5.4. Задание №3.

Цели и результаты работы

Цель работы – ознакомиться с сущностью метода, его назначением, используемым оборудованием и методикой обработки результатов испытания грунтов ЛЗЗ.

Отчётные материалы по работе

1. Краткие сведения о методе

2. Используемое оборудование (рисунки, параметры)

3. Графический и табличный материалы результатов обработки данных испытания грунтов динамическим зондированием ЛЗЗ

Основные положения метода

Сущность метода испытания грунтов динамическим зондированием лёгкими забивными зондами (ЛЗЗ) аналогична их испытанию установкой УБП- 15М и приведена в разделе III. 2.2.2.

Лёгкие забивные зонды разработаны для ведения оперативного контроля за плотность послойной укладки песков в намывные и насыпные сооружения (дамбы или искусственные основания).

Применяемый до разработки ЛЗЗ метод контроля качества укладки грунтов в искусственные сооружения с помощью режущего кольца (см раздел III.3.3) весьма трудоёмок и дорог, что не даёт возможности оперативно с большей детальностью опробования устанавливать качество укладки грунта в сооружение, принимать решение о возможности продолжать возведение сооружения или выявлять необходимость доуплотнения уже уложенного слоя грунта.

Разработанные ЛЗЗ позволяют в течение нескольких минут, с минимальными трудозатратами, непосредственно на карте укладки грунта в сооружение, оценить его плотность сложения и принять решение о продолжении возведения сооружения или о необходимости доуплотнения уже уложенного грунта.

Оперативность и малая стоимость определения плотности грунта позволяют повысить детальность определения качества укладки грунта в сооружение и выявлять на картах отсыпки (намыва) зон с недостаточной степенью уплотнения. Последовательное послойное зондирование позволяет оценить искуственный грунтовый массив на всю его мощность.

В МГСУ были разработаны три модификации лёгких забивных зондов: ЛЗЗ-1, ЛЗЗ-2 и ЛЗЗ-3. ЛЗЗ-1 разрабатывался для поярусного контроля качества укладки грунтов в сооружение, а ЛЗЗ-2 и ЛЗЗ-3 для послойного оперативного контроля качества укладки грунтов в земляные сооружения.

При разработке соблюдался принцип геометрического подобия параметров ЛЗЗ установке УБП-15М, а для зонда ЛЗЗ-2 было соблюдено подобие и энергетических параметров, что позволило создать одинаковое давление под конусом ЛЗЗ-2 и УБП-15М.

Основные параметры лёгких забивных зондов ЛЗЗ-2 и ЛЗЗ-3 и их внешний вид приведены на Рис.40.

Параметры зондов		Модификация ЛЗЗ
		ЛЗЗ-1	ЛЗЗ-2	ЛЗЗ-3
Масса зонда Q, кг		4,0	2,0	1,0
Масса молота Мм, кг		10,0	5,0	2,5
Высота падения молота Н, см		40,0	20,0	20,0
Диаметр конического наконечника, мм		36,0	18,0	18,0
Угол при вершине конуса, градусы		60	60	60
Диаметр рабочей штанги, мм		20	10	10
Длина рабочей штанги l, см		120	100	70
Критическая глубина зондирования, см		30-40	15-20	5-10

Рис.40. Лёгкие забивные зонды конструкции МИСИ 1 - ЛЗЗ-1; 2 - ЛЗЗ-2; 3 – ЛЗЗ-3

Лёгкий забивной зонд ЛЗЗ-3 за счёт уменьшения массы молота до 2,5 кг и высоты его сбрасывания до 20 см обеспечили уменьшение энергии удара и сделали его более чувствительным к изменению плотности укладываемого грунта и обеспечили ему широкое применение при проведении оперативного контроля за послойно возводимыми искусственными земляными сооружениями.

В качестве показателя динамического зондирования при применении ЛЗЗ используют значение числа ударов молота, необходимое для погружение зонда на 10 см N (уд/дм):

�= 10 ∗ ^�,

ℎ

где n-число ударов молота в залоге, т.е. условно принятое число ударов,

после которого производиться замер осадки зонда; h – глубина погружения зонда за залог, см.

В настоящее время в соответствии с ГОСТ 19921-2001 в качестве показателя динамического зондирования используется условное динамическое сопротивление Рд (МПа). При необходимости перехода от показателя N к Рд можно воспользоваться номограммой, приведённой на Рис.41.

