Дружинин М.К. Наставление по испытаниям грунтов в массивах

Подождите немного. Документ загружается.

ГОСТ 20522-75 для получения обобщенных пенетрационных характеристик

грунта.

Для приближенной оценки однородности глинистого грунта может служить

глубина погружения конуса микропенетрометра. При применении конуса с углом

при вершине 30° и постоянном усилии вдавливания, равном 20 Н, допустимые

отклонения погружения конуса в грунт не должны превышать 5 мм. При большем

отклонении в испытываемом разрезе следует выделять несколько индивидуальных

слоев.

Сопротивление проникновению в грунт конуса называется предельным

напряжением сдвига. Для конуса с углом при вершине 30° его вычисляют по

формуле

, (1)

где R - предельное напряжение сдвига, МПа;

P - нагрузка на конус, Н;

h - глубина погружения конуса в грунт, мм.

Отклонения частных значений предельного напряжения сдвигу в испытываемом

пласте, инженерно-геологическом элементе не должны превышать 15 % величины

обобщенного значения, что необходимо учитывать при расчленении внешне

однородной толщи и проведении границ элементов.

Для песчаных грунтов вычисляют показатель пенетрации

, (2)

где U - показатель пенетрации, МПа, отнесенный к 1 мм (или нагрузка, отнесенная

к объему 1 мм

Рекомендуется применять микропенетрометр Всесоюзного научно-

исследовательского института гидрогеологии и инженерной геологии

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

(ВСЕГИНГЕО) МВ-2 (рис. 2). Принцип действия прибора основан на измерении

глубины погружения подпружиненного конуса. В испытании определяют силу

сопротивления грунта проникновению конуса. Пенетрация возможна только на

высоту конуса.

Техническая характеристика

Высота конуса, мм........................................................................... 25

Угол при вершине конуса, град...................................................... 30

Начальное натяжение пружины, Н................................................ 5,5

Конечное натяжение пружины, Н.................................................. 25,5

Длина, мм......................................................................................... 300

Диаметр, мм..................................................................................... 20

Масса, кг........................................................................................... 0,3

Число отдельных «уколов» грунта отдельно взятого инженерно-геологического

элемента должно быть не менее 12, а при уточнении границ или выделении

нескольких элементов во внешне однородной толще не менее 24 (по 12 по обе

стороны предполагаемой линии раздела).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 2. Микропенетрометр МВ-2:

1 - ручка; 2 - корпус; 3 - шток; 4 - пружина; 5 - движок; 6 - опорная плита; 7 -

сменный конус

Определение объемной массы грунтов

2.4. Объемную массу в массиве следует определять для глинистых грунтов

агрегатного сложения (крошащихся), влажных песков с включениями и

крупнообломочных грунтов.

Отрывают шурф сечением 55 × 55 или 60 × 60 см и глубиной 50 см и извлекают

из него грунт. При этом все неровности дна и станок по возможности заравнивают

тем же грунтом или взятым из него мелкоземом (суглинком и др.). Извлеченный

грунт взвешивают на торговых весах с точностью до 5 г. Из грунта в

металлические бюксы отбирают не менее 6 проб на влажность глинистого и

песчаного материала.

Стальным метром с миллиметровыми делениями в 17 местах (по три на каждую

из четырех стенок и пять ко дну шурфа) измеряют глубину шурфа. Для измерений

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

ко дну на верх шурфа кладут рейку по диагонали. Определяют глубину на

пересечении и по серединам половин диагоналей. Вычисляют среднее

арифметическое 17 измерений с точностью до 1 мм. Длину и ширину шурфа

измеряют дважды на каждой стенке и дважды по серединам его по дну и сверху.

Вычисляют среднее из 12 измерений.

Для вычислений объема шурфа, влажности, объемной массы грунта и объемной

массы скелета грунта надлежит в полевых условиях пользоваться переносным

микрокалькулятором, позволяющим вычислять восьмизначные числа. Масса

прибора 0,2-0,3 кг.

В гравии, дресве, галечнике и щебне неровности стенок шурфа загладить

удается не всегда. По предложению Г. К. Бондарика [1] для определения объема

шурфа применяют мерный куб, представляющий собой ящик с ребром 50 см. Ящик

весь или одна из его стенок сделаны из плексигласа. На стенке нанесена шкала

объемов. Объем куба V

известен

Если мерный куб установлен в шурфе так, что его верхний край выдается над

поверхностью земли, то за объем принимают объем части куба, фиксируемый по

отметке шкалы, находящейся вровень с поверхностью.

