Испытание грунтов динамическим зондированием

Работы начинаются с монтажа установки для зондирования грунтов УБП-15М. После установки УБП-15М над точкой зондирования и монтажа зондировочного оборудования приступают к забивке зонда. До испытания при погружении зонда с поверхности на глубину 0,5-0,7 м рекомендуется забивать его ослабленными ударами молота (сбрасывая молот с 0,3-0,5 м) для того, чтобы обеспечить вертикальность погружения зонда. Поскольку при забивке зонда до этой глубины наблюдается обычно выпор грунта, данные зондирования на этом интервале при обработке не учитываются.

Убедившись, что зонд погружается вертикально, переходят к испытанию: забивке зонда ударами молота, сбрасываемого с высоты в соответствии стой методикой (с высоты не более 0,8 м).

В процессе зондирования оператор (один из студентов) считает число ударов, затрачиваемые на каждые 10 см погружения зонда. Эти данные заносятся в журнал зондирования.

Техническая характеристика установки УБП-15М

Установка буровая пенетрационная УБП-15М является основным стандартным устройством ударно канатного бурения и динамического зондирования. Она состоит из следующих основных узлов:

1) транспортного устройства, представляющего собой раму, смонтированную на одноосном шасси автомобильного прицепа. На ней размещаются двигатель, блок управления, редуктор с механической лебедкой и ручная лебедка для подъема и опускания мачты;

2) погружающего устройства, включающего складную мачту, молот и двигатель с механической лебедкой.

Для динамического зондирования до глубины 20 м применяется конический наконечник диаметром 74 мм с углом при вершине 60⁰, который крепится на нижнем конце ударной штанги. Забивка зонда осуществляется стандартным молотом (60 кг), сбрасываемым с высоты 0,8 м.

Для ударно-канатного бурения (до глубины 15 м) только в песчано-глинистых грунтах применяются забивные стаканы для бурения скважин кольцевым забоем в глинистых и песчаных грунтах, долота для разрушения валунов, желонки для чистки скважин и бурения в водо-насыщенных грунтах, ударные патроны для забивки буровых наконечников, обсадные трубы для крепления стенок скважины.

Определение плотности и влажности грунтов

Цель работы - знакомство с методом отбора монолитов песчаных грунтов и определение плотности и влажности грунтов.

Основные положения метода

Показатели плотности, влажности и пористости входят в число основных физических характеристик грунтов, определяющих их состав и текстурные особенности. Плотность служит главнейшей характеристикой способа расположения частиц в грунте, а влажность характеризует содержание воды в грунте, оказывающей влияние на ряд его механических свойств. Наряду с плотностью и влажностью в число важнейших характеристик физических свойств грунтов входит гранулометрический (зерновой) состав.

Плотность грунта - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к объему, занимаемому грунтом. Для определения плотности необходимо иметь образец грунта с естественной влажностью и не нарушенным строением. Плотность грунта является прямым расчетным показателем при оценки давления пород на подпорные стенки, устойчивости откосов земляных сооружений.

Плотность сухого грунта равна отношению массы образца грунта, высушенного при 100-150⁰С, к его первоначальному объему (до начала высушивания). Она является основным показателем, по которому судят о качестве укладки грунта в земляных сооружениях и является качественной характеристикой сжимаемости и прочности естественных грунтов. Плотность грунта - отношение массы сухого грунта к объему его частиц. Очевидно, что перечисленные показатели плотности связаны соотношением.

Влажностью грунта называют отношение массы воды, содержащейся в грунте в природных условиях, к массе грунта, высушенного при температуре 100-105⁰С до постоянного веса. Естественная влажность определяется почти при всех видах инженерно-геологических исследований и является важнейшим показателем состава и физического состояния грунтов.

Для установления плотности грунта возникает необходимость в отборе монолитов (образцов ненарушенного сложения), которые в песчаных и глинистых грунтах вырезаются методом режущего цилиндра либо другим способом. Несмотря на высокую стоимость и трудоемкость этот метод широко применяется при изысканиях и возведении промышленно-гражданских сооружений. Он является методом прямого определения плотности грунтов.

Пористость грунта n - это отношение объема пор к объему всего грунта, включая поры. Пористость вычисляется по формуле

n=Vпор/V

Коэффициент пористости - отношение объема пор к объему частиц грунта:

e=n/(1-n).

Степень влажности S_r - наполнение пор водой. При полном водонасыщении S_r=1.

 

Конструкция пробоотборника

Рассматривается комплект прибора системы Гидропроекта для отбора песков ненарушенного сложения. Он состоит из следующих частей: режущего цилиндра, верхней насадки, опорного направляющего кольца и поршня с рукояткой для задавливания.

Цилиндр представляет собой открытый с обеих сторон отрезок металлической трубы, у которого одна кромка заострена. Объем цилиндра составляет не менее 150-200 см³ для связных грунтов, 250-400 см³ для пылеватых и мелких песков и 500-900 см³ для среднезернистых и крупнозернистых песков.

 

Определение коэффициента фильтрации грунтов

опытными наливами в шурфы

Цель работы - знакомство с методом определения коэффициента фильтрации грунтов, залегающих в зоне аэрации.

Основные положения метода

Для определения коэффициента фильтрации неводонасыщенных грунтов, т.е. грунтов, залегающих в зоне аэрации, используется метод налива воды в шурфы.

Сущность метода заключается в создании вертикального потока, просачивающегося через сухой грунт вниз от дна шурфа, измерении площади сечения потока, расхода и гидравлического уклона, т.е. всех параметров закона Дарси кроме К_ф.

Значение коэффициента фильтрации определяется по формуле:

К_ф= Qуст/w (м/сут),

где Qуст - установившийся расход во внутреннем цилиндре, м³/сут, см³/мин;

w - площадь поперечного сечения внутреннего цилиндра, м²;

Конструкция прибора Нестерова

Прибор состоит из двух цилиндров диаметром 25 и 50 см и высотой 20-25 см, располагаемых концентрически на дне шурфа. Цилиндры вдавливают в дно на 5-8 см для защиты от размыва. На внешний цилиндр устанавливается подставка, на которой размещаются два сосуда Мариотта для автоматического поддержания уровня воды в цилиндрах на одинаковой высоте (H=10 см). На сосудах имеется прозрачная шкала, с помощью которой измеряется объем воды, профильтровавшейся за определенное время.

 

Определение коэффициента фильтрации грунтов

опытными откачками воды из скважины

Цель работы - знакомство студентов с методом определения коэффициента фильтрации водонасыщенных грунтов.

Основные положения метода

Откачки - основной и наиболее распространенный метод опытно-фильтрационных исследований водонасыщенных грунтов. При кустовой откачке бурят центральную скважину, из которой производится откачка воды насосом, и ряд наблюдательных скважин, по которым следят за изменением уровня воды во время откачки. Наблюдательные скважины располагаются на нескольких лучах, сходящихся к центральной скважине и на разных расстояниях от центральной скважины. Это позволяет определить гидравлический уклон в ходе опыта на разных направлениях.

Откачки обычно проводятся при двух-трех понижениях уровня воды в центральной скважине. Величина каждого понижения в центральной скважине в сильноводопроницаемых грунтах не мене 1 м, в средне- и маловодопроницаемых 1,5-2 м. Продолжительность откачки при одном понижении в однородных грунтах определяется реальными гидрогеологическими условиями и изменяется от нескольких часов до нескольких месяцев.