Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 64 )

Рис. 2.1. Схема отбора проб грунта методом лунки

Рис. 2.2. Конусное устройство для определения плотности грунта методам лунки

Для того, чтобы при отборе грунта из лунки плита не сдвигалась, в ней предусмотрены отверстия для забивки костылей, которыми она крепится к грунту.

Размеры устройства для определения плотности крупнообломочного материала могут быть различными. Они зависят от размеров лунки, которые в свою очередь определяются крупностью материала и толщиной слоя отсыпаемого грунта.

2. Методика тарировки конусного устройства для определения плотности крупнообломочного материала

В результате тарировки устройства для определения плотности крупнообломочного материала должны быть найдены параметры, необходимые для замера объема лунки. Такими параметрами являются объем полого конуса Vк и объем вкладыша Vв.

Тарировка устройства для определения плотности крупнообломочного материала производится с помощью тарировочного бака цилиндрической или конической формы. Диаметр его верхнего основания совпадает с диаметром окна в плите, высота - несколько выше высоты нижнего конуса вкладыша.

Тарировка производится крупнозернистым однородным песком. Прежде всего определяется плотность сухого песка rd, применяемого для тарировки в рыхлом сложении. При этом песок тонкой струей из воронки высыпается в цилиндрический сосуд, объем и вес которого установлен заранее. В отличие от стандартной методики определения плотности песка в предельно-рыхлом сложении конец воронки нужно приподнять над дном цилиндрического сосуда с тем, чтобы смоделировать отсыпку грунта в лунку из воронки с помощью конусного устройства. При этом песок отсыпается в цилиндрический сосуд до тех пор, пока сверху образуется из песка конус, который срезается металлической линейкой, а сосуд с песком взвешивается на технических весах с точностью до 0,01 г, после чего путем деления массы на объем определяют плотность сухого песка в рыхлом сложении. Такие определения следует повторить 5-6 раз и из полученных данных взять среднее арифметическое.

При тарировке устройства для определения плотности крупнообломочного материала песком замеряются:

а) полный объем устройства вместе с тарировочным баком без вкладыша - Vа (рис. 2.3а);

б) объем устройства с тарировочным баком с помещенным внутри вкладышем - Vб (рис. 2.3б) и объем полого конуса Vк (рис. 2.3в).

Рис. 2.3. Схема тарировки устройства для определения плотности грунта методом лунки

1 - полый конус; 2 - загрузочная воронка; 3 - плита; 4 - тарировочный бак; 5 - вкладыш.

Полный объем устройства с тарировочным баком без вкладыша определяется следующим образом.

На ровной поверхности размещается тарировочный бак, на него сверху устанавливается плита, на которую в паз вставляется полный конус с вложенной в него загрузочной воронкой; имеющаяся в тубусе воронки заслонка поворачивается на небольшой угол с тем, чтобы насыпаемый в воронку песок сыпался в тарировочный бак тонкой струйкой.

Песок, которым производится тарировка устройства, в объеме, несколько превышающем необходимый объем для заполнения устройства и тарировочного бака, взвешивается на технических весах с точностью до 10 г в отдельных емкостях, получается масса m1, после чего песок высыпается через воронку до полного заполнения тарировочного бака и конуса. Тубус воронки перекрывается заслонкой, а оставшийся в воронке песок, высыпается в емкости и остаток песка вместе с ними взвешивается, получается масса m2.

Масса песка в приборе равна

ma = m1 – m2.

Полный объем прибора равен

Va = ma / rd.

Точно также производится тарировка устройства с вставленным вкладышем:

Vб = mб / rd.

Объем вкладыша Vв равен разности объемов Vа и Vб, т. е. Vв = Vа - Vб.

Для определения объема полого конуса на стол или в поддон с ровным дном кладется плита, в которую вставляется полый конус с воронкой и таким же способом определяется его объем Vк.

Результаты тарировки записывают в форме табл. 2.1.

Таблица 2.1

Плотность песка в рыхлом сложении, г/см3	Масса песка, засыпанного в устройство без вкладыша, г	Объем устройства без вкладыша, см3	Масса песка, засыпанного в устройство с вкладышем, г	Объем песка, засыпанного в устройство с вкладышем, см3	Объем вкладыша, см3	Масса песка, засыпанного в конус, г	Объем конуса, см3	Коэффициент для определения объема конуса, см3
1,48	19,000	12837,84	13,700	9256,8	3681,04	5,560	3750,0	-
1,48	19,000	12837,84	13,800	9324,3	3681,04	5,500	3716,22	-
1,48	19,000	12300,54	13,700	9256,8	3643,74	5,400	3648,65	-
-	-	-	-	-	3668,6	-	3706,0	-37,4

Тарировку устройства повторяют три раза и по результатам тарировочных испытаний определяют среднее арифметическое значение объема вкладыша Vв и объема полого конуса Vк.

