Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 55 )

График динамического зондирования следует выполнять, как правило, в следующих масштабах:

по вертикали - глубина зондирования - 1:100;

по горизонтали - условное динамическое сопротивление в 1 см - 2 МПа.

8.9.3. Статическое зондирование

8.9.3.1. Статическое зондирование заключается во вдавливании зонда в грунт с одновременной регистрацией общего усилия пенетрации и сопротивления пенетрации наконечнику зонда.

8.9.3.2. Установки статического зондирования в большинстве случаев состоят из следующих узлов: зонда (включающего наконечник и штанги), домкрата или домкратов (винтовых, реечных, гидравлических или др.) для вдавливания зонда; анкерных свай (или балласта) для нейтрализации реактивного давления; измерительной аппаратуры для регистрации общего сопротивления пенетрации и сопротивления пенетрации наконечнику зонда. Наиболее распространенными и совершенными являются установки: СПК, разработанная ВСЕГИНГЕО; УЗК-3 конструкции института Фундаментпроект; С-832 БашНИИстроя; С-979 (СП-36) и СП-59.

Основные параметры оборудования для определения статического зондирования приведены в табл. 50.

Таблица 50

Состав оборудования и его характеристика	Основные параметры оборудования
Головка зонда:
геометрическая форма конструкции	Конус с углом при вершине 60°
диаметр основания, мм	36
Штанги зонда:
диаметр, мм	36
Механизм вдавливания
предельные величины усилия вдавливания, кг:
конуса в грунт	Не менее 5000
зонда в целом	Не менее 10000
Скорость погружения зонда, м/мин	0,2-3,0
Приборы регистрации зондирования
схема измерения сопротивления грунта	Общее сопротивление грунта по боковой поверхности зонда или сопротивление грунта на участке боковой поверхности, примыкающем к конусу
специальная рейка	Цена деления шкалы рейки 1 см

Примечание: конструкция зонда должна обеспечивать раздельное определение сопротивления грунта конусу и по боковой поверхности зонда.

8.9.3.3. Статическое зондирование следует осуществлять циклами, в состав которых входит:

- равномерное вдавливание зонда с периодической - через 20 см (при резких изменениях сопротивления грунта конусу зонда pк - через 10 см) регистрацией величины сопротивления грунта вдавливанию или непрерывной автоматической записью этих величин на диаграммных лентах приборов;

- поднятие штока домкрата (или захватывающего устройства) в верхнее положение и наращивание (по мере необходимости) следующего звена штанг.

8.9.3.4. Для определения характеристик грунтов и несущей способности свай скорость погружения зонда должна сохраняться постоянной - около 0,5 м/мин. Скорость извлечения зонда не ограничивается.

8.9.3.5. Результаты статического зондирования следует оформлять в виде совмещенных графиков изменения по глубине удельного сопротивления грунта конусу зонда pк и общего сопротивления грунта боковой поверхности зонда p0, или на графиках следует показать значения удельного сопротивления грунта на участке боковой поверхности зонда на данной глубине ph.

8.9.3.6. Графики статического зондирования следует выполнять, как правило, в следующих масштабах:

по вертикали - глубина зондирования - 1:100;

по горизонтали - удельное сопротивление грунта конусу зонда pк в 1 см - 2 МПа;

по горизонтали - общее сопротивление грунтов трению по боковой поверхности зонда p0 в 1 см - 0,5 т;

по горизонтали - удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности зонда на данной глубине ph в 1 см - 1 т/м2.

8.10. Испытания грунтов на сдвиг лопастными приборами

8.10.1. Испытание лопастным прибором заключается в сдвиге по цилиндрической поверхности объема грунта путем вращения крестообразной лопасти (крыльчатки, образованной двумя взаимно перпендикулярными пластинками), заглубленной на штангах в грунт ниже забоя скважины. Пластинки, образующие крестообразную лопасть, имеют высоту hl и ширину Dl.

8.10.2. При заглублении крыльчатки в грунт ниже дна выработки на величину более hl срез грунта происходит по полной поверхности цилиндра высотой hl и диаметром Dl.

При заглублении крыльчатки в грунт ниже дна выработки на величину менее hl срез происходит по боковой поверхности цилиндра, имеющего высоту, равную заглублению крыльчатки, и его нижнему основанию диаметром Dl.

8.10.3. Для глинистых грунтов текучей и мягкопластичной консистенции испытания лопастным прибором являются единственным методом определения сопротивления сдвигу, так как отобрать из них образцы грунта для лабораторных испытаний практически невозможно.

8.10.4. Испытания лопастными приборами связных грунтов позволяют определить две их характеристики:

а) сопротивление сдвигу, которое оказывается близким по величине прочности на сдвиг, определяемой испытаниями одноосным сжатием;

б) чувствительность (структурную прочность), которая характеризует влияние нарушения структуры на прочность грунта и определяется отношением между сопротивлением грунта сдвигу в ненарушенном и нарушенном состояниях.

