Звіт за роботу
Навести стислий зміст роботи, схему та опис твердоміра, формули і розрахунки, таблицю. Зробити висновки.
Контрольні запитання
Дати визначення твердості ґрунту. Одиниця виміру твердості ґрунту.
Вплив твердості ґрунту на систему «машина-біосередовище».
Вплив вологості на твердість ґрунту.
Залежність твердості ґрунту на питомий опір ґрунту.
Конструктивні особливості твердоміра Рев’якіна.
Розповісти про фази діаграми вимірювання твердості ґрунту.
За якою формулою визначають коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту?
За якою формулою визначають твердість ґрунту?
Зазначити одиниці вимірювання твердості і коефіцієнта об'ємного зминання ґрунту.
Лабораторна робота 4 визначення липкості грунту
Мета роботи: засвоїти теоретичні основи липкості ґрунту та вплив на систему «машина-біосередовище». Вивчити методику визначення липкості ґрунту та проведення системного аналізу отриманих результатів досліджень.
Теоретичні відомості
Липкістю ґрунту, прилипанням або адгезією, називають зусилля, віднесене до одиниці площі контакту прилиплої до ґрунту пластинки зі сталі або іншого матеріалу, потрібне для її відривання. Зусилля прилипання виражають у паскалях.
Липкість впливає на систему «машина-біосередовище». Виконання технологічних і транспортних операцій машинами за умов підвищеної липкості негативно впливає на формування структури ґрунту після проходу техніки та збільшує енергетичні затрати мобільних машин, що призводить до збільшення витрат пального і відповідно до зростання шкідливих викидів у біосередовище. Транспортні роботи й обробіток ґрунту потрібно проводити при такій липкості, коли ґрунт пухкий і не злипається. На липкість ґрунту істотно впливає його кислотність. Кислі і лужні ґрунти прилипають до сталі сильніше, ніж нейтральні (рН = 7).
Прилипання ґрунту до сталі та інших конструкційних матеріалів машин має велике практичне значення. Однак фізичну природу прилипання вивчено ще недостатньо. Вважають, що активність прилипання залежить від товщини плівок води довкола часточок ґрунту. Найміцніше з часточками ґрунту зв'язаний адсорбований моношар води. Липкість вологого ґрунту виявляється як під час відривання від поверхні, так і під час зсуву. Вона зумовлена капілярними і молекулярними силами зчеплення вологого ґрунту з поверхнею через тонкі плівки води.
Величина липкості (прилипання) залежить від властивостей ґрунту, насамперед від його вологості і механічного складу. Зі збільшенням вологості вона зростає до певної межі, доки водні плівки на поверхні поділу стануть тонкими. У разі появи на межі поділу суцільної тонкої плівки води, яка усуває зчеплення поверхні з часточками ґрунту, величина прилипання зменшується, оскільки починається ковзання між шарами вільної води.
Зі збільшенням нормального навантаження величина прилипання зростає у зв'язку із збільшенням площі справжнього контакту, а отже, посилюються молекулярне і капілярне притягання. Це зростання прилипання інтенсивніше в діапазоні малих значень вологості і слабкіше в діапазоні великих значень вологості ґрунту, за яких нормальний тиск починає сприйматись вільною водою і площа справжнього контакту не збільшується.
На природному ґрунті з непорушеним утворенням і сформованою структурою прилипання наступає за вищої вологості, ніж на ґрунті з порушеним утворенням. Величина липкості при цьому в декілька разів менша, ніж на розпушеному ґрунті.
Липкість ґрунту під час відривання (Па) визначають за формулою:
, (7)
де Рв — зусилля відривання від поверхні, Н;
S — площа поверхні, см2.
Липкість ґрунту під час зсуву (Па) визначають за формулою
,
(8)
де Рзc — зусилля, потрібне для переміщення (зсуву) зразка ґрунту, Н;
F— сила тертя, Н;
S — площа контакту зразка ґрунту з поверхнею, см2 .
Липкість ґрунту під час зсуву так само залежить від різних факторів (вологість, властивості ґрунту і матеріалів, попереднє прикладання навантаження), як і під час відривання, але абсолютні величини липкості під час зсуву в 10—15 разів більші, ніж під час відривання. Це пояснюється тим, що під час зсуву задіяна більша площа справжнього контакту ґрунту з площею матеріалу. На величину зусилля відривання впливає тривалість контакту. Збільшення тривалості контакту під навантаженням матеріалу з ґрунтом від 10 до 60 с призводить до зростання липкості на 40—50 %. Подальше збільшення тривалості контакту від 60 до 300 с мало змінює зусилля відривання.
За ступенем прилипання ґрунти розділено на п'ять категорій (табл. 4).
Таблиця 4
Класифікація ґрунтів за зусиллям прилипання
Категорія ґрунту |
Зусилля прилипання ґрунту, Па |
Граничнов'язкий |
>1500 |
Сильнов'язкий |
500—1500 |
Середньов'язкий |
200—500 |
Слабков'язкий |
50—200 |
Розсипчастий |
10—50 |