Отбор образцов грунта

Составители: канд. техн. наук Б.С. Юшков, А.С. Сергеев

УДК 624.131.137 О-80

Рецензент

канд. техн. наук, доцент А.М. Бургонутдинов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

О-80 Отбор образцов грунта : метод. указания к выполнению лабораторных работ / сост. Б.С. Юшков, А.С. Сергеев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – 20 с.

Даются рекомендации по отбору грунта ненарушенного или нарушенного сложения при сохранении природного гранулометрического состава при производстве инженерно-геологических изысканий. Описаны упаковка грунта с сохранением природной влажности, транспортировка и хранение образцов грунта для дальнейших лабораторных испытаний.

Предназначено для студентов, магистров, аспирантов, преподавателей строительных специальностей «Строительство автомобильных дорог», «Мосты и транспортные тоннели».

УДК 624.131.137

© ПНИПУ, 2015

3

ВВЕДЕНИЕ

Инженерная геология и инженерно-геологические изыскания – это ряд исследований, обеспечивающих изучение инженерногеологических условий района (площадки, участки, трассы) предполагаемого места строительства, включая рельеф местности, сейсмотектонические, геоморфологические и гидрогеологические процессы, геологическое строение и составление прогноза возможных изменений инженерно-геологических условий при взаимодействии и данных объектов с геологической средой. Инженерно-геологичес- кие изыскания необходимы также для получения материалов для обоснования проектной подготовки строительства.

В состав инженерно-геологических изысканий входят:

–сбор и обработка материалов изысканий прошлых лет;

–маршрутные наблюдения (рекогносцировочное обследова-

ние);

–проходка горных выработок;

–геофизические исследования;

–полевые исследования грунтов;

–стационарные наблюдения;

–лабораторные исследования грунтов и подземных вод;

–обследование грунтов оснований существующих зданий и сооружений;

–камеральная обработка материалов;

–составление прогноза изменений инженерно-геологических условий;

–оценка опасности и риска от геологических и инженерногеологических процессов;

–составление технического отчета.

Главная цель инженерной геологии – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической среде,

4

и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. В современных условиях ни одно здание или сооружение не может быть спроектировано, построено и надежно эксплуатироваться (а впоследствии ликвидировано или реконструировано) без достоверных и полных инженерно-геологических материалов.

Всё это определяет основные задачи, которые стоят перед ин- женерами-геологами в процессе изыскательских работ еще до начала проектирования объекта (при принятии решения о строительстве, об инвестировании проекта и т.п.), а именно:

–выбор оптимального (благоприятного) в геологическом отношении района (площадки) строительства данного объекта;

–выявление инженерно-геологических условий в целях определения наиболее рациональных конструкций фундаментов и объекта в целом, а также технологии производства строительных работ;

– выработка рекомендаций по необходимым мероприятиям и сооружениям инженерной защиты территорий и охране геологической среды при строительстве и эксплуатации сооружений.

1. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1.Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ после инструктажа по технике безопасности.

2.Инструктаж производится по имеющимся в лаборатории инструкциям по безопасному проведению лабораторных работ.

3.До выполнения работ на установке, приборе необходимо внимательноознакомиться сосновнымиправиламиихэксплуатации.

4.Нельзя загромождать рабочее место предметами, ненужными для выполнения данной работы.

5.Во время выполнения лабораторных работ нельзя ходить без дела по лаборатории, отвлекать внимание товарищей, опираться на установки и приборы.

5

6.При работе в лаборатории необходимо выполнять только ту работу, которую выбрал руководитель. Категорически запрещается выполнять другие виды работ.

7.Нельзя оставлять без наблюдения свою работу, так как это может привести к несчастному случаю.

8.Запрещается для выполнения работ оставаться в лаборатории одному. Обязательное присутствие второго лица необходимо для оказания первой помощи выполняющему работы при несчастном случае.

9.Если с кем-то из студентов произошел несчастный случай, необходимо немедленно сообщить об этом руководителю работ.

10.О неполадках в лабораторном оборудовании следует немедленно сообщить руководителю работ.

11.После окончания работ нужно привести в порядок рабочее место и доложить об окончании работ преподавателю.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель лабораторной работы: отбор грунта ненарушенного или нарушенного сложения при сохранении природного гранулометрического состава при производстве инженерно-геологических изысканий, упаковка грунта с сохранением природной влажности, транспортировка и хранение образцов грунта для дальнейших лабораторных испытаний.

1.Отбирают образцы грунта ненарушенного (монолит) или нарушенного сложения при сохранении природного гранулометрического состава из зачищенных участков горных выработок (шурфов, котлованов, буровых скважин и т.п.) и дна акваторий.

