МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА И СОСТАВА ГРУНТА

METHODS FOR DETERMINING THE TYPE AND COMPOSITION OF SOIL

Ступников Владимир Сергеевич, Данчук Екатерина Максимовна, кафедра Механика грунтов и геотехника, Московский государственный строительный университет

Черкасова Людмила Игоревна, д.т.н., Московский государственный строительный университет

Stupnikov Vladimir Sergeevich, Danchuk Ekaterina Maksimovna, of the Department of soil Mechanics and geotechnics, Moscow state University of civil engineering

Cherkasova Lyudmila Igorevna, doctor of technical Sciences, Moscow state University of civil engineering

Аннотация. Цель данного исследования проанализировать методы определения типа и состава грунта. В ходе исследования были проанализированы четыре метода:  визуально-тактильный метод определения типа грунта, полевой метод гранулометрического исследования грунта, гранулометрический анализ грунтов ситовым методом,  гранулометрический анализ грунтов ареометрическим методом.

Данные анализа методов представлены в виде рисунков и исследований, по каждому методу представлены выводы , характеристики и недостатки.

Summary. The purpose of this study is to analyze methods for determining the type and composition of soil. Four methods were analyzed in the course of the study: visual-tactile method of determining the type of soil, field method of granulometric study of soil, granulometric analysis of soils by sieve method, granulometric analysis of soils by areometric method.

The data of the analysis of methods are presented in the form of tables and figures, for each method the conclusions , characteristics and disadvantages are presented.

Ключевые слова: методы исследования, типы грунта, состав грунта, инженерно-геологические изыскания, частицы, исследование.

Keywords: research methods, soil types, soil composition, engineering and geological surveys, particles, research.

Надежность фундаментов, удешевление работ по их устройству в значительной степени зависят от умения грамотно установить инженерно-геологические условия площадок строительства и свойств грунтов основания. Для этого нужно правильно их классифицировать (определить наименование). Охарактеризуем и проанализируем некоторые из методов определения типа и состава грунта.

1.Визуально-тактильный метод определения типа грунта.

Визуальные методы описаний являются основой качества инженерно-геологических работ. Непосредственно в поле специальные манипуляции позволяют классифицировать глинистые и песчаные породы. С этой целью свежие образцы грунта режут ножом, скатывают в шнур, кольцо, шарик, растирают породу на ладони.

2. Полевой метод гранулометрического исследования грунта

Полевой метод отмучивания (метод Рутковского) применяют для определения процентного содержания песчаных частиц в глинистых грунтах. Он позволяет выделить три основные группы фракций: песчаную, пылеватую и глинистую, без тщательного определения размеров частиц внутри каждой группы.

Данный метод является приближенным и наиболее прост в полевых условиях. Он основан на определении содержания в грунте:

• глинистых частиц — по их способности набухать в воде и увеличиваться в объеме;
• песчаных частиц — на учете различной скорости падения в воде.

Метод отмучивания буквально означает следующее: грунт нужно залить водой и взмутить. Для определения количества глины подождать сутки или двое пока она набухнет и посмотреть, как грунт увеличился в объеме. Для определения количества песка мутную воду слить и посмотреть, сколько песка осталось в осадке.

Исследование производят в мерной мензурке, перемешивают грунт стеклянной палочкой (рис. 1).

Недостатком метода Рутковского является прямо пропорциональная зависимость между величиной набухания и содержанием глинистых частиц в породе. В действительности эта зависимость значительно сложнее, так как объем набухшей в воде породы определяется не только количеством глинистых частиц, но также их минеральным составом (содержанием каолинита, монтмориллонита, гидрослюды и т. д.). Анализ по Рутковскому не подходит для неразбухающих в воде глин.

3. Гранулометрический анализ грунтов ситовым методом

Гранулометрический (зерновой) состав грунта определяют по суммарному содержанию в нем частиц различной крупности, выраженных в процентах по отношению к массе сухой пробы грунта, взятой для исследования. Определение гранулометрического состава грунта заключается в его разделении на фракции и установлении их процентного содержания. Для определения гранулометрического (зернового) состава крупнообломочных и песчаных грунтов используется ситовый метод (ГОСТ 12536-79). Он является основным в практике инженерно-геологических исследований. Исследование производится при помощи стандартного комплекта сит (рис.2).

