Контроль качества уплотнения грунта объемно-весовым методом.

Объемно-весовой метод (метод «режущего цилиндра»)

Метод «режущего цилиндра» применяют для определения в полевых условиях плотности однородных по гранулометрическому составу песчаных и глинистых грунтов по СТБ 943. Для отбора из уплотненного слоя образцов грунта ненарушенного сложения используют режущие цилиндры, изготавливаемые из стали с антикоррозионным покрытием или из других материалов, не уступающих стали по твердости и коррозионной стойкости. Для отбора образцов грунтов необходимо использовать режущие цилиндры с внутренним диаметром не менее 100 мм (dв ≥ 100 мм). Для отбора образцов глинистых грунтов и пылеватых и мелких песков, содержащих частицы крупнее 2 мм в количестве не более 10 %, допускается использовать режущие цилиндры с внутренним диаметром не менее 70 мм (dв ≥ 70 мм). Высота цилиндра должна составлять от 0,6dв до 1,2dв (0,6dв ≤ h ≤ 1,2dв). Толщина стенки режущего цилиндра должна быть

в пределах от 1,5 до 2,0 мм для отбора образцов глинистых грунтов и от 2 до 3 мм — для отбора образцов песчаных грунтов. Угол заточки наружного края цилиндра (режущей кромки) должен быть в пределах от 25° до 30°

Максимальный размер частиц d, мм, не должен превышать 1/5 внутреннего диаметра режущего цилиндра (d ≤ 0,2dв).

Для отбора образцов песчаного грунта плотного сложения, а также образцов глинистого грунта твердой консистенции следует использовать специальное приспособление для погружения режущего цилиндра в уплотненный слой, включающее направляющую с кольцеобразным основанием и насадку или только насадку При этом для отбора таких грунтов допускается использовать режущие цилиндры с толщиной стенки до 5 мм.

Усилие для погружения в уплотненный грунт режущего цилиндра прилагают к насадке с помощью ударов молотка или специального ударника с падающим грузом Для того чтобы грунт при отборе образца не уплотнялся, в насадке должно быть предусмотрено свободное пространство над верхней кромкой режущего цилиндра высотой не менее 10 мм. Наблюдение за глубиной погружения режущего цилиндра в грунт осуществляют через отверстия в насадке или по величине освободившейся части направляющей над насадкой.

Режущие цилиндры должны быть укомплектованы пластинками с гладкой поверхностью (из стекла, металла, пластика и т. д.) круглой или квадратной формы, сторона или диаметр которых должен быть на 2–3 см больше наружного диаметра цилиндра.

Для доставки отобранных образцов грунта ненарушенного сложения в лабораторию с целью сохранения естественной влажности режущие цилиндры могут быть снабжены специальными крышками

Перед использованием режущие цилиндры взвешивают, нумеруют, измеряют штангенциркулем внутренний диаметр и высоту с погрешностью не более 0,1 мм

По результатам измерений вычисляют внутренний объем цилиндра с точностью до 0,1 см3 Пластинки с гладкой поверхностью также должны быть пронумерованы и взвешены.

6.1.9 Отбор образцов грунта ненарушенного сложения производят в следующем порядке.

На месте испытаний снимают верхний слой грунта толщиной не менее 8 см, выравнивают площадку, устанавливают на ней режущим краем вниз слегка смазанный вазелином или консистентной смазкой цилиндр и погружают его в грунт Допускается погружение режущего цилиндра в контролируемый слой грунта осуществлять усилием

руки контролера, соблюдая при этом вертикальность погружения. В этом случае, при необходимости, грунт снаружи режущего цилиндра обрезают на 5–10 мм ниже режущего края цилиндра ножом с прямым лезвием, формируя столбик грунта диаметром, равным наружному диаметру цилиндра. Периодически, по мере подрезания грунта, легким нажимом на верхнюю кромку цилиндра надевают последний на столбик грунта, не допуская при этом перекосов. После погружения верхней кромки режущего цилиндра в грунт на 4–5 мм ниже поверхности выровненной площадки режущий цилиндр с грунтом подрезают плоской лопаткой на 8–10 мм ниже режущей кромки и отделяют цилиндр с грунтом от уплотненного массива. При отборе образцов глинистых грунтов допускается режущий цилиндр погружать в уплотненный слой на глубину, когда его верхняя

