Способы проверки плотности грунта

Способы проверки плотности грунта

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2005 г.

Переиздание (по состоянию на март 2008 г.)

Настоящий стандарт распространяется на пылеватые, глинистые, песчаные, крупнообломочные грунты и устанавливает метод определения плотности грунтов в полевых условиях.

1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА

Метод заключается в установлении отношения массы пробы грунта к его объему при условии, что из слоя испытательного грунта отбирают пробу необходимого объема, которую замещают однородной средой с известной плотностью.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Применяемые в настоящем стандарте термины и определения — по ГОСТ 5180.

2.2. Плотность грунтов определяют с применением аппаратуры, позволяющей измерить объем однородной среды известной плотности, замещающей взятую пробу грунта, и измерить массу пробы.

2.3. Массу пробы следует измерять с погрешностью не более 0,2%, а ее объем — с погрешностью не более 1%.

2.4. Максимальный объем пробы следует назначать в зависимости от максимальной крупности зерен испытуемого грунта по таблице.

Минимальный объем пробы, см

Максимальная крупность зерен грунта, мм

2.5. Плотность грунтов определяют на основе результатов двух параллельно проведенных испытаний. Замещение объема следует проводить в местах, расположенных на расстоянии не более 1 м друг от друга.

2.6. Аппараты, отличающиеся от описанных в разд.3 и 4, могут также применяться для измерения объема и массы пробы при условии обеспечения точности, установленной в п.2.3.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ С ПОМОЩЬЮ ПЕСКОЗАГРУЗОЧНОГО АППАРАТА

3.1. Аппаратура и материалы

3.1.1. Для испытания применяют следующее основное и дополнительное оборудование и инструменты:

пескозагрузочный аппарат с загрузочной камерой и задвижкой для перекрытия, при этом диаметр выпускного отверстия задвижки для перекрытия должен быть (15±5) мм. Нижняя часть пескобака и загрузочная камера должны иметь угол наклона к оси (30±5)°.

Схема аппарата приведена на черт.1. Неуказанные размеры аппарата назначают такими, чтобы заполнение лунки песком можно было осуществлять за один прием;

жесткий лист основания размером не менее 300х300 мм или диаметром 300 мм с отверстием посередине, соответствующим выпускному отверстию пескозагрузочного аппарата, но не менее 100 мм в диаметре;

калибровочный сосуд цилиндрической формы с известным объемом, внутренний диаметр которого соответствует диаметру отверстия в листе основания;

сита с размерами квадратных ячеек: 63; 40; 31,5; 20; 10; 2 и 0,2 мм;

технические весы с пределом взвешивания 5 и 20 кг, обеспечивающие погрешность не более 0,1%;

инструменты для выравнивания поверхности грунта и для углубления лунки (например, металлическая линейка, резец, молоток, ложка и кисть);

посуда для отбора пробы.

1 — пескобак; 2 — песок; 3 — задвижка; 4 — загрузочная камера; 5 — лист основания; 6 — лунка; 7 — калибровочный сосуд

3.1.2. В качестве однородной среды с известной плотностью, которая заменяет испытываемый грунт, применяют свободно сыпучий сухой песок (наполняющий песок), зерновой состав которого отвечает формулам:

; (1)

где — крупность зерен наполняющего песка, мм;

— крупность зерен, выраженная максимальным размером квадратной ячейки верхнего контрольного сита, не более 2 мм;

— крупность зерен, выраженная минимальным размером квадратной ячейки нижнего контрольного сита, не менее 0,2 мм.

При повторном использовании наполняющий песок должен быть пропущен через сита с размером отверстий, соответствующим максимальному и минимальному размеру частиц песка, используемого для проведения испытания.

3.2. Определение плотности наполняющего песка

3.2.1. Лист основания помещают на горизонтальной плоской поверхности.

3.2.2. Пескобак аппарата с закрытой задвижкой полностью наполняют песком и определяют его массу ( ). Загрузочную камеру устанавливают на отверстие в металлическом листе. Открывают задвижку, после чего песок высыпается на горизонтальную поверхность. Затем задвижку закрывают, аппарат снимают с листа основания и снова определяют его массу ( ).

