Національний університет «Києво-Могилянська Академія»

Реферат

Гранулометричний склад ґрунтів

Виконав студент ФПН2

Шестопал Руслан

Викладач Фіалко О.Й.

Київ -1999-04-04

План

Поняття про гранулометричний склад і властивості частинок ґрунту

Класифікація ґрунтів по гранулометричному складу з врахуванням їх пластичності

Принципи визначення гранулометричного складу ґрунтів

1. Поняття про гранулометричний склад і властивості частинок ґрунту

Гранулометричним складом ґрунту називають відносний по масі вміст груп частинок або фракцій ґрунту різної величини, вираженої у відсотках до загальної маси абсолютно сухого ґрунту. Для його визначення проводиться так званий гранулометричний аналіз, що складається з розділення наважки ґрунту на його складові фракції частинок та уламків та подальше визначення відсоткового вмісту кожного компоненту фракції до маси наважки.

Гранулометричний склад є однією з найважливіших характеристик ґрунт, що має визначне значення для оцінки його фізико-механічних властивостей при використанні йог в якості основи, середовища і матеріалу для будівництва доріг.

В дорожній класифікації ґрунтів, розподіляють їх частинки на гравійну, піщану, пилову та глинисту фракції.

Гравійні частинки (розмір 70-2 мм) являє собою шліфовані уламки гірських порід, різних по мінеральному та хімічному складу. Водопровідність таких фракцій досить велика (більше 100м\добу), капілярність відсутня. Гравійні частинки при їх наявності в ґрунті більше 30% надають йому міцності та стійкості.

Піщані частинки (розміром 2-0,05мм) в більшості випадків є уламками кварцу, рідше польові шпати та інші мінерали, крейдопилові частинки звичайно складаються з кварцу або аморфної кременевої кислоти.

Пилоподібні частинки (розміром 0,05-0,001 мм) характеризуються вкрай поганою зв'язаністю, в воді не набухають, або набухають незначним чином. Мають здатність в короткий термін підіймати воду на висоту до 3 метрів. Відрізняються від пісчаноподібних частинок здатністю легко переходити до пливучого стану. Водопровідність такої фракції вкрай незначна.

Глинисті частинки (менше 0,001 мм)є найбільш активною частиною ґрунту і являють собою суміш мінералів каолініту, монтморилоніту, гідратів окислів заліза та марганцю, кварцу, а також тонких частинок гумусових речовин. Глинисті частинки практично водонепроникні, мають велику вологоємкість і сильно набухають у воді. На відміну від фракцій більших часток глиняні частки проявляють властивість зв'язності. Пластичність, липкість, набухання і водостримуюча властивості глинистих частинок дуже проявляються, так само як і коагуляція, під дією розчинів різних солей. Глинисті частинки мають здатність до поглинання (адсорбції)різних речовин із розчинів, також і коллоідних.

2. Класифікація ґрунтів по гранулометричному складу з врахуванням їх пластичності

Найбільш досконалими класифікаціями ґрунтів по гранулометричному складу є трьох або чотирьохчленні, основані на врахуванні співвідношень в їх складі трьох (пісчана, полова та глиняна) або чотирьох (гравіцна, пісчана, пилова, глиняна) фракцій. В даний час при проектуванні та будівництві автомобільних доріг користуються гранулометричною класифікацією з розділенням незцементованих груп, без жорстких зв'язків між частинками, на крупнообломочних, піщаних та глиняних.

В залежності від величини частинок, їх кількісного складу і властивостей вказані групи ґрунтів розділяють на види відповідно до даних табл. 1.

Таблиця 1 - Групи ґрунтів

Крупноуламкові і піщані ґрунти характеризуються відсутністю зв'язаності. Вони сипучі в сухому стані і не мають пластичності при зволоженні. Число пластичності цих ґрунтів менше 1.

Глинисті ґрунти діляться на різновиди. При за запропонованою автором класифікацією (див. Табл. 2) враховують чисельні значення двох показників; 1) вміст піщаних і гравійних частинок у даному ґрунті і 2) число пластичності.

Крупноуламкові і піщані ґрунти характеризуються доброю водопроникністю, відсутністю або дуже малою капілярністю. Їх застосовують у якості дренуючого матеріала в підстилаючих шарах, як гранулометричні добавки або як наповнювачі в цементному або асфальтному бетоні ( якщо вони відповідають відповідним технічним вимогам).

Піски пилуваті в сухому стані також незв'язні. При зволоженні вони переходять в пливунний стан.Як дренуючий матеріал малопридатні.

Супеси легкі характеризуються відносно сприятливими властивостями при застосуванні їх у якості матеріалу проїжджої частини ґрунтових доріг і в основах дорожніх покриттів. Вони малопластичні і непластичні. У сухому стані мають достатню зв'язаність, пилоутворення незначне. Швидко висихають, не набухають і не мають липкості. Ці ґрунти стійкі в сухому і у вологому стані, оскільки поєднують в собі позитивні сторони піщаних (велике внутрішнє тертя і добру водопроникність) і глинистих (зв'язність у сухому стані) частинок.

