Svarbi saugos pastaba: tai yra archyvinis profesionalus tekstas, o ne dabartinis laboratorijos ar lauko vadovas. Aprašytos procedūros apima gyvsidabrį, atvirą liepsną, šildymą, parafiną ir kitą įrangą bei medžiagas, kurios šiandien gali būti pavojingos arba nepriimtinos. Nenaudokite jų be galiojančių standartų, rizikos įvertinimo, saugos duomenų lapų, tinkamos laboratorijos ir profesionalų priežiūros. Tekstas nėra dabartinio Savo Kusić produktų ir paslaugų pasiūlymo dalis.
Grunto tūrinio svorio nustatymas
Yra keli dirvožemio tūrinės masės nustatymo metodai, iš kurių apibūdinsime dažniausiai naudojamus: cilindrinis metodas, metodas panardinant mėginį į vandenį, metodas su mėginio panardinimu į gyvsidabrį ir metodas su smėliu.
Procedūra su cilindru
Ši procedūra yra plačiausiai naudojama ir atliekama lauke bei laboratorijoje. Jis naudojamas surištam ir nesurištam dirvožemiui.
Žinomo tūrio metalinis cilindras su paaštrintu apatiniu kraštu įspaudžiamas į dirvą arba į netrikdomą ar dirbtinai sutankintą mėginį taip, kad jis visiškai prisipildytų dirvožemio mase. Po to mėginio paviršius peiliu išlyginamas su viršutiniu ir apatiniu cilindro kraštais ir tuoj pat uždaromas metaliniais dangteliais bei pasveriamas ant svarstyklių.
Jei W yra mėginio su cilindru ir dangteliais svoris, W0 paties cilindro svoris su dangčiais, V cilindro tūris
dirvožemio tankis γ yra:
γ = (W - WP)/V
Mėginio panardinimo į vandenį procedūra
Ši procedūra pagrįsta fizine savybe, kad į vandenį panardinto kūno tūris yra lygus išstumto vandens tūriui. Jis naudojamas tik surištam gruntui, kai negalima gauti taisyklingos geometrinės formos pavyzdžio.
Iš nepaliesto dirvožemio arba iš didesnio mėginio paimamas makakos formos mėginys ir svarstyklėmis išmatuojamas jo svoris W natūralioje būsenoje. Tada mėginys padengiamas lydytu parafinu, kuris turi būti ne per karštas, bet tiek, kad išsilydytų. Plonas parafino 1-2 mm sluoksnis turi visiškai padengti visą mėginį. Tada mėginys su parafinu pasveriamas ant svarstyklių ir gaunamas svoris W’. Parafino svoris yra W’ – W.
Parafino tūris VP, gautas iš formos: VP * γP = W’ – W,
kur γP yra parafino tūrinė masė, kuri žinoma ir sudaro γP = 0,892 p/cm3.
Iš anksčiau pateiktos lygties turime: VP = (W’ – W)/0,892 [cm3].
Pav. 1. Dirvožemio tūrinės masės nustatymas panardinant mėginį į vandenį
Tada parafinu apvyniotas mėginys plonu šilko siūlu pakabinamas ant svarstyklių (pav.1), likutis subalansuojamas, o po mėginio paimamas indas su distiliuotu vandeniu, kad visas mėginys būtų panardintas į vandenį. Kadangi dėl akivaizdaus mėginio svorio praradimo vandenyje sutrinka svarstyklių pusiausvyra, ji atkuriama nuėmus svarelius, taip gaunamas mėginio su parafinu, panardintu į vandenį W, svoris. Mėginio su parafinu masės skirtumas nepanardinto ir panardinto būsenoje parodo išstumto vandens svorį, t. y. jei vandens tūrinė masė yra YW =1,00, išstumto vandens tūris Vw
Iš tūrio Vw atimame parafino tūrį VP ir gauname mėginio tūrį.
Tūrinis dirvožemio svoris yra: γ = W/(Vw – VP)*m
kur m yra pataisos koeficientas dėl vandens temperatūros skirtumo, nes Y =1,0vandens temperatūrai esant4 °C: m = γw,T / γw,4oC.
