Контроль плотности оснований насыпных грунтов

Степень уплотнения земляного сооружения оценивается величиной коэффициента уплотнения. Стандартный метод оценки степени уплотнения по ГОСТ 22733 предусматривает обязательный отбор образца грунта с помощью кольца‚ его взвешивание‚ определение влажности путем высушива-ния при 105 °С в термостате в течение 6–8 часов. Затем в лаборатории необходимо выполнить процедуру стандартного уплотнения предварительно высушенного и измельченного грунта с определением оптимальной влажности и максимальной плотности сухого грунта.

В итоге значения коэффициента уплотнения грунта и его влажность могут быть получены минимум через сутки. Поэтому для оперативного контроля степени уплотнения земляных сооружений широко применяются ускоренные методы динамического и статического зондирования грунта.

В методических указаниях рассмотрены методы динамического зондирования грунта с помощью динамического плотномера Д-51 и забивного зонда Л33, статического зондирования грунта с помощью статического плотномера ПСГ-1.

Динамическое зондирование − процесс погружения зонда в грунт под действием ударной нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

Статическое зондирование − процесс погружения зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда.

1.1. Сущность метода

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

Определение степени уплотнения грунтов методом динамического зондирования следует производить с помощью динамического плотномера при глубине контроля до 30 см и забивного зонда при глубине контроля более 30 см от поверхности земляного сооружения.

Груз прибора массы 2,5 кг имеет возможность перемещаться относительно стержня и наносить удар по буртику при свободном падении с высоты H = 400 мм.

По числу ударов, необходимых для заглубления в грунт нижней части стержня, имеющего диаметр Ø 11,4 мм и длину Sz = 100 мм, оценивают прочность испытуемого грунта

Для решения задачи о вычислении напряжений в контакте плоского торца стержня с грунтом примем гипотезу о возникновении под плоским торцом стержня грунтового конусообразного тела, угол у которого при вершине конуса равен углу трения грунта по грунту. В этом случае коэффициент трения скольжения грунта по грунту равен тангенсу угла трения

Существующая классификация грунтов по категориям прочности, основанная на числе ударов динамического плотномера, может быть дополнена значениями напряжений в грунте на наклонных площадках грунтового конусообразного тела, возникающего под плоским торцем стержня, при этом нормальные напряжения в грунте на горизонтальных площадках равны удвоенным нормальным напряжениям на наклонных площадках. 

1.2. Область применения динамического плотномера Д-51

Динамический плотномер Д-51 предназначен для текущего контроля плотности песчаных и глинистых грунтов при оперативном контроле качества уплотнения земляного полотна без отбора проб грунта, а также при определении плотности грунтов земляных сооружений. Плотность грунта оценивается по величине удельного сопротивления грунта забивке конусного наконечника на глубину до 30 см от поверхностного слоя.

Плотномер неприменим для зондирования грунтов, содержащих более 25 % твердых частиц крупнее 2 мм, а также мерзлых и переув-лажненных грунтов.

1.3. Выполнение контроля плотности

1.3.1. Контроль плотности грунта

Испытания с помощью динамического плотномера производят в следующем порядке. Определяется разновидность грунта по ГОСТ 25100 на основании определения полного зернового и микроагре-гатного состава по ГОСТ 12536 для несвязных грунтов и число пластичности по ГОСТ 5180 для связных разновидностей грунтов.

В местах определения степени уплотнения грунта поверхность контролируемого слоя земляного сооружения зачищают и выравнивают на площадке размером 50×50 см. На выровненное место строго вертикально устанавливают прибор и последовательными ударами свободно падающего молота погружают стержень с наконечником на глубину 20 см, число ударов при этом не учитывается.

При оценке степени уплотнения глинистых грунтов параллельно определяют влажность грунта на глубине от 20 до 30 см по ГОСТ 5180 или с помощью влагомера ВИМС-2.

Коэффициент уплотнения грунта Kу устанавливается по графикам по осредненному значению количества ударов – для песка без определения влажности, для глинистых грунтов после определения относительной влажности грунта.

1.3.2. Контроль плотности связных грунтов методом двойного зондирования

При контроле уплотнения глинистых грунтов без проведения параллельного измерения влажности применяют метод двойного зондирования. В этом случае глинистый грунт испытывают в двух состояниях: исходном и после дополнительного уплотнения. Первое зондирование выполняют для исходного состояния уложенного 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. Затем на направляющую штангу вместо стержня с конусом навинчивают штамп диаметром 100 мм.

