Удельный вес грунтовки. Грунты и их технологические свойства Удельный вес суглинка
На производство земляных работ большое влияние оказывают физико-механические свойства грунтов: средняя плотность, влажность, сила внутреннего сцепления частиц, разрыхляемость. Различают следующие виды грунтов.
Пески - сыпучая смесь зерен кварца и других минералов крупностью 0,25...2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород.
Супеси - пески с примесью 5... 10% глины.
Гравий - горные породы, состоящие из отдельных скатанных зерен диаметром 2...40 мм, иногда с некоторой примесью глинистых частиц.
Глины - горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005 мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц.
Суглинки - пески, содержащие 10...30% глины. Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые.
Лёссовидные грунты - содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц. Лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость.
Плывуны - песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.
Растительные грунты - различные почвы с примесью 1 ...20% перегноя.
Скальные грунты - состоят из твердых горных пород.
Грунты в зависимости от трудности и способа их разработки делятся на категории (табл. 1).
При разработке грунт разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем насыпи будет больше объема выемки, из которой грунт взят. Грунт в насыпи под действием собственного веса или механического воздействия уплотняется постепенно, поэтому различны значения первоначального процента увеличения объема (разрыхления) и процента остаточного разрыхления после осадки грунта (табл. 2).
Таблица 1. Категории и способы разработки грунтов
Категория грунтов |
Виды грунтов |
Плотность, кг/м3 |
Способ разработки |
|
Песок, супесь, растительный грунт, торф |
Ручной (лопаты), машинами |
||
|
Легкий суглинок, лёсс, гравий, песок со щебнем, супесь со строймусором |
Ручной (лопаты, кирки), машинами |
||
|
Жирная глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, растительная земля с корнями, суглинок со щебнем или галькой |
Ручной (лопаты, кирки, ломы), машинами |
||
|
Тяжелая глина, жирная глина со щебнем, сланцевая глина |
Ручной (лопаты, кирки, ломы, клинья и молоты), машинами |
||
|
Плотный отвердевший лёсс,дресва, меловые породы,сланцы, туф, известняк иракушечник |
Ручной (ломы и кирки, отбойные молотки), взрывным способом |
||
|
Граниты, известняки, песчаники, базальты, диабазы, конгломерат с галькой |
Взрывным способом |
Таблица 2. Увеличение объема грунта при разрыхлении
Таблица 3. Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов, град.
Грунты |
Крутизна откосов при глубине выемки, м |
||
1,5 |
3 |
5 |
|
|
Насыпные |
|||
|
Песчаные и гравийные влажные |
|||
|
Глинистые: |
|||
|
суглинок |
|||
|
Лёссы сухие |
|||
|
Моренные: |
|||
|
песчаные, супесчаные |
|||
|
суглинистые |
|||
При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну откосов траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл. 3. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.
Удельный вес - отношение веса частиц грунта, высушенных при температуре 100-105° до постоянного веса, к их объему. Удельный вес грунта зависит от минералогического состава и наличия в нем органических веществ.
Грунты, применяемые в земляных сооружениях, обычно имеют более или менее постоянный удельный вес, если они не содержат растительных остатков (табл. 6).
Таблица 6 Удельный вес различных грунтов
Объемным весом грунта называют вес его в единице объема. Так как грунт в обычных условиях применения относится к трехфазной системе, объемный вес его не остается постоянным, а меняется с изменением влажности. Исходя из этого различают два вида объемного веса: сухого и влажного грунта.
Объемный вес сухого грунта (скелета) , когда он высушен до постоянного веса при температуре 100-105°, определяют по формуле:
(4)
где: n
- пористость грунта в долях единицы.
Объемный вес влажного грунта зависит от количества воды в порах и определяется по формуле:
(5)
где: W
- весовая влажность грунта.
В производственных условиях, когда говорят об объемном весе грунта , подразумевают вес его в условиях естественной влажности. Такое понятие, строго говоря, несколько неопределенно, тем не менее оно укоренилось и вошло в техническую литературу (табл. 7).