Сущность метода заключается в рассеве пробы грунта при помощи стандартного комплекта из семи сит с отверстиями диаметром 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Последние два сита применяются обычно при ситовом анализе с промывкой водой, которому подвергают глинистые пески. Для устранения загрязнения мелких сит применяют сжатый воздух.

Перед началом исследования гранулометрического состава песчаных грунтов сухим ситовым методом образец грунта доводят до воздушно-сухого состояния. Комки грунта растирают резиновым пестиком (разделяющим, но не дробящим частицы) в фарфоровой ступке.

Для контроля качества проведенного исследования, сравнивают суммы масс всех фракций с первоначальной общей массой грунта. Если полученный процент потерь более 1%, то исследование нужно повторить. Если менее 1%, то разницей можно пренебречь или распределить ее по всем фракциям пропорционально их массе.

В результате исследования должна появиться примерно вот такая таблица, которую нужно сравнить с таблицей 1 классификации крупно- и мелкообломочных грунтов.

4. Гранулометрический анализ грунтов ареометрическим методом

Ареометрический метод является основным при гранулометрическом анализе грунтов используемых в строительных целях. Он основан на измерении ареометром плотности суспензии в процессе ее отстаивания. Этим методом определяет содержание любых частиц размером менее 0,25 мм. Фракции с содержанием частиц крупнее 0,25 мм определяют предварительно ситовым методом. Под суспензией понимается специально приготовленный раствор, состоящий из воды и взвешенных в ней элементарных частиц грунта.

При проведении анализа так же как в методе Б. И. Рутковского используют зависимость, установленную Дж. Стоксом, между размером частиц и скоростью их падения в воде. При подготовке проб грунта к испытаниям для устранения влияния коагуляции производят специальную химическую обработку суспензии (стабилизацию), исключающую слипание частиц.

Анализ выполняется с помощью ареометра со шкалой 0,995–1,030 и ценой давления 0,001 (рис.3), устройство которого основано на законе Архимеда. Он состоит из луковицы, заполненной дробью, и стержня с измерительной шкалой. Ареометр погружается в суспензию и по его шкале через определенные промежутки времени делают отсчеты.

Чем больше концентрация суспензии, тем больше её плотность и тем меньше глубина погружения ареометра. При отстаивании суспензии частицы грунта падают на дно сосуда и плотность суспензии уменьшается. Соответственно ареометр по мере выпадения частиц и снижению плотности жидкости постепенно погружается в суспензию глубже и глубже.

По результатам этих определений устанавливают размер фракций. Затем, с помощью простейших построений и расчетов устанавливают процентное содержание в исследуемом грунте частиц различной крупности, то есть гранулометрический состав грунта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондарик Г.К., Комаров И.С, Ферронский В.И. Полевые методы инженерно-геологических исследований. М., Недра, 2017.
2. Ковриго В.П. Почвоведение с основами геологии : Учеб.для студентов вузов / Под ред.В.П.Ковриго. — 2-е изд.,перераб.и доп. — М. : КолосС, 2018. – 438 с
3. Малышев М.В.,Голдырев Г.Г. Механика грунтов основания и фундаменты (в вопросах и ответах)-М: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2014
4. Новицкий М.В., Донских И.Н., Чернов Д.В. Лабораторно-практические занятия по почвоведению: учебное пособие. – СПб.: Проспект Науки, 2015. – 320 с.
5. Хабаров А.В. Почвоведение : Учеб.для вузов. — М. : КолосС, 2017. – 310 с.

LIST OF REFERENCES

1. Bondarik G.K., Komarov I.S, Ferronskii V.I. (2017) Polevye metody inzhenerno-geologicheskikh issledovanii. M., Nedra.
2. Kovrigo V.P. (2018) Pochvovedenie s osnovami geologii : Ucheb.dlya studentov vuzov / Pod red.V.P.Kovrigo. — 2-e izd.,pererab.i dop. — M. : KoloSS. – 438 s
3. Malyshev M.V.,Goldyrev G.G. (2014) Mekhanika gruntov osnovaniya i fundamenty (v voprosakh i otvetakh)-M: Izdatel’stvo Assotsiatsii stroitel’nykh vuzov
4. Novitskii M.V., Donskikh I.N., Chernov D.V. (2015) Laboratorno-prakticheskie zanyatiya po pochvovedeniyu: uchebnoe posobie. – SPb.: Prospekt Nauki. – 320 s.
5. Khabarov A.V. (2017) Pochvovedenie: Ucheb.dlya vuzov. — M. : KoloSS. – 310 s.