чем проверяют уплотнение грунта
Методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений
Контроль за качеством строительства заключается в проверке соответствия строительных работ, а также строительных материалов и изделий, от которых зависит качество строительной продукции, требованиям проектов, СНиП технических регламентов, стандартов.
Результаты некачественной работы могут привести не только к значительным экономическим потерям, но и привести к аварийной ситуации, которая в свою очередь может угрожать жизни и здоровью. Поэтому контроль качества строительства, а именно качество произведенной работы, на сегодняшний день является основным в сфере строительного контроля.
Работы с основаниями и фундаментами зданий и сооружения являются основополагающими при строительстве объектов. Сооружение будет считаться надежным и безопасным только в том случае, если правильно и четко выполнены все рабочие процессы. Одним из важнейших этапов является нулевой цикл, который включает в себя работы по подготовке грунта, установке инженерных сетей, строительстве самого фундамента. Контроль качества строительства на данном этапе чрезвычайно важен, так как результаты некачественно-произведенных работ могут проявиться не сразу, а спустя несколько лет после ввода в эксплуатацию.
В данной статье будут описаны основные методы определения плотности грунтов оснований зданий и различных сооружений при строительном контроле.
Существуют две основных группы методов определения степени уплотнения грунтов оснований:
Косвенный метод – основанный на экспресс методах определения физико-механических параметров;
Прямой метод – основан на лабораторных испытаниях.
1. Косвенные методы определения плотности грунтов оснований зданий и сооружений.
1.1. Определение плотности грунта электромагнитным методом (на примере прибора SDG-200).
Принцип работы прибора – электромагнитный, что выгодно отличает прибор SDG 200 от радиоизотопных приборов предыдущего поколения (методы радиоизотопных определений плотности и влажности ГОСТ 23061-2012). Электрическое поле передается через материал от контактной пластины прибора SDG 200, при этом измеряется полное сопротивление, которое используется при вычислении величины плотности для данного типа грунта.
Рис 1. Измерение плотности грунта прибором SGD-200.
Одно измерение включает в себя 5 последовательных измерений, выполненных по схеме «клеверный лист»
Для правильной работы прибор SDG-200 необходимо настроить на тот тип грунта, который будет оцениваться с его помощью. С этой целью образцы грунта, отобранные на участках проведения работ однократно испытывают в лаборатории, определяя следующие параметры:
· Погрешности измерений при неверных настройках параметров свойств оследуемого грунта (основной недостаток);
· Достаточно-длительное время проведения измерения при малом участке обследования.
Точность показаний прибора SDG-200 напрямую зависит от точности вводимых в прибор данных. После того как данные грунту внесены в прибор, пользователь сохраняет их и прибор готов к работе на данном типе грунта.
1.2. Определение плотности грунта методом штампа (на примере прибора ПДУ-МГ4 УДАР).
Плотномер состоит из нагрузочной плиты, с закрепленными на ней тензодатчиком силы, акселерометром и упругим элементом, штанги с грузом и электронного блока.
Плотномер ПДУ-МГ4 «Удар» имеет нагрузочную плиту увеличенного диаметра (300 мм) при массе падающего груза 10 кг, что позволяет применять плотномер на крупноблочных и щебеночных основаниях.
Плотномер ПДУ-МГ4.01 «Удар» имеет массу падающего груза 5 кг и диаметр нагрузочной плиты 200 мм.
Параметры силового взаимодействия нагрузочной плиты с контролируемым основанием поступают в электронный блок и обрабатываются микроконтроллером.
Результаты испытания (модуль упругости, нагрузка и деформация) отображаются на графическом дисплее и автоматически архивируются.
Плотномеры снабжены функцией связи с ПК с возможностью последующей обработки данных и распечатки протокола испытаний.
1.3. Определение плотности грунта с помощью пенетрометров.
Самые распространенные на сегодняшний день экспресс-методы определения плотности грунтов оснований на строительных объектах – пенетрационные методы, основанный на силе реакционного сопротивления грунта при погружении рабочего наконечника плотномера под статической/динамической нагрузкой.
1.3.1. Пенетрометр типа В-1.
Принцип действия: степень уплотнения грунта оценивают показателем удельного сопротивления пенетрации, определяемым расчетом по величине прилагаемого усилия при заглублении рабочего наконечника. Плотность грунта определяется отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца.
Фактическое значение степени уплотнения определяется исходя из полученных результатов замеров по таблице 1 с учетом типа грунта (для примера показаны значения для наконечника D=11,3 мм).
Показания индикатора для наконечника D=11,3 мм
ВСН 55-69 Инструкция по определению требуемой плотности и контролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР
ИНСТРУКЦИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТРЕБУЕМОЙ ПЛОТНОСТИ И КОНТРОЛЮ ЗА УПЛОТНЕНИЕМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Утверждена
Министерством транспортного строительства СССР 12 марта 1969 г.
СОДЕРЖАНИЕ
2. ОБСЛЕДОВАНИЕ РЕЗЕРВОВ
3. ТРЕБУЕМАЯ ПЛОТНОСТЬ И ВЛАЖНОСТЬ
4. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ЗА УПЛОТНЕНИЕМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ И МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ МЕТОДОМ СТАНДАРТНОГО УПЛОТНЕНИЯ
2. УСКОРЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ И ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ МЕТОДОМ ВЫСУШИВАНИЯ
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ВЕСА
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА НЕОДНОРОДНОСТИ ПЕСКА
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ ВЛАГОМЕРОМ-ПЛОТНОМЕРОМ КОВАЛЕВА
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ ТЕКУЧЕСТИ ГРУНТА БАЛАНСИРНЫМ КОНУСОМ
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ РАСКАТЫВАНИЯ
9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО ВЕСА ГРУНТА МЕТОДОМ РЕЖУЩЕГО КОЛЬЦА
10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО ВЕСА ГРУНТА МЕТОДОМ ПАРАФИНИРОВАНИЯ
11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА МЕТОДОМ ЛУНОК
12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГРУНТА РАДИОМЕТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
13. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ВОДЫ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ГРУНТА ДО ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ФОРМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНВЕНТАРЯ ПОЛЕВОЙ ЛАБОРАТОРИИ И КОНТРОЛЬНОГО ПОСТА
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Инструкция по определению требуемой плотности и контролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог» обязательна для всех организаций Министерства транспортного строительства СССР, занимающихся строительством и ремонтом автомобильных дорог.
В «Инструкции» даны указания по обследованию в резервах мелкозернистых грунтов, не содержащих крупных частиц (размером более 5 мм), грунтов с большим содержанием крупных частиц (до 30%) и каменных материалов, из которых возводятся насыпи, по испытанию характерных образцов материалов в лаборатории, а также по назначению требуемой плотности земляного полотна. Кроме того, в «Инструкции» приведены рекомендации по организации и проведению полевого контроля за уплотнением грунтов и способы, с помощью которых может быть достигнута требуемая плотность.
Замечания и предложения по «Инструкции» просьба направлять по адресу: Московская область, Балашиха-6, Союздорнии или г. Ленинград, Д-65, ул. Герцена, 19, Ланфилиал Союздорнии.
Министерство транспортного строительства СССР
Ведомственные строительные нормы
Инструкция по определению требуемой плотности и контролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог
Взамен «Инструкции по определению требуемой плотности и контролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог» ВСН 55-61
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При этом важное значение приобретает правильное проведение работ по искусственному уплотнению грунтов или других материалов, из которых возводится земляное полотно. Недостаточное уплотнение приводит к деформациям земляного полотна, вследствие чего нарушается ровность покрытия и могут разрушаться дорожная одежда и насыпи.
Для обеспечения надлежащего качества работ при возведении земляного полотна должен быть организован технический контроль за проведением операций по искусственному уплотнению.
1.2. Технический контроль за уплотнением земляного полотна включает:
а) обследование (до начала земляных работ) проектируемых резервов и лабораторные испытания образцов грунтов и других материалов, предназначаемых для возведения земляного полотна;
б) текущий полевой контроль за уплотнением в процессе устройства земляного полотна.
1.3. Обследование резервов выполняет проектная организация.
1.4. Текущий полевой контроль выполняют лаборатории строительных организаций. В случае, необходимости лаборатории строительных организаций дополнительно обследуют резервы, требующие уточнений или ранее не обследованные проектными организациями.
Государственным всесоюзным дорожным научно-исследовательским институтом (Союздорнии)
Заместителем министра транспортного строительства СССР 12 марта 1969 г.
2. ОБСЛЕДОВАНИЕ РЕЗЕРВОВ
2.1. Грунты и другие материалы в резервах (карьерах, выемках) обследуют в процессе изыскательских работ и рабочего проектирования шурфованием или бурением. Количество шурфов или буровых скважин устанавливают в зависимости от сложности грунтового профиля. Ориентировочно в сравнительно однородных грунтах на каждые 5000 м 3 грунта, отсыпаемого в насыпь, закладывается одна выработка. При разнородных грунтах количество шурфов увеличивают (один на каждые 1500-2000 м 3 грунта).
Обследование проводят на глубину проектируемой разработки.
На основе визуального осмотра из грунтов в шурфах или выбуренных кернов отбирают характерные образцы весом 3-3,5 кг для исследования в лаборатории. Каждый образец, отправляемый в лабораторию, должен быть снабжен паспортом с указанием места и даты взятия пробы и мощности данного слоя грунта.
При обследовании резервов определяют естественную плотность и влажность грунтов и материалов. Характерные образцы подвергают испытанию для определения состава материалов, вида грунта, его оптимальной влажности и требуемой плотности, а также группы и класса каменных материалов. По данным близрасположенных метеостанций составляют график изменения влажности грунтов (почвы) в районе трассы в течение строительного сезона.
2.2. Резервы, и особенно карьеры, дополнительно обследуют как перед началом, так и в процессе выполнения земляных работ. Подобные обследования необходимы при разработке грунтов, содержащих частицы крупнее 5 мм, и слабых каменных (прочность ниже 4 класса) пород, предназначенных для возведения земляного полотна. При этом должны быть установлены гранулометрический (агрегатный) состав разрабатываемых пород, их естественная плотность и влажность, структурные особенности, характер напластования и т. п.
3. ТРЕБУЕМАЯ ПЛОТНОСТЬ И ВЛАЖНОСТЬ
3.1. Требуемую плотность γск 0 назначают по максимальной стандартной плотности, установленной методом стандартного уплотнения в приборе Союздорнии ( приложение 1), и по заданному коэффициенту уплотнения K .
для мелкозернистых грунтов
для грунтов с включениями частиц крупнее 5 мм (до 30%)
Величину минимально допустимого коэффициента K назначают при проектировании земляного полотна в зависимости от дорожно-климатической зоны, категории дороги и расположения слоя грунта по высоте насыпи ( табл.1).
3.2. При наличии в карьере нескольких слоев характерных разновидностей грунта, когда разработка карьера ведется экскаваторами, за требуемую плотность принимают среднее значение плотностей, определенных для каждого из них:
требуемые плотности грунтов (материалов) в отдельных слоях, г/см 3 ;
В случае систематических отклонений плотности грунта, достигаемой при уплотнении в насыпи, от требуемой на 0,06 г/см 3 или более (как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения) следует уточнить требуемую плотность, проведя стандартное уплотнение грунта, взятого из насыпи в месте отбора проб.
3.3. Требуемые плотности при возведении земляного полотна из грунтов с содержанием частиц крупнее 5 мм более 30% (гравелистых, щебенистых и т.п.), а также при возведении земляного полотна из слабых каменных материалов (известняки, мергели, сланцы, отходы горнодобывающей промышленности и т.п.) устанавливают дробным уплотнением машинами тяжелого типа. Получаемую в этом случае максимальную плотность грунта или каменного материала при наиболее эффективном режиме работы уплотняющих машин (см. п.4.15) принимают за требуемую.
Таблица 1
Значение минимального требуемого коэффициента уплотнения
Виды земляного сооружения
Часть земляного полотна
Глубина расположения слоя от поверхности покрытия, м
Усовершенствованные покрытия капитального типа
Покрытия усовершенствованные, облегченные и переходного типа
Выемки, нулевые места и естественные основания под низкие насыпи
В зоне промерзания
Ниже зоны промерзания
Кроме того, если окажется возможным, необходимо установить плотности устойчивых насыпей, возведенных из аналогичных материалов и находящихся в эксплуатации не менее трех лет. Для этого обследуют не менее двух-трех насыпей и определяют объемные веса скелета грунта на глубине не менее 1,0-1,5 м от поверхности земляного полотна в шурфах у кромки проезжей части. Полученные значения объемных весов скелета грунта принимают за требуемую плотность при возведении насыпей из подобных же материалов. Плотность, грунтов, полученная при пробной укатке, не должна быть меньше установленной при обследовании существующих насыпей.
При устройстве насыпей из каменных материалов 1-4 класса требования к их плотности не устанавливают, однако должны соблюдаться общие правила возведения насыпей (послойная их отсыпка и уплотнение машинами трамбующего или вибрационного действия).
3.4. Рекомендуется уплотнять связные грунты (суглинистые и глинистые) при оптимальной влажности или при влажности, в пределах 0,9-1,1 W 0 , когда эффект уплотнения наилучший.
Малосвязные и несвязные грунты (супеси и пески) эффективно уплотнять при влажности в пределах 0,8-1,2 W 0 . При одноразмерных песках минимальное значение влажности составляет 6-8%, так как в противном случае уплотнение песков окажется весьма затруднительным.
4. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ЗА УПЛОТНЕНИЕМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
4.1. Текущий контроль за уплотнением земляного полотна ( табл. 2) осуществляют полевые лаборатории при дорожностроительных подразделениях, а также контрольные посты при машинно-дорожных отрядах, работающие под общим руководством центральной лаборатории треста или управления.
Полевые лаборатории обслуживают в среднем 3-6 объектов, на которых выполняется в смену до 8-10 тыс. м 3 земляных работ.
Контрольные посты создаются при каждом машинно-дорожном отряде (экскаваторном, скреперном и т. п.), выполняющем в смену до 2-3 тыс. м 3 земляных работ.
4.2. Контрольные посты ежедневно следят за отсыпкой грунта и работой уплотняющих машин, а также с помощью имеющегося оборудования ( приложение 3) отбирают пробы, грунта для определения плотности прибором Ковалева. Полученные значения плотностей сопоставляют с требуемыми.
Таблица 2
Перечень основных работ, выполняемых при текущем контроле за уплотнением земляного полотна
Техническая документация ( приложение 2)
Послойно определяет плотность грунтов насыпей в процессе их возведения
за послойной отсыпкой грунта по всей ширине насыпи,
оптимальной толщиной уплотняемого слоя,
числом проходов (ударов) грунтоуплотняющей машины по одному месту,
влажностью грунта при его уплотнении
Дополнительно обследует резервы (совместно с центральной лабораторией)
Контролирует определение плотности грунта в земляном полотне (совместно с центральной лабораторией)
Определяет коэффициент относительного уплотнения
Определяет физико-механические свойства грунтов резервов, в том числе коэффициент неоднородности песка (факультативно) совместно с центральной лабораторией
Определяет оптимальную влажность и максимальную плотность характерных грунтов в резервах (карьерах); устанавливает рациональный режим работы уплотняющих машин и контролирует определение плотности грунта в земляном полотне (совместно с полевой лабораторией); осуществляет методическое руководство и контроль за деятельностью подведомственных лабораторий и контрольных постов, инструктирует работников лабораторий; содействует обеспечению полевых лабораторий необходимым оборудованием и следит за исправностью контрольных и измерительных приборов
При контроле за качеством уплотнения грунтов с включениями гравелистых частиц, а также в зимних условиях, когда применение прибора Ковалева невозможно, определение плотности грунта осуществляют методом лунок или методом парафинирования (см. приложение 1) с отбором образцов мерзлого грунта.