В мерный куб совком насыпают сухой среднезернистый песок, не содержащий

крупных включений, выравнивают поверхность песка в кубе и по мерной шкале на

его прозрачной стенке отмечают объем засыпанного песка V

Песком из мерного куба выравнивают дно шурфа с таким расчетом, чтобы

отметка шкалы, фиксирующая верхний край куба либо определенный объем,

находилась вровень с поверхностью земли. Куб устанавливают в шурфе и пазухи

между его стенками и стенками шурфа засыпают песком из куба с помощью совка.

Линейкой выравнивают поверхность песка, оставшегося в мерном кубе. Извлекают

куб из шурфа и отмечают объем оставшегося в кубе песка V

. Объем шурфа

находят суммированием

V = V

+ (V

- V

). (3)

Зондирования грунтов

2.5. Зондирования песчаных и глинистых грунтов в массиве наиболее частые и

применяемые ранее других полевые испытания. По результатам зондирований

планируют или уточняют программы прочих испытаний в массиве, а также

лабораторного опробования грунтов.

Статическое зондирование возможно при содержании в грунте до 25 %

крупнообломочных включений, а динамическое - до 40 %.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Динамическое зондирование менее трудоемко и проще в исполнении, нежели

статическое, но область его применения уже, поскольку ему нельзя подвергать

пылеватые водонасыщенные пески, мягко- и текучепластичные и текучие глины и

суглинки, пластичные и текучие супеси.

Зондирования в сочетании с другими полевыми и лабораторными методами

изучения грунтов применяют для следующих целей:

- выделения индивидуальных слоев (глубины залегания, мощности, границ

распространения в плане), а в сферах воздействия на массивы, среду и основание

различных сооружений и зданий инженерно-геологических элементов (грунтов

разного состава, сложения и состояния);

- оценки однородности грунтов в массиве по площади и глубине, главным

направлениям изменчивости в пространстве;

- определения глубин залегания кровли скальных, крупнообломочных и мерзлых

грунтов;

- приближенной количественной оценки прямых показателей свойств грунтов

(плотности, угла внутреннего трения, модуля деформации, относительной

просадочности и др.);

- определения сопротивления грунтов под сваей и по ее боковой поверхности;

- установления степени уплотнения и упрочнения во времени насыпных грунтов

техногенного происхождения и грунтов оснований.

Зондирования надлежит проводить в следующих случаях:

- на участках индивидуального проектирования земляного полотна (полотна на

косогорах, высоких насыпях и глубоких выемках, деформирующихся насыпях и

др.);

- в основаниях опор и устоев проектируемых мостов, путепроводов и эстакад;

- у порталов, а при неглубоком заложении и по оси проектируемых в песчано-

глинистых массивах тоннелей;

- в местах размещения проектируемых многоэтажных зданий (вокзалов,

локомотивных депо и др.) и ответственных сооружений на станциях и в поселках,

промышленных предприятий дорожного транспорта;

- на месторождениях строительных материалов и грунтов, отвалах горных

производств и промышленных предприятий.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

На изучаемом отдельном инженерно-геологическом участке для

индивидуального несущего слоя основания здания или сооружения (инженерно-

геологического элемента в зоне напряжений) следует выполнять не менее шести

зондирований.

Чаще всего зондирования рекомендуется сочетать с испытаниями свай,

статическими нагружениями на штампы в скважинах, лабораторными

определениями прочности и деформативных свойств грунтов несущих слоев в

основаниях проектируемых сооружений и зданий, в особенности на мостовых

переходах и строительных площадках.

Динамическое зондирование

2.6. Требованиям ГОСТ 19912-74 и СН 448-72 и оборудованию для

динамического зондирования грунтов отвечает установка УБП-15М (буровая

пенетрационная модернизированная) для ударно-канатного бурения скважин на

глубину до 15 м (рис. 3), выпускаемая Угличским заводом Гидропроекта в

комплекте с навесным приспособлением для зондирования (рис. 4) [3, 4].

Техническая характеристика

Номинальная глубина зондирования, м 20

Высота падения молота, м 0,8

Масса молота

, кг 60

Мощность двигателя УД-2 при частоте вращения 3000 об/мин, кВт 6

Габариты установки в транспортном положении, м:

длина 4,05

высота 2,27

ширина 1,85

Общая масса, кг 1100

Можно подобрать молоты и с иной массой.