Рис. 41. Номограмма перехода от показателя динамического зондирования N для ЛЗЗ-3, ЛЗЗ-2 и УБП-15 к условному динамическому сопротивлению грунта Рд

При проведении оперативного контроля за качеством укладки грунта в земляные сооружения следят за соблюдением достижения минимально допустимого (контрольного) значения плотности сложения грунта (ρ_d^k).

При использовании ЛЗЗ следят за достижением минимального значения показателя динамического зондирования (N^к), соответствующего значению (ρ_d^k). Для установления зависимости между показателем динамического зондирования и плотностью скелета грунта проводится тарирование ЛЗЗ. Для этого проводят испытание грунтов динамическим зондированием в точках, представляющих собой вершины равностороннего треугольника со стороной 0,5 м. Анализируя результаты зондирования выбирают на некоторой глубине интервал, где по всем трём испытаниям величина показателя динамического

зондирования примерно одинаковая и рассчитывают среднее значение показателя (N^ср). Внутри этого треугольника, в интервале глубин, где показатели зондирования примерно равны, с помощью режущего кольца отбирают две пробы грунта ненарушенной структуры (см раздел III.2.6) и в лаборатории определяют значение плотности скелета грунта. Рассчитав среднее значение плотности скелета (ρ_d^ср) сопоставляют его со средним значением показателя динамического зондирования (N^ср). Проводя аналогичные работы в пунктах где плотность грунта меняется от рыхлого до плотного сложения, набирают данные по которым затем строят график зависимости показателя динамического зондирования от плотности скелета грунта (Рис.42)

Рис.42. К построению тарировочной кривой

Существует методика построения тарировочной зависимости без проведения отбора проб режущим кольцом и проведения зондирования. Она позволяет составить прогнозционную тарировочную зависимость для ЛЗЗ-3. Для этого необходимо:

1. Определить предельные плотности сложения песка ρ_d^min и ρ_d^max и плотность минеральных частиц ρ_s.

2. Рассчитать коэффициенты относительной уплотнённости песков

F_d:

F_d=₍ρ_s(ρ_d^max- ρ_d^min)_)/( ρ_d^min(ρ_s- ρ_d^max)₎

3. По графику зависимости коэффициента относительной

уплотнённости песка от показания динамического зондирования для ЛЗЗ-3 (Рис.43) установить теоретическое предельное значение показателя динамического зондирования для свежеуплотнённых песков (N^max).

Рис.43.График зависимости коэффициента относительной уплотнённости песка от показателя динамического зондированиядля ЛЗЗ-3.

4. Меняя значения N от 0 до N^max по данному графику (Рис.43) снимаем соответствующие им значения F_d.

5. Используя нижеприведённую формулу, а также величину F_d для заданного значения N рассчитывают значение плотности скелета песка:

ρ_d= (ρ_d^min(F+ ρ_s))/( ρ_s +Fρ_d^min).

6. По набранным значениям ρ_d и соответствующим им значениям N строят теоретическую тарировочную зависимость.

Номер зондировочного профиля	Интервал зондирования, см	Значение показателей зондирования N, уд/дм (Рд, МПа), в точках проведения испытаний
		Тз1	Тз2	Тз3	Тз4
I	0-10	13(5,75)	14(6,20)	7(3,10)	6(2,65)
	10-20	13(5,75)	21(9,29)	13(5,75)	12(5,31)
	20-30	11(4,86)	25(11,06)	25(11,06)	21(9,29)
	30-40	14(6,20)	31(13,72)	32(14,16)	26(11,50)
	40-50	22(9,73)	30(13,28)	45(19,92)	28(12,39)
	50-60	31(13,72)	32(14,16)	48(21,25)	30(13,29)

Условное динамическое сопротивление грунта рд, МПа (кгс/см^2)	Установка для динамического зондирования	Удельная энергия зондирования А, Н/см (кгс/см)
Менее 0,7 (7)	Легкая	280 (28)
От 0,7 до 17,5 (7-175)	Средняя (основная)	1120 (112)
Более 17,5 (175)	Тяжелая	2800 (280)