Mėginio panardinimo į gyvsidabrį procedūra
Ši procedūra taikoma surištiems gruntams, taip pat tais atvejais, kai reikia atsisakyti taisyklingos geometrinės formos mėginio paėmimo, pavyzdžiui, nustatant grunto susitraukimo ribas.
Sl.2. Dirvožemio tūrinės masės nustatymas panardinant mėginį į gyvsidabrį
Mėginys panardinamas į indą, visiškai pripildytą gyvsidabrio (pav. 2) ir stiklinės plokštelės su plonais metaliniais smaigaliais pagalba prispaudžiamas taip, kad būtų visiškai panardintas į gyvsidabrį. Presuotas gyvsidabris supilamas į didesnį indą, iš kurio paimamas ir matuojamas jo svoris. Jei W yra mėginio svoris, Wz yra išstumto gyvsidabrio svoris, γz yra gyvsidabrio tūrinis svoris, Vz=V yra išstumto gyvsidabrio tūris, lygus mėginio tūriui;
Vz * γz = Wz * Vz = Wz/ γz
tada tūrinis dirvožemio svoris yra:
γ =W*γz /Wz.
Smėlio procedūra
Šis bandymas atliekamas lauke ir dažniausiai taikomas nesurištam dirvožemiui, žvyrui, žvyro smėliui, moreninei medžiagai ir kitais atvejais, kai negalima netrikdomų mėginių išgauti cilindrais. Šios procedūros principas yra iškasti duobę žemėje ir užpilti įprastu žinomo tūrinio svorio smėliu, pagal kurį nustatomas skylės tūris. Tūrinis grunto svoris nustatomas pagal iškastos masės svorį ir duobės tūrį.
Dirvožemio, kurio tūrinis svoris turi būti nustatytas, paviršius išlyginamas taip, kad jis būtų horizontalus, po to dedama apytiksliai skardos plokštė.40x40 cm(pav.3), su šablonu, iškirptu viduryje skersmens Ø =20 cm, storis5 mm, duobei žemėje iškasti. Skardos plokštė paguldoma lygiai ant žemės ir tvirtinama kaiščiais. Skylė, kurios skersmuo20 cm, gylis apytiksl20 cm, pageidautina su vertikaliomis sienomis, bet ne šablono išorėje ir gerai išvalykite. Visa iškasta medžiaga dedama ant lėkštės, po to iš karto po kasimo, kol dar turi natūralią drėgmę, pasveriama ant svarstyklių ir nustatomas svoris W. Norint vėliau nustatyti natūralią drėgmę, mėginys dedamas į skardinę dėžutę su dangčiais, o baigus lauko darbus vežamas į džiovyklą. Iš karto po to į iškastą skylę pilamas sausas normalus smėlis, kurio tūrinis svoris γd nustatomas išmatuojant, t.y. iš anksčiau atlikto laboratorinio eksperimento, pilant smėlį per tą patį piltuvą ir iš tokio pat aukščio, krenta h kaip ir lauko eksperimente.
Sl.3. Dirvožemio tūrinės masės nustatymas naudojant smėlio testą
Prieš pradėdami bandymą, išmatuokite įprasto smėlio svorį matavimo indeliuose, o po to užpildę žemėje esančią skylę tuo smėliu iki viršutinio skardos plokštės paviršiaus, su kuriuo ji sulygiuota su plienine ilgio liniuote.40 cm, pasverkite likusį stiklinėje esantį smėlį, kad gautumėte tikslų sauso įprasto smėlio svorį Wd skylėje iki viršutinio skardos paviršiaus. Iškastos skylės tūris Vd iki viršutinio skardos paviršiaus nustatomas pagal formulę Vd = Wd/γd.
Žemėje esančios skylės tūris V gaunamas atėmus skardos šablono angos tūrį v:
Dirvožemio tūrinis svoris γ yra: γ = W/V, čia W yra iškasto grunto svoris iš skylės, išmatuotas iškart po iškasimo. Pastebima, kad vietoj smėlio naudojamas tinkas, alyva ar šaltas asfaltas, kurie drėgnu oru yra mažiau jautrūs. Be to, yra ir specialių prietaisų, leidžiančių lengviau ir greičiau atlikti bandymą su smėliu.
