Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 94 )

Расчет показателя динамического зондирования проводится для рабочей зоны контроля (рис. 12.2). За верхнюю границу рабочей зоны принимается "критическая глубина зондирования" (hкр). В этой зоне отмечаются повышенные осадки зонда в связи с выпором грунта на поверхность. Величина hкр зависит от особенностей состава, строения, состояния и свойств грунтов и составляет, например, при зондировании песков ЛЗЗ-2 и ЛЗЗ-3, соответственно, 15-20 и 5-10 см. Практически hкр определяется как глубина, ниже которой регистрируют примерно одинаковые осадки зонда от каждого удара молота.

Рис. 12.2. Схема выбора рабочей зоны контроля

hкр - критическая глубина зондирования; Hк - зона контроля (глубина забивки зонда до песков с повышенной влажностью (1) или плотностью за счет уплотнения ранее уложенного слоя (2); hраб - величина рабочей зоны контроля.

За нижнюю границу рабочей зоны (Hк) при контролировании намывных песков можно принять:

а) при равномерном погружении зонда от каждого удара (залога) глубину зондирования в 30-40 см при мощности контролируемого слоя 0,5 м и до 50-70 см при мощности слоя 1,0 м;

б) при резком возрастании осадок глубину, с которой началось это возрастание.

Величину рабочей зоны контроля определяют по формуле:

hраб = Hк - hкр. (1)

Для достоверной оценки плотности песков ЛЗЗ рекомендуется выбирать величину hраб не менее 15-20 см.

Показатель динамического зондирования грунта N в уд/дм надлежит вычислять по формуле:

N = (10 · nраб) / hраб, (2)

где nраб - количество ударов молота, требуемое для погружения зонда в пределах рабочей зоны контроля; hраб - мощность рабочей зоны контроля, см; N - значение показателя динамического зондирования, уд/дм, для рабочей зоны контроля плотности.

При необходимости перехода от показателя динамического зондирования N к условному динамическому сопротивлению грунтов рд следует воспользоваться номограммой (рис. 12.3).

Рис. 12.3. Номограмма перехода от показателя динамического зондирования N к показателю рд для различных зондов

Тарирование ЛЗЗ выполняется с целью установления зависимости между плотностью в сухом состоянии rd, модулем деформации E, сцеплением c и другими параметрами песков и показателями сопротивления рд их динамическому зондированию N. Тарирование зондов должно проводиться на каждом объекте для выявления специфических особенностей конкретной разновидности песков. Тарирование проводится путем сопоставления показателей сопротивления их динамическому зондированию со значениями величины плотности сухого песка, определенной стандартным методом режущего цилиндра (РЦ).

Рекомендуется следующая последовательность выполнения работ при тарировании ЛЗЗ:

1. В каждом намеченном пункте выбирать однородный по плотности участок путем выполнения зондирования грунтов в вершинах равностороннего треугольника со стороной 0,5 м. Однородным считается участок, если результаты зондирований совпадают или близки друг к другу (отличаются не более, чем на 0,5 уд/дм). В противном случае опробование повторяется (рис. 12.4) путем дополнительного зондирования рядом с данным треугольником или на новом участке.

Рис. 12.4. Схема тарирования легких забивных зондов

1 - точка зондирования со значением N, отличным от значений в точках 2, 3, 4, ограничивающих однородную зону песка; РЦ - места отбора проб ненарушенной структуры режущими цилиндрами.

2. По данным зондирования установить рабочую зону контроля плотности песка ЛЗЗ.

3. В средней части рабочей зоны, в центре треугольника зондирования, отобрать два образца песка режущим цилиндром. При этом фиксируется глубина отбора образцов.

4. Оформить журнал зондирования, а отобранные образцы отправить в лабораторию для определения гранулометрического состава, влажности, предельных плотностей сложения и плотности песка в сухом состоянии.

Для надежного выполнения тарировки ЛЗЗ количество сопоставляемых ("парных") значений показателей зондирования и плотности песка в сухом состоянии, определяемых методом режущего цилиндра, должно быть не менее 30-40.

Тарировочную зависимость rd = f(N) или rd = f(рд) рекомендуется строить по методу "равных обеспеченностей". Для этого для всех полученных при тарировании значений rd и N рассчитывается их обеспеченность и строятся соответствующие графики (рис. 12.5, а, б). Для одинаковых значений обеспеченности pi снимаются соответствующие значения и Ni. Операцию повторяют во всем диапазоне обеспеченности (от 0 до 100%).

