Определение объемного веса почвы
Определение объемного веса почвы дает возможность высчитать запас питательных веществ в определенном объеме или 1-метровом слое почвы, что при сравнении обеспеченности растений питательными веществами на разных почвах более правильно, чем подсчет запасов на 1 кг почвы. Кроме того, зная объемный и удельный вес почвы, можно подсчитать суммарный объем пустот в единице объема, называемый скважностью (порозностью); зная скважность и влажность почвы, легко высчитать воздухообеспеченность.
При высокой плотности и почвенная влага и содержащиеся в ней питательные вещества остаются недоступными для растений. Корни пшеницы вообще не проникают в слои почвы, имеющие объемный вес 1,65. а корни огурцов — 1,45. Яблони недолговечны на тех почвах, где объемный вес превышает 1,55 в каком-либо слое 2-метровой толщи почвы. Слишком рыхлое состояние почвы может быть неблагоприятным, и, замедляя прорастание семян, в некоторых случаях понижает урожай пшеницы.
Определение объемного веса почвы с нарушенным строением обычно не применяется в агрохимических исследованиях. В полевых условиях определенный объем почвы с ненарушенным строением вырезают металлическим цилиндром-буром. С 1963 г. почвенные буры БП-50 выпускаются Тбилисским заводом Гидрометприборов. В комплект входят два буровых стакана емкостью 500 и 250 см2 при высоте 10 см и 20 штук вкладывающихся в них приемных цилиндров, в которых образцы почвы доставляются в лабораторию. Широко распространены также буры Дояренко, Некрасова и Качинского. Бур Качинского на 100 см3 имеет диаметр 5,65 и высоту 4 см. Острая нижняя часть цилиндра имеет несколько меньший диаметр, что позволяет легче и без деформации извлекать вырезанную пробу почвы. Разные экземпляры буров могут иметь различные объемы, поэтому должен быть определен точный объем каждого бура.
Для взятия проб по профилю почвы в поле выкапывают почвенный разрез и на стенке его размечают границы генетических горизонтов или слоев определенной величины. На намеченном уровне в стенке приготовляется горизонтальная площадка, на которой устанавливают бур с надетой на него насадкой-оголовком. Для направления бура рекомендуется применять накладку, через отверстие которой бур врезают или вбивают деревянным молотком. Из каждого горизонта берут 2-3 образца, а с поверхности, если образцы отбирают малым буром, — не менее 10 проб. Для пахотного слоя почвы лучше использовать буры большого размера, повторность при этом можно уменьшить до 5.
Сняв накладку, подрезают ножом почву под буром и вынимают его из почвы. Аккуратно срезают ножом излишек почвы, добиваясь плоского среза вровень с краями бура, а затем удаляют прилипшую к наружным стенкам бура почву и переносят содержимое бура в салфетку из тонкой клеенки или пленки и тщательно в нее заворачивают, во избежание потерь влаги при транспортировке. Удобно иметь салфетки одного веса.
Доставив образцы с поля в лабораторию, взвешивают образец, перемешивают почву и берут одну-две пробы на определение влажности. Определив потерю воды высушиванием пробы в стаканчике, рассчитывают количество воды во всем объеме почвы в буре и вес сухой почвы, находившейся в буре. Работая с буром малой емкости, можно переносить все содержимое бура в большие алюминиевые стаканы емкостью 250 мл и после взвешивания высушивать целиком.
Вес находившейся в буре сухой почвы в граммах, деленный на объем бура в кубических сантиметрах, дает объемный вес. В зависимости от удельного веса содержащихся в почве минералов, плотности сложения почвы и содержания в ней гумусовых веществ объемный вес пахотного слоя варьирует от 0,6 до 1,4 и может доходить в подпахотных слоях почвы до 1,6-1,8. Объемный вес торфа 0,3-0,9 в зависимости от зольности.
Объемный вес в пахотном слое подвержен значительным изменениям в течение вегетационного периода; для почв, обладающих способностью к набуханию, объемный вес, определенный для влажной почвы, всегда будет меньшим, чем для сухой почвы; для подпахотных слоев изменения не так заметны.
При определении записывают: высоту бура (h, см);
внутренний диаметр режущей части бура (d, см);
объем бура:
Источник
Методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений
Контроль за качеством строительства заключается в проверке соответствия строительных работ, а также строительных материалов и изделий, от которых зависит качество строительной продукции, требованиям проектов, СНиП технических регламентов, стандартов.
