2.2. Приборы и методика отбора монолитов грунта

Монолиты грунта могут отбираться при помощи грунтоносов различной конструкции. Требования к ним - сохранять структуру грунта, его плотность и влажность. Грунтоносы, применяемые для отбора монолитов в открытых выработках и обнажениях, представляет собой кольцо диаметром от 20 - 50 до 120 - 150 мм высотой от 20 - 30 до 200 мм, имеющие один скошенный край (рис.2.1). Для удобства отбора монолитов грунта кольцо снабжают упорными приспособлениями (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Схема металлического кольца для отборов монолита грунта	Рис. 2.2. Схема металлического кольца с упорным приспособлением: 1 – режущее кольцо; 2 – упорное приспособление для отбора монолитов грунта; 3 – воздушная камера

Форму и размеры лабораторных образцов грунта определяют в зависимости от метода испытаний, а также от свойств самого грунта (способности сохранять форму, наличие включений и т.д.). Лабораторные образцы грунта ненарушенного сложения должны иметь ориентацию, соответствующую природному залеганию.

Отбор монолитов производится следующим образом: на требуемой глубине в шурфе или на дне котлована зачищается и выравнивается поверх-

ность грунта и устанавливается кольцо. Вокруг него ножом вырезается постепенно столбик грунта на 1,5 мм больше внутреннего диаметра кольца, и режущее кольцо надевают постепенно на грунтовый столбик. Лишний грунт срезается острыми краями кольца. Когда кольцо будет заполнено грунтом и грунтовый столбик выступит над его поверхностью, лишний грунт удаляют, подрезая его ножом вровень с верхним и нижним краем кольца. Грунт с кольцом взвешивают на технических весах.

Для сохранения естественной влажности грунта открытые поверхности кольца парафинируют или плотно закрывают крышками и доставляют в лабораторию.

Отбор монолитов грунта при помощи кольца может осуществляться прибором Литвинова (рис. 2.3).

	1 – режущее кольцо; 2 – направляющий цилиндр; 3 – опорный диск; 4 – поршень; 5 – упорный стержень
Рис.2.3. Схема прибора И.М. Литвинова для отбора монолитов

Прибор состоит из режущего кольца 1, направляющего цилиндра 2, опорного диска 3, полого поршня 4 и упорного стержня 5. Для отбора монолита прибор устанавливают опорным диском 3 на поверхность грунта. Надавливают на упорный стержень 5 , режущее кольцо 1 погружается в грунт. Затем режущее кольцо с грунтом подкапывают, подрезают ножом и вынимают из прибора. Лишний грунт удаляют вровень с верхним и нижним краями кольца. Прибор Литвинова позволяет погружать в грунт режущее кольцо строго вертикально.

Грунтоносы, применяемые для отбора монолитов в буровых скважинах, известны различных конструкций[17, 22, 30]. Основной их частью является металлическое кольцо, которое при отборе монолитов вдавливается, забуривается или забивается в грунт в забое скважины. Основные типы грунтоносов приводятся в ГОСТе 12071-2000 [17].

Кроме образцов ненарушенного сложения для лабораторных исследований отбираются образцы грунта нарушенного сложения. Для их упаковки применяют мешочки из синтетической пленки, плотной ткани или водостойкой бумаги. Для образцов, требующих сохранения природной влажности, применяют пластмассовые и металлические банки с герметично закрывающимися крышками. Отбор грунта следует производить после удаления с его поверхности засохшего или замоченного слоя.

Срок хранения упакованных образцов грунта нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности с момента отбора до начала лабораторных испытаний, не должен превышать 2 суток. Сроки хранения монолитов в помещениях, отвечающих требованиям ГОСТ [17] не должны превышать: 1,5 месяца для скальных грунтов, песков, глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции; 1 месяц для других разновидностей грунтов. При хранении монолиты не должны касаться друг друга. Они размещаются на полках помещения в один ряд этикетками вверх. На них запрещается размещать какие-либо предметы. При длительном хранении их следует покрыть влажной тканью или влажными опилками.