Рис. 12.5. Схематическая иллюстрация построения тарировочной зависимости для ЛЗЗ методом "равных обеспеченностей"

а) и б) - графики обеспеченности показателей и N; в) - тарировочный график ra = f(N).

Полученные парные значения rd и N при одинаковых их обеспеченностях наносятся на координатное поле rd - N. По нанесенным таким образом точкам строят зависимость rd = f(N) (рис. 12.5, в). На полученные графики зависимости наносятся опытные точки и оценивается их отклонение от расчетных значений графика. Если отклонения не превышают ±0,03 г/см3, то результаты считаются удовлетворительными. В противном случае работы по тарированию продолжают.

Для уменьшения объема работ по прямому тарированию ЛЗЗ рекомендуется построение прогностических зависимостей на основании прямого тарирования ЛЗЗ-3 на ряде намывных объектов, возведенных в СССР с использованием принципа инвариантности показателя относительной уплотненности Fd.

Для составления прогностических тарировочных зависимостей коэффициент относительной уплотненности представляется в виде:

Fd = [rs (rd - rd,min)] / [rd,min (rs - rd)], (3)

где rs - плотность частиц песка, г/см3; rd,min - плотность сухого песка в предельно рыхлом сложении, г/см3; rd - плотность сухого песка, г/см3.

Рекомендуется следующий порядок составления зависимости rd = f(N).

1. Определяют предельные плотности сложения песка rd,min и rd,max.

2. Рассчитывают показатель уплотняемости песков F:

. (4)

По полученному значению F с помощью графика Fd = f(N) (рис. 12.6) устанавливают теоретическое предельное значение показателя динамического зондирования для данных свеженамытых песков.

Рис. 12.6. График зависимости коэффициента относительной уплотненности от показателя динамического зондирования N для ЛЗЗ-3

3. Меняя значения N от 0 до установленного предельного теоретического с помощью графика Fd = f(N) (см. рис. 12.6), получают соответствующие им значения Fd.

4. Для интересующего значения N и соответствующего ему значения Fd по формуле (3) рассчитывают плотность сухого песка rd. Значения N и соответствующие им расчетные значения rd наносят на координатную сетку N - rd. Через нанесенные точки проводят кривую, которая и будет искомой прогностической тарировочной зависимостью между N и rd для ЛЗЗ-3.

Пример: Требуется построить график зависимости rd = f(N) для песков с rs = 2,66 г/см3; rd,min = 1,60 г/см3 и rd,max = 1,92 г/см3.

Рассчитывают показатель уплотняемости песков F:

.

С помощью графика Fd = f(N) (рис. 12.6) устанавливают предельное теоретическое значение показателя N для данного песка N = 15,5 уд/дм.

Меняя значения N от 0 до 15,5 уд/дм, с помощью графика Fd = f(N) (рис. 12.6) получают соответствующие значения Fd / N = 4 уд/дм, Fd = 0,173; N = 8 уд/дм; Fd = 0,386; N = 12,5 уд/дм, Fd = 0,567.

Для полученных значений Fd по формуле (3) рассчитывают значения плотности сухого песка:

Fd = 0,173, rd = 1,70 г/см3, N = 4 уд/дм,

Fd = 0,386, rd = 1,80 г/см3, N = 8 уд/дм,

Fd = 0,567, rd = 1,87 г/см3, N = 12,5 уд/дм.

По полученным данным строят график зависимости rd = f(N).

При применении ЛЗЗ для целей оперативного контроля плотности укладки грунтов места испытаний устанавливаются по сетке, регламентируемой нормативными документами на ведение контроля, а также ТУ на возведение сооружения. Каждый 0,5-1,0 м слой укладываемого грунта рекомендуется опробовать ЛЗЗ в 25-30 пунктах.

В случае получения сомнительных результатов (завышенных или заниженных значений N или рд) проводят отбор проб грунта РЦ для лабораторного исследования, а обнаруженные зоны с рыхлым сложением грунта ограждаются. После установления причин, вызвавших отклонения величин показателей зондирования, принимаются соответствующие решения для дальнейшего выполнения работ по возведению сооружений.

Приложение 13

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ВЛАГОЕМКОСТИ

При надводном намыве максимальная стабилизированная плотность песков достигает к моменту снижения их влажности значений, равных максимальной молекулярной влагоемкости. Определение продолжительности снижения влажности намывных песков до значения, равного максимальной молекулярной влагоемкости, позволяет установить максимально целесообразный срок проведения предпостроечных изысканий на намывной территории.