Определение пределов пластичности
Определение объемной массы по объему вытесненной жидкости
| № выработки | Глубина выработки, м | Масса мерзлого грунта (глыбы) gг, г | Масса вытесненной жидкости gʋ, г | Масса грунта с коркой льда g1, г | Масса льда gл = g1 – gг | Объемная масса грунта γ0 = g/(gʋг – 1,09 gл) | Объемная масса скелета грунта γс = γ0 : (1 + W) | Коэффициент пористости ε = (γу – γс)/γс |
После определения объемной массы образец грунта нужно высушить до постоянной массы и взвесить, а затем разделить массу сухого грунта на объем мерзлого грунта и получить объемную массу скелета.
Для определения нижнего предела пластичности подготовленный грунт тщательно перемешивается и переносится в обойму-кольцо, которое состоит из рабочей части высотой 30мм, диска-вкладыша и предохранительного кольца. Обойма кольца предварительно смазывается тонким слоем вазелина и ставится на стеклянную пластинку. Грунт укладывается в обойму послойно и утрамбовывается деревянным цилиндрическим пестом. При укладке грунта необходимо следить за тем, чтобы в нем не образовывалось пространства, заполненного защемленным воздухом. Грунт должен заполнять обойму на 1 – 2 мм ниже краев предохранительного кольца. Уплотнение грунта производится с помощью винтового пресса. Перед уплотнением штамп пресса смазывается тонким слоем вазелина, на поверхность грунта в обойме укладывается листок фильтровальной бумаги, а под обойму – картонная пластинка. Уплотнение грунта винтовым прессом производится до начала пластического течения, т. е. до начала выдавливания грунта из–под штампа.
Уплотненный грунт срезается с нижней части обоймы вровень с краями. В обойму вставляется выступ диска и образец проталкивается вверх на высоту выступа (5 мм), весь излишний грунт срезается вровень с краями. Поверхность грунта приглаживается плоской поверхностью ножа или стеклянной пластинкой. Затем кольцо с диском и грунтом переносится на площадку пенетрометра. С помощью кремальеры подводится конус, который должен касаться поверхности грунта, оставляя на нем очень слабый след (черту) при сдвигании кольца. Для определения глубины погружения конуса (отпечатка) резко нажимают на кнопку в течение 5с. По шкале с нониусом определяют глубину погружения конуса с точностью до 0,1мм. Глубина отпечатки при определении нижнего предела пластичности должна составлять 5 – 7 мм, т. е. влажность грунта должна быть несколько выше влажности при нижнем пределе пластичности. После снятия отсчета конус поднимается, обойма с грунтом передвигается на 1 – 1,5 см и делается второй отпечаток. Всего нужно получить несколько погружений конуса (не менее трех), и на график наносится средняя глубина отпечатка.
После испытания из обоймы отбираются в предварительно взвешенные с точностью до 0,1г бюксы две параллельные пробы грунта на влажность.
В оставшийся в чашке подготовленный грунт (можно туда же перенести и остаток грунта из обоймы) добавляют воду и тщательно перемешивают его до получения совершенно однородной пасты, которую затем снова загружают в обойму. Аналогично предыдущему определяют глубину отпечатка конуса и отбирают пробы на влажность. Глубину отпечатка в этом случае нужно иметь примерно 18 – 28 см. Опыт выполняется с двукратной повторностью, поэтому шпателем извлекают грунт из обоймы, перемешивают в фарфоровой чашке с оставшимся в ней после первого заполнения обоймы грунтом и производят контрольное испытание грунта конусом с отбором пробы на влажность. В дальнейшем используется среднее значение влажности и глубины погружения конуса. Значения влажности при нижнем и верхнем пределах пластичности находят графическим способом.
При влажности, соответствующей нижнему пределу пластичности, конус массой 300 г с углом 300 погружается на 4мм, а при влажности верхнего предела пластичности – на 22,5 мм и на 32 мм, по П. О. Бойченко. Глубины погружения конуса при нижнем и верхнем пределах пластичности и соответствующие этим погружениям влажности определяют с помощью графика, на котором по горизонтальной оси отложены в логарифмическом масштабе глубины погружения конуса (lg h, мм), а по вертикальной – логарифмы влажности (lg W,%). Зависимость между логарифмами влажности и глубины погружения конуса прямолинейная. Поэтому для определения влажности при нижнем и верхнем пределах пластичности нужно иметь на графике две точки. Полученные вышеуказанным способом значения влажности и соответствующие им глубины погружения конуса наносятся на график и соединяются прямой линией. Влажность при нижнем пределе пластичности Wр соответствует глубине погружения конуса 4 мм, а влажность при верхнем пределе пластичности Wт – 22,5 мм.
Рекомендуемые масштабы сетки на графике отображаются выражениями:
Xh = 180(lg h – 0,477);
XW = 300(lg W – 1),
где Xh и XW – величина отрезков от начала координат по горизонтальной и вертикальной осям, мм. При указанных выше масштабах логарифмической сетки графика значения пределов пластичности можно получить с точностью до 0,1 – 0,2%.
Данные определения пределов пластичности записываются в журнал по форме, показанной в табл. 11.
Таблица 11