36845

Подготовка грунтовой площадки к строительству

Лабораторная работа

Архитектура, проектирование и строительство

Свойства и технологические характеристики грунтов Любое здание или инженерное сооружение возводится на подстилающем слое грунта. От физикомеханических свойств подстилающего слоя грунта зависит величина осадочных деформаций и долговечность сооружения в целом. К скальным однородным грунтам относят массивы изверженных пород с кристаллической структурой которые характеризуются значительной плотностью и малой влагоемкостью. К скальным слоистым грунтам относят породы сложенные из песчаников доломитов и глинистых сланцев.

Русский

2013-09-23

570.5 KB

16 чел.

1. Материалы, оборудование и приспособления для выполнения работы:

  •  динамический плотномер Д-51А – 1 шт.;
  •  статический пенетрометр – 1 шт.;
  •  образцы грунтов различных видов (песок, супесь, суглинок) в ящиках размерами

60х60х40 см – (2-3 шт.);

2. Свойства и технологические характеристики грунтов

Любое здание или инженерное сооружение возводится на подстилающем слое грунта. От физико-механических свойств подстилающего слоя грунта зависит величина осадочных деформаций и долговечность сооружения в целом. Поэтому эффективный контроль за свойствами грунтов в строительстве имеет важное значение.

Минеральные грунты подразделяются на скальные, конгломераты и нескальные.

К скальным (однородным) грунтам относят массивы изверженных пород с кристаллической структурой, которые характеризуются значительной плотностью и малой влагоемкостью.

К скальным (слоистым) грунтам относят породы сложенные из песчаников, доломитов и глинистых сланцев.

Конгломераты – обломочные породы, сцементированные минеральными цементами.

Наиболее часто встречающиеся нескальные грунты обычно делят:

  •  связанные – суглинки, глины и супеси;
  •  несвязанные – пески.

  Несвязанные грунты можно определить во внешнему виду.

  Простейшие методики определения вида несвязанного грунта представлены в табл. 1.1.

  Земляные работы включают на первом этапе проведение планировки площадки под строительство. При этом, как правило, устраиваются насыпи для выравнивания рельефа местности под сооружение. Для насыпи в основном используется грунт, срезаемый и перемещаемый в процессе планировки из зоны выемки. В некоторых случаях грунт доставляется из других карьеров при помощи скреперов и автомобильного транспорта. Вид грунта указывается в проектной документации.

Таблица 1.1

Вид грунта

Ощущения при

растирании

Через лупу или невооруженным

глазом

Галька, щебень

Галька имеет окатанную форму, щебень остроугольную

Зерна размером в 10-20 мм составляют более половины образца, между ними мелкое заполнение

Гравий, дресва

Гравий имеет частично окатанную форму

Дресва с острыми краями

Зерна размером от 5 до 10 мм составляют (по массе) более половины пробы, между ними мелкое заполнение

Песок крупный

Глинистых частиц  чувствуется

Масса частиц крупнее 0,5 мм более 50%

Песок средней крупности

То же

Масса частиц крупнее 0,25 мм более 50%.

В лупу видны только песчаные частицы

Песок мелкий

То же

Зерна трудно различить невооруженным глазом.

Масса частиц крупнее 0,1 мм более 75% и

в лупу видны только песчаные частицы

Песок пылеватый

Напоминает жесткую пыль

Мелкая мучнистая смесь.

Отдельные частицы трудно различить невооруженным глазом.

Масса частиц крупнее 0,1 мм менее 75%.

  Грунт насыпи имеет разрыхленную неуплотненную структуру и в этой связи проводят его уплотнение при помощи различных механизмов и устройств.

  Для уплотнения используют машины статического и динамического действия. К числу машин статического действия относят самоходные и прицепные катки.

  К машинам динамического действия относят трамбовочные машины, вибрационные самоходные (прицепные) катки, вибрационные плиты, пневматические трамбовки и др.

