Лабораторная работа № 2 инструментальный контроль качества уплотнения грунта

Наибольшая устойчивость грунтов в насыпях обеспечивается уплотнением их до проектной плотности, которая определяется через коэффициенты остаточного разрыхления, определяемые от максимальной плотности грунта. Коэффициенты остаточного разрыхления приведены в строительных нормах и зависят от разновидностей грунтов, которые определяют уменьшением максимальной плотности до 8%. Максимальную плотность грунтов можно достичь при уплотнении его только при определенной влажности, которая называется оптимальной влажностью грунта /2/. Сущность этого понятия объясняется следующим образом. При меньшей влажности грунт находится в твердом состоянии и плохо уплотняется. Требуются значительные усилия и затраты труда. Если влажность высокая, то поры заполняются водой и защемленным воздухом. Грунт в этом случае приобретает вязко-текучее состояние и плохо уплотняется.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Установить зависимость максимальной плотности грунта от его влажности. Построить график оптимизации процессов уплотнения грунта.

ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Сушильный шкаф, весы с разновесами, бюксы для проб грунта, прибор СоюздорНИИ для стандартного уплотнения грунтов (рис. 2.1), мензурка с точностью до 0,5 см³ для измерения добавляемой воды.

Рис. 2.1. Прибор уплотнения грунта СоюздорНИИ: 1 - днище; 2 - разъемный цилиндр; 3 -ударная гиря; 4 - крышка цилиндра; .5 - направляющий стержень; 6 - верхняя обойма разъемного цилиндра; 7 - грунт объемом 1 литр; 8 - верхний ограничитель движения гири: 9 - винтовые зажимы

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ.

Сушится грунт в сушильном шкафу до постоянной массы. Определяется плотность в насыпном состоянии. Отмеряется 1 литр грунта статическим малым уплотнением, добавляется в грунт 14% воды по массе, перемешивается.

Собирается прибор. Грунт уплотняют в приборе трамбовкой массой до 2 кг ударом с высоты 300 мм. Для уплотнения песков и супесей принимается 75 ударов, для суглинков и глин - 120 ударов, для жирных глин - 150 ударов. Определяется высота грунта в цилиндре и его объем после уплотнения. Вычисляется плотность минеральной части грунта.

Затем добавляют 3% воды по массе к скелету грунта и операцию повторяют. В дальнейшем добавляют по 3 - 4% воды каждый раз. После каждого добавления воды и уплотнения, оседание грунта в приборе возрастает, что указывает на рост его плотности. В какой-то период после очередной порции воды, добавленной в грунт, высота грунта в разъемном цилиндре начнет увеличиваться. Это указывает на то, что точка максимальной плотности пройдена. Исследования можно прекратить. Данные заносят в табл. 2.1.

Таблица 2.1Таблица результатов испытаний грунта на уплотнение

Показатели опыта	Масса сухого грунта в приборе, г	Влажность грунта, %	Количество воды в фунте, г	Высота грунта в цилиндре, мм	Объем грунта, см3	Уд.масса скелета г/см3

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

Плотность скелета грунта определяется по формуле (2.1):

γ_ск=P_c.г/V_г (2.1)

где Р_сг - масса сухого грунта, г;

V_r- объем грунта после уплотнения, см³.

По результатам испытаний строится график оптимизации, по которому определяется оптимальная влажность и максимальная плотность грунта (рис. 2.2).

Рис. 2.2. График оптимизации уплотнения грунта: W_оп оптимальная влажность грунта; γ_тах- максимальная плотность скелета грунта; γ - допускаемая плотность насыпи в зависимости от грунта; ∆W_q- допускаемое отклонение влажности грунта от W_on

СОСТАВ ОТЧЕТА

В отчет включаются: цель работы, описание и рисунок прибора, методика определения параметров графика, таблица результатов исследований, выводы по результатам работы. Находится интервал допустимых влажностей грунта при его уплотнении для достижения допустимой плотности скелета, который принимается по нормам в зависимости от вида грунта, согласно ЕНиР /3/: песок γ_ск ≈98%; супесь γ_ск ≈96%; суглинок γ_ск ≈94%; глина γ_ск ≈92% от максимальной плотности грунта.

