Справочная энциклопедия дорожника (том III) Дорожно-строительные материалы. Под редакцией Быстрова Н.В

Подождите немного. Документ загружается.

Создание грунтовых материалов находится в сфере физико-

химического направления методов технической мелиорации, в основе

которых лежат процессы формирования искусственных твердых

веществ, распределенных в поровом пространстве и цементирующих

структурные элементы грунтов, что обуславливает улучшение их

физико-механических свойств в результате физико-химических

реакций, поликонденсации кремневой кислоты и алюмосиликатов,

плавления минералом и т.п.

Для управления свойствами грунтов применяются методы

технической мелиорации лежащие в сфере физико-механической

стабилизации. К ним относятся методы уплотнения, консолидации,

армирования и другие. Для повышения уплотняемости, снижения

влажности и обусловленное этим улучшение деформационно-

прочностных свойств глинистых грунтов в земляном полотне

применяется микродобавка к ним поверхностно-активных веществ –

стабилизаторов ( ДЕК, Статус, Роадбонд и другие).

При создании земляного полотна на слабых грунтах для

определения конструкции и технологии его строительства на основе

расчета находят тип основания по устойчивости, который

соответствует таблице 1.43. (30):

Таблица 1.43.

Тип основания по устойчивости

Тип основания

Коэффи-циент безопас-ности

Характеристика

устойчивости

Преобладающие

деформации

грунта

Использовани

е слабых

грунтов в

основании

I К

без

нач

Устойчивость

обеспече- Сжатие

Можно

использо-

1 на при любой

техноло-

гии отсыпки

насыпи.

вать в

основании

II К

без

нач

без

кон

> 1

Устойчивость при

быстрой отсыпке

не обеспечена,

при медленной -

обеспечена

При быстрой

отсыпке –

выдавливание

грунта

из основания,

при медленной –

сжатие

Можно

использо-

вать слабое

основание

при особой

технологии

отсыпки

насыпи.

III К

без

кон

< 1

Устойчивость не

обеспечена при

любых

режимах отсыпки

насыпи

Выдавливание

слабого

грунта из

основания

Без

специальных

мер

использовать

в основании

нель-

зя.

Необходимы

бермы,

удаление

слабого слоя

или

сваи.

Примечание. К

без

– коэффициент безопасности, который равен

отношению Рбез/ Р расч., где Рбез – безопасная нагрузка, Ррасч –

проектная нагрузка на основание.

1.3. Лабораторные методы испытаний грунтов.

Лабораторные методы испытаний применяются для

определения классификационных свойств грунтов необходимых для

наименования грунта в соответствии с ГОСТ 25100, а также

геотехнических свойств грунтов при расчете прочности и

деформируемости оснований транспортных сооружений и

конструкций.

Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов для

лабораторных исследований осуществляется в соответствии с

государственным стандартом ГОСТ 12071 (5).

Отбор образцов грунта нарушенного или ненарушенного сло-

жения (монолитов) следует осуществлять в зависимости от свойств

грунта и целевого назначения инженерно-геологических работ.

Монолиты сразу после отбора должны быть ориентированы

(отмечают верх монолита). Размеры образцов и их число должны

быть достаточными для выполнения необходимого комплекса

лабораторных работ по определению состава, состояния и свойств

грунта и отвечать требованиям соответствующих стандартов на

методы определения характеристик грунтов, которые приведены в

таблице 1.44.

Размеры и масса образцов для лабораторных испытаний

грунтов.

Таблица 1.44.

Номер

норматив-

ного доку-

мента

Характеристика

грунта

Метод

определения

Область

применения

Масса и

размер

испытываемых

образцов

ГОСТ

Влажность

Высушивание до

постоянной

массы

Все дисперсные

грунты, кроме

крупно-

обломочных

15 – 50 г.

Суммарная

влажность

Средней пробой

Мерзлые грунты

со слоистой и

сетчатой

криогенной

структурой

Границы текучести

и раскатывания

Пенетрация

конусом и

раскатывание

в жгут

Глинистые

грунты 300 г.

5180 - 84

Плотность Режущим

кольцом

Грунты,

поддающиеся

вырезке или

не

сохраняющие

формы без

кольца,

сыпучемерзлые.

70 мм <

21мм <

70мм

 = 2.0 –

4.0мм

Глинистые не

мерзлые грунты

50 мм <

15мм <

40мм

 = 1.5 –

2.0мм

Взвешивание в

во

де парафиниро-

ванных образцов

Глинистые не

мерзлые грунты 50 см

Взвешивание в

нейтральной

жидкости.

Глинистые

мерзлые грунты 100 – 150 г

Плотность частиц

грунта

Пикнометричес-

кий

Все диспесные

грунты за

исклю-

чением крупно-

обломочных

100 – 200 Г

ГОСТ

22733

Максимальная

плотность

Послойное

трамбование

Песчаные и гли-

нистые грунты

Не менее 10

кг

ГОСТ

12536

Состав

гранулометрический

Ситовой Песчаные

грунты

100 – 2000 г

Ареометрический Глинистые

грунты

200 г.