  Продолжительность их работы определяется достижением определенной (заранее заданной) величины степени уплотнения конкретного вида грунта, величина которой определена в проектной документации.

  После отрывки котлована и зачистки его дна проверяют степень уплотнения грунта перед устройством фундамента под сооружение. Кроме того, в процессе обратной засыпки пазух грунт подлежит обязательному уплотнению до достижения определенной (заданной) степени уплотнения (коэффициента уплотнения ).

  Важнейшим показателем грунта является его влажность.

  Для технологии строительного производства актуальны следующие  виды влажности:

  •  Естественная (природная) влажность грунта;
  •  Относительная влажность грунта;
  •  Оптимальная влажность грунта.

  Влажность значительно влияет на изменение физико-механических свойств грунта. Некоторые виды влажности актуальны только для определенных видов грунта (например, понятие влажность на границе раскатывания используется только для связанных грунтов).

  Естественная влажность грунта характеризует текущую (природную) влажность грунта. Данный параметр может существенно изменяться в зависимости от погодно-климатических условий среды. Например, естественная влажность песка может колебаться от 5-7 % (по массе) после интенсивных дождей до 1 %  в сухой засушливый летний период года.

  Указанная влажность в процентах по массе определяется путем взвешивания навески испытуемого грунта на весах первоначально в его природной влажности и взвешивания данной массы грунта после интенсивного высушивания (обычно в сушильном шкафу до постоянной массы).

  Относительная влажность грунта имеет важное практическое значение в технологии строительного производства. По значению ее величины принимают решение о необходимости проведения водопонижающих мероприятий на строительной площадке.

  Величина относительной влажности грунта  представляет собой отношение естественной (природной) влажности грунта к влажности на границе текучести :

где  естественная (природная) влажность грунта, %;

 влажность грунта на границе текучести определяемая по данным лаборатории.

  Важнейшее место в технологии земляных работ занимает величина оптимальной влажности грунта.

  Оптимальная влажность грунта, это влажность, при которой можно достичь максимально плотной упаковки частиц грунта, т.е. наиболее высокого коэффициента уплотнения. Во многих видах грунтов при влажности, значительно отличающейся от оптимальной, практически затруднительно получить требуемые коэффициенты уплотнения. Поэтому важнейшее место при производстве земляных работ занимает получение оптимальной влажности грунта и дальнейшая работа с грунтом оптимальной влажности.

  Зная оптимальную влажность грунта и его относительную влажность можно прогнозировать достижение требуемого коэффициента уплотнения или принимать решение о дополнительном увлажнении (поливе) грунта.

  В практических условиях большое значение имеет выбор обоснованных размеров котлованов и схем размещения механизмов (экскаваторов, кранов, и т.д.) вблизи выемок. На выбор расстояний привязки кранов и механизмов при работе вблизи котлованов и выемок оказывает значение связанность грунта.

  Связанность грунтов изменяется в зависимости от их относительной влажности и характеризуется углом естественного откоса  (углом, который образуется откосом свободно насыпанного грунта и горизонтальной плоскостью).

  Параметр  определяет угол откоса в котлованах и траншеях (их размеров) и расстояние допустимого приближения машин и механизмов к краю откоса котлованов.

  Величины углов естественного откоса грунтов приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Вид грунта

Угол естественного откоса грунта в зависимости от состояния грунта, градусов

Сухое

Влажное

Мокрое

Песок мелкий

25

30

20

Песок средний

28

35

25

Песок крупный

30

32

27

Гравий

40

40

35

Суглинок

50

40

30

Глина

45

25

15

Торф

40

25

14

  Наиболее важным технологическим понятием при производстве земляных работ и устройстве оснований является величина коэффициента уплотнения грунта.

  Коэффициент уплотнения грунта , представляет собой отношение плотности сухого грунта в сооружении к максимальной плотности сухого грунта, определенной в приборе стандартного уплотнения.