кромка будет ниже поверхности выровненной площадки на 2–3 мм. Грунт, выступающий за края режущего цилиндра, срезают ножом с прямым лезвием вровень с ниж-

ней и верхней его кромками и закрывают торцы пластинками с гладкой поверхностью. После этого наружную поверхность режущего цилиндра очищают от прилипших частиц грунта и цилиндр с грунтом и пластинками взвешивают на весах по ГОСТ 29329 с точностью до 1 г.

При транспортировании отобранных образцов грунта ненарушенного сложения в лабораторию на торцы режущих цилиндров должны быть надеты крышки Стыки съемных крышек с целью герметизации образца могут быть обмотаны клеящей лентой.

По результатам взвешивания определяют плотность грунта ρ, г/см3

Из верхней и нижней частей образца отбирают в весовые стаканчики (бюксы) по одной пробе массой не менее 30 г для определения влажности грунта по ГОСТ 5180.

Допускается влажность грунта в полевых условиях определять по СТБ 1502.

В случае отбора большого количества образцов ненарушенной структуры из уплотняемого слоя и отсутствия возможности взвешивания их в полевых условиях допускается отобранные при помощи

режущих цилиндров образцы грунта переносить без потерь в предварительно взвешенные пластиковые пакеты, которые упаковывают вместе с этикетками в контрольные пакеты. На этикетке должны быть указаны номер и место отбора образца, объем или номер режущего цилиндра. После доставки в лабораторию пакеты с грунтом взвешивают. Массу отобранных образцов определяют как разность массы грунта с пакетами за вычетом массы самих пакетов.

Образцы грунта из пакетов переносят, не допуская потерь, в фарфоровые чашки и высушивают до постоянной массы по ГОСТ 5180.

определяют коэффициент уплотнения грунта Kу в соответствующем слое определяют

. 60Контроль качества уплотнения грунтов земляного полотна динамическим плотномером.

Метод динамического зондирования

Метод ускоренного определения степени уплотнения грунтов динамическим зондированием по СТБ 1377 основан на принципе определения сопротивления грунта погружению зонда с коническим наконечником при забивке его последовательно возрастающим числом ударов груза постоянной массы,

свободно падающего с заданной высоты. Определение степени уплотнения грунтов методом динамического зондирования при глубине контроля до 30 см следует производить с помощью динамического плотномера по СТБ 1242 и при глубине контроля более 30 см от поверхности земляного сооружения — с помощью забивного зонда по СТБ 1241.

Для оценки уплотнения песчаных грунтов применяют динамический плотномер модели Д-5, для песчаных и глинистых грунтов — модели Д-51А или Д-51М

Динамический плотномер модели Д-51А по сравнению с моделью Д-51 дополнительно снабжен штампом и имеет разъемное соединение направляющей с наковальней и штампом. Соединение направляющей с наковальней или штампом выполнено резьбовым и фиксируется стопорным винтом.

Динамический плотномер модели Д-51М включает измерительный прибор Д-51А и электронный блок-приставку Д-51БЭ для расшифровки и воспроизведения результатов измерений.

Принцип работы электронного блока заключается в подсчете числа ударов груза динамического плотномера и определении значения коэффициента уплотнения грунта в зависимости от заданного диапазона контролируемого грунта. Подсчет ударов груза осуществляется бесконтактным способом с помощью датчика, установленного в верхней части электронного блока

Контроль степени уплотнения грунтов с помощью динамического плотномера Д-51 или Д-51А выполняют в соответствии с СТБ 1377.

