Кількість контрольних проб для визначеня властивостей грунту що укладається в напірні насипи інженерних споруд

Грунти	Метод відбору проб	Шукані характеристики	Обсяг укладеного грунту на одну контрольну пробу
1	2	3	4
Глинисті і піщані без великих включень	Металевими циліндрами (кільцями)	Питома вага, вологість	100–200 м3
		Коефіцієнт фільтрації, опір зрушенню, стисливість (для споруд I і II класу)	20–50 тис. м3
Дрібнозернисті і гравелисто-галечникові з крупними включеннями	Із шурфиків	Питома вага, вологість	200–400 м3
		Механічний склад	1000–2000 м3
		Коефіцієнт фільтрації, опір зрушенню, стисливість (для споруд I і II класу)	20–50 тис. м3
Грунти для дренажних призм і фільтрів	—	Механічний склад	25–50 м3

Систематичний контроль необхідний за процесом ущільнення грунту при укладанні його до профільного насипу і зворотної засипки пазух споруд. Потрібна щільність грунту в таких насипах задається об’емною масою ущільненого грунту в сухому стані і звичайно зазначена в проекті споруди. Якщо щільність грунту для насипів в проекті не зазначена, то слід керуватися вказівками СНіП Ш-І.3-62 (п. 3, 2) і приймати щільність грунту за об’ємною масою: для суглинків і глин не менше 1,6 г/см³; для супісків, піщаних і гравелисто-піщаних грунтів не менше 1,65 г/см³.

Склад визначених характеристик і необхідні кількості проб при укладанні грунту в насипу напірних гідротехнічних споруд регламентовані СНіП ІІІ-Б.1-62* з урахуванням виду укладається грунту і класу капітальності зведених споруд (табл. 5.1).

5.4 Компресійна крива

5.5 Епюри тисків у грунті

Рис. 5.6. Методи контролю щільності грунту: а – відбір проби ріжучим кільцем (1 – кільце; 2 – пристосування для забивання кільця після розчищення поверхні на 40–50 мм); б – відбір проби для визначення щільності методом шурфіка (1 – шурфік; 2 – конус, встановлюваний над шурфіком, 3 – мірний циліндр з просіяним одномірним сухим піском; 4 – коробка-ящик для грунту з шурфівка); в – ударник-щільномір ДорНІІ (1 – робоча частина густиноміра; 2 – упори; 3 – вантаж масою 2,5 кг, що скидається між упорами); г – пенетрометр ДІІТ-4 (1 – робоча частина у вигляді конуса з кутом загострення 30°; 2 – сталева трубка з поділками через 10 см; 3 – упори; 4 – вантаж масою 3,2 кг, що скидається між упорами); д, е – схеми вимірювання щільності грунту поверхневим і глибинним гамма-плотномірами (1 – джерело гамма-променів; 2 – розподільчий і захисний екран зі свинцю, 3 – блок лічильників; 4 – з’єднувальний коаксіальний кабель, 5 – реєстратор імпульсів випромінювання з джерелом електроживлення; 6 – корпус контрольно-калібрувального пристрою (ККП); 7 – обсадна труба з дюралюмінію для свердловини); ж, з – тарировочні графіки залежності показань радіометричних приладів від питомої маси і вологості грунту.

Найбільш простий і надійний метод ріжучого кільця, застосовуваний для будь-яких грунтів, крім сипучих, що розпливаються перезволожених і містять великі включення (рис. 5.6). Суть способу відома з грунтознавства і полягає у відборі проби грунту певного обсягу, визначенні його маси і ваговій вологості. Щільність грунту оцінюють по його об’ємній масі, що обчислюється за формулою:

і (5.1),

де — об’ємна маса грунту у вологому стані, г/см³

— об’ємна маса сухого грунту (скелета), г/см³;

— маса грунту разом з кільцем, г;

— маса порожнього кільця, г;

V — об’єм порожнини кільця, см³;

— вагова вологість грунту, %.

Недолік цього способу полягає в необхідності зважування та визначення вологості кожної проби, що пов’язано з великими витратами праці і часу.

Метод шурфіків застосовують на грунтах з кам’янистими включеннями, коли не можна відбирати проби кільцями. Грунт, який розробляється з невеликого шурфіка, збирають і зважують разом з тарою. Об’єм грунту, взятого з шурфіка, визначають, насипаючи в шурфік пісок з мірної скриньки. Над шурфіком рекомендується встановити конус з жерсті. Замість піску іноді використовують рідини. Щільність визначають так само, як і при методі ріжучого кільця, обчислюючи об’ємну масу вологого і сухого грунту за наведеними вище формулами (за вирахуванням обсягу піску в конусі). Метод шурфіков трудомісткий, і точність його відносно невелика.