  Для его определения используют различные методы и приборы – прибор стандартного уплотнения ДорНИИ, статические пенетрометры, динамические плотномеры. В практических условиях наиболее часто используются пенетрометры и плотномеры.

  Получаемые по результатам статического или динамического зондирования величины коэффициентов уплотнения грунтов , не должны быть ниже величин, установленных в соответствующих нормативных документах и конкретных проектах на производство земляных работ и устройство фундаментов. Ориентировочные величины требуемых коэффициентов уплотнения грунтов указаны в табл. 1.3. (П16-03 к СНБ 5.01.01-99)

Таблица 1.3

Вид сооружения,

коммуникаций и работ

Величина коэффициента уплотнения грунта,

Основания под фундаменты зданий, сооружений для тяжелого технологического оборудования и полов с равномерной нагрузкой более 0,2 МПа

0,980,94

То же для легкого оборудования, полы с нагрузкой менее 0,05 МПа, отмостка зданий, дорожки и тротуары

0,950,91

Обратные засыпки пазух котлованов при устройстве зданий и сооружений

0,910,97

Не застраиваемые участки

0,920,90

3.Определение коэффициента уплотнения грунта

3.1. Определение коэффициента уплотнения грунта методом динамического зондирования

  Для определения коэффициента уплотнения методом динамического зондирования используется прибор – плотномер динамический марки Д-51, представленный на рис. 1.1.

                   4                          

                                                                                                    

                                                          300

             2

                                        

                                                                                                                                                                                  

                                                          5

                                                                       860

                                                                                                 

                                                                                                                     

                                                          

                                                     300

              1

Рис.1.1 - Динамический плотномер

1 – штанга с коническим наконечником; 2 – направляющая; 3 – гиря;

4 – рукоятка; 5 – наковальня.

  Плотномер динамический предназначен для оперативного послойного контроля степени уплотнения грунтов земляных сооружений в процессе их возведения на глубине до 30 см (без отбора проб) в полевых условиях. Применение плотномера не рекомендуется для грунтов содержащих частицы крупнее 2 мм более 25 % по массе (гравелистых песков), мерзлых грунтов, а также грунтов отсыпаемых в воду или находящихся ниже уровня поверхностных или грунтовых вод. Масса прибора 3,9 кг. Время одного измерения 1-2 минуты.

  Метод динамического зондирования основан на принципе определения сопротивления грунта погружению зонда с коническим наконечником под действием последовательно возрастающего количества ударов груза постоянной массы, свободно падающего с заданной высоты.

  При контроле уплотнения пылевато-глинистых грунтов без определения влажности грунта применяют метод двойного зондирования.

3.2. Определение коэффициента уплотнения грунта  методом статической пенетрации

  Для определения коэффициента уплотнения методом статической пенетрации используется прибор пенетрометр, представленный на рис. 1.2.

  Пенетрометр предназначен для оперативного послойного контроля плотности насыпных и намывных грунтов в полевых условиях.

Рис.1.2 - Пенетрометр

1 – ручка; 2 – нажимной винт; 3 – гайка;  4 – пружина; корпус; 5 – корпус; 6 – шток;

7 – кольцо; 8 – втулка; 9 – движок; 10 – шпилька; 11 – опорная плита; 12 – конусный наконечник; 13 – хвостовик.

  Принцип измерения плотности основан на известном методе исследования физических и механических свойств грунтов путем определения сопротивления грунтов проникновению конических наконечников (пенетрации).

  С помощью пенетрометра измеряют коэффициент уплотнения  различных грунтов.

  Исследованию с помощью пенетрометра не подлежат грунты песчаные и глинистые, содержащие частицы крупнее 10 мм более 25 % по массе, а также грунты всех видов в мерзлом и водонасыщенном состоянии.

  Пенетрометр рекомендуется применять при текущем контроле подготавливаемых оснований под фундаменты, дорожных насыпей, гидротехнических сооружений. Глубина контроля от поверхности слоя до 10 см.

