Что такое число пластичности глинистых грунтов

Число пластичности грунта (понятие и определение по ГОСТ)

Число пластичности (Plasticity index) — это разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта на границе текучести и на границе раскатывания;

Обозначается на территории РФ (ГОСТ 25100-2011) — I_p; измеряется в % (процентах).

Определить число пластичности грунта можно по формуле A.17 приложения A ГОСТ 25100-2011:

w_L — влажность на границе текучести, % (см. ГОСТ 5180);

w_p — влажность на границе раскатывания, % (см. ГОСТ 5180);

Согласно таблицы Б.16 п.Б.2.9 приложения Б ГОСТ 25100-2011 глинистые грунты по показателю пластичности подразделяются на следующие разновидности:

Разновидность глинистых грунтов

Число пластичности I p , %.

1 p >17

Примечание — Илы подразделяют по значениям числа пластичности, указанным в таблице, на супесчаные, суглинистые и глинистые.

Согласно таблицы Б.17 п.Б.2.10 приложения Б ГОСТ 25100-2011 глинистые грунты по числу пластичности и содержанию песчаных частиц подразделяются на следующие разновидности:

Разновидность глинистых грунтов

Число пластичности I p , %

Содержание песчаных частиц (2-0,05 мм), % по массе

1 p >27

не регламентируется

Источник

Грунты, виды, характеристика

Виды грунтов

Грунты, используемые в качестве оснований зданий и сооружений, подразделяются на:

Глинистые грунты

Глинистые грунты — это связанные грунты, для которых число пластичности Jp больше или равно 0,01. По содержанию песчаных частиц и числа пластичности глинистые грунты подразделяются на супесь, суглинок, глину (табл. I).

Числом пластичности называют разницу между влажностью на границе текучести и влажностью на границе раскатывания в долях единицы.

Глинистые грунты в зависимости от их плотности и влажности могут находиться в различном состоянии, которое характеризуется показателем консистенций J 1 (табл. 2).

Среди глинистых грунтов должны быть выделены:

К илам относятся глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном сложении влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, превышающий значения для супесчаного ила е > 0,9, для суглинистого ила е ≥ 1,0, для глинистого ила е ≥ 1,5.

Илы выделяются среди глинистых грунтов в особую группу, так как в строительном отношении они являются неблагоприятными грунтами, т. е. строить на них нецелесообразно.

К просадочным грунтам относятся глинистые грунты, которые под воздействием внешней нагрузки или собственнрго веса при замачивании водой дают дополнительную осадку (просадку).

При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессы и лессовидные грунты.

В зависимости от просадки и собственного веса при замачивании просадочные грунты подразделяются на два типа:

К набухающим (пучинистым) грунтам относятся :глинистые грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме.

Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки в компрессионном приборе подразделяются на:

слабонабухающие, если 0,0404 ≤ δн ≤ 0,08;
средненабухающие, если 0,08 сильнонабухающие, если δн > 0,12.

Песчаные грунты

Песчаные грунты — это сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности.

В зависимости от крупности частиц они подразделяются на пять групп, табл. 3.

По степени влажности песчаные грунты подразделяются на три группы, табл.4.

По степени плотности их сложения песчаные грунты в зависимости от коэффициента пористости подразделяются на три группы, табл. 5.

Крупнообломочные грунты

Крупнообломочные грунты — это несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических и осадочных пород с размерами частиц более 2 мм. В зависимости от крупности частиц они подразделяются на три группы, табл. 6.

По степени влажности крупнообломочные грунты подразделяются на маловлажные, влажные, насыщенные водой, табл. 7.

Скальные грунты

Скальные грунты — это изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами (спаенные и сцементированные), залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Скальные грунты подразделяются на магматические, метаморфические, осадочные табл. 8.

Магматические, метаморфические, а также осадочные сцементированные породы с кремнистым цементом (кремнистые конгломераты, брекчии, песчаники, известняки, опоки) не растворяются в воде.

К растворимым относятся следующие скальные породы:

В результате фильтрации воды-через трещины в растворимых скальных породах возможно образование карстовых полостей.