На дно скважины устанавливают штамп трамбовки и производят доуплотнение нижележащего грунта 40 ударами груза.

Вынутый из скважины грунт укладывают обратно слоями толщиной 5 см и уплотняют 40 ударами груза на каждый слой до тех пор, пока скважина не будет заполнена грунтом. После выравнивания грунта над скважиной штамп заменяют на стержень c конусом и производят зондирование грунта по оси скважины на глубину 30 см и фиксируют число ударов, необходимое для погружения конуса на глубину от 20 до 30 см.

По результатам двух зондирований вычисляют отношение n1/n2 и по графику устанавливают коэффициент уплотнения грунта.

1.4. Легкий забивной зонд Л 33

Легкий забивной зонд предназначен для определения механических свойств грунтов, а также позволяет обеспечить оперативный полевой контроль качества возведения грунтовых сооружений, экспресс-оценку свойств естественного основания, исследовать изменения свойств основания под действующими объектами в процессе их эксплуатации. Его преимуществом является возможность испытания 14 песчаных и других структурно-неустойчивых грунтов, отобрать монолиты из которых практически невозможно.

1.4.1. Необходимое оборудование

Легкий динамический зонд Л33, конус, лом, измерительная ли-нейка, отвес, уровень.

1.4.2. Выполнение

Динамическое зондирование следует выполнять последовательной забивкой зонда в грунт свободно падающим молотом (h-50 см) с фиксаци-ей числа ударов при погружении зонда на глубину 10 см при обеспечении необходимой точности измерения глубины зондирования (± 0,5 см).

Зондирование следует производить непрерывно до достижения заданной глубины или до резкого уменьшения величины скорости погружения зонда (менее 2−3 см за 10 ударов). Перерывы в забивке допускаются только для наращивания штанг. Зондирование следует выполнять, применяя постоянную частоту ударов (в среднем 1 удар за 2 с).

При глубине зондирования более 1 м следует применять теряемый ко-нический наконечник, который крепится к штанге с помощью шплинта из мягкой проволоки диаметром 2−3 мм.

Сборку, установку зонда и зондирование выполняют два студента. В выбранной точке зондирования на поверхности грунта намечается ломом лунка.

После присоединения к штанге теряющегося конуса зонд устанавливается в точке зондирования, вертикальность установки проверяется отвесом.

На поверхность грунта, рядом с зондом (10−20 см), устанавливается подставка с линейкой. Отсчеты снимаются по линейке и по одной из меток на штанге зонда, нанесенные с интервалом 10 см. В журнал испытаний записываются отметка устья скважины и заглубление конуса до начала зондирования. За нулевую отметку принимают поверхность грунта.

При зондировании зонд удерживается в вертикальном положении одним студентом, другой поднимает молот по направляющей на высоту 50 см и опускает в верхней точке, позволяя молоту свободно падать и наносить удар по станине.

При проведении работ первый студент фиксирует перемещение меток на штангах относительно линейки, второй считает удары.

При достижении величины погружения зонда, равном принятому залогу – 10 см, зондирование прекращается и данные записываются в журнал (коли-чество ударов за залог).

В случае интенсивного погружения зонда в слабых грунтах (менее 4-х ударов на 10 см) после первых пробных ударов высоту поднятия молота можно уменьшить в два раза, т.е. до 25 см, что должно быть зафиксировано в журнале и учтено при обработке результатов.

В процессе зондирования необходимо постоянно контролировать и корректировать вертикальность погружения набора штанг, для чего при нара-щивании очередной штанги на погружаемый зонд необходимо повернуть с 16

помощью штангового ключа всю колонку штанг вокруг своей оси по часовой стрелке. Затруднения при повороте, возникающие вследствие трения штанг о грунт, необходимо учитывать при обработке результатов.

При значительном сопротивлении повороту штанг, вызванных искривлением скважины, зонд надлежит извлечь из грунта и попытаться повторить заново, при необходимости выполнить рихтовку штанг.

При попадании под конус зонда природных или техногенных включений сначала можно сделать попытку преодолеть их сопротивление за счет увеличения энергии ударов, сбрасывая молот с приложением усилий на него. Если это не дает результата, то на малых глубинах делается попытка пробивки включения ломом, а на больших – разбуривание ручным буром. Во всех случаях после преодоления включения заново фиксируется глубина нахождения конуса зонда. В случае, если указанные меры не принесли результатов, выбирается новая точка зондирования.