В зимних условиях, ввиду разуплотнения грунта при его замерзании, коэффициент уплотнения K , который определяется на основе испытания образцов мерзлого грунта, отбираемых из уплотненных слоев насыпи, принимают равным:
фактический коэффициент уплотнения, установленный на образцах мерзлого грунта;
4.3. Влажность грунта каждого слоя, подготовленного для уплотнения, измеряют один раз в смену.
Кроме того, отбирают пробы грунта из каждого уплотненного слоя над трубами, в конусах и в местах сопряжений с мостовыми сооружениями.
Количество проб из грунтов высокой связности (тяжелые суглинки и глины), а также отбираемых методом лунок или в мёрзлом состоянии может быть уменьшено в два раза.
4.4. Пробу грунта берут из середины уплотненного слоя при его толщине до 30 см; при большей толщине уплотненного слоя отбирают две пробы по высоте слоя.
Пробы рекомендуется отбирать во всех слоях по одной вертикали.
Качество уплотнения определяют сравнением полученных значений объемного веса скелета грунта γск со значениями требуемой плотности γск 0. При этом дается оценка:
При возведении насыпей из каменных материалов 1-4 класса качество их уплотнения проверяют пробными проходами тяжелого моторного катка (10-12 т). Деформация поверхности насыпи (осадка под вальцами катка) при пробных проходах не должна превышать 5 мм.
4.5. Грунт отсыпают на нижележащий слой только после достаточного его уплотнения.
4.6. Полевая лаборатория проводит работы, связанные с дополнительным обследованием грунтов резервов и уточнением расчетных параметров при уплотнении грунта, установлением рационального режима работы имеющихся грунтоуплотняющих машин; совместно с Центральной лабораторией систематически осуществляет контроль за качеством уплотнения насыпей в процессе возведения земляного полотна. Кроме того, начальник полевой лаборатории обязан периодически проверять работу контрольных постов.
4.7. Дополнительное обследование резервов, намеченных к разработке, проводят перед началом основных земляных работ, а если установлено несоответствие грунтовых условий проектным данным, то и в процессе земляных работ.
При дополнительном обследовании резервов уточняют значения оптимальной влажности и требуемой плотности грунта и материалов, укладываемых в насыпь.
Одновременно отбирают пробы образцов без нарушения их естественного состояния для определения объемного веса грунта или каменных материалов резерва, необходимого для установления фактического объема земляных работ (см. пп. 4.24, 4.25).
4.8. Для уплотнения грунтов земляного полотна применяют следующие машины: кулачковые катки; решетчатые катки; прицепные, полуприцепные и самоходные пневмошинные катки; вибрационные, вибротрамбующие, трамбующие машины.
4.9. Основными технологическими показателями работы грунтоуплотняющих машин являются: уплотняющая способность (оптимальная толщина уплотняемого слоя грунта), возможность уплотнения грунтов различного состава и состояния, возможность работы как в летних, так и в зимних условиях и при стесненном фронте работ. Технологические особенности грунтоуплотняющих машин учитывают при составлении проекта организации работ и в процессе производства земляных работ.
4.10. Кулачковые катки целесообразно применять при уплотнении связных, комковатых грунтов и грунтов типа тяжелых суглинков и глин при влажности не более оптимальной.