Результаты некачественной работы могут привести не только к значительным экономическим потерям, но и привести к аварийной ситуации, которая в свою очередь может угрожать жизни и здоровью. Поэтому контроль качества строительства, а именно качество произведенной работы, на сегодняшний день является основным в сфере строительного контроля.
Работы с основаниями и фундаментами зданий и сооружения являются основополагающими при строительстве объектов. Сооружение будет считаться надежным и безопасным только в том случае, если правильно и четко выполнены все рабочие процессы. Одним из важнейших этапов является нулевой цикл, который включает в себя работы по подготовке грунта, установке инженерных сетей, строительстве самого фундамента. Контроль качества строительства на данном этапе чрезвычайно важен, так как результаты некачественно-произведенных работ могут проявиться не сразу, а спустя несколько лет после ввода в эксплуатацию.
В данной статье будут описаны основные методы определения плотности грунтов оснований зданий и различных сооружений при строительном контроле.
Существуют две основных группы методов определения степени уплотнения грунтов оснований:
Косвенный метод – основанный на экспресс методах определения физико-механических параметров;
Прямой метод – основан на лабораторных испытаниях.
1. Косвенные методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений.
1.1. Определение плотности грунта электромагнитным методом (на примере прибора SDG-200).
Принцип работы прибора – электромагнитный, что выгодно отличает прибор SDG 200 от радиоизотопных приборов предыдущего поколения (методы радиоизотопных определений плотности и влажности ГОСТ 23061-2012). Электрическое поле передается через материал от контактной пластины прибора SDG 200, при этом измеряется полное сопротивление, которое используется при вычислении величины плотности для данного типа грунта.
Рис 1. Измерение плотности грунта прибором SGD-200.
Одно измерение включает в себя 5 последовательных измерений, выполненных по схеме «клеверный лист»
- Широкий диапазон измеряемых параметров (основное преимущество);
- Относительная простота схемы измерений.
Для правильной работы прибор SDG-200 необходимо настроить на тот тип грунта, который будет оцениваться с его помощью. С этой целью образцы грунта, отобранные на участках проведения работ однократно испытывают в лаборатории, определяя следующие параметры:
- Гранулометрический состав
- Максимальную плотность
- Оптимальную влажность
- Предел пластичности
- Предел текучести
- Поправку по плотности (поправка вносится в прибор после того, как внесены все предыдущие параметра, и сделан контрольный замер на испытываемом грунте, поправка рассчитывается как разница между показаниями прибора и плотностью образцов, отобранных с данного покрытия, определенной в лаборатории)
· Погрешности измерений при неверных настройках параметров свойств оследуемого грунта (основной недостаток);
· Достаточно-длительное время проведения измерения при малом участке обследования.
Точность показаний прибора SDG-200 напрямую зависит от точности вводимых в прибор данных. После того как данные грунту внесены в прибор, пользователь сохраняет их и прибор готов к работе на данном типе грунта.
1.2. Определение плотности грунта методом штампа (на примере прибора ПДУ-МГ4 УДАР).
Плотномер грунта динамический электронный ПДУ-МГ4 «Удар» и ПДУ-МГ4.01 «Удар» — прибор для измерения и определения плотности грунта предназначены для определения динамического модуля упругости грунтов и оснований дорог по методу штампа, имитирующему проезд автомобиля по дорожному покрытию.
Плотномер состоит из нагрузочной плиты, с закрепленными на ней тензодатчиком силы, акселерометром и упругим элементом, штанги с грузом и электронного блока.
Плотномер ПДУ-МГ4 «Удар» имеет нагрузочную плиту увеличенного диаметра (300 мм) при массе падающего груза 10 кг, что позволяет применять плотномер на крупноблочных и щебеночных основаниях.
Плотномер ПДУ-МГ4.01 «Удар» имеет массу падающего груза 5 кг и диаметр нагрузочной плиты 200 мм.
Параметры силового взаимодействия нагрузочной плиты с контролируемым основанием поступают в электронный блок и обрабатываются микроконтроллером.
Результаты испытания (модуль упругости, нагрузка и деформация) отображаются на графическом дисплее и автоматически архивируются.
Плотномеры снабжены функцией связи с ПК с возможностью последующей обработки данных и распечатки протокола испытаний.
1.3. Определение плотности грунта с помощью пенетрометров.