Таблица 7 Осредненные значения объемного веса грунтов естественной влажности
Для грунта, полностью насыщенного водой, т. е. когда он залегает ниже уровня грунтовых вод, объемный вес, по закону Архимеда, уменьшается на величину вытесненной твердыми частицами воды.
Объемный вес грунта, погруженного в воду, может быть определен по одной из двух формул, в зависимости от известных исходных параметров:
(6а)
(66)
где:
- объемный вес грунта, взвешенного в воде;
- удельный вес воды;
- пористость грунта.
Определяющим фактором объемного веса грунта, взвешенного в воде, является пористость, так как удельный вес частиц грунта - величина более или менее постоянная (табл. 6).
Объемный вес грунта, взвешенного в воде, в зависимости от пористости
Для упрощения расчетов часто принимают объемный вес грунта взвешенного в воде равным 1, что соответствует случаю пористости грунта, близкой к 40%.
Удельным весом грунта γ называется вес единицы объема грунта ненарушенной структуры и естественной влажности. Удельный вес грунта определяют методом режущих колец. Удельный вес грунта равен отношению массы грунта природной влажности m к его объему V , умноженному на ускорение свободного падения g .
γ = ρ n g , (1.3.)
где ρ n - плотность грунта, ρ n = m / V (1.4.)
Для каждой разновидности грунта выполняют не менее трех равноценных определений удельного веса. За нормативное значение удельного веса грунта принимают среднее арифметическое из результатов равноценных определений с точностью до двух знаков после запятой. Пример определения удельного веса грунта приведен в табл.1.2.
Таблица 1.2.
Определение удельного веса грунта
|
Масса, г |
Размеры кольца |
Плотность грунта ρ n =m/v, г/см 3 |
Удельный вес грунта γ n =ρ n g, кН/м 3 |
||||||
|
пустого бюкса m 1 |
бюкса с ґрунто m 2 |
грунта, m=m 2 -m 1 | |||||||
|
из опыта | |||||||||
Природной влажностью грунта w называют отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе грунта, высушенного (до постоянной массы) при температуре 100 - 105° С. После определения начальной массы грунта m , бюкс с грунтом высушивают в сушильном шкафу до практически полной потери влажности (рис.1.1.). Далее, после охлаждения в эксикаторе, определяют массу сухого грунта m с и w рассчитывают по формуле:
w = m в / m с , (1. 5.)
где m в - масса воды, содержащейся в грунте;
m с - масса скелета грунта.
Рис.1.1. Общий вид сушильных шкафов
За нормативное значение природной влажности грунта принимают среднее арифметическое значение результатов испытаний (не менее трех), имеющих расхождение не более 0,02 г/см 3 . Пример определения природной влажности приведен в табл.1.3.
Таблица 1. 3.
Определение природной влажности грунта
Определение пределов пластичности
Пластичность грунта - это способность грунта изменять свою форму, деформироваться, под воздействием внешних воздействий без образования трещин и сохранять принятую форму после снятия нагрузки. Пластичность имеет пределы: верхний - влажность на границе текучести w L , нижний – влажность на границе пластичности (раскатывания) w p .
Влажностью на границе текучести w L называют влажность, при которой в предварительно измельченный, просеянный и затворенный водой грунт «балансирный конус» Васильева погружается под действием собственного веса за 5 секунд на глубину 10,0 мм (до метки на конусе) (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Приборы для определения предела пластичности: 1 – эксикатор, 2 – бюксы, 3 – стаканчики с конусом и подставкой, 4 – чашечка с песком, 5 – дощечка, 6 – конус Васильева.
Влажностью на границе раскатывания w p называют влажность, при которой предварительно измельченный, просеянный и затворенный водой грунт раскатывается в жгут, который при толщине 3 мм крошиться на части длиной 3 - 5 мм по всей его длине жгута.
Численные значения w L и w p определяют по формуле (1.5) аналогично определению природной влажности грунта.