Методи пенетрації засновані на вдавлюванні в грунт штампа певного розміру статичним або динамічним способом. Більш прості прилади для динамічної пенетрації. Щільність грунту оцінюється числом ударів вантажу певної маси, скидається з певної висоти, для занурення робочої частини пенетрометра в грунт на глибину 10 см. Ударник-щільномір ДорНИИ (мал. 5.6, в) застосовується в дорожньому будівництві для оцінки густини грунту тільки в поверхневому шарі. Робоча частина цього густиноміра має форму циліндричного стрижня довжиною 100 мм із площею основи 1 і 2 см².

При наявності тарувальних кривих методи пенетрації дуже зручні і прості, не вимагають відбору проб та їх зважування. Вони не отримали широкого поширення через відносно невисоку точність і необхідність тарировки для кожних конкретних умов.

Радіометричний метод оцінки щільності грунтів заснований на реєстрації випромінювання від джерела гамма-променів (цезій-137 з періодом напіврозпаду близько 30 років), що розсіюються товщею грунту. Зі збільшенням щільності грунту реєстрована інтенсивність випромінювання слабшає.

У даний час радіометричною лабораторію ВНИИГиМ розроблені і випускаються промисловістю для практичного застосування два типи приладів для контролю щільності грунту: поверхневі гама-густиноміри (ПГП) і глибинні гама-густиноміри (ГШ). Перша група приладів призначена для оцінки щільності верхнього шару відкритого грунту на глибину до 15 см, а друга — для оцінки щільності в межах величини товщі, прорізуваної свердловиною до 6 м, на відстані до 15–20 см від осі свердловини з обсадною трубою з дюралюмінію .

Щільність грунту оцінюється кількістю імпульсів випромінювання, що реєструються вимірювальною частиною приладу. Для отримання щільності грунту в загальноприйнятих показниках будують тарировочні графіки, на яких по горизонтальній осі відкладені значення об’ємної маси грунту (у діапазоні від 1,0 до 2,5 г/см³), а по вертикальній осі значення величини N або частіше відношення

де — кількість імпульсів, що реєструються приладом при роботі в досліджуваному грунті за певний проміжок часу (зазвичай за 1 хвилину);

— кількість імпульсів, що реєструються приладом при приміщенні робочої частини (зонду) в контрольно-калібрований пристрій, в якому зберігається зонд.

При використанні тарувальних кривих визначення щільності грунту зводиться до підрахунку кількості імпульсів в одиницю часу.

До недоліків радіометричного методу контролю щільності грунту слід віднести: значну похибку (± 2–3%); нестабільність показань приладів; необхідність визнання вологості іншими приладами; високу вартість приладів; необхідність дотримання певних правил безпеки.

Вологість грунту найчастіше визначають стандартним способом, витримуючи бюкси з пробами (5–7 г) у сушильній шафі при 100–105° С протягом 4–6 годин до постійної ваги. На основі результатів зважування проби вологого грунту з посудом (g₁), тієї ж проби після висушування (g₂) і посуду (g) обчислюють вагову вологість грунту у відсотках за формулою:

(5.2)

Для прискореного визначення вологості в умовах будівництва допускається застосування методу випалу грунту. Вологість при цьому обчислюють так само, як і при стандартному методі, але проби грунту висушують в порцелянових чашках шляхом випалювання в них спирту, яким після зважування заливають вологий грунт. Вага сухого грунту визначають через 1–2 хвилини після вигоряння спирту. Цей метод значно скорочує час визначення вологості (15–20 хв на 10 проб), але похибка у визначеннях досягає ± 1%. Метод випалу не можна застосовувати для грунтів з великим вмістом органічних залишків (більше 5%).

Вологість грунту можна визначити радіометричним методом за допомогою приладів типу НИВ (нейтронний вимірювач вологості). У них використовується джерело швидких нейтронів (плутоній + берилій), що опускається з робочим зондом у свердловину на глибину до 6 м. Процес роботи з цим типом приладів аналогічний роботі з глибинним гамма-плотномер. На тарувальних кривих по горизонтальній осі відкладені показники вологості грунту, а по вертикальній — N або . Радіометричний метод контролю вологості має ті ж якості і недоліки, що і радіометричний метод контролю щільності. Є радіометричні прилади, якими можна послідовно визначати щільність і вологість грунту.

Контроль положення і розмірів об’єктів ведеться геодезичної службою будівництва. Загальне керівництво з проведення геодезичного та лабораторного контролю покладено на головних інженерів будівельних підрозділів.

Таблиця 5.2