книги из ГПНТБ / Бородулин, Я. Ф. Дноуглубительный флот и дноуглубительные работы учебник

Перед началом зондирования заполняют графы 1—5. При колеба­ нии уровня воды в графе 2, кроме даты, записывают время начала и конца зондирования. В графе 3 указывают название канала или уча­ стка, профиль, расстояние от оси или бровки. В графе 5 в первой строч­ ке записывают глубину по наметке или лоту.

Во время зондирования заполняются только графы 6 и 7. В графе 6 со второй строчки пишут последовательно номера (интервалы) ударов по залогам, начиная от 0. В графу 7 вносят отметку уровня воды по штанге после каждого залога. Поскольку размеченная штанга начина­ ется выше направляющей груза, в глубину, показываемую штангой, не входит отрезок, состоящий из направляющей с зондирующей штан­ гой и наконечником. Это расстояние является постоянным для данного прибора и равно 3,65—3,70 м; измеряется у каждого собранного при­ бора. Эту величину вносят заранее в первую строку графы 7 и к ней при обработке прибавляют отметки по штанге. Во второй строчке гра­ фы 7 против номера удара 0 (графа 6) вносится отметка по штанге, до которой опустится зонд без ударов. Эта глубина в большинстве случа­ ев больше глубины по наметке, так как зонд в верхнем рыхлом слое грунта погружается под собственной тяжестью. Затем в графе 7 запи­ сывают отметку по штанге после каждого залога.

После прохождения слоя грунта, подлежащего зондированию, сни­ мают со штанги малую лебедку и извлекают зонд при помощи подъем­ ной лебедки.

Наконечник обычно извлекает образец грунта нижнего слоя. Ко­ нус наконечника отвинчивают и находящийся там грунт выбивают на восковую бумагу (кальку). Визуально определяют вид грунта и зано­ сят это в графу 4.

Если требуется точное знание гранулометрического класса грунта, образец завертывают в кальку, снабжают его подробной этикеткой, где указывают данные из 1, 2 и 3-й граф журнала и глубину, с кото­ рой он извлечен, и отправляют для анализа в лабораторию.

Если по глубине зондирования происходит смена грунтов (под песком залегает глина или под илом залегает песок и т. п.), в наконеч­ нике, кроме нижнего слоя, будет небольшое количество, иногда только следы, и верхнего слоя грунта. Причем последний будет нахо­ диться в основном на дне конуса. Для уточнения границы между грун­ тами зонд забивают повторно до глубины, на которой отмечена смена плотности грунта.

Обработка материалов зондирования начинается с определения углубления зонда от каждого залога As — графа 8. На вторую строч­ ку (против номера удара 0) записывают углубление зонда под собствен­ ной тяжестью, которое получают, вычитая глубину по наметке (гра­ фа 5) из длины погруженного под воду зонда (постоянная прибора плюс первая отметка по штанге в графе 7). Остальные данные для гра­ фы 8 получают из графы 7 как разницу между двумя последующими отметками по штанге.

Затем сравнивают заглубление As от каждого залога между собой. Если по всей толщине грунта As примерно одинаково, то для всего слоя рассчитывают среднее число ударов на 10 см погружения зонда.

262

Если же As с углублением зонда значительно изменяется, то выделяют слои грунта, где As ненамного отличаются друг от друга. Для каждого такого слоя грунта рассчитывают число ударов пу и Ncp. Бывают слу­ чаи, когда в середине профиля зондирования в одном-двух залогах As становится очень малым, а при следующем заглублении зонда вновь возрастает. Если это вызвано случайными препятствиями — одиночная галька, щепа и т. д., то этими залогами следует пренебречь и не вводить их в последующие расчеты.

Графу 9 высчитывают или для всего слоя грунта, при малых ко­ лебаниях As, или по выделенным слоям. Данные берут из графы 6, вычитая из последнего номера удара данного слоя последний номер удара предыдущего слоя.

Толщину слоя зондирования Sc (графа 10) высчитывают для всей толщи грунта или послойно из графы 7, как разницу между отметками по штанге, соответствующими каждому слою.

Среднее число ударов на 10 см погружения зонда (графа 11), харак­ теризующее прочность грунта, для всего слоя или послойно, вычис­

ходима минимальная глубина около 3,5 м. Но могут быть участки с меньшей глубиной, когда груз будет падать или в воздухе, или частью в воздухе, частью в воде. В этом случае энергия удара груза будет больше, чем при падении в воде. На основании опытов установлено, что для вычисления Ncp при падении груза в воздухе в числитель формулы (112) нужно вводить коэффициент 1,6. Для промежуточного случая, когда груз падает частью в воздухе, частью в воде, коэффи­ циент равен 1,3.

Далее в графу 5 вносят глубину по ординару подошвы каждого выделенного слоя. Прежде всего вносят поправку в глубину точки зондирования на превышение уровня над ординаром, данную водомер­ ным постом для момента зондирования. Затем, против номеров ударов, соответствующих подошве каждого слоя, вносят глубину по ординару, которая рассчитывается из графы 7 путем вычитания величины пре­ вышения уровня над ординаром из длины погрузившегося под воду зонда (постоянная зонда плюс соответствующая отметка по штанге).

Полученные данные наносят на график. Для этого на миллиметро­ вой бумаге по вертикальной оси (сверху вниз) откладывают глубину по ординару, а по горизонтальной — среднее число ударов на 10 см углубления зонда (в произвольном масштабе). Против глубины слоя (из графы 5) наносят точку, соответствующую А/с р (из графы 11). Из этой точки восстанавливают вверх вертикальную прямую до глубины подошвы вышележащего слоя. На графике вдоль вертикальной оси указывают вид грунта (графа 4).

2f3

Получается ступенчатый график, дающий наглядное представление о виде и прочности грунта на разных глубинах. Для каждого профиля канала (через 50—100 м) надо иметь два-три таких графика (у обеих бровок и на оси).

Лабораторные исследования грунтов. Эти исследования для целей

личается от принятых в грунтовых лабораториях других методик, от­ вечающих указаниям Государственных стандартов.

Номенклатура обязательных определений предусмотрена в соот­ ветствии с перечнем показателей, необходимых для определения грану лометрического класса и группы грунта по трудности разработки, ре­ гламентированных классификацией грунтов (табл. 7).

Рассмотрим кратко объемы работ по каждому испытанию.

Гранулометрический анализ. С и т о в ы й а н а л и з г р у н т о в (песков и гравелистых грунтов). Перед анализом взятые пробы грунта доводят до воздушно-сухого состояния, т. е. просушивают, для чего расстилают лист бумаги и рассыпают на нем образец возможно более тонким слоем. При этом все крупные комки раздавливают пальцами

истараются, по возможности, размельчить грунт до просушивания. Рассыпанный грунт оставляют на 1—2 суток.

264

Из воздушно-сухого грунта отбирают среднюю пробу в определен­ ном количестве, например, для грунтов: не содержащих фракций круп­ нее 2 мм — 200 г; содержащих фракции крупнее 2 мм до 10% — 600 г; содержащих фракции крупнее 2 мм более 10% — 2000—3000 г.

стараются не разрушить гранулометрические элементы, т. е. песчинки и пылинки.

Растертый грунт просеивают через сито с диаметром отверстий 10,5; 2 и 1 мм. Для этого грунт насыпают в колонку сит, вложенных одно в другое, причем сито с наибольшим диаметром отверстий поме­ щают наверху, а остальные располагаются в порядке постепенного уменьшения отверстий.

Оставшиеся на ситах после просеивания фракции промывают, вы­ сушивают. Затем взвешивают на технических весах и определяют поте­ рю в весе при просеивании. Если потеря не превосходит 2% по весу, она разносится пропорционально весу каждой фракции, если потеря больше 2%, то анализ повторяют.

Из части грунта, прошедшей через сито с диаметром отверстий 1 мм, отбирают среднюю пробу весом 30—50 г, заливают ее водой, кипятят в течение 1 ч, охлаждают и переносят на сита с отверстиями диаметром 0,1 мм.