Решетчатые катки эффективны для уплотнения связных (оптимально влажных), комковатых «сухих» грунтов, грунтов с включениями щебня, мелких валунов (до 30-35 см), гравийно-песчаных смесей, при работах в зимних условиях для уплотнения смеси талого грунта с мерзлыми комьями (размером до 35-40 см).
Пневмошинные катки наиболее эффективны для уплотнения супесей, суглинков и глин при влажности их, близкой к оптимальной.
Вибрационные и вибротрамбующие машины целесообразно применять для уплотнения песков, супесей, гравийно-песчаных и щебеночно-песчаных смесей, гравия и щебня.
Трамбующие машины эффективны для уплотнения грунта во всех условиях возведения земляного полотна при влажности грунта, близкой к оптимальному значению.
При ограниченном фронте работ наиболее целесообразны грунтоуплотняющие средства типа самоходных пневмошинных катков, вибрационных, вибротрамбующих и трамбующих машин и легкие трамбовки.
Использование грунтоуплотняющих машин в других условиях, кроме указанных выше, возможно (что должно устанавливаться пробным уплотнением), однако пониженная производительность и меньшая уплотняющая способность ведут к повышению стоимости работ по уплотнению грунта.
4.11. Уплотнение грунта проходами пневмоколесных землеройно-транспортных и транспортных машин в обычных условиях рассматривается как предварительное. Отдельные машины при определенных условиях могут использоваться для уплотнения грунта. Необходимое уплотнение грунта гусеничными машинами не достигается, поэтому их нельзя использовать в качестве уплотняющих средств.
4.12. Грунт уплотняют сразу же после отсыпки слоя. Количество грунтоуплотняющих машин и их производительность должны соответствовать производительности землеройного отряда. Пересыхание и особенно переувлажнение или замерзание отсыпанного грунта затрудняет процесс уплотнения, а зачастую делает его практически невозможным.
4.13. Эффективная работа уплотняющих машин во многом зависит от травильного назначения толщины слоя отсыпаемого грунта и числа проходов (ударов) машин по одному следу.
Толщина уплотняемых слоев грунтов и других материалов должна быть оптимальной. Назначается она, как и число проходов (ударов) уплотняющих машин по одному месту, в зависимости от типа машины и вида грунта (табл.3).
Таблица 3
Ориентировочные значения оптимальной толщины уплотняемого слоя и числа проходов уплотняющих машин
Тип уплотняющих машин
Оптимальная толщина слоя в плотном теле, см
Необходимое число проходов (ударов)
Несвязный грунт и каменный материал
Несвязный грунт и каменный материал
Кулачковый каток 9 т (типа Д-614)
Моторный каток 8-13 т (типа Д-211В, Д-399А, Д-549)
Каток на пневмошинах 12-15 т (типа Д-625, Д-692)
Динамический плотномер Д-51. Проверяем уплотнение грунта
Измерение плотности материалов является простым способом предварительной оценки их качества. И, если с плотностью компактированных материалов всё достаточно просто – следует разделить массу тела на его объём, то с пористыми или порошковыми, дело обстоит сложнее: надо учитывать оба показателя плотности — чистую и по насыпному весу грунта. Наиболее простым прибором, при помощи которого можно установить плотность грунтов, считается динамический плотномер.
Конструкция и модификации
Динамический способ измерения плотности заключается в том, что определённый объём сыпучего материала взвешивается при его естественном падении с непрерывном потоке. Метод неприменим, если грунт резко неоднороден по фракциям, или забор исходного материала происходит с глубины более 300 мм, поскольку в этом случае влажность образцов оказывается резко неравномерной.
Динамическая плотность с применением динамического плотномера Д-51 (имеется и модернизированная версия прибора Д-51А, используя которую, можно определять динамическую плотность глинистых грунтов) устанавливается по величине относительного сопротивления внедрению в поверхность материала испытательного инструмента (зонда), по мере его ударного внедрения вглубь.
