Приложение 5 (обязательное). Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов, применяемых в дорожном и аэродромном строительстве

Приложение 5
Обязательное

(Изм. N 1)

Определение коэффициента фильтрации песчаных грунтов, применяемых в дорожном и аэродромном строительстве

1. Настоящий метод распространяется на песчаные грунты, применяемые в дорожном и аэродромном строительстве для устройства дренирующих и морозозащитных слоев дорожной и аэродромной одежды и защитного слоя под балластной призмой железнодорожного пути.

Коэффициент фильтрации определяют на образцах грунта нарушенного сложения при максимальной плотности и оптимальной влажности, значения которых предварительно устанавливают по ГОСТ 22733.

2. Оборудование и приборы

2.1. В комплект оборудования для определения коэффициента фильтрации должны входить:

- прибор Союздорнии для определения коэффициента фильтрации песчаных грунтов (рисунок 1);

- трамбовка с массой падающего груза 0,5 кг (рисунок 2);

- весы лабораторные квадрантные (ВЛК) или лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 с комплектом гирь к ним по ГОСТ 7328;

- термометр с погрешностью измерения не более 0,5°С по ГОСТ 28498;

- секундомер;

- эксикатор по ГОСТ 23932;

- сито с отверстиями диаметром 5 мм по ГОСТ 6613;

- цилиндр мерный вместимостью 100 мл по ГОСТ 1770;

- чашка фарфоровая по ГОСТ 9147;

- емкость для воды вместимостью 8-10 л;

- линейка металлическая длиной 300 мм по ГОСТ 427;

- нож из нержавеющей стали с прямым лезвием.

2.2. В состав прибора для определения коэффициента фильтрации, конструкция которого приведена на рисунке 1, должны входить:

- фильтрационная трубка, состоящая из прямого цилиндра внутренним диаметром 50,5 мм и высотой 220 мм, съемного перфорированного дна с отверстиями диаметром 3 мм и латунной сетки с размерами ячейки 0,25 мм;

- пьезометр с делениями от 0 до 50 мм;

- подставка для трубки с прорезями в боковых стенках и отверстиями в днище;

- стакан для создания градиента напора, равного единице;

- поддон.

3. Подготовка к испытанию

3.1. К испытанию грунт подготавливают следующим образом:

- песок и воду, предназначенные для определения коэффициента фильтрации, выдерживают в лаборатории до выравнивания их температуры с температурой воздуха;

- просеивают через сито с отверстиями 5 мм предварительно высушенный до воздушно-сухого состояния песчаный грунт и определяют его гигроскопическую влажность по ГОСТ 5180;

- отбирают в фарфоровую чашку пробу грунта способом квартования массой не менее 450 г;

- увлажняют с помощью мерного цилиндра отобранную пробу до оптимальной влажности и выдерживают ее в эксикаторе с водой не менее 2 ч; пески крупные и средней крупности допускается не выдерживать в эксикаторе.

3.2. Необходимый для увлажнения объем воды Q, , определяют по формуле

, (6)

где m - масса пробы грунта, г;

- оптимальная влажность грунта, доли единицы;

- гигроскопическая влажность грунта, доли единицы;

- плотность воды, принимаемая равной 1 .

3.3. Из подготовленной пробы влажного грунта отбирают навеску массой для помещения в фильтрационную трубку прибора и навеску для контрольного определения фактической влажности грунта по ГОСТ 5180.

Массу навески , г, определяют по формуле

, (7)

где V - объем грунта в трубке, равный 200 ;

- максимальная плотность сухого грунта, установленная по ГОСТ 22733, .

3.4. Трубку прибора заполняют грунтом в следующем порядке:

- съемное перфорированное дно с латунной сеткой, покрытой кружком марли, смоченной водой, крепят к трубке и ставят ее на жесткое массивное основание;

- навеску влажного грунта массой делят на три порции и последовательно укладывают их в трубку, уплотняя каждую из них при помощи трамбовки, производя по 40 ударов груза с высоты 300 мм; перед укладкой каждой порции поверхность предыдущей уплотненной порции взрыхляют ножом на глубину 1-2 мм;

- измеряют линейкой расстояние от верхнего края трубки до поверхности уплотненного грунта; измерения проводят не менее чем в трех точках; в расчет принимают среднее значение.

При высоте образца грунта в трубке более 100 мм проводят дополнительное уплотнение, которое заканчивают при высоте образца мм.

Укладывают на поверхность грунта слой гравия (фракции 2-5 мм) толщиной 5-10 мм.

3.5. Устанавливают трубку с грунтом на подставку и вместе с ней помещают в стакан, который постепенно наполняют водой до верха.

Помещают стакан с трубкой в емкость для воды и заполняют ее до уровня выше слоя гравия на 10-15 мм.

После появления воды в трубке над слоем гравия доливают воду в верхнюю часть трубки примерно на 1/3 ее высоты.

3.6. Извлекают стакан с трубкой из емкости и устанавливают его на поддон. В этом случае начальный градиент напора воды в образце грунта равен единице.

4. Проведение испытания

4.1. Испытание проводят в следующем порядке:

- доливают воду в трубку не менее чем на 5 мм выше нулевого деления;

- при вытекании воды через перфорированное дно определяют с помощью секундомера падение уровня воды в пьезометре от 0 до 50 мм.

Указанную операцию повторяют не менее четырех раз, каждый раз доливая воду в трубку на 5 мм выше нулевого деления. В расчет принимают среднее время падения уровня воды. В случае отклонений отдельных отсчетов от среднеарифметического значения более чем на 10% следует увеличить число определений.

При времени падения уровня воды в пьезометре более 2 мин допускается уменьшать высоту падения уровня.

При времени падения более 10 мин допускается проводить испытание при начальном градиенте напора, равном двум. В этом случае трубку с подставкой извлекают из стакана и ставят непосредственно на поддон.

4.2. В течение всего испытания не допускается снижение уровня воды в трубке ниже слоя гравия.

4.3. Разность между плотностью сухого грунта в трубке и максимальной плотностью, установленной по ГОСТ 22733, не должна превышать 0,02 . В противном случае испытание повторяют.

Плотность сухого грунта в трубке , , вычисляют по формуле

, (8)

где - фактический объем грунта в трубке, ;

- фактическая влажность грунта в трубке, доли единицы.

5. Обработка результатов

5.1. Коэффициент фильтрации песчаного грунта , м/сут, приведенный к условиям фильтрации при температуре 10°С, вычисляют по формуле

, (9)

где h - высота образца грунта в трубке, см;

S, , , t, Т, 864 - обозначения те же, что в формуле (4).

5.2. Число частных определений коэффициента фильтрации должно быть не менее трех.