При оценке уплотнения глинистых грунтов параллельно с забивкой динамического плотномера определяют влажность грунта на глубине от 20 до 30 см. Влажность грунта определяют по ГОСТ 5180 или ускоренным методом по СТБ 1502.

По результатам испытаний определяют показатель динамического зондирования — условное динамическое сопротивление грунта рd, МПа

По значению условного динамического сопротивления грунта рd, используя градуировочные графики или корреляционные зависимости, определяют плотность сухого грунта или коэффициент уплотнения песчаного или глинистого грунта. При этом для глинистого грунта учитывают естественную влажность.

При испытаниях песчаных грунтов плотность сухого грунта ρd определяют по значениям условного динамического сопротивления рd и контролирующего диаметра d60 с помощью номограммы

Коэффициент уплотнения песчаных грунтов Kу по результатам динамического зондирования определяют в зависимости от крупности грунта по графикам

Коэффициент уплотнения Kу и плотность сухого грунта ρd намывных песчаных грунтов (при возрасте намывного грунта t ≥ 0,5 года) определяют соответственно по графикам

Коэффициент уплотнения глинистых грунтов Kу определяют по номограммам,

в зависимости от значений условного динамического сопротивления рd и относительной влажности грунта Wотн.

При контроле уплотнения глинистых грунтов без параллельного измерения влажности применяют метод двойного зондирования. В этом случае глинистый грунт испытывают динамическим плотномером модели Д-51А в двух состояниях: исходном и после дополнительного уплотнения нагрузкой, эквивалентной нагрузке стандартного уплотнения по ГОСТ 22733.

Первое зондирование выполняют для исходного

состояния уложенного в насыпь грунта на глубину 30 см, фиксируя при этом число ударов, необходимое для погружения конического наконечника на глубину от 20 до 30 см. После этого Рядом с точкой зондирования в теле насыпи с помощью бура или лопатки устраивают приямок глубиной 25 см и площадью

поперечного сечения, близкой к площади штампа трамбовки. На дно приямка устанавливают штамп трамбовки и производят доуплотнение нижележащего грунта 40 ударами гири.

Вынутый из приямка грунт для сохранения исходной влажности предварительно собирают в полиэтиленовый пакет, а затем укладывают обратно слоями толщиной до 5 см с размельчением агрегатов до размеров не более 10 мм и уплотняют 40 ударами гири на каждый слой до тех пор, пока приямок не будет

полностью заполнен грунтом. Если вынутого грунта недостаточно для заполнения приямка, производят отбор грунта рядом с приямком. После этого по оси уплотненного массива забивают наконечник динамического плотномера на глубину 30 см и фиксируют число ударов, необходимое для погружения наконечника на глубину от 20 до 30 см.

По результатам двух зондирований определяют условное динамическое сопро-

тивление грунта рd1 для первого зондирования и рd2 — для второго.

Используя зависимость определяют коэффициент уплотнения грунта в контролируемой точке.

Учитывая, что влажность глинистого грунта на контролируемой захватке примерно одинакова, при проведении контроля в других точках более трудоемкую операцию по доуплотнению грунта можно опустить и принять для сравнения с рd1 значение рd2, полученное для первой точки.

Испытания глинистых грунтов можно проводить также с помощью динамического плотномера. В этом случае для уплотнения грунта необходимо использовать трамбовку прибора, аналогичную по параметрам трамбовке прибора Д-51А (диаметр штампа — 10 см, масса гири — 2,5 кг, высота падения гири — 30 см).

При контроле уплотнения грунта с помощью динамического плотномера Д-51М испытания проводят следующим образом. Устанавливают измерительный прибор в центре зачищенной и выровненной площадки и вдавливают (забивают) конический наконечник на глубину 20 см. Блок-приставку

укладывают на подставку, направив датчик в сторону наковальни измерительного прибора. Включают устройство клавишей ВК/С. Клавишей ТАР устанавливают вид контролируемого грунта (цифры 1–4).

