СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ Российский патент 1994 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении насыпей автомобильных и железных дорог, дамб, грунтового основания аэродромов.

Известен способ определения оптимальной влажности глинистого грунта путем постепенного доувлажнения пробы грунта массой 3 кг и уплотнения ее при каждой заданной влажности в приборе стандартного уплотнения. Оптимальная влажность определяется по результирующей кривой зависимости плотности сухого грунта от влажности грунта, построенной после расчетного определения плотностей сухого грунта (1).

Недостатком этого способа является повышенная трудоемкость работы, выраженная в необходимости многократного повторения процессов замешивания одной и той же пробы грунта и уплотнения ее в стандартных условиях.

Наиболее близким по достигаемому результату к изобретению является способ стандартного уплотнения, включающий 5-ти и 6-кратное увлажнение и замешивание пробы грунта, уплотнение ее динамической нагрузкой (груз весом 2,5 кг 120 раз падает с высоты 30 см) в стандартном стакане прибора СоюздорНИИ (объемом 1000 см³) с последующим определением плотности грунта в стакане ρ_w . Влажность каждого замеса w определяется методом высушивания, после чего вычисляется плотность сухого грунта по формуле
ρ_d= , (1) где ρ_d - плотность скелета грунта;
ρ_w - плотность грунта;
w - влажность грунта,
и строится график зависимости плотности скелета грунта от влажности, по которому по максимальному значению плотности определяется оптимальная влажность [2] .

Недостатками известного способа являются большие трудозатраты, материалоемкость и низкая производительность.

Целью изобретения является повышение производительности при снижении материалоемкости.

Цель достигается тем, что в способе, включающем увлажнение грунта, уплотнение его нагрузкой и определение оптимальной влажности, увлажнение проводят до границы текучести, дополнительно определяют число пластичности грунта I_р, уплотнение производят статической нагрузкой Р_о, определяемой по формуле
P_o= 0,13+15,37/I_p, (2) а после уплотнения определяют остаточную влажность грунта, которую принимают за оптимальную, причем испытания выполняют на образцах грунта толщиной не более 2 мм.

На чертеже представлен график зависимости ρ_d от w.

Способ определения оптимальной влажности реализуют следующим образом.

Определяют число пластичности грунта I_р, навеску грунта массой m = 100 г увлажняют до влажности на границе текучести, затем из этой грунтовой пасты формуют образец диаметром 5 см толщиной 1-2 мм. По формуле [2] по числу пластичности грунта определяют величину оптимальной уплотняющей нагрузки на образец грунта.

Образец укладывают между слоями фильтровальной бумаги и выдерживают под оптимальной уплотняющей нагрузкой Р_о в течение 5 мин. Время 5 мин необходимо и достаточно для отжатия воды из образца грунта. Затем методом высушивания определяют остаточную влажность образца, которая является оптимальной w_о.

П р и м е р. По известной методике определяют число пластичности грунта I_р, которое в данном примере равно 9,4. По формуле [2] по числу пластичности I_р= 9,4 вычисляют оптимальное значение уплотняющей нагрузки Р_о= 1,77 МПа. Увлажняют грунт до влажности на границе текучести, формируют образец и обжимают под уплотняющей нагрузкой Р_о= 1,77 МПа, при этом под нагрузкой из образца отжимается вода. Определяют остаточную влажность грунта, которая является оптимальной для данного грунта. Полученное значение оптимальной влажности соответствует оптимальной влажности, определяемой по способу-прототипу, в котором оптимальная влажность грунта определялась по точке перегиба графика зависимости плотности скелета ( ρ_d) грунта, вычисленной по формуле [1] , от влажности грунта.

На чертеже показан график зависимости плотности скелета грунта от влажности грунта.

Сравнительные данные по определению оптимальной влажности грунта предлагаемым способом и по прототипу приведены в таблице.

Сравнивая результаты опытных определений, находим, что при одинаковых значениях оптимальной влажности изобретение требует значительно меньшего количества грунта (в 8 раз) и позволяет в несколько раз ускорить процесс проведения испытания.

Преимущество изобретения по сравнению с прототипом складывается из экономии рабочего времени лаборанта, необходимого для отбора пробы и проведения работы, что позволит значительно ускорить и удешевить процесс определения оптимальной влажности. (56) Гост. 22733-77. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности. М. : Изд. Госстандартов, 1981, с. 1-6.

Бирюков А. С. и др. Методическое пособие по определению физико-механических свойств грунтов. М. : Недра, 1975, с. 101-103.

Использование: в области строительства при сооружении насыпей автомобильных и железных дорог, дамб и грунтовых оснований аэродромов. Сущность: в способе определения оптимальной влажности глинистых грунтов W_o, включающем увлажнение грунта и уплотнение его нагрузкой, увлажнение грунта проводят до границы текучести, дополнительно определяют число пластичности грунта J_p и уплотняют нагрузкой P_o, которую определяют по формуле P_o=0.13+13.57/J_p. Затем определяют остаточную влажность грунта после уплотнения W_o. Испытания выполняют на образцах грунта толщиной не более 2 м. 1 ил. , 1 табл.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ, включающий увлажнение грунта, уплотнение его нагрузкой и определение оптимальной влажности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности при снижении материалоемкости, увлажнение грунта проводят до границы текучести, дополнительно определяют число пластичности грунта, уплотнение производят статической нагрузкой, определяемой по формуле
P₀ = 0,13 + 15,37/J_р,
где P₀ - уплотняющая нагрузка;
J_р - число пластичности,
а после уплотнения определяют остаточную влажность грунта, которую принимают за оптимальную, причем испытания выполняют на образцах грунта толщиной не более 2 мм.