ВЫВОДЫ

Отметить значение максимальной плотности грунта, оптимальной влажности и допустимых пределов изменения влажности грунта при его уплотнении. Описать мероприятия по изменению влажности грунта в производственных условия (подсушивание, увлажнение, что достигается добавлением сухого грунта в одних случаях или поливкой водой с выдерживанием фунта в течение нескольких суток для перераспределения дополнительной влаги в грунте).

Лабораторная работа № 3.

ИССЛЕДОВАНИЕ УДАРНОГО МЕТОДА ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Освоить методику процессов забивки свай в разные грунты. Изучить действия упругих деформаций наголовника. Определить отказ и залог сваи. Определить эффективность применяемых в расчетах формул.

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Лабораторный копер, емкость с грунтом, опытная модель сваи, набор ударных частей копровой установки, индикатор часового типа, хронометр.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Для проведения лабораторной работы применяется лабораторная установка, представляющая собой емкость с грунтом, опытную модель сваи и лабораторный копер. Имеется также набор прокладок: дубовые, резиновые, стальные.

Перед началом работы определяется масса сваи. Подбирается комплект наголовников. Ударная часть молота принимается 0,7 - 1,5 массы сваи с наголовником для грунтов средней плотности, а для плотных грунтов 1,25 - 1,5.

Частота ударов молота 10 - 60 ударов в минуту. Молот подбирают по коэффициенту совместимости, определяемому по формуле (3.1):

K=(Q+q)/W, (3.1)

где Q- масса ударной части молота, кг;

q- масса сваи с наголовком, кг;

W- энергия удара молота, W=QH, кг·м;

Н - высота падения молота, м.

Для железобетонных свай коэффициент совместимости с использованием подвесных молотов равен 3; дизельных молотов одиночного действия равен 5: дизельных молотов двойного действия равен 6.

Одновременно с забивкой сваи ведутся наблюдения за отказом, числом ударов. Эти сведения заносятся в табл. 3.1.

Одновременно с забивкой сваи ведется хронометраж времени, определяется отказ.

Расчет несущей способности сваи определяется по формуле (3.2):

(3.2)

где к, m, n - коэффициенты (к=0,7; m= 1); для деревянных свай n=100 т/м²; для железобетонных свай - 150 т/м²;

F- площадь поперечного сечения сваи, м²;

Q- масса падающей части молота, т;

Н - высота падения молота, м;

е - отказ сваи, м;

q- масса сваи с наголовком, т.

Таблица 3.1 Данные о контролируемых показателях

Наименование показателей	Материал и размеры наголовок
	дубовый	резиновый	стальной
Количество ударов Отказ сваи Залог Масса сваи Масса наголовка Несущая способность сваи Время забивки сваи

Модули упругости материалов принимаются по табл. 3.2. В процессе забивки сваи определяется количество ударов. По этому показателю находится чистое время погружения сваи, (Н_в) которое рассчитывается из условия равенства удельных работ.

(3.3)

(3.4)

где - несущая способность натуральной сваи, т;

- несущая способность сваи лабораторной установки, т;

- масса ударной части лабораторной установки, т;

- масса ударной части молота, т;

- высота падения груза в лабораторной установке, м;

- высота падения ударной части молота, м;

- число ударов для забивки сваи, шт;

- частота ударов натурального молота в час, шт./час;

- глубина погружения натуральной сваи,

- глубина погружения лабораторной сваи, м;

- коэффициент учета материала свай (К_св--1);

- коэффициент учета типа молота (К_м=1);

- коэффициент учитывающий однородность грунта (К_г=1/m =1,43)

Таблица 3.2Модуль упругости материалов

Наименование материала	Модуль упругости, кгс/см2 (мПа)
Дерево	1*; (1*)
Резина	50100; (1*10)
Сталь	2-106; (2-105)
Бетон	2105; (2-104)

ВЫВОДЫ

Выявить влияние материала наголовника на динамический расчет несущей способности сваи. Оценить эффективность формулы определения несущей способности сваи. Определить эффективность модели для определения времени погружения натуральной сваи. Описать причины отклонений несущей способности сваи в разных опытах.