2.Образцы нарушенного сложения отбирают с помощью ножа, лопаты и пр., а также с помощью буровых наконечников при бурении скважин.

3.Монолиты отбирают с помощью ножа, лопаты, режущих колец и пр., а также с помощью грунтоносов.

6

4.Монолиты должны быть ориентированы (отмечают верх монолита).

5.Количество и размеры образцов грунта должны быть достаточными для проведения комплекса лабораторных испытаний, установленного программой исследований.

6.Для упаковки монолитов и образцов нарушенного сложения применяют тару, обеспечивающую сохранение мелких частиц грунта (обычно мешочки из синтетической пленки, плотной материи или водостойкой бумаги), а также металлические или пластмассовые емкости с закрывающимися крышками.

7.Для изоляции монолитов применяют парафин с добавкой 35– 50 мас. % гудрона.

Примечание. Допускается для изоляции монолитов применять вместо смеси парафина с гудроном заменители, обладающие достаточными свойствами изоляции и пластичности: 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 2488–79 «Церезин. Технические условия».

3.ОТБОР ОБРАЗЦОВ ГРУНТА

1.Монолиты, у которых сохраняется форма без жесткой тары:

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

(обычно в форме куба или параллелепипеда). При отборе монолита не допускается нарушение сложения грунта;

– отбирают методом режущего кольца по ГОСТ5180–84 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик». Внутренний диаметр режущего кольца определяют с учетом требований п. 3 (Оборудование и материалы). Высота кольца должна быть не менее одного диаметра.

2. Монолиты трещиноватого грунта с жесткими структурными связями, а также крупнообломочного грунта допускается отбирать способом насаживания тары на образец.

7

3.При отборе монолитов из скважин с помощью грунтоноса без применения специальных средств, исключающих трение между ним

имонолитом, максимальная длина рейса грунтоноса не должна превышать 2,0 м для грунтов с жесткими структурными связями, 1,5 м – для крупнообломочных грунтов и 0,7 м – для песчаных и пылеватоглинистых грунтов. Высота монолита должна быть не менее его диаметра.

4.Отбор из скважин монолитов грунта с жесткими структурными связями, не разрушающихся от воздействия промывочной жидкости и механического воздействия бурового инструмента, следует производить с применением одинарных колонковых труб, а монолитов остальных грунтов этого класса – двойными колонковыми трубами с внутреннейне вращающейся впроцессеотборамонолитатрубой.

Примечание. В качестве промывочной жидкости при отборе монолитов одинарными колонковыми трубами допускается использовать воду или глинистый раствор. При отборе монолитов двойными колонковыми трубами необходимо применять глинистый

раствор и соблюдать следующий режим бурения: осевая нагрузка 6–10 кН (0,6–1,0 тс), частота вращения менее 100 мин–1.

4. ОБЩИЙ ВИД УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦОВ ГТ 4.0.7

Приспособление ГТ 4.0.7 предназначено для подготовки образцов глинистого грунта ненарушенного сложения в соответствии с ГОСТ 30416–96 «Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения». Изделие позволяет вырезать образцы глинистого грунта цилиндрической формы из монолита для дальнейших испытаний на компрессионное, трехосное сжатие и одноплоскостной срез по ГОСТ 12248–2010 «Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости».

Размеры изготавливаемых образцов грунта приведены в таблице.

8

Размеры образцов грунта

1.Установкадля подготовкиобразцовГТ4.0.7 состоит:

– из основания;

– нагрузочной рамы;

– механизма создания нагрузки;

– сменных пробоотборников (рис. 1).

2.Основание состоит из плиты и поддона. Поддон располагается над плитой и фиксируется к ней винтами. В плиту ввинчиваются четыре ножки-опоры (рис. 2).

3.Нагрузочная рама предназначена для передачи нагрузки от механизма создания нагрузки на монолит грунта и состоит из двух колонн и двух балок. Стойки крепятся к основанию изделия винтами.

9

Рис. 1. Установка для подготовки образцов ГТ 4.0.7: 1 – основание; 2 – рама; 3 – механизм создания нагрузки; 4 – пробоотборник

Рис. 2. Основание установки: 1 – плита; 2 – опора; 3 – поддон; 4 – нижняя балка; 5 – винт фиксации балки; 6 – столик

4.Нижняя и верхняя балки перемещаются по стойкам, нижняя балка фиксируется к ним винтами (см. рис. 2). На нижней балке закреплен столик, предназначенный для установки монолита грунта.

5.Верхняя балка закреплена на штоке пневмоцилиндра и служит для крепления патрона, предназначенного для фиксации пробоотборника. Для удобства установки пробоотборника патрон вращается вокруг своей оси (рис. 3).

10