  Длительность одного измерения не более 3 минут. Пенетрометр сохраняет свою работоспособность при влажности до 100 %.

  Принцип действия пенетрометра основан на методе установления равновесия между внешней нагрузкой и силами реактивного сопротивления грунта по боковой поверхности конуса при различных значениях усилия вдавливания и глубины пенетрации.

  Перед проведением испытаний необходимо провести тарировку силоизмерительного устройства плотномера.

  Пенетрометр (рис. 1.2) состоит из сменного конусного наконечника 12 с углом 30° при вершине, который соединен со штоком 6. Надетая на шток пружина 4 обеспечивает необходимое усилие пенетрации. Прибор собран в корпусе, состоящем из круглой опорной плиты 11, ручки 1 и дюралюминиевой трубки 5. Цилиндрический движок 9, состоящий из оргстекла, с круговой черной риской и кольцом 7 обеспечивает отсчет глубины погружения конуса в грунт по шкале, нанесенной на наружной поверхности корпуса. В начальном положении риска на движке совпадает с конечным делением шкалы. При погружении конуса в грунт шпилька 10 смещает движок 9 на соответствующее расстояние. Сила натяжения пружины регулируется устройством, состоящим из нажимного винта 2, гайки 3 и втулки 8, которая установлена в проточке корпуса 5. Пружина 4 прикреплена к хвостовикам гайки 13 и втулки 8. Шток 6 в нажимной винт 2 упирается конической заточкой.

  Такая конструкция прибора позволяет легко регулировать начальное натяжение пружины, что обеспечивает возможность использования пенетрометра как для весьма рыхлых песков, так и для значительно переуплотненных глин. Перед проведением испытаний необходимо отобрать пробы грунта для определения гранулометрического состава грунта.

4. Методика проведения испытаний

  1. Внимательно ознакомиться с содержанием теоретической части работы.

  2. Определить естественную влажность и вид предложенных 2...3-х различных грунтов.

  3. Определить коэффициент уплотнения предложенных грунтов по методике  динамического  зондирования на  приборе  динамический  плотномер Д-51 в указанной последовательности.

  4. В местах (точках) определения степени уплотнения грунта поверхность контролируемого слоя земляного сооружения зачищают и выравнивают на площадке размером 50х50 см.

  Наконечник динамического плотномера устанавливают в центр площадки и последовательными ударами свободно падающего груза погружают его на глубину 10 см от поверхности конролируемого слоя. При забивке наконечника фиксируют количество ударов, необходимых для его погружения на 10 см в интервале от 20 до 30 см. Результаты испытаний заносят в журнал (таблицу).

  При работе прибор Д-51А устанавливают в вертикальное положение и удерживают его в этом положении, держа за рукоять. Свободной рукой поднимают груз до упора и опускают. Груз свободно падает и ударяет по наковальне штока.

  После извлечения наконечника из данной точки приступают к испытаниям в следующей точке.

  Расстояние между соседними точками должно быть не менее 20 см. В процессе зондирования следует контролировать вертикальность забивки зонда в грунт.

  5. Результаты испытаний заносят в таблицу 1.4

  6. Определить коэффициент уплотнения предложенных видов грунтов по методике статического зондирования пенетрометром в указанной последовательности.

  Проверить положение риски на движке, которая должна совпадать с конечным делением шкалы.

  Установить на выровненную и зачищенную поверхность грунта конус пенетрометра и надавливая на ручку вдавить конус в грунт до установления равновесия между внешней нагрузкой и силами реактивного сопротивления грунта по боковой поверхности конуса. При погружении конуса в грунт шпилька смещает движок. С помощью круговой риски снять отсчет погружения конуса по миллиметровой шкале. Количество измерений на одном уровне должно быть не менее четырех, расстояние между точками   не менее 20 см.

