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

Таблиця 11.1.

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

Продовження таблиці 11.1

1	2	3	4
Дрібнозернисті і гравелисто-галечникові з крупними включеннями	Із шурфиків	Питома вага, вологість	200—400 м3
		Механічний склад	1000—2000м3
		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).

11.4 Компресійна крива

11.5 Епюри тисків у грунті

Рис. 11.6. 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 (11.1),

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.

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

Радіометричний метод оцінки щільності грунтів засно-ваний 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 обсадної 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/ ), 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:

(11.2)

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 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.