Массу песка, высыпанного из пескобака в загрузочную камеру конической формы , вычисляют в граммах с округлением до 1 г по формуле

, (3)

где — масса пескозагрузочного аппарата, наполненного песком, г;

— масса пескозагрузочного аппарата после наполнения загрузочной камеры, г.

3.2.3. Определяют массу пескозагрузочного аппарата, вновь полностью наполненного песком ( ), и при закрытой задвижке помещают аппарат на лист основания, а лист основания — на отверстие калибровочного сосуда.

Открыв задвижку, дают высыпаться песку и, как только прекратится движение песка, вновь закрывают задвижку. После этого, сняв аппарат, измеряют его массу ( ).

Значение массы песка ( ), наполняющего калибровочный сосуд, определяют в граммах с округлением до 1 г по формуле

, (4)

где — масса пескозагрузочного аппарата, наполненного песком, г;

— масса песка, высыпанного из пескобака в загрузочную камеру конической формы, г;

— масса пескозагрузочного аппарата после наполнения калибровочного сосуда, г.

3.2.4. Значение плотности наполняющего песка ( ) в граммах на кубический сантиметр определяют с округлением до 0,01 г/см по формуле

, (5)

где — масса песка, необходимая для наполнения калибровочного сосуда, г;

— объем калибровочного сосуда, см .

3.2.5. За результат определения плотности наполняющего песка ( ) принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных измерений, если их значения отличаются друг от друга не более чем на 0,01 г/см . Если отличие больше, то следует повторить испытание.

3.3. Проведение испытания

3.3.1. На поверхности подлежащего испытанию слоя разравнивают площадку, соответствующую размерам листа основания, и на эту поверхность помещают лист основания и закрепляют его, исключая возможность смещения. Под круглым отверстием листа выкапывают лунку с примерно вертикальными стенками таким образом, чтобы избежать нарушения естественного сложения.

Глубина лунки должна обеспечивать минимальный объем пробы в соответствии с п.2.4.

Извлеченный из лунки грунт тщательно собирают и измеряют его массу ( ).

3.3.2. Полностью наполненный песком пескозагрузочный аппарат массой (при закрытой задвижке) помещают на лист основания, расположенный над лункой, затем, открыв задвижку, высыпают песок в лунку. Как только визуальное движение песка прекращается, закрывают задвижку и, сняв аппарат, измеряют его массу ( ).

Значение массы песка, наполняющего лунку ( ), в граммах, определяют с округлением до 1 г по формуле

Источник

Динамический плотномер Д-51. Проверяем уплотнение грунта

Измерение плотности материалов является простым способом предварительной оценки их качества. И, если с плотностью компактированных материалов всё достаточно просто – следует разделить массу тела на его объём, то с пористыми или порошковыми, дело обстоит сложнее: надо учитывать оба показателя плотности — чистую и по насыпному весу грунта. Наиболее простым прибором, при помощи которого можно установить плотность грунтов, считается динамический плотномер.

Конструкция и модификации

Динамический способ измерения плотности заключается в том, что определённый объём сыпучего материала взвешивается при его естественном падении с непрерывном потоке. Метод неприменим, если грунт резко неоднороден по фракциям, или забор исходного материала происходит с глубины более 300 мм, поскольку в этом случае влажность образцов оказывается резко неравномерной.

Динамическая плотность с применением динамического плотномера Д-51 (имеется и модернизированная версия прибора Д-51А, используя которую, можно определять динамическую плотность глинистых грунтов) устанавливается по величине относительного сопротивления внедрению в поверхность материала испытательного инструмента (зонда), по мере его ударного внедрения вглубь.

1. Сменный наконечник конической формы.
2. Направляющая штанга.
3. Гиря.
4. Муфта-наковальня.
5. Ручка.

При помощи динамического плотномера Д-51 можно производить не только простое, но и двойное зонидирование, точность которого заметно выше. Для этого вместо наконечника к зонду присоединяют специальный плоский штамп, при помощи которого можно выполнить дополнительное компактирование материала. Такой способ эффективен для грунтов, характеризующихся переменными показателями своей влажности.

