда.

Рис. 1. Весы для взвешивания в воде.

 

2.5 Взвешенный образец вынимают из воды, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают для проверки герметичности оболочки. Если масса образца увеличилась более чем на 0,02 г по сравнению с первоначальной, образец следует забраковать и повторить испытание с другим образцом.

Обработка результатов

3.1 Плотность грунта r, г/см³ вычисляют по формуле:

 

, (4)

 

где т – масса образца грунта до парафинирования, г;

m ₁ – масса парафинированного образца грунта, г;

m ₂ – результат взвешивания образца в воде – разность масс парафинированного образца и вытесненной им воды, г;

r_p – плотность парафина, принимаемая равной 0,90 г/см³;

r_w – плотность воды при температуре испытаний, г/см³.

Примечание. Плотность воды, в зависимости от температуры, следует при­нимать по приложению 1.

 

Требования к отчету

1. Описать цель работы, оборудование, инструменты и материалы.

2. Методика определения плотности грунта методом взвешивания в воде.

3. Заполнить журнал определения плотности грунта методом взвешивания в воде экспериментальными данными (табл. 4), выполнить анализ полученных результатов.

4. Сделать заключение по результатам испытаний.

 

Таблица 4. Журнал определения плотности грунта методом взвешивания в воде

№ п/п	Дата	Глубина отбора образца грунта, м	Масса, г	Плотность, r, г/см3
Грунта до парафини- рования, т	Парафини- рованного грунта, m 1	Парафини- рованного грунта в воде, m 2	Контрольное взвешивание парафиниро- ванного грунта	образца	средняя

 

Контрольные вопросы

1. Метод определения плотности грунта путем взвешивания в воде парафинированных образцов?

2. Какими способами можно измерить объем глинистого грунта с целью определения его плотности?

3. Какова плотность парафина?

4. Назвать формулу для вычисления плотности грунта методом взвешивания в грунте?

 

Лабораторная работа № 4