Важная заўвага па бяспецы: Гэта архіўны прафесійны тэкст, а не сучасны лабараторны або палявы дапаможнік. Апісаныя працэдуры ўключаюць ртуць, адкрыты агонь, награванне, парафін і іншае абсталяванне і матэрыялы, якія сёння могуць быць небяспечнымі або непрымальнымі. Не ўжывайце іх без дзейсных стандартаў, ацэнкі рызыкі, пашпарта бяспекі, адпаведнага лабараторнага і прафесійнага кантролю. Тэкст не з’яўляецца часткай бягучай прапановы прадуктаў і паслуг Savo Kusić.
Вызначэнне аб’ёмнай масы глебы
Існуе некалькі метадаў вызначэння аб’ёмнай масы глебы, з якіх мы апішам найбольш часта выкарыстоўваюцца: цыліндрычны метад, метад з апусканнем пробы ў ваду, метад з апусканнем пробы ў ртуць і метад з пяском.
Працэдура з цыліндрам
Гэта працэдура з’яўляецца найбольш шырока выкарыстоўванай і праводзіцца ў палявых умовах і ў лабараторыі. Наносіцца на звязаны і незвязаны грунт.
Металічны цыліндр вядомага аб’ёму з завостраным ніжнім краем уціскаецца ў глебу або ў непарушаны або штучна ўшчыльнены ўзор, так што ён цалкам запаўняецца глебавай масай. Пасля гэтага паверхню ўзору выраўноўваюць нажом з верхнім і ніжнім краямі цыліндру і адразу ж зачыняюць металічнымі вечкамі і ўзважваюць на вагах.
Калі W гэта вага ўзору з цыліндрам і вечкамі, W0 вага самога цыліндру з вечкамі, V гэта аб’ём цыліндру
шчыльнасць глебы γ роўная:
γ = (W - WP)/V
Працэдура з апусканнем пробы ў ваду
Гэта працэдура заснавана на фізічнай уласцівасці, што аб’ём цела, пагружанага ў ваду, роўны аб’ёму выцесненай вады. Выкарыстоўваецца толькі для звязанага грунту, калі немагчыма атрымаць узор правільнай геаметрычнай формы.
З непарушанай глебы або з большага ўзору бярэцца кавалак узору ў форме макакі і яго вага W у натуральным стане вымяраецца на вагах. Затым узор пакрываюць расплаўленым парафінам, які не павінен быць занадта гарачым, але дастаткова, каб расплавіцца. Тонкі пласт парафіна 1-2 mm павінен цалкам пакрыць увесь узор. Затым пробу з парафінам узважваюць на вагах і атрымліваюць вагу W’. Вага парафіна W’ – W.
Аб’ём парафіна VP, атрыманы па форме: VP * γP = W’ – W,
дзе γP аб’ёмная маса парафіна, якая вядомая і складае γP = 0,892 p/см3.
З прыведзенага вышэй ураўнення мы маем: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Мал. 1. Вызначэнне аб’ёмнай масы глебы шляхам апускання ўзору ў ваду
Затым загорнуты ў парафін ўзор падвешваюць на шалі з дапамогай тонкай шаўковай ніткі (мал. 1), шалі ўраўнаважваюць, а затым адразу пад узор ставяць ёмістасць з дыстыляванай вадой, каб увесь узор быў пагружаны ў ваду. Паколькі з-за відавочнай страты вагі ўзору ў вадзе баланс на вагах парушаецца, яго аднаўляюць, здымаючы гіры, так што вага ўзору з парафінам, пагружанага ў ваду, атрымліваецца W. Розніца ў вазе ўзору з парафінам у непагружаным і пагружаным стане дае вагу выцесненай вады, г.зн. калі аб’ёмная вага вады YW = 1,00, аб’ём выцесненай вады Vw
З аб’ёму Vw мы адымаем аб’ём парафіна VP і атрымліваем аб’ём пробы.
Шчыльнасць глебы: γ = W/(Vw – VP)*m
, дзе m - папраўчы каэфіцыент з-за розніцы тэмператур вады, паколькі Y = 1,0 для тэмпературы вады ў 4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Працэдура з апусканнем пробы ў ртуць
Гэтая працэдура прымяняецца для звязаных грунтоў, таксама ў тых выпадках, калі неабходна адмовіцца ад адбору ўзору правільнай геаметрычнай формы, як, напрыклад, пры вызначэнні межаў усаджвання грунту.