Самые распространенные на сегодняшний день экспресс-методы определения плотности грунтов оснований на строительных объектах – пенетрационные методы, основанный на силе реакционного сопротивления грунта при погружении рабочего наконечника плотномера под статической/динамической нагрузкой.
1.3.1. Пенетрометр типа В-1.
Принцип действия: степень уплотнения грунта оценивают показателем удельного сопротивления пенетрации, определяемым расчетом по величине прилагаемого усилия при заглублении рабочего наконечника. Плотность грунта определяется отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца.
Фактическое значение степени уплотнения определяется исходя из полученных результатов замеров по таблице 1 с учетом типа грунта (для примера показаны значения для наконечника D=11,3 мм).
Показания индикатора для наконечника D=11,3 мм
Источник
Методика определения объемного веса почвы
Методы лабораторного определения физических характеристик
Soils. Laboratory methods for determination of physical characteristics
____________________________________________________________________
Текст Сравнения ГОСТ 5180-84 с ГОСТ 5180-2015 см. по ссылке.
— Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________
Дата введения 1985-07-01
Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 24.10.84 N 177 дата введения установлена 01.07.85
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2005 г.
Настоящий стандарт распространяется на грунты без жестких структурных связей и устанавливает методы лабораторного определения их физических характеристик — влажности и плотности при исследованиях грунтов для строительства.
Стандарт не распространяется на крупнообломочные грунты.
Основные термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в приложении 1.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов грунта ненарушенного сложения (монолитов) и нарушенного сложения следует производить в соответствии с ГОСТ 12071-2000.
1.2. Подготовка к испытаниям и определение плотности мерзлых грунтов должны проводиться в помещении с отрицательной температурой воздуха на не подвергавшихся оттаиванию образцах. Перед испытаниями образцы должны быть выдержаны при заданной отрицательной температуре не менее 6 ч.
1.3. Метод определения характеристики выбирают в зависимости от свойств грунта в соответствии с табл. 1.
Определяемая характеристика грунта
Раздел настоящего стандарта
Грунты (область применимости метода)
Влажность, в том числе гигроскопическая
Высушивание до постоянной массы
Мерзлые слоистой и сетчатой криогенной текстуры
Влажность границы текучести
Влажность границы раскатывания
Раскатывание в жгут
Легко поддающиеся вырезке или не сохраняющие свою форму без кольца, сыпучемерзлые и с массивной криогенной текстурой
Взвешивание в воде парафинированных образцов
Пылевато-глинистые немерзлые, склонные к крошению или трудно поддающиеся вырезке
Взвешивание в нейтральной жидкости
Плотность сухого грунта
Плотность частиц грунта
Пикнометрический с водой
Все грунты, кроме засоленных и набухающих
То же, с нейтральной жидкостью
Засоленные и набухающие
Метод двух пикнометров
1.4. Оборудование и материалы, необходимые для определения физических характеристик грунтов, приведены в приложении 2.
1.5. Физические характеристики следует определять не менее чем для двух параллельных проб, отбираемых из исследуемого образца грунта.
1.6. Значение характеристик вычисляют как среднеарифметическое из результатов параллельных определений. Разница между параллельными определениями не должна превышать значений, указанных в приложении 3. Если разница превышает допустимую, количество определений следует увеличить.
1.7. При обработке результатов испытаний плотность вычисляют с точностью до 0,01 г/см , влажность до 30% — с точностью до 0,1%, влажность 30% и выше — с точностью до 1%.
1.8. Погрешность измерения массы (взвешивания) не должна превышать:
1.9. Данные о месте отбора образцов грунтов и результаты определений их физических характеристик записывают в журналах, форма которых приведена в приложениях 4-10.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ ВЫСУШИВАНИЯ ДО ПОСТОЯННОЙ МАССЫ
2.1. Влажность грунта следует определять как отношение массы воды, удаленной из грунта высушиванием до постоянной массы, к массе высушенного грунта.
2.2. Подготовка к испытаниям
2.2.1. Пробу грунта для определения влажности отбирают массой 15-50 г, помещают в заранее высушенный, взвешенный и пронумерованный стаканчик и плотно закрывают крышкой.
2.2.2. Пробы грунта для определения гигроскопической влажности грунта массой 10-20 г отбирают способом квартования из грунта в воздушно-сухом состоянии растертого, просеянного сквозь сито с сеткой N 1 и выдержанного открытым не менее 2 ч при данной температуре и влажности воздуха.