  За искомую величину погружения конуса принимают среднее арифметическое  из измеренных величин :

где  количество параллельных замеров

  7. Результаты испытаний заносят в таблицу 1.5

 

5. Обработка результатов испытаний

  1. По результатам динамических испытаний определить показатель динамического зондирования – величину условного динамического сопротивления грунта –  (МПа) по следующей формуле:

 

где  постоянная для данного прибора величина, кг/см; определяется по формуле:

 количество ударов, необходимых для погружения конуса на участке зондирования в интервале от 20 до 30 см;

  Для динамического плотномера Д-51:

глубина погружения конуса, соответствующая числу ударов ();

масса гири;

масса плотномера без гири;

высота падения гири;

площадь поперечного сечения конуса.

  С небольшой погрешностью    можно вычислять по формуле 

  Коэффициент уплотнения песчаных грунтов в зависимости от их крупности определяют по зависимости , представленной на рис. 1.3.

где  влажность природная в теле земляного полотна, определяемая по ГОСТ 5180;

оптимальная влажность грунта (она же влажность на границе текучести ), определяемая по ГОСТ 22733.

  При контроле уплотнения пылевато-глинистых грунтов без определения влажности грунта применяют метод двойного зондирования.

  При данном методе грунт испытывают в двух состояниях: исходном и после дополнительного уплотнения.

  Первое зондирование выполняют для исходного состояния уложенного в насыпь грунта на глубину 30 см, фиксируя при этом число ударов, необходимое для погружения конуса на глубину от 20 до 30 см.

  После этого рядом с точкой зондирования в теле насыпи с помощью бура или пробоотборника устраивают скважину диаметром 10 см и глубиной 25 см.

  На дно скважины устанавливают штамп трамбовки и производят доуплотнение нижележащего грунта 40 ударами груза. Вынутый из скважины грунт укладывают обратно слоями толщиной по 5 см и уплотняют 40 ударами груза на каждый слой до тех пор, пока скважина не будет заполнена грунтом.

  После этого по оси уплотненного трамбовкой образца забивают конус плотномера на глубину 30 см, фиксируя при этом количество ударов на погружение наконечника от 20 до 30 см.

  По результатам двух зондирований, вычисляемых по формуле приведенной выше, вычисляют условное динамическое сопротивление грунта для первого зондирования –  и для второго . 

  2. При испытании грунта методом пенетрации по измеренной величине hср определить численное значение сопротивления грунта пенетрации – удельное сопротивление пенетрации :

где  постоянная для конуса с углом при вершине 30°;

максимальная нагрузка на конус при наибольшем растяжении.

  Постоянный параметр пружины  определяют по результатам тарировки по формуле:

где  вес разновесов в чашке до момента растяжения пружины;

вес разновесов в чашке после смещения движка на величину .

  По полученному значению удельного сопротивления пенетрации определить коэффициент уплотнения  испытуемого слоя грунта по величине удельного сопротивления пенетрации используя зависимости на рис. 1.3.

Рис.1.3 - Графики для определения коэффициента уплотнения  песчаных грунтов

по результатам  динамического зондирования и статической пенетрации.


Для статической пенетрации:
                            Для динамического зондирования:

1 площадка                                                 1 площадка                                           

                  

                  

                  

2 площадка                                                 2 площадка                                           

                  

                  

                  

3 площадка                                                 3 площадка

                  

                  

                  

Вывод о пригодности

грунта под основание

или необходимости доуплотнения

Грунт  пригоден  для обратной засыпки пазух котлованов при устройстве зданий

Коэффициент

уплотнения грунта (на основании

номограмм)

0,94

0.94

Среднее значение

Rп ср.

0,005

Удельное сопротивление пенетрации

Rп=α(Рмhср)×10-3/hср, (МПа)

Rп 3

0,006

0,004

0,005

Rп 2

0,006

0,005

0,005

Rп 1

0,007

0,004

0,005

Вид грунта

песок

мелкий

№ площадки

1

2

3

Вывод о пригодности

грунта под основание

или необходимости доуплотнения

Грунт  пригоден  в качестве основания  под фундаменты зданий, для тяжелого оборудования

Коэффициент

уплотнения грунта (на основании

номограмм)

1,00

Среднее значение

P ср.

