Для высушивания грунта до сухого состояния производят повторное высушивание в течение часа с последующим контрольным взвешиванием пробы. Разница между первым и вторым взвешиванием не должна превышать 0,02 г.
7. Определение угла естественного откоса песчаных грунтов
Оборудование. Прибор для определения угла естественного откоса песков УВТ-2, совок, сосуд с водой, резиновая трубка.
Описание прибора. Прибор состоит из мерительного столика 4, обоймы 3 и резервуара 2. Мерительный столик 4 представляет собой диск с измерительной шкалой 1, установленный на трех опорах. Диск перфорирован мелкими отверстиями диаметром 0,8-1,0 мм. Шкала 1 укреплена в центре диска и имеет деления от 5 до 45°. На мерительном столике установлена обойма конической формы, которая служит для ограждения насыпаемого на столик песка. Резервуар представляет собой стеклянный цилиндр высотой 130 и диаметром 180 мм.
Подготовка пробы. Берут пробу воздушно-сухого песка массой около 600 г.
Ход работы. На ровную поверхность стола устанавливают резервуар, в который помещают мерительный столик. На столик устанавливают обойму, в которую совком засыпают песок, слегка постукивая по резервуару или обойме до полного заполнения. Осторожно снимают обойму и по вершине образовавшегося конуса берут отсчет. При определении угла естественного откоса песков под водой после заполнения обоймы резервуар наполняют водой с помощью резиновой трубки. После полного насыщения песка водой (снизу вверх) определяют угол естественного откоса в том же порядке. Опыт повторяют несколько раз и берут среднее арифметическое значение. Допускаемые расхождения между повторными определениями не должны превышать 1°. Результаты определения записывают в табл. 3.
Таблица 3 - Расчет коэффициента внутреннего трения по углу естественного откоса
| Состояние грунта | α (отсчет по измерительной шкале) | f = tgα | Примечание |
| Сухой | |||
| Под водой |
8. Плывуны и мероприятия по их закреплению
Подземные воды изменяют многие физические свойства горных пород - окраску, твердость, плотность, электропроводность, объем, объемную массу, текстуру, структуру. Максимальные изменения происходят в водоносных породах, а водоупорные изменяются незначительно. Даже простое увлажнение пород заметно снижает их твердость. Отбойка, например, увлажненных пород всегда легче, чем сухих, а бурение сухих скважин идет медленнее, чем с подливкой воды. Забои в горных выработках в первую очередь оползают в зоне, смоченной водой. Полное насыщение пород водой приводит к изменениям их физических свойств. Насыщенные водой тонкозернистые пески, например, превращаются в плывуны. Процесс этот облегчается, если в песках присутствуют гидрофильные коллоиды. Вода связывается этими коллоидами, уменьшается объемная масса песков, и они плывут, как вода. Водоотдача плывунов так мала, а текучесть их так устойчива, что при откачке воды песок увлекается вместе с ней.
Движение плывунов в стенках забоев и в основании гидротехнических сооружений, построенных на плывунных отложениях, происходит внезапно. При этом часто вместе с плывунами приходят в движение массы рыхлых пород. Борьба с плывунами сложна, дорогостояща и не всегда успешна. При проходке выработок и при строительстве гидротехнических сооружений плывуны замораживают или химически закрепляют. В борьбе с плывунами применяют также дренирование при помощи иглофильтров и буровых скважин. Это проще и дешевле, чем замораживание и химическое закрепление. Для закрепления плывунов не требуется удаления всей воды, а достаточно бывает понижение напора, так как вода при этом из гравитационного состояния переходит в капиллярное, а песок уплотняется и теряет свойства плывуна.
Некоторые глинистые породы под действием воды набухают, пучатся а иногда разжижаются до состояния текучей жидкости. Зимой в породах иногда происходит морозное пучение, вызываемое двумя причинами: 1) вода при замерзании увеличивается в объеме; 2) вода при замерзании передвигается к месту пучения, накапливается там и увеличивает объем замерзающей массы. Весной при оттаивании ледяных прослоек и включений мести пучений дают значительные просадки. Поэтому фундаменты построек закладываются ниже зоны промерзания грунтов.
