Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 27 )

7.10.1.7. Для каждого образца грунта производят два параллельных определения плотности частиц. Недопустимо расхождение между результатами параллельных определений более чем на 0,02 г/см3 для значений плотности частиц грунта rs £ 2,75 г/см3 и 0,03 г/см3 для значений rs > 2,75 г/см3. За плотность частиц образца грунта принимают среднее арифметическое результатов параллельных определений.

7.10.2. Определение плотности частиц незасоленных грунтов

7.10.2.1. Образец грунта в воздушно-сухом состоянии размельчают в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком; отбирают из размельченного грунта методом "квадратов" среднюю пробу массы примерно 100-200 г и просеивают ее сквозь сито с сеткой № 2, остаток на сите после просева переносят в фарфоровую ступку, дробят и затем просеивают сквозь то же сито.

7.10.2.2. Из средней пробы берут навеску для определения плотности частиц; массу навески определяют из расчета примерно 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра.

7.10.2.3. Из этой же средней пробы одновременно со взятием навески для определения плотности частиц берут две навески для определения количества гигроскопической воды по ГОСТ 5180-84 (см. п.7.6).

7.10.2.4. В заранее взвешенный пикнометр при помощи воронки переносят взятую навеску грунта; пикнометр с грунтом взвешивают с точностью до 0,01 г; вычитая из массы пикнометра с грунтом массу пикнометра, определяют массу введенного в пикнометр грунта в воздушно-сухом состоянии (m2).

Массу грунта в пикнометре (внося поправку на гигроскопическую воду) вычисляют по формуле:

mo, g = m2 / (1 + 0,01 · Wg), (31)

где mo, g - масса навески грунта в пикнометре с поправкой на гигроскопическую воду, г; m2 - масса навески грунта в пикнометре в воздушно-сухом состоянии, г; Wg - количество гигроскопической воды, %.

В пикнометр наливают дистиллированную воду примерно на 1/2 его емкости. Дистиллированную воду следует предварительно прокипятить в течение 1 ч и хранить в закупоренной бутылке.

7.10.2.5. Суспензию взбалтывают в пикнометре и кипятят на песчаной бане, не допуская разбрызгивания; в случае образования обильной пены при закипании температуру песчаной бани снижают; кипячение производят в течение 30 мин (считая с момента закипания) для песков и супесей, в течение 1 часа - для суглинков и глин.

7.10.2.6. Пикнометр доливают до мерной черты кипяченой в течение 1 часа дистиллированной водой; при определении плотности частиц в пикнометре с капилляром (в пробке) воду доливают до шейки пикнометра; охлаждают пикнометр с суспензией в ванне с водой до комнатной температуры; температуру суспензии в пикнометре замеряют с точностью до 0,5 °С.

7.10.2.7. Положение мениска поправляют путем добавки в пикнометр пипеткой по каплям кипяченой дистиллированной воды такой же температуры, как и суспензия в пикнометре.

В случае применения пикнометра с капилляром доливают кипяченую дистиллированную воду, имеющую температуру суспензии, примерно до середины шейки пикнометра, закрывают пикнометр пробкой и удаляют фильтровальной бумагой выступившую из капилляра воду так, чтобы край мениска был на уровне верхнего конца капилляра. Проверяют отсутствие пузырьков воздуха под пробкой, слегка наклоняя пикнометр. При наличии пузырьков воздуха пробку снимают, доливают воду до прежнего уровня и вновь закрывают пробкой.

Тщательно вытирают пикнометр фильтровальной бумагой снаружи; в пикнометре с мерной чертой протирают шейку внутри до мерной черты при помощи куска фильтровальной бумаги, свернутой в трубку; после чего пикнометр с суспензией взвешивают (m3,g).

7.10.2.8. Выливают из пикнометра суспензию, тщательно ополаскивают его, наливают в него кипяченую дистиллированную воду и охлаждают в ванне с водой до температуры суспензии.

Выполняют операции, указанные в п.7.10.2.7 и взвешивают пикнометр с водой (m3).

При проведении большого количества опытов рекомендуется заранее составлять таблицу масс пикнометров с водой для различных показателей температуры воды. Таблица масс пикнометров с водой может быть составлена для воды, температура которой 20 °С; в этом случае при выполнении операций, указанных в пп.7.10.2.6, 7.10.2.7, температуру суспензии и воды необходимо доводить до 20 °С.

7.10.2.9. Величину плотности частиц грунта rs, г/см3, вычисляют по формуле:

rs = (mo, g · rW) / (mo, g + m3 - m3,g), (32)

где mo, g - масса навески грунта с поправкой на гигроскопическую воду, г; m3,g - масса пикнометра с водой и грунтом, г; m3 - масса пикнометра с водой, г; rW - плотность воды, г/см3.

Результат выражают с точностью до 0,01 г/см3.

7.10.3. Определение плотности частиц засоленных грунтов

7.10.3.1. Для определения плотности частиц засоленных грунтов (солончаков, грунтов с видимыми выцветами солей и т. д.), а также высокодисперсных и сильнонабухающих глин применяют нейтральную жидкость - керосин. Керосин подготавливают к опыту в соответствии с п.7.10.1.5.

7.10.3.2. Выполняют операции, указанные в пп.7.10.2.1, 7.10.2.2. Высушивают взятую навеску в сушильном шкафу до постоянной массы при 100-105 °С (ГОСТ 5180-84).