Цифра 1 соответствует пескам пылеватым, 2 — пескам мелким, 3 — пескам средней крупности и крупным, 4 — глинистым грунтам.

При контроле уплотнения песчаных грунтов после нажатия клавиши ИЗМ производят забивку конического наконечника на 10 см (на глубине от 20 до 30 см) ударами свободно падающего груза с частотой один удар за 2 с. В процессе забивки наконечника блок-приставка регистрирует число ударов груза и высвечивает его на индикаторе. После окончания забивки конического наконечника на глубину 30 см нажатием клавиши РЕЗ получают на индикаторе значение коэффициента уплотнения песчаного грунта.

При контроле уплотнения глинистых грунтов измерения производят по методу двух зондирований Для этого в теле земляного сооружения производят уплотнение образца грунта нагрузкой, эквивалентной нагрузке стандартного уплотнения. Забивают в образец конический наконечник измерительного прибора и определяют число ударов, необходимое для погружения наконечника на глубину от 20 до 30 см (эталонное число ударов). Включив блок-приставку клавишей ВК/С и установив клавишей ТАР вид контролируемого грунта (цифра 4), после нажатия клавиши ИЗМ клавишей ЭТАЛ вводят эталонное число ударов, полученное при забивке конического наконечника в уплотненный образец.

Аналогично, как и для песчаного грунта, производят забивку конического наконечника прибора в уплотненный слой и измерение числа ударов, необходимого для забивки наконечника на 10 см (в интервале глубины от 20 до 30 см), предварительно нажав клавишу ИЗМ. После окончания измерений, нажав

клавишу РЕЗ, получают на индикаторе значение коэффициента уплотнения глинистого грунта.

Если необходимо произвести на данной площадке несколько измерений, то клавишей ВК/С производят сброс результата предыдущего измерения и испытания повторяют. При этом не требуется вводить

эталонное число ударов.

После окончания измерений устройство выключают клавишей ВЫКЛ.

Забивной зонд Д-53состоит из конического наконечника, сменных штанг, наковальни, груза, направляющей и ограничителя высоты подъема груза.

Испытания грунтов с помощью забивного зонда проводят в соответствии с СТБ 1377.

По результатам испытаний определяют условное динамическое сопротивление грунта рd, МПа,

Результаты динамического зондирования забивным зондом оформляют в виде непрерывного ступенчатого графика изменения по глубине значения условного динамического сопротивления грунтов рd с последующим усреднением графика и вычислением усредненных значений условного динамического сопротивления для каждого слоя земляного сооруженияИспользуя градуировочные

графики или корреляционные зависимости (рисунки Д.1 – Д.5) для усредненных значений рd определяют плотность сухого грунта ρd или коэффициент уплотнения Kу по глубине грунтовой толщи.

При проведении контроля качества уплотнения грунтов методом динамического зондирования допускается использовать также другие приборы и установки, параметры которых и конструктивные решения удовлетворяют следующим требованиям:

— устранение трения, возникающего при движении груза по направляющей;

— применение наковальни специальной формы, чтобы обеспечить оптимальное превращение энергии удара в работу по забивке наконечника в уплотняемый грунт (отношение диаметров наковальни и груза должно быть около 0,7–0,8);

— масса груза M должна обеспечить легкость в работе, с одной стороны, и унификацию с аналогичными приборами — с другой (масса груза M прибора для операционного контроля может быть принята 2,5 кг, для приемочного контроля — 10 кг);

— основополагающим при выборе значения массы движущихся частей является отношение M/m,

допускаемый нижний предел которого колеблется от 1 до 2;

— выбор диаметра конического наконечника и высоты падения груза производится с учетом

обеспечения оптимальных значений чувствительности прибора и минимума затрат работы на забивку

наконечника, а также механической прочности прибора и удобства в работе;

— угол заострения конического наконечника должен быть 60°;

— отношение диаметров штанг и наконечника должно быть не менее 1,6.