ГОСТ

23161

Относительная

просадоч

ность при

различных

давлениях и

начальное

просадочное

давление

Компрессионное

сжатие по схеме

двух кривых

Глинистые

грунты

пылеватые

просадочные

Цилиндр

71 мм <

при

отношении

h / d

ГОСТ

24143

Относительное

набухание

Компрессионное

сжатие

Глинистые и

набухающие

грунты

Цилиндр

71 мм <

при

отношении

h / d

ГОСТ

12248

Прочность

немерзлых грунтов:

прочность на

одноосное

сжатие

Одноосное

сжатие

Скальные и

глинистые

сохраняющие

форму грунты

Цилиндр

38 мм <

при

отношении

h / d = 1 : 1

- 2 : 1

Сопротивление

сдвигу:

угол внутренного

трения

удельное

сцепление

Испытание при

трехосном

сжатии

Дисперсные

грунты кроме

крупно-

обломочных

Цилиндр

D = 40 – 100

мм

при

отношении

h / d = 2:1 –

2.5:1

Минимальные размеры монолитов, отбираемых из открытых

горных выработок, должны быть 100х100х100 мм, а из буровых сква-

жин — по таблице 1.45.

Минимальные размеры монолитов грунта, отбираемых

из буровых скважин в миллиметрах

Таблица 1.45.

Грунты

Минимальная

высота

монолита в

мм

Минимальный

диаметр

монолита

в мм

Размер

нарушенной

переферийной

зоны

Скальные 60 - 70 40 3

Крупнообломочные ---- 200 20

Песчаные 100 90 10

Глинистые

твердые

полутвердые

150 90 10

тугопластичные

пластичные

мягкопластичные

150 100 10

текучепластичные

текучие

100 80 5

Примечание. В сложных условиях допускается отбирать

монолиты, состоящие из двух или более кусков с минимальной

высотой каждого не менее 70 мм.

Горные выработки, из которых производят отбор образцов,

должны быть защищены от проникновения поверхностных вод и

атмосферных осадков, а в зимнее время — от промерзания.

Образцы мерзлого грунта необходимо отбирать при отрица-

тельной температуре окружающего воздуха, в теплое время года —

при условии их немедленной теплоизоляции и доставки в хранилище

с отрицательной температурой воздуха.

Для отбора монолитов из открытых горных выработок ис-

пользуют лопату, нож, режущие кольца и грунтоносы разного типа, а

для отбора монолитов из буровых скважин используют одинарные и

двойные колонковые трубы, виброзонды или грунтоносы.

Для упаковки образцов грунта нарушенного сложения при-

меняют тару, обеспечивающую сохранение мелких частиц грунта

(мешочки из синтетической пленки, плотной ткани или водостойкой

бумаги); для образцов, требующих сохранения природной влажности,

применяют металлические коррозионно-стойкие или пластмассовые

банки с герметически закрывающимися крышками.

Для изоляции монолитов применяют парафин нефтяной марки

НВ 56-58 по ГОСТ 23683 с добавкой 35—50 % (по массе) гудрона,

марлю, изоляционную ленту.

Допускается для изоляции монолитов применять вместо смеси

парафина с гудроном заменители: смесь 60 % парафина, 25 % воска,

10 % канифоли и 5 % минерального масла или смесь 37,5 % воска,

37,5 % канифоли, 25 % окиси железа; церезин по ГОСТ 2488.

Для отбора образцов грунта, требующих сохранения природной

влажности, бурение скважин следует вести без применения про-

мывочной жидкости и без подлива в них воды, с пониженным числом

оборотов бурового инструмента (не более 60 об/мин).

Для отбора образцов мерзлого грунта бурение скважин следует

вести укороченными рейсами (0,2—0,3 м) с пониженным числом

оборотов бурового инструмента (не более 20 об/мин); допускается

вести бурение с продувкой воздухом, охлажденным до отрицательной

температуры.

Монолиты, у которых сохраняется форма без жесткой тары,

отбирают с помощью ножа, лопаты и пр. в виде куска грунта (обычно в

виде куба или параллелепипеда).

Из буровых скважин монолиты следует отбирать грунтоносами с

уровня зачищенного забоя скважины. Бурение скважин при этом

осуществляют без подлива воды с перекрытием водоносных

горизонтов обсадными трубами. При проходке оплывающих и

осыпающихся грунтов обязательно применяют обсадные трубы.

Применение ударных инструментов, нарушающих естественное

сложение грунта, допускается только до глубины, меньшей на 1 м

глубины отбора монолита.

При отборе монолитов следует соблюдать следующий режим

бурения:

число оборотов бурового инструмента............. менее 100 об/мин;

осевая нагрузка................................................... 6—10 кН.

Максимальная длина рейса не должна превышать 2,0 м для

скальных, 1,5 м — для крупнообломочных грунтов и 0,7 м — для

песков и глинистых грунтов. Высота монолита должна быть не менее

его диаметра.

Образцы грунта нарушенного сложения, для которых требуется

сохранение природной влажности, укладывают в тару с герметически

закрывающимися крышками. Грунт должен заполнить тару полностью.