Заторфованные грунты

Заторфованные грунты различаются между собой по степени заторфованности табл. 9.

Улучшить свойства грунтов можно проведением следующих мероприятий:

Источник

Физические свойства глинистых грунтов

Глинистый грунт — связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip >= 1.

Пластичность глинистых пород — способность глинистых пород изменять свою форму (деформироваться) под действием внешних сил без разрыва сплошности и сохранять полученную при деформации новую форму после прекращения действия внешних сил.

Пластичные свойства глинистых пород зависят от влажности породы, степени дисперсности, минералогического состава, концентрации норового раствора, состава обменных катионов и пр.

Пластичность глинистых пород — характеризуется так называемыми пределами пластичности.

В инженерно-геологической практике пользуются показателями верхнего и нижнего пределов пластичности.

Верхним пределом пластичности (границей, пределом текучести) называется влаж­ность, при которой грунт переходит из пластичного в текучее состояние.

Нижним пределом пластичности (границей, пределом раскатывания) называется влажность, при которой грунт переходит из пластичного в твердое состояние.

Разность между верхним и нижним пределами пластичности называют числом пластичности.

По числу пластичности (согласно строительным нормам и правилам 1954 г.) грунты подразделяются на следующие группы.

Консистенция глинистых грунтов — степень подвижности частиц грунта при механическом воздействии на них.

Зависит от влажности грунта, степени дисперсности, минералогического состава и пр. Форма консистенции глинистых грунтов определяет несущие свойства их и, следовательно, поведение их под сооружениями.

Для глинистых грунтов характерна пластичная форма консистенции, поэтому глинистые грунты называют пластичными.

Показатель текучести I_L — отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания W_p, к числу пластичности I_p.

По показателю текучести I_L глинистые грунты подразделяют согласно таблице

Пористость — общий объем всех пустот в горной породе. Количественно пористость обычно выражают процентным отношением объема пустот (Vn) к общему объему грунта (V).

Пористость грунта может характеризоваться также отношением объема пустот (Fn) к объему твердой фазы (Fs); эта вели­чина называется коэффициентом пористости, или приве­денной пористостью, и выражается обычно в долях единицы.

Величина пористости может быть выражена и по весу (весовая пористость) как отношение веса воды (Gw ), полностью заполняющей поры грунта, к весу абсолютно сухого грунта (Gs).

По происхождению различают первичную пористость — возникающие при образовании данной породы пустоты между частицами, слагающими породу, пустоты в лавах и т. п., и вторичную пористость — пустоты, образующиеся в сформировавшихся породах в результате последующих процессов (поры растворения, трещины и пустоты, возникающие при кристаллизации, сокращении объема, выветривании и т. д.).

По размеру выделяют поры трех групп:

1) сверхкапиллярные >0,5 мм;

2) капиллярные 0,5 — 0,0002 мм;

Объемная влажность горной породы — отношение объема воды, находящейся в порах, трещинах и других пустотах горной породы, к объему всей породи, выраженное в процентах.

Объемный вес влажного грунта зависит от минералогического состава, пори­стости и влажности грунта. Численно он равен весу еди­ницы объема грунта при данной пористости и влажности.

Максимального значения при данной пористости объемный вес влажного грунта достигает при полном заполнении пор водой.

Численно объемный вес твердой фазы грунта — равен весу единицы объема грунта за вычетом веса воды в порах (при естественной пористости грунта).

Чем больше объемный вес твердой фазы грунта, тем меньше пористость и больше плотность грунта.

Для грунтов, не изменяющихся в объеме при высушивании, объемный вес твердой фазы грунта может быть определен непосредственным взвешиванием абсолютно сухого образца. Для грунтов, сжимающихся при высушивании (связные грунты), он вычисляется по формуле:

G= A/1+0,01W

где W — естественная влажность; А — объемный вес грунта при естественной влажности.

где W — естественная влажность; А — объемный вес грунта при естественной влажности.

Источник

Определение характеристик пластичности глинистого грунта.

В зависимости от величины влажности глинистые грунты могут находиться

в твердом, пластичном или текучем состоянии, Переход из одного состояния в другое изменяет степень подвижности или степень устойчивости грунта под нагрузкой.