Во взаимодействии подземных вод и горных пород отмечаются следуют закономерности: 1) чем больше отличается порода от вмещающей ее толщи, тем более значительные изменения производит в ней подземная вода; например, пески в известковой толще цементируются карбонатным цементе а пласт известняка в кремнистой толще окремняется; 2) так как минералиция подземных вод с глубиной увеличивается, то и действие растворов на глубине иногда также усиливается; например, на глубине доломит замещается целестином и сульфатами кальция; 3) на глубинах кремниевая кислота в растворах активнее углекислоты и в песчаниках чаще образуется не карбонатный, а кварцевый цемент.
9. Категории запасов месторождений дорожно-строительных минералов
Строительство автомобильных дорог требует большого количества каменных материалов, песка и др. На 1 км автомагистрали I, II технических категорий требуется более 3000 м³ щебня. В связи с этим обеспечение такого строительства дорожно-строительными материалами должно идти по пути максимального использования тех скальных и обломочных горных (гравия, песка, дресвы) пород, которые залегают на поверхности или на некоторой глубине вблизи строящегося объекта. Эти материалы являются наиболее дешевыми, и применение их позволяет снизить стоимость строительства дороги и сэкономить значительное количество транспортных средств при перевозке материалов. Следует отметить, что при перевозке щебня по железной дороге на расстояние 600-1000 км к месту проведения работ стоимость 1 м³ щебня увеличивается в четыре-пять и более раз.
Удобные для разработки участки залегания горных пород получили название месторождений. Месторождения, на которых разработка материалов проводится открытыми горными выработками, называют карьерами. В дорожном строительстве карьеры строительных материалов бывают двух видов: притрассовые и базисные (промышленные). Притрассовые карьеры расположены вблизи трассы, обслуживают только данную дорогу или ее отрезок, и добываемый в них материал вывозится на дорогу автомобильным транспортом. Базисные карьеры предназначаются для снабжения дорожно-строительными материалами ряда строек. Они могут быть удалены от строительных объектов на 100 км и более, в связи с чем обслуживаются железной дорогой или водными путями.
10. Составление грунтово-геологического разреза на продольном профиле автомобильной дороги
Для составления грунтово-геологического разреза на продольном профиле дороги учащимся выдают ведомость отметок земли по оси дороги и шурфовые (буровые) журналы, в которых указано место заложения выработок и дано описание почво-грунтов по выработкам. Грунтово-геологический разрез учащиеся (на базе 10 классов) вычерчивают на готовом продольном профиле дороги, выполненном на геодезии. Учащиеся 1-го курса вычерчивают схематический продольный профиль дороги протяженностью 1-2 км по заданным отметкам на миллиметровой бумаге формата 297х630 мм. Масштабы продольного профиля: горизонтальный 1:5000 (в 1 см - 50 м); вертикальный 1:500 (в 1 см - 5 м); грунтовой 1:50 (в 1 см - 50 см).
Грунтовый разрез вычерчивают от условной линии, которая располагается ниже линии поверхности земли на 2 см. Шурфы и скважины по ширине изображают без масштаба: шурфы шириной 6 мм, скважины шириной 2 мм, зондировочные скважины на болоте 1 мм. По глубине выработки изображают в грунтовом масштабе. Сверху над каждой выработкой указывают ее номер (отдельно для шурфов и скважин) и в учебных целях над выработками перед номером указывают «ш» - шурф и «скв.» - скважина. В выработках условными знаками изображают консистенцию грунтов (супесчаных, суглинистых, глинистых), влажность песчаных и крупнообломочных грунтов. Все данные о грунтах, глубине слоя, отборе проб, глубине выработки на профиле проставляют справа от колонки. Места отбора проб грунта изображают кружочком диаметром 3 мм и рядом проставляют номер пробы. Для проб, взятых с ненарушенным сложением, кружочек заштриховывают. Все данные о грунтовых водах и верховодке, отборе проб воды, датах замера, уровнях грунтовых вод проставляют слева от колонки. Места отбора проб воды изображают треугольником с вершиной вниз. Тип, вид и разновидность грунтов записывают справа между колонками. Одинаковые по гранулометрическому составу грунты в выработках соединяют сплошными линиями. Выработки по глубине (по забою) соединяют пунктиром. Группа грунтов определяется условно при получении задания о механизмах, используемых при разработке грунтов. В производственных условиях справа от наименования грунта записывают порядковый номер пункта СНиП IV том 2, выпуск 1 «Сметные нормы» для соответствующих грунтов (например, 25-а, 31-6 и т.д.). По этим номерам пунктов СНиП определяют группу грунтов конкретно для принятых механизмов.