При извлечении зонда штанги выбиваются вверх, при этом срезается фиксатор конуса. Конус теряется, и набор штанг легко извлекается из грунта.

После окончания испытаний, а также до выезда на площадку необходимо произвести проверку установки на прямолинейность и степень износа штанг.

Проверка выполняется путем сборки звеньев зонда в отрезки длиной не менее 3 м. При этом отклонение от прямой линии в любой плоскости не должно превышать 5 мм на 3 м по всей длине проверяемого отрезка зонда.

Уменьшение высоты конуса наконечника зонда при максимальном его износе не должно превышать 5 мм, а диаметр 0,3 мм.

Результаты зондирования, отношение количества ударов в залоге к глубине погружения конуса за залог фиксируются в журнале динамического зондирования.

По результатам испытаний определяют условное динамическое сопротивление грунта.

Результаты зондирования оформляют в виде непрерывного ступенчатого графика изменения по глубине значения условного динамического сопротивления грунтов с последующим осреднением графика и вычислением средневзвешенных показателей зондирования для каждого слоя земляного сооружения.

2.1. Сущность метода

В основе метода лежит сопротивление грунта при внедрении ко-нического наконечника под действием статической нагрузки.

Применяются различные приборы для измерения прочности грунтов. Принцип работы одного из таких приборов основан на измерении силы и глубины внедрения конуса в грунт.

Для статического зондирования грунтов применяют конус с углом образующей при вершине ϕ = 300 и диаметром основания d=36 мм.

Задачу о погружении конуса можно отнести к контактной задаче, в которой при внедрении конуса зависимость внешней силы от перемещения называется нелинейной вследствие увеличения площадки контакта по мере возрастания силы.

Плотномер допускается к применению на любых грунтах, содержащих не более 15 % твердых включений крупностью свыше 2 мм.

При использовании плотномера для текущего и приемочного контроля плотности грунта не менее 1/3 измерений из общего количества необходимо проводить стандартным весовым методом с отбора проб грунта кольцами.

2.3. Выполнение контроля плотности

2.3.1. Контроль уплотнения грунта

Испытания с помощью статического плотномера производят в следующем порядке. Определяется разновидность грунта по на основании определения полного зернового и микроагрегатного состава по для несвязных грунтов и число пластичности по для связных разновидностей грунтов.

В зависимости от установленного вида грунта при сборке плотномера используется конус (для несвязных грунтов) или усеченный конус (для связных грунтов) с ограничительной шайбой, установленной на него при завинчивании в рабочий стержень.

На месте измерения выбирается площадка размером не менее 20х20 см. Верхний переуплотненный или разрыхленный слой на глу-бину 3−5 см снимается, основание зачищают и выравнивают.

Фиксирующую кнопку, расположенную на тыльной части дина-мометра, сдвигают налево от «0». Рабочий стержень ставят верти-кально к измеряемой поверхности и, нажимая на рукоять динамомет-ра плавно с постоянной скоростью, погружают наконечник в грунт до упора ограничительной муфты (или шайбы – при усеченном конусе) в поверхность грунта. Время его заглубления на всю длину должно со-ставлять примерно 10−12 с. После чего плотномер извлекают из грунта, а показания на шкале динамометра записывают в журнал.

Пенетрацию повторяют на каждом месте 3−5 раз, при этом рас-стояние между точками измерения должно составлять не менее 12−15 см. За расчетную величину усилия принимают их среднеарифметическое значение. Показатели, отличающиеся от среднего более чем на 30 %, не учитываются.

Перед каждым последующим замером показание стрелки сбрасывается перемещением фиксирующей кнопки на «0».

По полученному значению силы пенетрации по графику соответствующего вида грунта определяется достигнутый коэффициент уплотнения для несвязных и слабосвязных разновидностей грунтов.

В последнем случае для установления коэффициента уплотнения необходимо определить влажность грунта по или с помощью влагомера ВИМС-2.

В случае, когда наконечник плотномера упирается при измерении в какое-либо препятствие, что хорошо чувствуется при нажиме на рукоять, пенетрометр извлекают из грунта и зондирование повторяют на новом месте.