При помощи динамического плотномера Д-51 можно производить не только простое, но и двойное зонидирование, точность которого заметно выше. Для этого вместо наконечника к зонду присоединяют специальный плоский штамп, при помощи которого можно выполнить дополнительное компактирование материала. Такой способ эффективен для грунтов, характеризующихся переменными показателями своей влажности.
По схожей технологии действует и универсальный плотномер ДПУ «Кондор», также используемый для оценки плотности песка и супеси.
Как работать плотномером?
Эксплуатационные возможности прибора, которые определяют границу его применяемости, таковы:
КУ – коэффициент уплотнения, под которым понимают отношение фактической плотности грунта к аналогичному параметру в его сухом состоянии, при условии неизменности состава. Показатель КУ нормируется техническими требованиями ГОСТ 22733-2002.
Замер показателя плотности производят при помощи штанги, которую соединяют с наконечником. Для этого используют муфту-наковальню. В таком виде устройство динамический плотномер вертикально устанавливают на ровную поверхность, и, применяя гирю, вводят наконечник в материал. Глубину внедрения можно регулировать при помощи имеющейся на корпусе ручки, которая ограничивает высоту падения гири. Глубина должна быть достаточной, чтобы наконечник соприкоснулся с поверхностью наковальни. Для оценки плотности используют прилагаемые к плотномеру таблицы. В них приводятся графики зависимости количества ударов гири (которые следует нанести, чтобы измерительный стержень опустился на необходимую глубину) от коэффициента уплотнения.
Обычно указанные таблицы соответствуют наиболее распространённым типам грунтов – супесей, суглинков, пылевидного и мелкого песка.
В версии плотномера Д-51М имеется электронный блок-приставка, применение которого позволяет значительно повысить точность результатов зондирования грунта.
Как проверяется грунт по коэффициенту уплотнения?
Практическое применение таблиц заключается в том, что по шкале ординат выбранной таблицы проводится горизонтальная линия, отмечающая количество ударов, нанесённых гирей. После этого находим пересечение этой горизонтали с параболической кривой, соответствующей выбранному типу грунта и от этой точки восстанавливается перпендикуляр к оси абсцисс. В этом месте и считывается значение коэффициента уплотнения.
Если исследуемый грунт визуально неоднороден, то рядом – не ближе 300 мм от точки предыдущего внедрения зонда – производят следующий замер. Чрезмерное сближение точек измерения часто сопровождается обрушением полости, и искажает результат.
Рекомендуется вначале выполнить не менее 20 ударных циклов, чтобы обеспечить устойчивое заглубление измерительного зонда в исследуемый грунт. Затем, при следующих ударах, уже регистрировать в журнале их количество, тогда результат можно использовать для последующих работ с таблицами. Извлечение динамического плотномера Д-51 из грунта выполняют при помощи ручки.
Перед оценкой значений уплотнения рекомендуется установить относительную влажность исследуемого материала. Рекомендуется применять методики, которые установлены в ГОСТ 27733-2002 и в ГОСТ 5180-84.
Особенности применения метода двойного зондирования
Относительно грунтов, характеризующихся неоднородной влажностью определение динамической плотности выполняют в два этапа. Первый проводят так, как описано выше. При повторной оценке плотности используют штамп-основание. Для этого рядом с первичной лункой делают круглую в плане выемку диаметром 100 мм и глубиной 250 мм. Штамп строго вертикально помещают на дно и не менее, чем 40 циклами ударной нагрузки производят окончательное уплотнение грунта. Те слои грунта, которые оказываются в штампе, должны быть не менее 50 мм по высоте. Их также доуплотняют аналогичным способом.
После выравнивания грунта, находящегося над скважиной, штамп извлекают и забранный им объём тестируют на плотность указанным ранее способом, используя специальную таблицу, приведённую в паспорте динамического плотномера.