Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 57 )

Рис. 63. График зависимости плотности сухого грунта от его влажности и содержания мелкозема в грунте

1 - нижняя граница; 2 - средняя линия; 3 - верхняя граница.

Уклон участка кривой обеспеченности от 10 до 90% может характеризовать ту неоднородность изучаемых характеристик (например, rd, W, P% и др.), которая получается вследствие неоднородности физико-механических характеристик карьерных грунтов, а также в зависимости от способа производства работ.

9.3. Для оценки неоднородности физико-механических характеристик грунтов, укладываемых в сооружения, может быть использован следующий упрощенный способ определения коэффициентов неоднородности:

а) коэффициент неоднородности коэффициента разнозернистости грунтов:

; (160)

б) коэффициент неоднородности плотности сухого грунта:

; (161)

в) коэффициент неоднородности влажности грунта:

; (162)

г) коэффициент неоднородности процентного содержания мелкозема:

; (163)

д) коэффициент неоднородности приведенного коэффициента пористости, характеризующей степень уплотнения грунта:

; (164)

где Пi - процент обеспеченности в долях единицы.

Аналогично приведенным выше могут быть построены кривые обеспеченности и кривые связи для других физико-механических характеристик грунтов.

При укладке в плотины разнозернистых сыпучих и глинистых грунтов получается большая неоднородность их физико-механических характеристик. Отсутствие надлежащего контроля за технологией разработки грунтов в карьерах и укладки их в сооружения (разравнивание на карте, увлажнения, уплотнения и т. п.) может существенно влиять на неоднородность характеристик уложенных грунтов.

Для того, чтобы сооружение было возведено из грунтов с большими коэффициентами разнозернистости, но с однородными физико-механическими характеристиками, необходимо, чтобы значения коэффициентов неоднородности ar, aW, , , ap и другие изучаемые и контролируемые характеристики были бы постоянными (с учетом допускаемых отклонений) в любой точке тела сооружения.

По графику обеспеченности приведенного коэффициента пористости находятся три значения , , .

Подставляя эти значения в формулу

, (165)

можно построить кривые, ограничивающие допускаемые отклонения (кривые 2 и 3 на рис. 60). Кривая, построенная при значении будет совпадать с кривой, построенной по данным табл. 52. По кривой обеспеченности можно брать любые значения приведенного коэффициента пористости в пределах 10 % £ £ 90% обеспеченности.

Для того, чтобы обеспечить равномерную деформативность уложенных грунтов в призмы, обратные фильтры, переходные зоны плотины, необходимо, чтобы значения приведенных коэффициентов пористости были бы одинаковыми в любой точке грунта, уложенного в сооружение.

Из табл. 51 (столбец 9) видно, что значения приведенного коэффициента пористости e0e различных по своему грансоставу грунтов, уложенных в тело Нурекской плотины, почти одинаковы и в среднем равны = 0,57. Поскольку e0e является почти постоянной величиной для всех грунтов, уложенных в тело плотины, можно сделать вывод, что степень уплотнения грунтов везде одинакова. Следовательно, и их деформативные свойства будут одинаковыми при одинаковых условиях их работы в сооружении.

По данным, приведенным в табл. 55, на рис. 64 построен график rd = f (K60,10) при = 0,57. На этом же графике нанесены точки из табл. 51, характеризующие отдельные пробы грунтов.

Таблица 55

				rd, т/м3
5	1,30	1,87	3,51	1,88
10	1,47	2,04	3,97	1,95
50	1,92	2,49	5,18	2,08
100	2,15	2,72	5,80	2,13
200	2,42	2,99	6,54	2,19
300	2,59	3,16	7,00	2,21
400	2,72	3,29	7,34	2,23
500	2,82	3,39	7,60	2,24
600	2,90	3,47	7,83	2,26
700	2,98	3,55	8,05	2,27

Рис. 64. График зависимости плотности сухих грунтов, уложенных в призмы, переходные зоны и ядро Нурекской плотины, от коэффициента разнозернистости

Данные столбца 15 (табл. 51) показывают, что значения пористости n, подсчитанные по формуле

, (166)

почти не отличаются от значений пористости, полученной по опытным данным. Такое совпадение значений пористости грунтов, уложенных в тело Нурекской плотины, подтверждает возможность использования формулы (166) для нахождения пористости при известном гранулометрическом составе грунта.

В табл. 51 (столбец 14) приводятся данные значений коэффициента раскладки, а в столбце 16 - коэффициента неоднородности плотности грунтов, уложенных в тело Нурекской плотины.

9.4. Для оценки деформативных свойств несвязных грунтов, уложенных в плотины, необходимо определять величину относительной плотности Id по формуле (2).

Значения коэффициентов пористости emax и emin, входящие в формулу (2), определяются опытным путем с помощью мерного бака. Размеры бака зависят от гранулометрического состава исследуемого грунта и должны удовлетворять условию (107).

В мерный бак два раза засыпается исследуемый грунт и определяется плотность сухого уложенного грунта. Сначала грунт насыпается послойно, равномерно (без сбрасывания его с высоты), совсем не уплотняется и определяется плотность сухого насыпного грунта, т. е. rdmin; затем грунт насыпается в бак второй раз и после максимально возможного его уплотнения определяется плотность сухого грунта rdmax.

Коэффициенты пористости определяются по формулам:

emax (rs - rdmin) / rdmin; (167)

emin (rs - rdmax) / rdmax; (168)

ex = (rs - rd, x) / rd, x; (169)

где rs - плотность частиц укладываемого грунта; emax - коэффициент пористости грунта при рыхлом сложении; emin - коэффициент пористости грунта при плотном сложении; ex - коэффициент пористости уложенного грунта.

Практически для горной массы и гравийно-галечных грунтов определять emax и emin с помощью мерного бака почти невозможно.

С достаточной для практических целей точностью можно пользоваться данными исследований по изучению модельных грунтов. Модельный грунт должен подбираться с различными значениями коэффициента разнозернистости. Форма частиц модельного грунта должна соответствовать форме частиц укладываемого грунта (т. е. модельный грунт должен подбираться из грунта, укладываемого в плотину).

Подробно об определении коэффициента относительной плотности Id (выраженного через приведенные значения коэффициента пористости) изложено в приложении 4.

10. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ

10.1. Определение нормативных и расчетных значений плотности грунта в сухом состоянии (rd).

10.1.1. Для оценки качества грунтов основания и тела плотины по данным геотехконтроля определяются расчетные значения плотности рассматриваемого грунта в сухом состоянии rd, которые сравниваются с заданными в проекте.

10.1.2. В соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.05-84 [48] за расчетное значение плотности грунта в сухом состоянии в основании и теле плотин в расчетах по первой группе предельных состояний следует принимать величину rd, вычисленную при односторонней (а в особо оговоренных случаях при двусторонней) доверительной вероятности a = 0,95 (rd,I*). В расчетах по второй группе предельных состояний расчетное значение плотности принимают равным нормативному (rd,II*).