Категория относительной плотности песков

Категории относительной плотности	Значение Рд для песков(МПа)
	крупных и средней крупности независимо от влажности	Мелких маловлажных	Мелких водонасыщенных и пылеватых маловлажных	Пылеватых малонасыщенных
Рыхлые Средней плотности Плотные	Менее 3,5 3,5-12,6 Более 12,6	Менее 2,8 2,8-10,5 Более 10,5	Менее 2,1 2,1-8,4 Более 8,4	Менее 1,4 1,4-7,0 Более 7,0

Определение модуля общей деформации грунтов статическими нагрузками на штамп. 1 – Штамп, 2 – Домкрат, 3 – Прогибомеры, 4 - Анкерные сваи, 5 – Штанга, 6 – Ферма. Штамп – квадратная или круглая плита, служащая для передачи давления на грунт при полевых испытаниях грунтов методом пробных (опытных) нагрузок. Цель работы : ознакомиться с методом испытания грунтов статическими нагрузками на штампы для оценки их сжимаемости в полевых условиях и произвести пробное испытание грунтов.Основные положения метода и техническая характеристика штамповой установки: Все грунты деформируются – сжимаются за счет уплотнения под действием приложенной к ним статической нагрузки. Деформация грунтов слагается из упругой нагрузки, восстанавливающейся после снятия, и остаточной. Количественной характеристикой упругой и остаточной деформаций, т.е. сжимаемости, является модуль общей деформации Ео, используемой проектировщиками для расчета осадок сооружений. Модулем общей деформации называется коэффициент пропорциональности между приращениями нагрузки и осадки. Модуль общей деформации в полевых условиях чаще всего определяется по результатам испытания грунтов с помощью штампа в шурфах, скважинах, строительных котлованах. Для испытаний в котлованах и горных выработках применяют стандартные диски площадью 2500, 5000 и 10000 см2, в скважинах – площадью 600см2. На штамп передается нагрузка, на грунт – давление Р и измеряется осадка грунта ∆S. При этом объем сжимаемого грунта значителен и по глубине составляет около двух диаметров штампа, что по сравнению с другими методами наилучшим образом моделирует деформируемость грунтов в основании сооружений или в теле земляных сооружений. Статические нагрузки на штампы передаются ступенями до стабилизации осадки штампа при каждой ступени. Для создания давления на штамп существуют различные установки.

Графики зависимости осадки штампа от времени и удельного давления: S – осадка, P – удельное давление.

Авагян Тигран

Вариант 1.

Место испытания – скважина

Площадь штампа – 600см²

Испытываемый грунт – супесь

Глубина установки штампа – 9,5м

Удельное давление Р,Мпа	осадка штампа, мм
Sн	Sв	Sступ		Sn
Задано	Вычислено
0,05	0,05	0,05		0,1	0,1
0,1	0,2	0,2		0,4	0,5
0,15	0,2	0,2		0,4	0,9
0,20	0,35	0,25		0,6	1,5
0,25	0,35	0,3		0,65	2,15
0,30	0,45	0,45		0,9	3,05
0,35	0,35	0,4		0,75	3,8
0,40	0,2	1,15		1,35	5,15

 

Е₀=(1-µ²)*ὼ*d*∆P/∆S

µ=0,3

ὼ=0,8

d=27,65см (штамп 600см²)

∆P=0,2МПа

∆S=0,225см

Е₀=(1-0,3**2)*0,8*27,65*0,2/0,255=15,79МПа

Е_0,1-0,3=15,79МПа. Испытанная супесь относится к сжимаемым.

Абдул Ахад Хамаюн Хотак

Вариант 16.

Удельное давление Р,Мпа	осадка штампа, мм
	Sн	Sв	Sступ	Sn
	Задано		Вычислено
0,05	0,05	0,0	0,05	0,05
0,1	0,15	0,22	0,35	0,4
0,15	0,0	0,25	0,25	0,65
0,20	0,15	0,25	0,4	1,05
0,25	0,25	0,15	0,4	1,45
0,30	0,35	0,3	0,65	2,1
0,35	0,25	0,55	0,8	2,9
0,40	0,45	0,55	1,0	3,9

Место испытания - скважина

Площадь штампа - 600 см2

Глубина установки штампа – 7,0 м

Испытываемый грунт - песок средней крупности рыхлый

Е0=(1-µ2)*ὼ*d*∆P/∆S µ=0,3 ὼ=0,8 d=27,65см (штамп 600см2)

∆P=0,2 МПа ∆S=0,17 см Е0=(1-0,3**2)*0,8*27,65*0,2/0,17=23,7 МПа

Испытанный песок относится к малосжимаемым.