2.3. Проведение испытаний
2.3.1. Пробу грунта в закрытом стаканчике взвешивают.
2.3.2. Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф. Грунт высушивают до постоянной массы при температуре (105±2) °С. Загипсованные грунты высушивают при температуре (80±2) °С.
2.3.3. Песчаные грунты высушивают в течение 3 ч, а остальные — в течение 5 ч.
Последующие высушивания песчаных грунтов производят в течение 1 ч, остальных — в течение 2 ч.
2.3.4. Загипсованные грунты высушивают в течение 8 ч. Последующие высушивания производят в течение 2 ч.
2.3.5. После каждого высушивания грунт в стаканчике охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием до температуры помещения и взвешивают.
Высушивание проводят до получения разности масс грунта со стаканчиком при двух последующих взвешиваниях не более 0,02 г.
2.3.6. Если при повторном взвешивании грунта, содержащего органические вещества, наблюдается увеличение массы, то за результат взвешивания принимают наименьшую массу.
2.4. Обработка результатов
2.4.1. Влажность грунта , %, вычисляют по формуле
, (1)
где — масса пустого стаканчика с крышкой, г;
— масса влажного грунта со стаканчиком и крышкой, г;
— масса высушенного грунта со стаканчиком и крышкой, г.
Допускается выражать влажность грунта в долях единицы.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ ВЛАЖНОСТИ МЕРЗЛОГО ГРУНТА
3.1. Подготовка к испытаниям
3.1.1. Образец мерзлого грунта со слоистой или сетчатой криогенной текстурой массой 1-3 кг (имеющий не менее трех ледяных и минеральных прослоек каждого направления) помещают в предварительно высушенную, взвешенную и пронумерованную тару. Допускается оттаивание образцов грунта в плотно завязанных полиэтиленовых пакетах во время транспортирования и хранения.
3.2. Проведение испытаний
3.2.1. Образец грунта в таре взвешивают, дают ему оттаять и доводят до однородного состояния, близкого к границе текучести для пылевато-глинистых грунтов, или полного водонасыщения для песчаных грунтов, перемешивая его металлическим шпателем и добавляя дистиллированную воду или осторожно сливая избыток воды после ее осветления.
3.2.2. Грунт в таре вновь взвешивают и отбирают из него пробы для определения влажности перемешанного грунта в соответствии с требованиями пп.2.3 и 2.4.
3.3. Обработка результатов
3.3.1. Суммарную влажность , %, мерзлого грунта вычисляют по формуле
, (2)
где — массы тары, г;
— масса образца грунта (с тарой), г;
— масса перемешанного грунта (с тарой), г;
— влажность перемешанного грунта, %.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ ТЕКУЧЕСТИ
4.1. Границу текучести следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой балансирный конус погружается под действием собственного веса за 5 с на глубину 10 мм.
4.2. Подготовка к испытаниям
4.2.1. Для определения границы текучести используют монолиты или образцы нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности.
Для грунтов, содержащих органические вещества, границу текучести определяют сразу после вскрытия образца.
Для грунтов, не содержащих органических веществ, допускается использование образцов грунтов в воздушно-сухом состоянии.
4.2.2. Образец грунта природной влажности разминают шпателем в фарфоровой чашке или нарезают ножом в виде тонкой стружки (с добавкой дистиллированной воды, если это требуется), удалив из него растительные остатки крупнее 1 мм, отбирают из размельченного грунта методом квартования пробу массой около 300 г и протирают сквозь сито с сеткой N 1.
Пробу выдерживают в закрытом стеклянном сосуде не менее 2 ч.
4.2.3. Образец грунта в воздушно-сухом состоянии растирают в фарфоровой ступке или в растирочной машине, не допуская дробления частиц грунта и одновременно удаляя из него растительные остатки крупнее 1 мм, просеивают сквозь сито с сеткой № 1, увлажняют дистиллированной водой до состояния густой пасты, перемешивая шпателем, и выдерживают в закрытом стеклянном сосуде согласно п.4.2.2.
4.2.4. Для удаления избытка влаги из образцов илов производят обжатие грунтовой пасты, помещенной в хлопчатобумажную ткань между листами фильтровальной бумаги, под давлением (пресс, груз). Грунтовую пасту из илов не допускается выдерживать в закрытом стеклянном сосуде.
Источник