В зависимости от целей и задач испытаний отбирают образцы грунта нарушенной и ненарушенной структуры. Ниже приводятся указания о величине и структуре образцов для исследования физико-механических характеристик грунтов (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Размеры и масса образцов для лабораторных испытаний грунтов

Номер нормативного документа	Характеристика грунта	Метод определения	Область применения метода	Масса и размер образцов
ГОСТ 5180	Влажность, в том числе гигроскопическая	Высушивание до постоянной массы	Все дисперсные грунты, кроме крупнообломочных	15-50 г
	Границы текучести и пластичности	Пенетрация конусом и раскатывание в жгут	Глинистые грунты	300 г
	Плотность	Режущее кольцо	Грунты, легко поддающиеся вырезке или не сохраняющие форму без кольца
			Глинистые грунты
		Взвешивание в воде парафинированных образцов	Глинистые грунты
	Плотность частиц грунта	Пикнометрический	Все дисперсные грунты (кроме крупнообломоных)	100-200 г
Продолжение табл. 2.1
Номер нормативного документа	Характеристика грунта	Метод определения	Область применения метода		Масса и размер образцов
ГОСТ 22733	Максимальная плотность	Послойное трамбование грунта	Пески, глинистые грунты, крупнообломочные (только гравийные)		Не менее 10 кг
ГОСТ 12536	Состав гранулометрический	Ситовой	Пески крупностью зерен от 10 до 0.5мм		100-2000 г
		Ареометрический	Глинистые грунты		200 г
	Состав гранулометрический и микроагрегатный	Пипеточный	Глинистые грунты		10-20 г
ГОСТ 23740	Содержание растительных остатков	Пипеточный	Пески и глинистые грунты		Не менее 100г
	Содержание гумуса	Выделение сухим или мокрым способом	Пески и глинистые грунты		Не менее 100г
ГОСТ 12248	Деформируемость грунтов: модуль деформации, коэффициент поперечной деформации	Дренированное испытание при трехосном сжатии	Все дисперсные грунты, кроме крупнообломочных		Кольцо
	Коэффициент сжимаемости; модуль деформации	Компрессионное сжатие	Пески мелкие и пылеватые; глинистые грунты с ; органоминеральные и органические грунты		Кольцо
ГОСТ 12248	Коэффициент фильтрационной и вторичной консолидации	То же	Глинистые, органоминеральные и органические грунты		То же
	Структурная прочность	Компрессионное сжатие	Глинистые и органоминеральные грунты		То же
ГОСТ 23161	Относительная просадочность и начальное просадочное давление	Компрессионное сжатие по схеме «одной кривой»	Глинистые грунты и пески пылеватые		То же
Окончание табл. 2.1
Номер нормативного документа	Характеристика грунта	Метод определения	Область применения метода		Масса и размер образцов
ГОСТ 24143	Относительное набухание при различных давлениях и давлении набухания	Компрессионное сжатие	Глинистые и набухающие грунты		Кольцо
	Относительная усадка (по высоте, диаметру, объему)	При свободной трехосной деформации	То же		То же
ГОСТ 12248	Относительное суффозионное сжатие при заданном давлении	Компрессионное сжатие по схеме «одной кривой»	Засоленные пески, супеси и суглинки		То же
	Относительное суффозионное сжатие при различных давлениях	То же по схеме «двух кривых»	То же		То же
ГОСТ 12248	Прочность грунтов: предел прочности на одноосное сжатие: сопротивление недренированному сдвигу	Одноосное сжатие	Полускальные и глинистые водонасыщенные грунты		Кольцо
	Угол внутреннего трения, удельное сцепление, сопротивление сдвигу	Неконсолидированное, недренированное испытание при трехосном сжатии	Глинистые, органоминеральные и органические грунты		Кольцо