За нормативное значение пределов пластичности принимают среднее арифметическое из результатов равноценных определений. Пример определения границ пластичности в табл.1.4.
При земляных работах выполняют следующие основные операции: отделение части грунта от естественного массива, набор отдельной части в рабочий орган машины, перемещение грунта в заданное место и отсыпку в тело земляного сооружения, отвал и т. д. или погрузку в транспортные средства, планирование и уплотнение грунта.
Место набора грунта называется забоем, а место отсыпки - отвалом.
Применяют три основных способа разработки грунта:
механический, при котором часть грунта отделяют от основного массива ковшовым или ножевым рабочим органом машины; гидравлический, когда грунт разрабатывают в сухих забоях - струей воды, а в забоях под водой - потоком воды, путем засасывания землесосом (плотные грунты разрыхляют при этом механическим способом - рыхлителем);
Взрывной, при котором разрушают грунт и перемещают его з нужном направлении давлением газов, выделяемых взрывчатыми веществами при их сгорании.
Выбор способа разработки в значительной степени зависит от состава, механических и физических свойств грунта.
Основные свойства грунта, определяющие трудность их разработки,- это объемный вес, разрыхляемость, связность, липкость, водопроницаемость, водопоглощаемость, влажность, размываемость, устойчивость, сопротивление грунта резанию и копанию (при механическом способе) или удельный расход воды в кубических метрах на разработку 1 мг грунта (при гидравлическом способе).
Грунты в естественном залегании называют грунтами в плотном теле. Их объемный вес выражается обычно в кг/м3 или т/м3. При воздействии рабочего органа машины на грунт он разрыхляется и увеличивается в объеме. Отношение объема, занимаемого грунтом после его разрыхле-ния Ур, к первоначальному объему грунта в плотном теле Уп называется коэффициентом разрыхления КР:
По объему в плотном теле и коэффициенту разрыхления грунта (табл. 5) устанавливают толщину снимаемого слоя (стружки) и путь набора грунта для 100%-ного наполнения рабочего органа, объем грунта, который можно погрузить в транспорт, площадь под отвал грунта и т. д.
Таблица 5
Значение объемного веса и коэффициент разрыхления грунтов
Связность (взаимное сцепление частиц) характеризует способность грунта противостоять воздействию внешних сил, стремящихся разъединить его частицы. С увеличением связности растет удельное сопротивление грунта резанию и размыву.
Липкость (способность грунта прилипать к различным предметам) затрудняет набор связных грунтов во влажном состоянии в рабочий орган и его разгрузку.
От водопроницаемости (способности грунта пропускать воду) и водопоглощаемости (способности грунта поглощать воду) зависит влажность грунта. Влажность (отношение веса воды к весу сухого грунта в процентах) оказывает существенное влияние на связность, липкость и трудность разработки грунтов. Так, сухая глина требует большего уси-лия на рабочем органе для отделения ее слоя от массива, чем влажная, но обладает меньшей липкостью.
Размываемость (способность грунта разрушаться под действием воды протекающей с определенной скоростью) определяет возможность тки и транспортирования грунта гидравлическим способом.
Устойчивость (способность грунта держаться на откосе) часто опре5езопасность работы машины от возможных оползней; она характеризуется углом естественного откоса грунта и зависит от сцепления его частиц между собой.
Под резанием грунта понимается отделение некоторой его части от массива, а копанием - комплекс процессов, связанных с резанием и перемещением вырезанной части грунта относительно рабочего органа.
Удельное сопротивление резанию (отношение силы, под действием
происходит резание, к площади поперечного сечения срезаемого унта - стружки) и удельное сопротивление копанию (отношение од действием которой грунт вырезается и перемещается в рабочий орган или по рабочему органу, к площади поперечного сечения срезаемого слоя грунта - стружки) определяют толщину слоя (стружки) грунта, которую можно снимать при его разработке данной машиной. Удельное сопротивление резанию и копанию измеряется в кг/"см2
или в кгс/м 2.