При этом следует учитывать, что испытания лопастным прибором не позволяют определять раздельно величины сцепления c и угла внутреннего трения j.

8.10.5. Используя данные испытаний грунта лопастными приборами для грунтов текучей и мягкопластичной консистенции, в расчетах обычно принимают, что получаемое общее сопротивление сдвигу равно сцеплению грунта; это близко к действительности, так как для этих грунтов угол внутреннего трения очень мал.

8.10.6. Испытания грунтов лопастным прибором чередуются с бурением скважины, необходимость обсадки которой определяется состоянием проходимых грунтов. Глубина испытаний обычно ограничивается 10-12 м. Бурение скважины заканчивают выше отметки очередного испытания с тем, чтобы крыльчатка при испытании находилась ниже забоя скважины не менее чем на 5 Dl.

8.10.7. Крыльчатку, опущенную в забой скважины на штангах, вдавливают (или забивают) в грунт до заданной глубины испытания. Вращают крыльчатку с помощью специального устройства-головки, устанавливаемой под устьем скважины и соединяемой с крыльчаткой штангами. Вращая крыльчатку со скоростью 0,1-0,2° в 1 с, производят срез грунта в ненарушенном состоянии и фиксируют значение максимального крутящего момента.

8.10.8. После окончания испытания по определению сопротивления грунта сдвигу производят пять-шесть полных оборотов крыльчатки и фиксируют значение крутящего момента, соответствующее прочности грунта на сдвиг в нарушенном состоянии, затем прибор снимают, крыльчатку и штанги извлекают, а скважину доуглубляют для последующего испытания.

В тех случаях, когда срез грунта крыльчаткой происходит по полной поверхности цилиндра, сопротивление грунта сдвигу определяется по формуле:

t = Mmax,к / Kк (157)

где t - сопротивление грунта сдвигу, МПа; Mmax,к - максимальный крутящий момент, кг·см; Kк - постоянная, зависящая от ширины лопасти Dl и высоты hl крыльчатки, см3:

. (158)

8.10.9. Чувствительность грунта определяется как отношение сопротивлений грунта сдвигу в ненарушенном и нарушенном состояниях или отношение максимального крутящего момента к моменту, зафиксированному после пяти-шести полных оборотов крыльчатки.

По степени чувствительности глинистые грунты подразделяют на следующие:

малочувствительные (чувствительность 1-4);

чувствительные (чувствительность 4-8);

сверхчувствительные (чувствительность более 8).

8.10.10. Наиболее распространенными лопастными приборами являются: СП-52, разработанный Фундаментпроектом; лопастной прибор конструкции ВНИИ транспортного строительства; сдвигомер СК-8, сконструированный в Калининском политехническом институте.

9. КОНТРОЛЬ ЗА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ РАЗНОЗЕРНИСТЫХ ГРУНТОВ, УКЛАДЫВАЕМЫХ В СООРУЖЕНИЯ ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

9.1. Для возведения каменно-земляных плотин (ядер, экранов, призм, переходных зон, фильтров) используются грунтовые материалы с большим значением коэффициента разнозернистости K60,10 (K60,10 = d60 / d10), причем коэффициент разнозернистости грунтов, укладываемых в различные зоны плотины, изменяется в очень больших пределах. Например, для галечниковых призм Нурекской плотины (табл. 51) коэффициент разнозернистости изменяется от 25 до 600. При таком большом диапазоне изменения коэффициента разнозернистости очень трудно назначать начальную плотность укладываемого грунта и не менее трудно разработать методику контроля за грунтом, вкладываемым в призмы плотины. В табл. 51 приводятся данные изменения физико-механических характеристик грунтов, уложенных в Нурекскую плотину.

9.2. Известно, что при одинаковой форме частиц грунта, входящих в его состав, с увеличением коэффициента разнозернистости плотность сухого грунта увеличивается и уменьшается пористость грунта. Для того, чтобы осуществлять контроль за плотностью грунта, укладываемого в сооружение (при большом диапазоне изменения его коэффициента разнозернистости), следует пользоваться зависимостями:

для сыпучих грунтов rd = f (K60,10),

для глинистых грунтов rd = f (P%),

где K60,10 = d60 / d10 - коэффициент разнозернистости; P% - процентное содержание мелкозема.

Зависимости rd = f (K60,10) и rd = f (P%) могут быть получены в самый начальный период укладки грунтов непосредственно в профильные объемы сооружения. Для построения этих зависимостей необходимо иметь не менее 50 характеристик гранулометрического состава грунтов, уложенных в сооружение, и соответствующие этим составам грунта: плотность сухого грунта rd, коэффициент разнозернистости K60,10, влажность W, процентное содержание мелкозема P% (только для связных грунтов), плотность частиц rs материала грунта. По перечисленным выше данным расчетным путем определяются следующие величины: