2.2 Інженерно-геологічні вишукування та відбір зразків для лабораторних досліджень

Інженерно-геологічні вишукування повинні забезпечити комплексне вивчення природних умов району (ділянки) будівництва та одержання необхідних матеріалів для розробки економічного та надійного рішення при проектуванні та будівництві об’єктів.

Відбір зразків ґрунту з гірських виробок та природних оголень, а також їх упакування та доставку слід виконувати відповідно до ГОСТ [3]. Ґрунти відбирають непорушеного та порушеного складу, але з збереженням природного зернового складу. Зразки з непорушеною структурою – моноліти, повинні мати орієнтацію (низ-верх моноліту).

При визначенні фізичних властивостей ґрунтів та їх показників деформованості і міцності в тих випадках, коли результати досліджень повинні характеризувати природні властивості ґрунтів, досліди повинні виконуватися на зразках ґрунту природної будови (структури) та вологості.

Зразки ґрунту в вигляді монолітів відбирають з шурфів; котлованів та свердловин.

Моноліти, відібрані з виробок, необхідно відразу ізолювати від дії зовнішнього середовища, відповідно до ГОСТ [3].

2.3 Лабораторна робота № 7 Визначення щільності частинок ґрунту

Щільністю частинок ґрунту навивається відношення маси сухого ґрунту (виключаючи масу води в його порах) до об’єму твердої частини цього ґрунту:

(2.1)

де - маса сухого ґрунту, кг;

- об'єм твердої частини цього ґрунту, м³.

Щільність частинок ґрунту залежить від його мінерального складу і є для зразку ґрунту певного походження величиною постійною, яка не залежить від пористості та вологості. Щільність частинок ґрунту збільшується, якщо в його складі більше важких мінералів. Проте. для більшості ґрунтів вона змінюється в незначних межах - від 2500 до 2800 кг/м³. Для пісків щільність частинок майже постійна величина - 2650 кг/м³, а для глин - в середньому 2700 кг/м³.

В розрахунках основ та фундаментів більше використовують показник, який зв’язаний з щільністю частинок ґрунту співвідношенням

, (2.2)

де - питома вага частинок ґрунту;

- прискорення вільного падіння, м/с².

Обладнання: технічні терези з гирками; пікнометр місткістю не менше 10^-4 м³ (100 см³); крапельниця з піпеткою; термометр; фарфорова ступка з макогоном; сито з отворами 2 мм; піщана або водяна баня; дистильована вода; фільтрувальний папір; електроплитка.

2.3.1 Методика визначення

Визначення проводиться відповідно ГОСТ 5180-84 [5].

1. Відбирають пробу ґрунту масою 0,5-1,0 кг (вагою 5-10 Н), роздрібнюють, висушують при кімнатній температурі. Повітряно-сухий ґрунт розтирають в фарфоровій ступці фарфоровим макогоном. Відбирають з роздрібненого ґрунту методом квадратів пробу масою 0,1-0,2 кг (вагою 1-2 Н). Сіють цю пробу через сито з чарунками 2 мм. Переносять залишок проби на ситі в фарфорову ступку, роздрібнюють і знову просіюють через те ж сито.

2. З перемішаної середньої проби беруть наважку в склянку. Масу наважки приймають з розрахунку приблизно 15 г на кожні 100 мл місткості пікнометра. Наважку висушують до постійної маси при температурі 105 °С.

3. В пікнометр наливають дистильовану воду (приблизно 0,33 місткості) і зважують пікнометр з водою. Результат зважування m₁ записують у журнал табл. 2.1.

4. Наважку ґрунту переносять в пікнометр за допомогою лійки і зважують. Масу заносять у журнал. Визначають масу внесеного в пікнометр ґрунту за формулою .

5. Суспензію в пікнометрі збовтують та кип’ятять на піщаній бані; піски та супіски - 30 хв.; суглинки та глини - 1 годину. Кип’ятіння проводиться для вилучення з ґрунту адсорбованого його частинками та защемленого в агрегатах частинок повітря.

6. Після кип’ятіння пікнометр охолоджують до температури 15-20°С і доливають в нього до мірної риски дистильованої води. Зважують пікнометр на технічних терезах і записують в табл. 2.1 результат .

7. Суспензію із пікнометра виливають. Пікнометр старанно миють і наповнюють дистильованою водою (тієї ж температури, що і суспензія) до риски, витирають ззовні фільтрувальним папером і зважують. Одержують результат .

Таблиця 2.1 – Журнал спостережень

№ досліду	Маса, кг					Щільність частинок ґрунту, ,кг/м3
	пікнометра, заповненого водою на 0,33 його об’єму,	пікнометра, заповненого водою на 0,33 його об’єму і ґрунтом,	пікнометра з водою і грун-том (після вилучення адсорбованого повітря),	пікнометра, заповненого водою до риски,	сухого ґрунту
1	2	3	4	5	6	7

2.3.2 Обробка результатів досліду

Для визначення щільності частинок ґрунту, крім маси сухого ґрунту необхідно знати його об’єм.

За даними досліду об’єм частинок ґрунту для наважки можна знайти за формулою

, (2.3)

де - щільність води, в першому наближенні 1000 кг/м³.

Оскільки , то

. (2.4)

Контрольні запитання

1. Що таке ґрунт?

2. Що називається щільністю частинок ґрунту і які її значення для піщаних та глинистих ґрунтів?

3. В якому приладі і як визначають щільність частинок ґрунту?

4. Що таке питома вага частинок ґрунту і як її визначають?

2.4 Лабораторна робота №8

Визначення щільності ґрунту

Щільністю ґрунту називається відношення маси ґрунту, включаючи масу води в його порах, до його об’єму:

, (2.5)

де - маса ґрунту;

V – об’єм ґрунту.

Щільність ґрунту природного складу визначається при природній вологості. Щільність ґрунту може коливатись в значному діапазоні в залежності від мінерального складу частинок, його структури та пористості; від кількості води, вміщеної в порах. У торфів та діатомитових глин щільність може бути рівною 600 кг/м³, а у щільних глин 2200...2300 кг/м³.

В розрахунках основ та фундаментів, як і у випадку щільності частинок ґрунту, частіше застосовується поняття “питома вага ґрунту”

. (2.6)

Визначення щільності ґрунту виконується відповідно до ГОСТ 5180-84 [5]. Цим нормативним документом передбачається два методи визначення .