Внутрь тары вместе с образцом грунта нарушенного сложения

укладывают этикетку, завернутую в кальку, покрытую слоем парафина

с гудроном; вторую этикетку наклеивают на тару. Содержание

этикетки допускается наносить на тару.

Монолит немерзлого грунта, отобранный без жесткой тары,

следует немедленно изолировать способом парафинирования, туго

обматывая его слоем марли, пропитанной смесью парафина с гуд-

роном. Затем весь монолит в марле надлежит покрыть слоем смеси

парафина с гудроном, обмотать вторым слоем марли, пропитанной

смесью парафина с гудроном, и еще раз покрыть слоем парафина с

гудроном толщиной не менее 2 мм. До парафинирования на верхнюю

грань монолита следует положить этикетку, завернутую в кальку,

покрытую слоем парафина с гудроном. Смесь парафина с гудроном,

применяемая для парафинирования, должна иметь температуру 55—

60 °С.

Монолиты немерзлого грунта, отобранные в жесткую тару или

помещенные в нее после отбора, должны быть немедленно упа-

кованы. Открытые концы следует закрыть жесткими крышками с

резиновыми прокладками. При отсутствии резиновых прокладок место

соединения крышки с тарой покрывают двойным слоем изоляционной

ленты или парафинируют.

До установки крышки на верхнюю грань монолита укладывают

этикетку. Второй экземпляр этикетки прикрепляют на боковую по-

верхность жесткой тары. Монолиты, отобранные в кольца приборов,

необходимо изолировать способом парафинирования.

Монолиты мерзлого грунта следует изолировать способом

намораживания на них корки льда толщиной не менее 1 см. Для этого

монолит следует многократно погрузить в охлажденную воду или

облить охлажденной водой.

Образцы грунта, предназначенные для транспортирования в

лаборатории, необходимо упаковывать в ящики (термосы).

При укладке монолиты отделяют от стен ящика плотным слоем

заполнителя толщиной 3—4 см и друг от друга слоем толщиной 2— 3

см.

В качестве заполнителя используют влажные (для монолитов

немерзлого грунта) или сухие (для монолитов мерзлого грунта) дре-

весные опилки, стружку или аналогичные им по свойствам матери-

алы.

В лабораторию, расположенную вблизи места отбора, образцы

допускается транспортировать без ящиков, но с обязательным

соблюдением мер защиты от повреждения изоляционного слоя об-

разцов и подсыхания грунта.

Монолиты грунта при транспортировании не должны под-

вергаться резким динамическим и температурным воздействиям.

Упакованные образцы грунта, доставленные в лабораторию без

документации, принимать на хранение и производство лабораторных

испытаний запрещается.

Упакованные образцы грунта нарушенного сложения, для

которых требуется сохранение природной влажности, а также упа-

кованные монолиты следует хранить в помещениях или камерах, в

которых воздух имеет относительную влажность 70—80 % и темпера-

туру плюс 2—10 °С; при хранении монолитов мерзлого грунта —

относительную влажность 80—90 % и отрицательную температуру.

Срок хранения упакованных образцов грунта нарушенного

сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, с

момента отбора до начала лабораторных испытаний не должен

превышать 2 сут. Сроки хранения монолитов немерзлого грунта с

момента отбора до начала лабораторных испытаний в помещениях

или камерах не должны превышать: 1,5 мес — для скальных грунтов,

песков, глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции; 1 мес

— для других разновидностей грунтов.

Образцы мерзлого грунта допускается хранить не более 10 сут.

При длительном хранении монолитов немерзлых грунтов их

необходимо покрывать влажной тканью или влажными опилками.

Монолиты грунта, имеющие повреждения изоляционного слоя,

дефекты упаковки или нарушение условий хранения, допускается

принимать к лабораторным испытаниям только как образцы грунта

нарушенного сложения.

1.3.1. Методы лабораторного определения

гранулометрического (зернового) состава грунтов.

Гранулометрнческий (зерновой) состав грунта следует оп-

ределять по весовому содержанию в нем частиц различной крупности,

выраженных в процентах по отношению к весу сухой пробы грунта,

взятой для анализа (ГОСТ 12536). Гранулометрический состав служит

для классификации крупнообломочных и песчаных грунтов по

размерам слагающих их частиц в соответствии с ГОСТ 25100.

Гранулометрический (зерновой) состав грунтов следует

определять методами, предусмотренными в табл. 1.46.

Пробы грунта при разделении их на фракции подготавливают:

для выделения частиц размером более 0,1 мм — растиранием

грунта;

для выделения частиц размером менее 0,1 мм —

размачиванием. кипячением в воде с добавлением аммиака и

растиранием грунта. а для грунтов, суспензия которых коагулирует при

опробовании на коагуляцию, — растиранием грунта и добавлением

пирофосфорнокислого натрия.

Для специальных целей, предусмотренных заданием, пробу

грунта подготавли- вают: для определения гранулометрического

(зернового) состава глинистого грунта максимальной диспергации —

кипячением в воде с добавлением пирофосфорнокнслого натрия.