По схожей технологии действует и универсальный плотномер ДПУ «Кондор», также используемый для оценки плотности песка и супеси.

Как работать плотномером?

Эксплуатационные возможности прибора, которые определяют границу его применяемости, таковы:

• Максимальная глубина внедрения измерительного наконечника, мм – 300.
• Усилие ударного воздействия на грунт, кг – 2,5.
• Поперечный размер конуса зонда, мм – 16.
• Угол при основании конуса, град – 60.
• Поперечный размер уплотняющего штампа, мм – 100.
• Диапазон практической оценки значений плотности материалов, КУ – 0,84…1,01.

КУ – коэффициент уплотнения, под которым понимают отношение фактической плотности грунта к аналогичному параметру в его сухом состоянии, при условии неизменности состава. Показатель КУ нормируется техническими требованиями ГОСТ 22733-2002.

Замер показателя плотности производят при помощи штанги, которую соединяют с наконечником. Для этого используют муфту-наковальню. В таком виде устройство динамический плотномер вертикально устанавливают на ровную поверхность, и, применяя гирю, вводят наконечник в материал. Глубину внедрения можно регулировать при помощи имеющейся на корпусе ручки, которая ограничивает высоту падения гири. Глубина должна быть достаточной, чтобы наконечник соприкоснулся с поверхностью наковальни. Для оценки плотности используют прилагаемые к плотномеру таблицы. В них приводятся графики зависимости количества ударов гири (которые следует нанести, чтобы измерительный стержень опустился на необходимую глубину) от коэффициента уплотнения.

Обычно указанные таблицы соответствуют наиболее распространённым типам грунтов – супесей, суглинков, пылевидного и мелкого песка.

В версии плотномера Д-51М имеется электронный блок-приставка, применение которого позволяет значительно повысить точность результатов зондирования грунта.

Как проверяется грунт по коэффициенту уплотнения?

Практическое применение таблиц заключается в том, что по шкале ординат выбранной таблицы проводится горизонтальная линия, отмечающая количество ударов, нанесённых гирей. После этого находим пересечение этой горизонтали с параболической кривой, соответствующей выбранному типу грунта и от этой точки восстанавливается перпендикуляр к оси абсцисс. В этом месте и считывается значение коэффициента уплотнения.

Если исследуемый грунт визуально неоднороден, то рядом – не ближе 300 мм от точки предыдущего внедрения зонда – производят следующий замер. Чрезмерное сближение точек измерения часто сопровождается обрушением полости, и искажает результат.

Рекомендуется вначале выполнить не менее 20 ударных циклов, чтобы обеспечить устойчивое заглубление измерительного зонда в исследуемый грунт. Затем, при следующих ударах, уже регистрировать в журнале их количество, тогда результат можно использовать для последующих работ с таблицами. Извлечение динамического плотномера Д-51 из грунта выполняют при помощи ручки.

Перед оценкой значений уплотнения рекомендуется установить относительную влажность исследуемого материала. Рекомендуется применять методики, которые установлены в ГОСТ 27733-2002 и в ГОСТ 5180-84.

Особенности применения метода двойного зондирования

Относительно грунтов, характеризующихся неоднородной влажностью определение динамической плотности выполняют в два этапа. Первый проводят так, как описано выше. При повторной оценке плотности используют штамп-основание. Для этого рядом с первичной лункой делают круглую в плане выемку диаметром 100 мм и глубиной 250 мм. Штамп строго вертикально помещают на дно и не менее, чем 40 циклами ударной нагрузки производят окончательное уплотнение грунта. Те слои грунта, которые оказываются в штампе, должны быть не менее 50 мм по высоте. Их также доуплотняют аналогичным способом.

После выравнивания грунта, находящегося над скважиной, штамп извлекают и забранный им объём тестируют на плотность указанным ранее способом, используя специальную таблицу, приведённую в паспорте динамического плотномера.

Источник

Способы проверки плотности грунта

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 ноября 2015 г. N 1694-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 5180-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2016 г.