3. Опыты по тарировке опытного образца конусного устройства для определения плотности крупнообломочного материала методом лунки

Опытный образец устройства для определения плотности крупнообломочного грунта имеет следующие основные размеры:

- диаметр тарировочного бака	- 300 мм;
- высота тарировочного бака	- 125 мм;
- высота вкладыша	- 240 мм;
- диаметр вкладыша	- 240 мм;
- высота полого конуса	- 130 мм;
- диаметр полого конуса	- 300 мм.

Тарировка устройства для определения плотности крупнообломочного материала методом лунки производилась крупнозернистым однородным вольским песком. Плотность этого песка в рыхлом сложении при отсыпке его в цилиндрический сосуд из воронки с высоты 13 см от дна цилиндра составляет 1,48 г/см3.

Целью тарировки устройства являлось получение параметров, необходимых для определения объема лунки. Такими параметрами являются объемы вкладыша и полого конуса. Для получения этих параметров песком замерялся полный объем прибора (цилиндрического тарировочного бака вместе с полым конусом без вкладыша, Vа), затем определялся объем прибора с вкладышем Vб. По разности этих объемов определялся объем вкладыша. Объем полого конуса Vк определялся непосредственным замером песком при установке его на ровную поверхность на плиту прибора без тарировочного бака. Тарировочный песок, отсыпаемый в прибор, взвешивался с точностью до 10 г. По массе песка и его плотности в рыхлом сложении определялся объем.

В результате тарировки устройства получен коэффициент, равный (-37,4 см3). Этот коэффициент является постоянной величиной для данного устройства. При определении объема лунки в полевых условиях необходимо от объема песка, отсыпаемого в лунку, вычесть 37,4 см3 и прибавить поправочный объем со знаком, полученный в результате нивелирования поверхности площадки, на которой закладывается лунка.

4. Инструкция по определению плотности крупнообломочного материала методом лунки с помощью конусного устройства

4.1. Состав оборудования, необходимого для определения плотности грунта методом лунки:

- технические весы площадочные (на 50-100 кг) для взвешивания грунта, отобранного из лунки и песка, высыпаемого в лунку;

- емкости (баки или ведра) с крышками для взвешивания грунта, вынутого из лунки, и песка, засыпаемого в лунку;

- устройство для замера лунки песком, изготовленное специально для данного грунта таких размеров, которые отвечали бы размеру лунки в данном грунте;

- костыли (железнодорожные или специально изготовленные) для крепления плиты при отборе грунта из лунки;

- лопаточки, совки, щетки, лопаты, лом и другие приспособления для отбора пробы грунта из лунок, зачистки поверхности грунта и заполнения лунки песком;

- специальный шаблон для контроля размеров лунки;

- устройство для нивелирования поверхности грунта перед отбором пробы из лунки;

- устройство для определения влажности грунта объемометрическим методом;

- технические весы с разновесами (на 5-10 кг) для взвешивания проб грунта, отобранных для определения влажности объемометрическим методом;

- оборудование для определения плотности песка в рыхлом сложении (цилиндрический сосуд емкостью 0,5 л, воронка, металлическая линейка, технические весы с разновесами);

- марля для выстилания поверхности лунки в крупнообломочном материале без мелкого заполнителя.

4.2. Перед тем, как приступить к определению плотности крупнообломочного материала методом лунки с применением конусного устройства, производится определение плотности песка в рыхлом сложении и тарировка устройства по методике, описанной выше, с целью определения объемов вкладыша и полого конуса устройства.

4.3. Место отбора должно иметь планово-высотную привязку (пикет, расстояние от оси плотины, абсолютная отметка).

4.4. На месте отбора пробы должна быть расчищена площадка по размеру плиты устройства, верхний слой грунта толщиной 5-10 см должен быть снят. В грунтах, имеющих включения крупнообломочного материала, выровнять поверхность невозможно. В таких случаях ее следует зачистить. Убрать весь рыхлый материал с помощью мягкой щетки с длинным ворсом или кисти так, чтобы остался только монолитный массив грунта с крупными обломками.