21. Оптимальная влажность грунта и методика её определения

Эффективное уплотнение грунта возможно при значениях естественной (фактической) влажности грунта, близкой к значениям оптимальной. Оптимальная влажность – влажность грунта, при которой достигается максимальная плотность сухого грунта (скелета грунта) при стандартном уплотнении.

Значение оптимальной влажности определяется в лабораторных условиях или примерно рассчитывается по значению влажности на границе текучести W_т:

,

где – переходный коэффициент, зависящий от вида грунта

Максимальная плотность является основной исходной характеристикой при назначении коэффициента уплотнения грунта в теле насыпи и контроле качест­ва уплотнения.

Опти­мальная влажность служит одним из критериев для оценки возможности и методов использования грунта для от­сыпки насыпи, а также яв­ляется важным параметром технологи­ческого процесса уплотнения.

Испытание проводится в приборе Союздорнии для стандартного уплотне­ния.

Рисунок 25 – Схема прибора Союздорнии для стандартного уплотнения грунтов

1– поддон; 2 – разъемный цилиндр емкостью 1000см³; 3 – кольцо;

4 – насадка; 5–наковальня; 6 – груз массой 2,5кг;

7 –направляющий стержень; 8 –ограничительное кольцо;

9 – зажимные винты.

По полученным в результате испытаний значениям плот­ности и влажности уплотненных образцов определяют плотность скелета (сухого) грунта (_ск) с погрешностью до 0,01 г/см³

Строят график зависимости плотности скелета от влажнос­ти грунта, откладывая по оси абсцисс влажность уплотненных образцов в масштабе 1 см –2%, а по оси орди­нат – плотность скелета грунта в масштабе 1 см – 0,05 г/см³. На­ходят максимум полученной зависимости и соответствующие ему величины максимальной плотности скелета грунта (_ск) на оси ординат и оптимальной влажности (W_опт) на оси абсцисс.

Точность считывания значений должна быть для _макс – 0,01 г/см³, а для W_опт – 0,1%.

Рисунок 26 - Пример построения графика зависимости плотности скелета грунта

от влажности при стандартном уплотнении

22. Методы контроля качества уплотнения грунтов

При операционном контроле качества уплотнения грунтов допускается (СНиП 3.06.03-85) использовать ускоренные и полевые экспресс-методы и приборы.

В полевых условиях плотность и влажность грунтов можно опреде­лять

1– по принципу объемно-весового метода с помощью модернизирован­ного плотномера-влагомера Н. П. Ко­валева (для связных грунтов).

Рисунок 27 - Плотномер-влагомер Н. П. Ковалева

Основной частью прибора является поплавковое устройство. Оно состоит из корпуса 7 с трубкой 3, на которой нанесены применительно к различным грунтам четыре шкалы. Одна шкала (р) предназначена для определения плотности их скелета р_ск: "Ч" – гумусовых, "П" – песчаных и "Г" – глинистых грунтов. Заканчивается трубка крышкой 2.

Внутри трубки находится тарировочный груз 6. Для обеспечения устойчивости поплавка в вертикальном положении к нему с помощью стоек 8 прикреплен поддон 9 в виде массивного диска. Поплавко­вое устройство находится в футляре-резервуаре 4 как при испытаниях, так и в транспортном положении.

При определении плотности влажного грунта в резервуар за­ливают воду до зафиксированной внутренней отметки уровня 5 и опус­кают поплавок без сосуда 10. На крышку поплавка устанавливают ре­жущее кольцо 1 с пробой грунта, взя­той из земляного полотна, и по уров­ню воды на шкале определяют плот­ность (г/см³) влажного грунта.

Для определения плотности ске­лета пробу грунта высыпают из режу­щего кольца в сосуд 10, наливают в него воду и тщательно перемешивают до ликвидации комков. После выхода пузырьков воздуха из разжиженного грунта сосуд устанавливают на под­дон, поплавок погружают в воду и по шкале, соответствующей виду грун­та, определяют плотность его ске­лета.

Влажность грунта определяют по специальным номограммам или по формуле

2 – Методом лунки (методом замещения объема )( для несвязных, мерзлых и крупнообломочных грунтов).

На уплотненном слое грунта вы­равнивают небольшую площадку и выкапывают лунку глубиной ³/4 толщины слоя и объемом 6-10 л.

Грунт из лунки тщательно собира­ют и определяют его массу.

Для определения объема лунки над ней устанавливают двойную жестяную воронку (рисунок 28).

Рисунок 28 - Определение плотности грунта ме­тодом лунки

В лунку и нижнюю воронку засыпают сухой песок с зернами размером до 2 мм (не содержащий глинистых и пылеватых частиц) с помощью мер­ного цилиндра вместимостью 0,1 — 0,25 л без встряхивания.

Вычитая из общего объема засыпанного песка его объем, находящийся в воронке, получают объем песка в лунке, т. е. объем лунки. Плотность грунта полу­чают из отношения массы извлечен­ного из лунки грунта к объему лунки.

Влажность грунта определяют способом его высушивания до посто­янной массы. Плотность скелета грунта определяют по формуле

3 – Дина­мический зонд (динамический пенетрометр)

Прибор состоит из штанги 5 с конусным наконеч­ником, направляющей 3 с ограни­чителем высоты подъема гири и руко­яткой 1, наковальни 4 и гири 2. Масса гири 2,5 кг, площадь основа­ния конуса 2 см², глубина зондиро­вания 30 см от поверхности слоя.

При испытаниях прибор устанав­ливают вертикально и забивают гирей конусный наконечник. После забивки конуса на 20 см фик­сируют количество ударов, необходи­мых для погружения конусного на­конечника на последние 10 см глу­бины. После забивки наконечника на 30 см прибор с помощью ручек извле­кают и приступают к испытаниям в следующей точке. При необходимос­ти проведения в одном месте несколь­ких параллельных испытаний рас­стояние между точками зондирования должно быть не менее 30 см.

Качество уплотнения оценивают по условному динамическому сопро­тивлению грунта.

Для определения плотности грун­та используют градуировочные гра­фики или корреляцион­ные зависимости.

Рисунок 29 - Динамический плотномер

При операционном контроле качества сооружения земляного полотна плотность грунта следует контролировать (СНиП 3.06.03-85) в каждом технологическом слое по оси земляного полотна и на расстоянии 1,5-2,0 м от бровки, а при ширине слоя более 20 м - также в промежутках между ними.

Контроль плотности грунта необходимо производить на каждой сменной захватке работы уплотняющих машин, но не реже чем через 200 м при высоте насыпи до 3 м и не реже чем через 50 м при высоте насыпи более 3 м.

Контроль плотности верхнего слоя следует производить не реже чем через 50 м.

Дополнительный контроль плотности необходимо производить в каждом слое засыпки пазух труб, над трубами, в конусах и в местах сопряжения с мостами.

Контроль плотности следует производить на глубине, равной 1/3 толщины уплотняемого слоя, но не менее 8 см.

Отклонения от требуемого значения коэффициента уплотнения в сторону уменьшения допускаются не более чем в 10 % определений от их общего числа и не более чем на 0,04.

Контроль влажности используемого грунта следует производить, как правило, в месте его получения (в резерве, карьере) не реже одного раза в смену и обязательно при выпадении осадков.