Каждый грунт по трудности разработки может входить в группу легкоразрабатываемых грунтов одним методом и в группу трудноразрабатываемых грунтов - другим методом.
Грунты по трудности разработки механическим способом делятся на 6 групп:
I группа - растительный грунт, торф, пески и супеси;
II группа - лессовидный суглинок, рыхлый влажный лесс, гравий до 15 мм;
III группа - жирная глина, тяжелый суглинок, крупный гравий, естественной влажности;
VI группа - ломовая глина, суглинок с щебнем, отвердевший лесс, мергель, опоки, трепел;
V и VI группы - скалы и руда, а также мерзлые глинистые и суглинистые грунты.
Что мы хотим узнать сегодня узнать? Сколько весит 1 куб грунта группа 2, вес 1 м3 грунта группа 2? Нет проблем, можно узнать количество килограмм или количество тонн сразу, масса (вес одного кубометра, вес одного куба, вес одного кубического метра, вес 1 м3) указаны в таблице 1. Если кому-то интересно, можно пробежать глазами небольшой текст ниже, прочесть некоторые пояснения. Как измеряется нужное нам количество вещества, материала, жидкости или газа? За исключением тех случаев, когда можно свести расчет нужного количества к подсчету товара, изделий, элементов в штуках (поштучный подсчет), нам проще всего определить нужное количество исходя из объема и веса (массы). В бытовом отношении самой привычной единицей измерения объема для нас является 1 литр. Однако, количество литров, пригодное для бытовых расчетов, не всегда применимый способ определения объема для хозяйственной деятельности. Кроме того, литры в нашей стране так и не стали общепринятой "производственной" и торговой единицей измерения объема. Один кубический метр или в сокращенном варианте - один куб, оказался достаточно удобной и популярной для практического использования единицей объема. Практически все вещества, жидкости, материалы и даже газы мы привыкли измерять в кубометрах. Это действительно удобно. Ведь их стоимость, цены, расценки, нормы расхода, тарифы, договора на поставку почти всегда привязаны к кубическим метрам (кубам), гораздо реже к литрам. Не менее важным для практической деятельности оказывается знание не только объема, но и веса (массы) вещества занимающего этот объем: в данном случае речь идет о том сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический, 1 м3). Знание массы и объема, дают нам довольно полное представление о количестве. Посетители сайта, спрашивая сколько весит 1 куб, часто указывают конкретные единицы массы, в которых им хотелось бы узнать ответ на вопрос. Как мы заметили, чаще всего хотят узнать вес 1 куба (1 кубометра, 1 кубического метра, 1 м3) в килограммах (кг) или в тоннах (тн). По сути, нужны кг/м3 или тн/м3. Это тесно связанные единицы определяющие количество. В принципе возможен довольно простой самостоятельный пересчет веса (массы) из тонн в килограммы и обратно: из килограммов в тонны. Однако, как показала практика, для большинства посетителей сайта более удобным вариантом было бы сразу узнать сколько килограмм весит 1 куб (1 м3) грунта группа 2 или сколько тонн весит 1 куб (1 м3) грунта группа 2 , без пересчета килограмм в тонны или обратно - количества тонн в килограммы на один метр кубический (один кубометр, один куб, один м3). Поэтому, в таблице 1 мы указали сколько весит 1 куб (1 кубометр, 1 метр кубический) в килограммах (кг) и в тоннах (тн). Выбирайте тот столбик таблицы, который вам нужен самостоятельно. Кстати, когда мы спрашиваем сколько весит 1 куб (1 м3), мы подразумеваем количество килограмм или количество тонн. Однако, с физической точки зрения нас интересует плотность или удельный вес. Масса единицы объема или количество вещества помещающегося в единице объема - это объемная плотность или удельный вес. В данном случае объемная плотность и удельный вес грунта группа 2. Плотность и удельный вес в физике принято измерять не в кг/м3 или в тн/м3, а в граммах на кубический сантиметр: гр/см3. Поэтому в таблице 1 удельный вес и плотность (синонимы) указаны в граммах на кубический сантиметр (гр/см3)