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на дисперсные песчаные и глинистые грунты, устанавливает методы лабораторного определения физических характеристик, применяемые при лабораторных испытаниях грунтов в процессе инженерно-геологических изысканий для строительства.

Настоящий стандарт не распространяется на крупнообломочные грунты.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 6709-72 Вода. Дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний

ГОСТ 8984-75 Силикагель-индикатор. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия

ГОСТ 10778-83 Шпатели. Технические условия

Утратил силу в Российской Федерации с 01.01.95.

ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 18481-81 Ареометры и цилиндры стеклянные. Общие технические условия

ГОСТ 22524-77 Пикнометры стеклянные. Технические условия

ГОСТ 24104-2001 Весы лабораторные. Общие технические требования

В Российской Федерации действует ГОСТ Р 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания».

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячным информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт изменен (заменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100 и ГОСТ 30416, а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1 суммарная влажность мерзлого грунта : Отношение массы всех видов воды (ледяных включений, прослоев, линз, порового льда и незамерзшей воды) в мерзлом грунте к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы.

4 Общие положения

4.1 Отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов грунта ненарушенного (монолитов) и нарушенного сложения следует проводить в соответствии с ГОСТ 12071.

4.2 Подготовку к испытаниям и определение плотности мерзлых грунтов следует проводить в помещении с отрицательной температурой на не подвергавшихся оттаиванию образцах.

4.3 Физические характеристики следует определять не менее чем для двух параллельных проб, отбираемых из исследуемого образца грунта.

4.4 Значение характеристик вычисляют как среднее арифметическое результатов параллельных определений. Разница между параллельными определениями не должна превышать значений по приложению А. Если разница превышает допустимую, количество определений следует увеличить.

4.5 При обработке результатов испытаний плотность и влажность вычисляют с точностью согласно ГОСТ 30416.

4.6 Погрешность измерения массы (взвешивания) не должна превышать: при массе от 10 до 1000 г — 0,02 г, при массе свыше 1000 г — 5 г.

4.7 Метод определения характеристики грунта выбирается в зависимости от его свойств в соответствии с приложением А ГОСТ 30416. Определение нижнего предела пластичности допускается определять методом прессования согласно приложению К. Определение плотности частиц засоленных грунтов возможно определять, используя метод двух пикнометров (приложение Л).

5 Определение влажности (в т.ч. гигроскопической) грунта методом высушивания до постоянной массы

5.1 Необходимое оборудование:

— лабораторные весы по ГОСТ 24104;

— металлические или стеклянные бюксы по ГОСТ 25336;

5.2 Подготовка к испытанию

5.2.1 Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15-50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный (m) и пронумерованный бюкс и плотно закрывают крышкой. При отборе пробы из образца нарушенной структуры грунт нужно тщательно перемешать, чтобы влажность распределилась по образцу равномерно. Если в исследуемом грунте присутствуют включения, то при отборе пробы на влажность нужно удалить все видимые включения.

5.2.2 Пробу грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 15-20 г следует отбирать методом квартования по ГОСТ 8735 из грунта в воздушно-сухом состоянии, растертого, просеянного сквозь сито с сеткой 1 мм и выдержанного открытым не менее 2 ч. при данных температуре и влажности воздуха.

5.3 Проведение испытания

5.3.1 Пробу грунта в закрытом бюксе взвешивают.

5.3.2 Открытый бюкс помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (105±2)°С.

Загипсованные грунты высушивают при температуре (80±2)°С.

5.3.3 Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные — в течение 5 ч.

Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, а остальных — в течение 2 ч.

5.3.4 Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания проводят в течение 2 ч.

5.3.5 После каждого высушивания закрытый бюкс охлаждают до температуры помещения и взвешивают.

Высушивание проводят до получения разности масс грунта с бюксом при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.

5.3.6 Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.

5.4 Обработка результатов

Влажность грунта , %, вычисляют по формуле:

, (1)

где — масса влажного грунта с бюксом, г;

— масса высушенного грунта с бюксом, г;

— масса пустого бюкса, г.

Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.

Источник