Apytikslės dirvožemio tūrinių svorių reikšmės pateiktos 1 lentelėje su pastaba, kad kiekvienu atveju atliekant geomechanines analizes dirvožemio tūrinis svoris turi būti nustatomas eksperimentuojant laboratorijoje arba lauke.
Dirvožemio drėgmės nustatymas
Dirvožemio drėgmės nustatymo bandymas atliekamas keliais būdais, būtent laboratoriniu metodu naudojant elektrinę džiovyklą, lauko metodais naudojant džiovinimą ant atviros ugnies, naudojant karbidą, matuojant po vandeniu ir naudojant oro piknometrą. Čia apibūdinsime tik pirmuosius du metodus, kurie dažniausiai taikomi mūsų šalyje.
Laboratorinis metodas naudojant elektrinį džiovintuvą
Šis metodas yra patikimiausias ir plačiausiai taikomas visų tipų dirvožemiams. Dirvožemio gabalėlis iš nepažeisto mėginio dedamas tarp dviejų įgaubtų stiklų, vadinamų smėlio laikrodžiais, kurie tvirtinami metaliniu spaustuku ir pasveriami ant analitinių svarstyklių, o po to įdedami į elektrinę džiovyklę, kurioje džiovinama 105°C, kol masė tampa pastovi (4 pav.). Temperatūros skirtumas džiovinimo metu neturi būti didesnis nei ±2°C, nes žemesnėje temperatūroje visiškas džiovinimas nevyksta, o aukštesnėje temperatūroje mėginyje esantys organiniai ingredientai gali sudegti. Apytikslė mėginio džiovinimo smėlio laikrodžiu džiovyklėje trukmė yra apie 6 valandas smėliui ir apie 12 valandas moliui. Po džiovinimo mėginys, uždarytas valandinėse stiklinėse su spaustuku, dedamas į eksikatorių, kad atvėstų iki kambario temperatūros, po to vėl matuojamas.
pav. 4. Mėginių džiovinimas valandinėse stiklinėse su spaustuku
Jei W yra natūralios drėgmės mėginio masė su smėlio stiklu ir spaustuku, Ws sauso mėginio svoris su smėlio stiklu ir spaustuku, Wt smėlio ir spaustuko svoris, dirvožemio drėgnumas w pagal Atterbergo apibrėžimą, w yra sauso vandens masė, padalyta iš vandens masės_ W-Ws / Ws-Wt * 100 [%].
Dirvožemio poringumo ir poringumo koeficiento nustatymas
Bandymas atliekamas su netrikdomu mėginiu, jei jo tūrį galima nustatyti netrikdomoje būsenoje.
Žinomo tūrio metalinį cilindrą įspaudžiame į nesuardytą gruntą arba į didesnių matmenų mėginį, viršutinį bandinio paviršių išlyginame su cilindro kraštais ir dedame džiūti105°Ckol svoris pasidarys pastovus, tada leiskite jam atvėsti kambario temperatūroje ir dar kartą pasverkite ant svarstyklių kartu su cilindru.
Jei V yra vidinis cilindro tūris, Vm yra dirvožemio kietųjų medžiagų tūris be porų, Wd yra sauso mėginio svoris, γs yra kietųjų dalelių tūrinis svoris, dirvožemio poringumas n yra
Tūrį Vm nustatome pagal sauso mėginio masę Wd:
tai yra viso dirvožemio tūrio procentais
Kadangi γd = Wd/V, t.y. sauso dirvožemio tūrinis svoris, jį galima pateikti
n =100* (1– γd/ γs) [%].
Akytumo koeficientas gaunamas iš formos e = n/(1-n).
Projektuodami, kokybės kontrolei ar darbų vykdymui naudokite galiojančius reglamentus, standartizuotus bandymo metodus ir įgaliotą laboratoriją. Šis tekstas saugomas kaip istorinis edukacinis šaltinis.