Навесное приспособление состоит из ударника, свободно перемещающегося по

направляющей штанге, и устройства для подъема ударника и автоматического

сбрасывания его с определенной высоты. Ударник, находящийся в нижнем

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

положении, захватывается кулачками и с помощью траверсы поднимается вверх.

Кулачки имеют выступы, которые входят в продольные пазы направляющей

штанги; пазы в свою очередь в верхней части направляющей штанги оканчиваются

сбегом, при достижении которого (подъеме ударника) кулачки раздвигаются и

освобождают молот.

Ударник сбрасывается на высоте 0,8 м над переходником, служащим для

передачи зондирующим штангам энергии удара. При массе ударника 60 кг энергия

ударов от начала и до конца зондирования постоянна и равна 470 Дж.

Рис. 3. Буровая пенетрационная установка УБП-15М (а) с инвентарным

коническим (б) и съемным коническим (в) наконечником:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

1 - мачта складная; 2 - навесное приспособление для зондирования; 3 - планетарная

лебедка; 4 - редуктор РМ-250; 5 - опоры с баком для бензина; 6 - двигатель УД-2 с

муфтой сцепления; 7 - рама; 8 - ручная червячная лебедка

Рис. 4. Навесное приспособление для динамического зондирования установкой

УБП-15М:

1 - траверса для подъема ударника; 2 - направляющая штанга; 3 - кулачки для

захватывания и сбрасывания ударника; 4 - ударник; 5 - переходник

Навесное приспособление может быть смонтировано и на других буровых

установках: УГБ-50М, БУКС-ЛГТ и др.

Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным

изысканиям в строительстве Госстроя СССР (ПНИИИС) разработал приставку к

станку УГБ-50А(М) для динамического зондирования грунтов, выполненную в

виде головного опытного образца в Рязанских мастерских этого института [5].

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Испытательный зонд (см. рис. 3, а) для динамического зондирования состоит из

штанг с наружным диаметром 42 мм, соединяемых ниппелями, и конуса с

основанием диаметром 74 мм и углом при раскрытии 60°. Конусов два:

инвентарный (см. рис. 3, б) и съемный (см. рис. 3, в). С нижним концом штанг

первый соединяется резьбой, а второй укрепляется шпилькой, которая при подъеме

гарнитуры срезается.

График результатов испытания оформляется по ГОСТ 19912-74.

Статическое зондирование

2.7. В практике инженерно-геологических изысканий применяют установку для

статического зондирования Всесоюзного научно-исследовательского института

транспортного строительства (ЦНИИС) Минтрансстроя, установки

Фундаментпроекта С-979 и СП-59, НИИпромстроя Министерства промышленного

строительства (г. Уфа) С-832 и пенетрационные приставки к буровой установке

УГБ-50М, созданные в ЦНИИСе (рис. 5) и Уральском тресте

инженерно-строительных изысканий. Размеры рабочих наконечников всех

установок по ГОСТ 20069-74 унифицированы: диаметр основания 35,6 см, площадь

поперечного сечения 10 см

, конус при вершине имеет угол заострения 60°,

глубина погружения зонда 20 м.

2.8. Статический пенетрометр и приставки ЦНИИС предназначены для

испытаний грунтов на линейных и площадных изысканиях. Конструкция установки

разборная, что позволяет доставлять практически в любую точку трассы или

площадки изысканий отдельные узлы ее вьюком или на руках на косогор, в тайгу,

мостовой переход и т.д. [6, 7]. Она обслуживается техником-испытателем и двумя

рабочими.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 5. Статическая пенетрационная приставка ЦНИИС к буровому станку

УГБ-50М:

1 - гидродомкраты; 2 - болты, закрепляющие опорную балку на двух анкерах; 3 -

опорная балка; 4 - труба, в которую вставляется штанга; 5 - поперечные окна в

трубе; 6 - поршни; 7 - крестовина; 8 - штанги; 9 - измерительный наконечник; 10 -

реверсивный золотник; 11 - вентиль; 12 - анкер; 13 - съемный манометр

Техническая характеристика

Максимальное усилие задавливания, кН 100

Диаметр штанги, мм 36

Длина отдельного звена штанги, м 1,5

Диаметр внутреннего стержня в штанге, мм 18

Мощность бензодвигателя марки 2СДВ, кВт 1,5

Производительность гидронасоса марки Н-400, л/мин 5

Максимальное давление в гидросистеме, МПа 20

Ход штоков гидроцилиндров, м 0,45

Масса отдельных узлов установки, кг:

База нормативной документации: www.complexdoc.ru