Большое значение для суждения о свойствах грунта имеет определение влажностей, соответствующих переходу грунта из твердого в пластичное

состояние, из пластичного в текучее.

Пластичностью грунта называется способность образовывать с водой массу, которая под влиянием внешних усилий может принимать любую форму без образования трещин и сохранять эту форму после прекращения действия

В пластичном состоянии глинистый грунт обладает значительной упругостью и связностью.

Влажность при которой грунт находится на границе перехода из твердого

состояния в пластичное, принято называть границей раскатывания W_Р

Влажность, при которой грунт из пластичного состояния переходит в

А. Определение влажности грунта на границе текучести W_L

Под границей текучести понимается величина влажности теста, изготовленное

из грунта и воды, при которой балансирный конус А.М. Васильева

погружается под действием собственного веса 76 г. и с углом при вершине 30 о на глубину 10 мм. За 5 сек.

1.Балансирный конус А.М. Васильева.

2.Электронные весы A&D ЕК 610 I

3.Стеклянный стаканчик с крышкой или бюкс.

4.Сито с отверстиями о,5 мм.

6.Сушильный шкаф ШСУ

7.Ступка с резиновым пестиком.

8.Образец грунта в эксикаторе.

Порядок выполнения работы:

Воздушно сухой грунт размельчается резиновым пестиком, пропускается через сито с отверстиями 0,5 мм. Смачивается водой до получения густого

теста и выдерживается не менее суток в закрытом сосуде.

При определении влажности на границе текучести изготовленное тесто

Тщательно перемешивается и помещается в стаканчик диаметром не менее

4 см. и высотой не менее 2 см. заполняя его без оставления пустот.

Поверхность теста сглаживают шпателем в уровень с краями стаканчика.

К поверхности грунта подносят острие конуса, смазанного тонким слоем жира или вазелина. Затем отпускают конус, позволяя ему погружаться в тесто под действием собственного веса.

Добавлением к тесту нескольких капель воды с последующим перемешиванием или подсушиванием теста добиваются погружения конуса в грунт ровно на 10 мм.

После достижения грунтом границы текучести из теста отбирают пробу грунта не менее 10 г. и высушив его до постоянного веса, определяют влажность на границе текучести. Числовое значение влажности округляют до целых единиц.

Последовательность записи результатов определения:

1.Номер стаканчика или бюкса………………………..г.

2.Вес стаканчика с крышкой g ₁=……….г.

3.Вес влажного грунта со стаканчиком и крышкой g ₂=………г.

4.Вес грунта высушенного до постоянного веса вместе

Со стаканчиком и крышкой g ₃=……………г.

5.Влажность грунта на границе текучести : W_L = 100 %

Б. Определение влажности грунта на границе раскатывания W_Р

Влажность грунта на границе раскатывания W_Р соответствует влажности, при которой грунт теряет пластичность и переходит в твердое состояние. Граница раскатывания качественно соответствует такому состоянию, при котором жгут, раскатанный из грунта до диаметра 3 мм начинает крошиться на кусочки до 1 см длиной. Далее определяется влажность полученного грунта.

1.Электронные весы A&D ЕК 610 I

3.Стеклянный стаканчик с крышкой или бюкс.

4.Сито с отверстиями о,5 мм.

6.Сушильный шкаф ШСУ

7.Ступка с резиновым пестиком.

8.Образец грунта в эксикаторе.

Порядок выполнения работы

Проба грунта для определения границы раскатывания берется из того же теста, с которым велась работа по определению границы текучести. Сначала

к тесту добавляют небольшое количество сухого растертого в порошок грунта и тщательно перемешивают до тех пор, пока тесто не перестанет прилипать к рукам. Тогда грунт доводят до пластичного состояния без добавления сухого порошка, переминая комок теста в руках и подсушивая его на воздухе.

Часть приготовленного таким образом грунта раскатывают между ладонями или на стекле в жгут. Раскатывание нужно производить слегка нажимая, так, чтобы глиняный шнур все время вытягивался в длину. Эту операцию необходимо продолжить до тех пор, пока шнур не начнет распадаться, достигнув толщины 3 мм.