Мал. 2. Вызначэнне аб’ёмнай масы глебы шляхам апускання ўзору ў ртуць
Узор апускаюць у пасудзіну, цалкам напоўненую ртуццю (мал. 2), і з дапамогай шкляной пласціны з тонкімі металічнымі шыпамі націскаюць так, каб ён быў цалкам пагружаны ў ртуць. Прэсаваную ртуць пераліваюць у большы посуд, адкуль бяруць і вымяраюць яе вагу. Калі W — маса пробы, Wz — маса выцесненай ртуці, γz — аб’ёмная маса ртуці, Vz=V — аб’ём выцесненай ртуці, роўны аб’ёму пробы;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
, тады аб’ёмная маса глебы:
γ =W*γz /Wz.
Пясочная працэдура
Гэты тэст выконваецца ў палявых умовах і часцей за ўсё прымяняецца да незвязаных глеб, жвіру, жвіровага пяску, марэннага матэрыялу і ў іншых выпадках, калі выманне непарушаных пробаў з дапамогай цыліндраў немагчыма. Прынцып дадзенай працэдуры заключаецца ў тым, што ў зямлі выкопваюць лунку і засыпаюць яе нармальным пяском вядомай аб’ёмнай масы, па якой і вызначаюць аб’ём ямы. Аб’ёмная вага глебы вызначаецца з вагі выкапанай масы і аб’ёму ямы.
Паверхня глебы, аб’ёмную вагу якой трэба вызначыць, выраўноўваецца так, каб яна была гарызантальнай, затым кладзецца на яе бляшаная пласціна памерам прыкладна 40 x 40 cm (мал. 3) з шаблонам, выразаным пасярэдзіне дыяметрам Ø = 20 cm, таўшчынёй. 5 mm, для капання ямы ў зямлі. Бляху плазам кладуць на зямлю і замацоўваюць калкамі. Яма дыяметрам 20 cm, глыбінёй каля 20 cm выкопваецца ручным інструментам (нажом, шпателем, лыжкай, долатам) праз адтуліну ў шаблоне, пажадана з вертыкальнымі сценкамі, але не за межамі шаблону, і добра чысціцца. Увесь здабыты матэрыял кладзецца на пліту, затым адразу пасля капання, пакуль ён яшчэ мае сваю натуральную вільготнасць, узважваецца на вагах і вызначаецца яго вага W. Для наступнага вызначэння натуральнай вільготнасці пробу змяшчаюць у бляшаны скрыню з вечкамі, каб пасля заканчэння палявых работ аднесці ў сушыльную камеру. Адразу пасля гэтага ў выкапаную лунку засыпаюць сухі нармальны пясок, аб’ёмная вага якога γd вызначаецца шляхам вымярэння, г.зн. з папярэдне праведзенага лабараторнага тэсту, шляхам засыпання пяску праз тую ж варонку і з той жа вышыні, h падае, як і ў палявых выпрабаваннях.
Мал. 3. Вызначэнне аб’ёмнай вагі глебы з дапамогай тэсту на пясок
Перад пачаткам выпрабавання вымерайце вагу звычайнага пяску ў шклянцы, затым пасля запаўнення адтуліны ў зямлі гэтым пяском да верхняй паверхні бляшанай пласціны, якая выраўноўваецца сталёвай лінейкай даўжынёй 40 cm, вымерайце рэшту пяску ў шклянцы, каб дакладная вага Wd сухога звычайнага пяску ў адтуліне да верхняй паверхні атрымліваецца бляшаная пласціна. Аб’ём Vd выкапанай адтуліны да верхняй паверхні бляшанай пласціны вызначаецца па формуле Vd = Wd/γd.
Аб’ём V адтуліны ў зямлі атрымліваецца шляхам аднімання аб’ёму v адтуліны бляшанага шаблону:
Аб’ёмная вага глебы γ: γ = W/V, дзе W вага выкапанай глебы з ямы, вымераная адразу пасля раскопак. Адзначаецца, што замест пяску выкарыстоўваецца гіпс, алей або халодны асфальт, якія менш адчувальныя ў сырое надвор’е. Акрамя таго, ёсць спецыяльныя прыстасаванні для палягчэння і хуткай працы над тэстам з пяском.