Остаток на сите высушивают и просеивают на ситах 0,5 и 0,25 мм и взвешивают. Результаты взвешивания заносят в таблицу, затем вы­ числяют содержание фракций в процентах.

П и п е т о ч н ы й м е т о д . Этот метод применяется для опре­ деления гранулометрического состава глинистых, суглинистых и су­ песчаных грунтов. Песчаные грунты исследуются пипеточным методом только в случаях, когда ситовым методом предварительно установлено, что частиц диаметром меньше 0,1 мм содержится больше 10%.

Разделение грунта на фракции пипеточным методом основано на различной скорости падения частиц разной крупности в воде при от­ стаивании.

Определение удельного веса. Под удельным весом образца грунта понимается отношение веса частиц грунта, высушенных при 100— 105° С до постоянного веса, к объему вытесненной им жидкости.

Для определения удельного веса грунтов, кроме грунтов засолен­ ных (солончаки, грунты морского происхождения, грунты с видимыми выцветами солей и т. п.) и грунтов с активными коллоидами (жирные глины), применяют дистиллированную воду.

Для подготовки проб выполняют следующие операции:

грунт с содержанием частиц крупнее 2 мм рассеивают на сите с отверстиями 2 мм, оставшиеся на сите частицы размельчают в ступке, просеивают и добавляют к пробе;

среднюю пробу отбирают из воздушно-сухого грунта методом ква­ дрантов;

из средней пробы берут навеску около 15 г на каждые 100 мл ем­ кости мерной колбы и высушивают ее до постоянного веса при 100— 105° С; емкость мерной колбы должна быть не менее 100 мл.

265

стоянного веса, и взвешивают колбу с содержимым; вычитанием пер­ вого веса из второго определяют вес введенного в колбу грунта (g0); кипятят содержимое колбы 30 мин (пески и супеси) или 1 ч (су­

глинки и глины); доливают колбу до мерной черты прокипяченной дистиллированной

водой и охлаждают содержимое до 20° С; поправляют положение мениска путем добавки в колбу нескольких

капель воды, тщательно обтирают свободное от жидкости горло колбы внутри (куском фильтровальной бумаги, свернутой в трубочку), после чего взвешивают (вес^);

освободив колбу от содержимого, тщательно споласкивают ее, на­ ливают кипяченую дистиллированную воду, имеющую температуру

gt — вес колбы с введенным грунтом и водой, налитой до мерной черты, г;

g2 — вес колбы с водой (до мерной черты), г. Результат выражают с точностью до 0,01 г/см3.

Взвешивание производится на технических весах с точностью до 0,01 г.

Для каждого образца грунта производятся два параллельных оп­ ределения удельного веса.

За удельный вес образца принимают среднее арифметическое ре­ зультатов параллельных определений. Расхождение в параллельных определениях допускается не более 0,02 г!см3.

Удельный вес засоленных грунтов и грунтов с активными коллои­ дами определяется с применением керосина, причем воздух из грунта удаляют с помощью вакуума. Степень вакуума определяется началом выделения пузырьков воздуха. Продолжительность удаления воздуха должна быть не менее 12 ч.

Получаемые данные записываются по следующей примерной форме (табл. 8).

Определение объемного веса связных грунтов. Под объемным весом образца грунта понимается вес единицы объема образца грунта.

Для связных грунтов различают: объемный вес грунта в естествен­ ном состоянии, определяемый делением веса образца грунта с естест­ венной влажностью на объем этого образца в его естественном состоя­ нии; объемный вес сухого грунта, определяемый делением веса образ­ ца, высушенного при 100—105° С до постоянного веса, на объем этого

266

образца в его естественном состоянии и увлажнении (т. е. до высуши­ вания).

М е т о д р е ж у щ е г о к о л ь ц а . Для грунтов, поддающихся обработке обычным ножом, применяется метод режущего кольца. Вну­ тренний диаметр кольца — не менее 50 мм, высота 30 мм и толщина стенок 1,5—2 мм.