При раскатывании необходимо следить за тем, чтобы длина жгута не превышала ширины ладони, так как в этом случае он будет раскрошиваться, не достигнув влажности границы раскатывания, Обломки жгутов собирают в стеклянный стаканчик или в бюкс с притертой крышкой для предохранения грунта от подсыхания.

Раскатывание грунта в жгуты по описанной методике повторяют до тех пор, пока наберется в стаканчике не менее 10 г. обломков жгутов и крошек грунта.

Затем определяют влажность высушиванием по описанной ранее методике. Числовое значение влажности округляют до целых единиц.

Последовательность записи результатов определения:

1.Номер стаканчика или бюкса………………………..г.

2.Вес стаканчика с крышкой g ₁=……….г.

3.Вес влажного грунта (обломков жгутов) вместе

со стаканчиком и крышкой g ₂=………г.

4.Вес грунта высушенного до постоянного веса вместе

Со стаканчиком и крышкой g ₃=……………г.

5.Влажность грунта на границе раскатывания : W_Р = 100 %

В. Определение числа пластичности I_р.

Количественная характеристика пластичности грунта выражается числом

Числом пластичности называется разность значения весовых влажностей

при границе текучести и границе раскатывания:

Чем больше интервал влажностей при котором грунт сохраняет пластичные

свойства, тем пластичнее грунт. В свою очередь, величина числа пластичности зависит от содержания в грунте тонкодисперсных фракций (глинистых и

коллоидных частиц) и характера глинистых минералов, входящих в состав грунта (каолинитовые глины менее пластичны, чем монтмориллонитовые).

Связь числа пластичности с гранулометрическим составом и особенно с содержанием глинистых частиц положена в основу классификации грунтов «Строительных норм и правил» (1954г.)

Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности подразделяются на виды согласно табл.8

Песчаные грунты не обладают пластичными свойствами, число пластичности для них меньше 1.

Последовательность записи результатов определения:

1.Влажность не границе текучести W _L =

2.Влажность на границе раскатывания W _P =

4. Наименование вида глинистого грунта по числу пластичности:

Для суждения о состоянии грунтов в природных условиях необходимо сопоставить естественную влажность с определенными в лаборатории

границами раскатывания и текучести.

Если на числовой прямой отложить в масштабе значения весовой влажности, границ раскатывания и текучести, то наложение на график весовой

Естественной влажности грунта в том же масштабе дает наглядное

представление о естественной консистенции грунта:

Состояние грунта

Твердое Пластичное Текучее

0% W_P W_L

Задание 1. Характеристики грунта, определяемые расчетом

А. Плотностью грунта в сухом состоянии r_d называют отношение массы образца грунта, высушенного при температуре 105 o С до постоянной массы, к объему образца ненарушенной структуры.

Плотность грунта r [г/см 3 ]

Природная влажность W_tot [%]

r_d = [г/см 3 ]

Б. Коэффициентом пористости грунта называют отношение объема пор к объему твердых частиц образца грунта.

Плотность частиц грунта r_S [г/см 3 ]

Природная влажность грунта W_tot [%]

Плотность скелета грунта r_d [г/см 3 ]

е = [д.е ]

В. Пористостью грунта n называют отношение объема пор к объему всего образца.

Коэффициент пористости е [дол.ед.]

n = e · 100 / (1 + e) или n = ( 1 – r _d /r_S ) · 100

Г. Степенью влажности S_r грунта называют отношение природной влажности к его полной влагоемкости (влажности при полном заполнении пор грунта водой).

Плотность частиц грунта r_S [г/см 3 ]

Природная влажность грунта W_tot [дол.ед.]

Коэффициент пористости е [дол.ед.]

Плотность воды r_W [г/см 3 ]

Д. Числом пластичности грунта называют разность влажностей на границе текучести и на границе раскатывания.

Число пластичности характеризует величину интервала влажности, в пределах которого грунт сохраняет пластичное состояние (рис. 1). Величина числа пластичности косвенно отражает содержание в грунте глинистых и коллоидных частиц.

Влажность на границе текучести W_L [%]

Влажность на границе раскатывания W_P [%]

Состояние грунта

Твердое Пластичное Текучее

0 W_P W_L

Источник