Прыблізныя значэнні аб’ёмнай вагі глебы прыведзены ў табліцы 1, з нататкай, што ў геамеханічных аналізах у кожным выпадку аб’ёмная вага глебы павінна вызначацца эксперыментальна ў лабараторыі або ў палявых умовах.
Вызначэнне вільготнасці глебы
Праверка вызначэння вільготнасці глебы праводзіцца некалькімі спосабамі, а менавіта лабараторным метадам з выкарыстаннем электрасушылкі, палявым метадам з выкарыстаннем сушкі на адкрытым агні, з выкарыстаннем карбіду, вымярэннем пад вадой і з дапамогай паветранага пікнометра. Тут мы апішам толькі першыя два метады, якія найбольш часта прымяняюцца ў нашай краіне.
Лабараторны метад з выкарыстаннем электрычнай сушылкі
Гэты метад з’яўляецца самым надзейным і найбольш шырока ўжываецца для ўсіх тыпаў глеб. Кавалак глебы з непарушанага ўзору змяшчаецца паміж двума ўвагнутымі шклянкамі, званымі пясочнымі гадзіннікамі, якія змацоўваюцца металічным заціскам і ўзважваюцца на аналітычных вагах, а затым змяшчаюцца ў электрычную сушылку, дзе сушаць пры 105°C, пакуль вага не стане пастаяннай (мал. 4). Розніца тэмператур падчас сушкі не павінна перавышаць ±2°C, паколькі пры больш нізкай тэмпературы не адбываецца поўнага высыхання, а пры больш высокай тэмпературы арганічныя інгрэдыенты ў пробе могуць згарэць. Прыблізная працягласць сушкі ўзору з дапамогай пясочных гадзін у сушылцы складае каля 6 гадзін для пяску і каля 12 гадзін для гліны. Пасля высыхання ўзор, закрыты ў гадзінных шклах з заціскам, змяшчаюць у эксікатар для астуджэння да пакаёвай тэмпературы, пасля чаго зноў вымяраюць.
Мал. 4. Сушка ўзораў у гадзінных шклах з заціскам
Калі W гэта вага ўзору ў натуральным стане вільгаці з пясочным шклом і заціскам, Ws вага ўзору ў сухім стане з пясочным шклом і заціскам, Wt вага пясочнага шкла і заціску, то вільготнасць глебы w паводле вызначэння Атэрберга ўяўляе сабой вагу вады, падзеленую на вагу глебы ў сухім стане, гэта значыць: w = W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
Вызначэнне сітаватасці глебы і каэфіцыента сітаватасці
Тэст праводзіцца на непарушаным узоры пры ўмове, што яго аб’ём можна вызначыць у непарушаным стане.
Мы ўціскаем металічны цыліндр вядомага аб’ёму ў непарушаную глебу або ва ўзор большага памеру, выраўноўваем верхнюю паверхню ўзору з краямі цыліндра і ставім яго сушыцца на 105°C, пакуль вага не стане пастаяннай, потым даем яму астыць пры пакаёвай тэмпературы і зноў узважваем на вагах разам з цыліндрам.
Калі V — унутраны аб’ём цыліндра, Vm — аб’ём непарыстых цвёрдых часціц глебы, Wd — сухая маса ўзору, γs — аб’ёмная маса цвёрдых часціц, сітаватасць глебы n роўна
Аб’ём Vm вызначаецца на аснове сухой масы ўзору Wd:
г.зн. у працэнтах ад агульнага аб’ёму глебы
Паколькі γd = Wd/V, г.зн. сухая аб’ёмная маса глебы, можна паставіць
n = 100* (1 – γd/ γs) [%].
Каэфіцыент сітаватасці атрымліваецца з формы e = n/(1-n).
Для праектавання, кантролю якасці або выканання работ выкарыстоўвайце дзеючыя правілы, стандартызаваныя метады выпрабаванняў і ўпаўнаважаную лабараторыю. Гэты тэкст захоўваецца як гістарычны адукацыйны рэсурс.