Поставив на монолит грунта кольцо острым краем вниз и придер­ живая его левой рукой, вырезают острым ножом столбик грунта диа­ метром, равным внешнему диаметру кольца. Одновременно с этим поне­ многу нажимают на кольцо, насаживая его на столбик. Острые края кольца при этом окончательно выравнивают и зачищают столбик грун­ та. Избыток грунта, выступающего из кольца, срезают ножом.

Вырезанный образец высушивают при 100—105° С до постоянного веса и вычисляют объемный вес.

Образцы взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г. Полученные данные записывают в таблицу установленной формы. М е т о д п а р а ф и н и р о в а н и я . Для грунтов, не поддаю­

щихся вырезке кольцом, применяется метод парафинирования. Обра­ зец грунта объемом не менее 30 см3 зачищают ножом для удаления острых выступающих частей, взвешивают и обвязывают тонкой ниткой, оставляя свободный конец длиной 10—15 см. Затем образец погружают на нитке в парафин, нагретый несколько выше точки его плавления (обычно 57° С).

Пузырьки воздуха, обнаруженные в парафиновой оболочке образца, удаляют, прокалывая их и заглаживая отверстия нагретой иглой. За­ тем образец взвешивают для определения его веса с парафином.

Образец подвешивают на крючок весов и взвешивают в дистиллиро­ ванной воде. После этого его высушивают фильтровальной бумагой и еще раз взвешивают на воздухе, чтобы убедиться, что в грунт не про­ никла вода (это было бы заметно по увеличению веса).

Определив вес парафинированного образца в воде, парафин снима­ ют, зачищают верхнюю оболочку грунта. Образец делят на две части и определяют влажность.

После этого вычисляют объемный вес образца и полученные данные записывают в таблицу определенной формы.

Определение объемного веса несвязного грунта, например песка, производится в предельно рыхлом и в предельно плотном состояниях.

267

Определение влажности. Под влажностью образца грунта понимает­ ся содержание в нем воды, удаляемой высушиванием при 100—105° С до постоянного веса, выраженное в процентах к весу абсолютно сухого грунта.

т. е. до тех пор, пока разница между двумя последующими взвешивани­ ями будет не более 0,02 г. Образцы взвешивают с точностью до 0,01 г. Стаканчик с грунтом охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием.

Влажность грунта вычисляют в процентах. Результат выражается с точностью до 0,1%.

Для каждого образца грунта выполняют не менее двух определений. Получаемые данные записываются в таблицу определенной формы.

Пластичность грунта. Способность связных грунтов под влиянием внешнего воздействия изменять свою форму (деформироваться) без разрыва сплошности и сохранять эту форму после прекращения этого воздействия называется пластичностью.

Определение прилипаемости грунта. Под прилипаемостью грунтов понимается их способность при известном увлажнении прилипать к предметам. Прилипаемость выражают в граммах отрывающего усилия на квадратный сантиметр. Прилипаемость грунта является характери­ стикой, дополняющей гранулометрический состав и пластичность. Определение прилипаемости производится обычно в лабораторных условиях.

При капитальных дноуглубительных работах с целью уточнения группы грунта по трудности разработки надлежит отбирать образцы каждой разновидности грунта и направлять их в лабораторию для анализа.

Образцы грунтов отбираются: со дна (откосов) прорези — при воз­ можности использования водолазных средств; из черпака землечерпа­ тельного снаряда; с ножа разрыхлителя землесосного снаряда.

На каждый образец грунта составляют сопроводительный паспорт.

§ 89. Определение группы грунта по трудности разработки

Рассмотрим примеры определения группы грунта по трудности разработки.

Примеры. 1. На участке дноуглубительных работ залегают моренные суглин­ ки, содержащие включение гравия до 10%. Верхний слой грунта (5—7 и) раз­

(глубина 6 м), № 2 — из нижнего (глубина 9 м). Образцы направлены в грунто­

268

Т а б л и ц а 9