Дадоян Овик

Вариант 17.

Удельное давление Р,Мпа	осадка штампа, мм
	Sн	Sв	Sступ	Sn
	Задано		Вычислено
0,05	0,2	0,0	0,2	0,2
0,1	0,2	0,2	0,4	0,6
0,15	0,1	0,3	0,4	1,0
0,20	0,3	0,15	0,45	1,45
0,25	0,15	0,25	0,4	1,85
0,30	0,3	0,15	0,45	2,3
0,35	0,2	0,2	0,4	2,7
0,40	0,2	0,1	0,3	3

Место испытания - скважина

Площадь штампа - 600 см2

Глубина установки штампа – 2,5 м

Испытываемый грунт - песок мелкий средней плотности

Е0=(1-µ2)*ὼ*d*∆P/∆S µ=0,3 ὼ=0,8 d=27,65см (штамп 600см2)

∆P=0,2 МПа ∆S=0,17 см Е0=(1-0,3**2)*0,8*27,65*0,2/0,17=23,7 МПа Испытанный песок относится к малосжимаемым.

Малороев Магомед

Вариант 18.

Удельное давление Р,Мпа	осадка штампа, мм
	Sн	Sв	Sступ	Sn
	Задано		Вычислено
0,05	0,05	0,0	0,05	0,05
0,1	0,15	0,2	0,35	0,40
0,15	0,0	0,25	0,25	0,65
0,20	0,15	0,25	0,4	1,05
0,25	0,25	0,1	0,35	1,40
0,30	0,35	0,3	0,65	2,05
0,35	0,25	0,55	0,8	2,85
0,40	0,45	0,55	1,00	3,85

Место испытания - скважина

Площадь штампа - 600 см2

Глубина установки штампа – 10,5 м

Испытываемый грунт - супесь пластичная

Е0=(1-µ2)*ὼ*d*∆P/∆S µ=0,35 ὼ=0,8 d=27,65см (штамп 600см2)

∆P=0,2 МПа ∆S=0,165 см Е0=(1-0,35**2)*0,8*27,65*0,2/0,165=23,52 МПа

Испытанная супесь относится к малосжимаемой.

Амалган Еракчек

Вариант 19.

Удельное давление Р,Мпа	осадка штампа, мм
	Sн	Sв	Sступ	Sn
	Задано		Вычислено
0,05	0,2	0,0	0,2	0,2
0,1	0,2	0,2	0,40	0,6
0,15	0,1	0,25	0,35	0,95
0,20	0,3	0,15	0,45	1,40
0,25	0,15	0,25	0,40	1,80
0,30	0,3	0,15	0,45	2,25
0,35	0,2	0,2	0,4	2,65
0,40	0,2	0,1	0,3	2,95

Место испытания - скважина

Площадь штампа - 600 см2

Глубина установки штампа – 10,5 м

Испытываемый грунт - песок мелкий средней плотности

Е0=(1-µ2)*ὼ*d*∆P/∆S µ=0,3 ὼ=0,8 d=27,65см (штамп 600см2)

∆P=0,2 МПа ∆S=0,155 см Е0=(1-0,3**2)*0,8*27,65*0,2/0,155=25,99 МПа Испытанный песок относится к малосжимаемым.

Елисеев Евгений

Вариант 20.

Удельное давление Р,Мпа	осадка штампа, мм
	Sн	Sв	Sступ	Sn
	Задано		Вычислено
0,05	0,05	0,0	0,05	0,05
0,1	0,15	0,2	0,35	0,40
0,15	0,25	0,25	0,50	0,9
0,20	0,15	0,25	0,40	1,3
0,25	0,25	0,15	0,40	1,7
0,30	0,35	0,3	0,65	2,35
0,35	0,25	0,55	0,80	3,15
0,40	0,45	0,55	1,00	4,15

Место испытания - скважина

Площадь штампа - 600 см2

Глубина установки штампа – 12,0 м

Испытываемый грунт - супесь пластичная

Е0=(1-µ2)*ὼ*d*∆P/∆S µ=0,35 ὼ=0,8 d=27,65см (штамп 600см2)

∆P=0,2 МПа ∆S=0,195 см Е0=(1-0,35**2)*0,8*27,65*0,2/0,195=19,91 МПа Испытанная супесь относится к малосжимаемой.