Супеси пилуваті характеризуються переважанням пилуватих частинок. У сухому стані мало зв'язні, дуже пилять. При зволоженні швидко розмокають і переходять у пливунний стан. Досить швидко і на велику висоту піднімають капілярну воду (до 3 м), що в деяких випадках сприяє утворенню пучин на дорогах. Мають малу пластичність і погану водопроникністью. У дорожньому відношенні це досить несприятливі ґрунти, особливо супесі важкі пилуваті. До цієї групи ґрунтів відносяться також деякі види лесів.

Суглинки легкі відрізняються зв'язністю і незначною водопроникністю. Пластичність, липкість, набухання і капілярні властивості проявляються значною мірою, особливо із збільшенням кількості глинистих частинок.

Важкі суглинки в сухому стані мають значну зв'язність і густину. Важко піддаються розробці. Повільно просихають після зволоження і мають дуже низьку водопроникність. Пластичність, липкість, набухання, волого місткість і капілярні властивості різко виражені.

Суглинки легкі пилуваті і суглинки важкі пилуваті за своїми властивостями близькі до важко суглинистих ґрунтів. Більша висота капілярного підняття води і здатність переходити в пливунний стан при зволоженні (за невеликої кількості глинистих частинок) зумовлюють досить незадовільні властивості цих ґрунтів при застосуванні в дорожніх спорудах.

Глини часто характеризуються великою густиною і зв'язністю. Практично водонепроникні і важко піддаються розробці. Мають високу пластичність, липкість і набухання. Капілярні властивості виражені меншою мірою, ніж у суглинистих і пилуватих ґрунтів. В основах дорожніх покриттів за поганого водовідводу глини мають малу несучу здатність, тобто недостатньо стійкі під навантаженням. При насиченні водою утримують її довгий час. В дорожньому полотні за умови належного ущільнення і доброго водовідводу характеризуються задовільною стійкістю.

Гранулометричний склад ґрунтів є хоча і дуже важливою, але не єдиною ознакою, за якою можна робити висновки про їх стійкість в дорожніх спорудах. Для повнішої оцінки властивостей ґрунтів необхідно також враховувати їх генезис, мінеральний і хімічний склад, фізичний склад та інші особливості.

3. Принципи визначення гранулометричного складу ґрунтів

Дотепер у практиці лабораторних випробувань є ряд методів гранулометричного аналізу ґрунтів, основаних на різних принципах. Нижче описуються лише ті з них, які найширше використовуються в дорожньо-будівельних лабораторіях.

Ситовий метод полягає в розділенні уламків і частинок ґрунту по величині шляхом просіювання його через набір сит із отворами різного діаметру. Залишки на ситах зважуються і відносяться до загальної наважки ґрунту. Ситовий метод застосовується лише для визначення вмісту частинок більше 0,1 або 0,07 мм.

Метод відкаламучування ґрунтується на врахуванні швидкості падіння частинок у спокійній воді після їх скаламучування, оскільки великі частинки швидше осаджуються у воді, а дрібні - повільніше.

Найбільшого поширення набув метод відкаламучування, розроблений А. Н. Сабаніним. У дрібних піщаних і супіщаних ґрунтах ним виділяються наступні фракції частинок (в мм): 0,25 - 0,05, 0,05 - 0,01 і менше 0,01.

Для ґрунтів із значною кількістю глинистих частинок відкаламучування робиться рідко через дуже малу швидкість осідання цих частинок.

Метод відбору проб суспензії піпеткою (піпеточний метод) також базується на врахуванні швидкості падіння частинок у спокійній воді. У цьому випадку приготовану суспензію зкаламучують і залишають у спокої на деякий час, після чого піпеткою (об'ємом 20 - 30 см3) відбирають з визначеної глибини пробу суспензії. Така проба містить лише ті частинки, які не встигли осісти за вказаний МВС відстоювання. При наступних пробах, взятих піпеткою через більші проміжки часу від початку відстоювання суспензії, отримують дрібніші частинки. Визначивши масу висушених проб і знаючи розмір відібраних частинок ( що розраховується по строку відставання суспензії та глушині взятих проб), після перерахунку отримаємо данні про виріст частинок цього розміру в усьому об'ємі суспензії.

Аерометричний метод передбачає заміри густини суспензії, що відстоюється, через зазначені проміжки часу за допомогою ареометра. Гусина виміряна ареометром, залежить від вмісту твердих частинок в суспензії. Чим вище вміст їх у суспензії тим вище її густина. Отримавши значення густини, що зменшується, через задані проміжки часу, за допомогою розрахункових формул чи номограм, вираховують кількість частинок зазначеного розміру, відповідаючій часу взятого відліку.

Використана література

В.М. Безрук Геология и Грунтоведение М., «Недра»1977 с.131.

Сергеев Е.М. Грунтоведение М., МГУ 1973 с.386.