7,1

Удельное динамическое сопротивление

грунта  P=0,3×N20-30 , (МПа)

по отдельным точкам

P 3

6,3

7,8

7,5

P 2

6,9

7,2

7,8

P 1

6

6,3

8,1

Вид грунта

песок

мелкий

№ площадки

1

2

3

           

                              


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21767. Расчет расхода воздуха для шахты в целом 2.99 MB
  3 Расчет расхода воздуха для шахты в целом Расход воздуха для шахты в целом определяется по формуле Qш=11ΣQучΣQп.ΣQкΣQут м3 мин 1 где 11 коэффициент учитывающий неравномерность распределения воздуха по сети горных выработок; ΣQуч расход воздуха для проветривания выемочных участков м3 мин; ΣQп.в расход воздуха подаваемый к всасам ВМП для обособленного проветривания тупиковых выработок м3 мин. На газовых шахтах расход воздуха для проветривания тупиковых выработок проводимых за пределами выемочных участков кроме...
21768. Расчет количества воздуха 1.55 MB
  В соответствии с 200 ПБ проветривание шахт должно быть организовано таким образом чтобы состав скорость и температура воздуха в действующих горных выработках соответствовали требованиям настоящих Правил. Расход количество воздуха для проветривания шахт должен определяться в соответствии с руководствами инструкциями утвержденными в установленном порядке. Расход воздуха подаваемого в горные выработки должен соответствовать расчетному.
21769. Исследование спектральных характеристик систем с ШИМ c выходом по переменному току 360 KB
  Задачей работы является приобретение навыков теоретического расчета фильтров импульсно-модуляционных систем при прохождении через них сигналов с ШИМ-II
21770. Компьютерная безопасность и взлом компьютерных систем 92.5 KB
  Компьютерные преступления приобрели в странах с развитой телекоммуникационной инфраструктурой настолько широкое распространение, что для борьбы с ними в уголовное законодательство были введены специальные составы преступлений. Однако во всех странах мира отмечается лавинообразный рост компьютерной преступности
21771. Основы С. Быстрый старт 943.54 KB
  Освоение основ языка ANSI С, создания и практического освоения функций ввода и вывода, математических функций, написание программы по индивидуальному варианту
21772. Условный оператор if и оператор выбора switch 785.71 KB
  Задача лабораторной работы состоит в практическом освоении оператора условия и выбора, совмещения их с функциями ввода и вывода, математическими функциями в одном приложении, написание приложения по индивидуальному варианту.
21773. Система охранной сигнализации на базе оборудования «Болид» 850.38 KB
  Изучение системы охранной сигнализации на базе оборудования «Болид». Настройка тактики работы системы охранной сигнализации при помощи программы «Pprog»
21774. Разработка раздела «Фотогалерея» и создания модуля просмотра фотографий 1.31 MB
  А также добавили два новых раздела в «меню». Остался пустым раздел «Фотогалерея», состоящий из трех подразделов. Приоритетной задачей при разработке данного раздела является создание понятного интерфейса для пользователя, то есть необходимо объекты на страницы расставить таким образом
21775. Изучение системы Орион Про на базе оборудования «Болид». Настройка уровней доступа для охранно-пожарной системы при помощи программы «Pprog» 2.05 MB
  Oбследование это изучение и диагностический анализ организационной структуры предприятия его деятельности и существующей системы обработки информации. Этап предполагает тесное взаимодействие с основными потенциальными пользователями системы и бизнесэкспертами. По завершении этой стадии обследования появляется возможность определить вероятные технические подходы к созданию системы и оценить затраты на ее реализацию затраты на аппаратное обеспечение закупаемое программное обеспечение и разработку нового программного обеспечения ....