7.10.3.3. Переносят сухую навеску при помощи воронки в заранее высушенный и взвешенный пикнометр. Пикнометр с грунтом взвешивают; вычитая из массы пикнометра с грунтом массу пикнометра, определяют массу грунта в пикнометре (m0).

7.10.3.4. Наливают в пикнометр с грунтом керосин примерно до половины; последовательно выполняют операции, указанные в пп.7.10.2.5-7.10.2.8, применяя керосин вместо дистиллированной воды и вакуумирование вместо кипячения; степень разряжения при вакуумировании определяется началом выделения пузырьков воздуха; вакуумирование продолжают до прекращения выделения пузырьков, но не менее 1 часа. Температура керосина должна быть постоянной при всех взвешиваниях в пределах ±1 °С.

7.10.3.5. Величину плотности частиц грунта rs, г/см3, вычисляют по формуле:

rs = [m0 / (m0 + m3 – m3,g)] · rк, (33)

где rк - плотность керосина, г/см3; m0 - масса навески грунта, высушенного до постоянной величины, г; m3,g - масса пикнометра с керосином и грунтом, г; m3 - масса пикнометра с керосином, г.

Примечание. Для ориентировочных расчетов допускается принимать плотность частиц для песков равной 2,66 г/см3; для супесей - 2,70 г/см3; для суглинков - 2,71 г/см3 и для глин - 2,74 /см3.

7.10.4. Особенности определения плотности частиц крупнообломочных пород [82]

7.10.4.1. Для пород, содержащих в своем составе грубые и крупные обломки (d > 2 мм), следует различать плотность частиц крупнообломочного материала (d > 2 мм), плотность частиц мелкозема (d < 2 мм) и валовую плотность частиц, т. е. плотность частиц породы в целом, включая все составляющие ее гранулометрические фракции. Плотность частиц крупнообломочного материала и плотность частиц мелкозема определяются по методике, описанной выше (см. 7.10.2 и 7.10.3). Отличие заключается только в том, что для определения плотности частиц мелкозема проба отбирается из фракций с d < 2 мм, а для определения плотности частиц крупнообломочного материала из фракций с d > 2 мм. В том случае, если крупнообломочный материал представлен различными петрографическими типами пород, сильно отличающимися по плотности частиц, определения r производятся для каждого петрографического типа обломков.

7.10.4.2. Валовая плотность частиц может быть определена по формуле:

, (34)

где rs, v - валовая плотность частиц; - средневзвешенная плотность крупных частиц материала; rs, m - плотность частиц мелкозема; Q - содержание щебня и дресвы в процентах.

7.10.4.3. Средневзвешенная плотность частиц крупнообломочного материала (валуны, щебень, дресва) определяется по формуле:

, (35)

где rs1, rs2, ..., rsn - плотность частиц различных петрографических фракций; Ф1, Ф2, ..., Фn - содержание различных петрографических фракций в процентах (берется суммарно по всем гранулометрическим фракциям).

7.10.4.4. В тех случаях, когда крупность частиц крупнообломочного материала и мелкозема мало отличается друг от друга, рекомендуется определять плотность частиц для породы в целом по обычным методам, описанным выше, и при расчетах пористости мелкозема и крупнообломочных включений использовать эти данные.

В приложении 2 приведено описание специального конусного устройства для определения плотности крупнообломочного материала.

7.11. Определение плотности грунта

7.11.1. Общие положения

7.11.1.1. Под плотностью грунта понимается масса единицы его объема. Различают:

- плотность влажного грунта (r, г/см3), равную отношению массы образца грунта к его объему;

- плотность сухого грунта (rd, г/см3), равную отношению массы образца грунта, высушенного при 100-105 °С до постоянной массы, к его первоначальному объему (т. е. до высушивания).

7.11.1.2. Плотность образцов песчаного и глинистого грунтов, доставленных в лабораторию и на месте их отбора, определяется по ГОСТ 5180-84.

7.11.1.3. Для определения плотности применяют два метода: метод режущего кольца и метод парафинирования.

Метод режущего кольца применяют для связных грунтов, легко поддающихся вырезке, а также в тех случаях, когда объем и форма отбираемого образца грунта могут быть сохранены только при помощи жесткой тары.

Метод парафинирования применяют для связных грунтов, трудно поддающихся вырезке или склонных к крошению.

Плотность песчаного грунта ненарушенного сложения и природной влажности определяют на месте отбора образца методом режущего кольца.

7.11.1.4. Для определения плотности применяют следующую аппаратуру: режущие кольца из некоррозирующего металла внутренним диаметром не менее 50 мм, высотой не более диаметра и не менее половины диаметра, со стенками толщиной не более 0,02 мм диаметра и не менее 1,5 мм; режущее кольцо из некоррозирующего металла внутренним диаметром 40 мм, высотой не более диаметра и не менее половины диаметра, со стенками толщиной до 0,3 мм; нож с прямым лезвием; технические весы; стеклянный сосуд для воды; подставку; два плоских стекла или пластинки с гладкой поверхностью из плексигласа или металла для накрывания кольца с грунтом; стеклянный стаканчик для взвешивания по ГОСТ 23932-79Е или алюминиевый стаканчик с крышкой.