Если наблюдается резкое расхождение между значениями коэффициента уплотнения Ку, полученными плотномером СПГ-1 и методом режущего кольца по, следует провести дополнительную тарировку прибора на данном виде грунта с составлением нового графика зависимости.

2.3.2. Тарировка зонда

Отбирается проба грунта массой 15−20 кг. Определяются вид грунта, оптимальная влажность и максимальная плотность методом стандартного уплотнения по.

Тарировку производят при оптимальной влажности грунта в формах диаметром 20 см и высотой 30 см по 3−4 точкам. Плотность достигается уплотнением грунта под прессом в три слоя до степеней 0,90, 0,95, 098 и 1,00 Ку. В каждом случае делается 4−5 проколов пенетрометром и вычисляется среднее значение Pq. По окончании рабо-ты строится график зависимости Ку от Pq. Полученный график при-меняется при контроле степени уплотнения данного вида грунта в сооружении.

3. ГРАДУИРОВКА ПРИБОРОВ

Для оценки степени уплотнения земляного сооружения по результатам измерений методами статического и динамического зондирования необходимо установить зависимости выходных характеристик приборов от характеристик уплотнения (ρd, Ку).

В качестве этих зависимостей используют: градуировочные графики для конкретного вида грунта, применяемого при устройстве земляного сооружения; обобщенные корреляционные зависимости, связывающие плотность сухого грунта или коэффициент уплотнения с выходными характеристиками приборов.

Градуировку приборов следует производить для каждой разно-видности грунта, применяемого при возведении земляного сооружения.

Отбор грунта следует производить перед началом или в процессе проведения работ. Масса средней пробы грунта, отбираемого для испытаний, должна составлять не менее 10 кг при градуировке пенетро-метра и не менее 65−70 кг при градуировке динамического плотномера и забивного зонда.

Перед градуировкой приборов необходимо определить оптимальную влажность и максимальную плотность грунтов методом стандартного уплотнения.

Подготовку образцов для градуировки или выбор участков следует производить исходя из условия однородности по плотности, влажности и составу грунта. Допускается использовать для градуировки образцы грунта с коэффициентом вариации средних значений: коэффициента уплотнения − не более 0,025; весовой влажности − не более 0,1 для песчаных грунтов и 0,05 − для пылевато-глинистых грунтов.

До начала испытаний грунты в воздушносухом состоянии измельчают (только связные грунты), тщательно перемешивают и готовят образцы для испытаний при трех-четырех различных значениях влажности.

Для изготовления образцов грунт насыпают в форму и послойно уплотняют минимально требуемым числом ударов по одному следу. В приборе стандартного уплотнения и в форме для градуировки пенетрометра грунт следует уплотнять в три слоя, в форме для градуировки динамического плотномера и забивного зонда − в восемь слоев. При уплотнении последнего (верхнего) слоя на форму сверху необходимо надевать насадку. После окончания уплотнения насадку снимают и выступающий грунт осторожно срезают ножом по верхней кромке формы.

При уплотнении грунтов в форме диаметром 30 см после каждого удара трамбовки меняют ее местоположение по слою в шахматном порядке. При этом для выполнения «одного удара по одному следу» необходимо сделать 4 удара трамбовкой.

Для определения плотности сухого грунта форму с грунтом взвешивают и с нижней и верхней частей образца отбирают пробы грунта на влажность. Плотность сухого грунта определяют по ГОСТ 5180.

3.1. Градуировка динамического плотномера Д-51 и забивного зонда Л 33 в лабораторных условиях

Динамический плотномер устанавливают строго вертикально на зачищенную поверхность грунта в центре формы. Конический наконечник плотномера забивают в грунт и фиксируют количество ударов, необходимых для погружения наконечника на участке зондирования от 20 до 30 см.

3.2. Градуировка динамического плотномера и забивного зонда в полевых условиях

Градуировку приборов необходимо совмещать с пробным (опытным) уплотнением грунтов, выполняемым для уточнения тол-щины уплотняемого слоя, количества проходов уплотняющих средств по одному следу и оптимальной влажности грунта.

Градуировку приборов следует производить для каждого вида грунта, используемого при влажности строительства земляного сооружения. Перед градуировкой надлежит определить оптимальную и максимальную плотности грунтов методом стандартного уплотнения.

Пробное уплотнение грунта производят по методике, приведенной в Руководстве.

Отбор проб уплотненного грунта следует осуществить в зоне однородного уплотнения в соответствии с диаграммой проходов уплотняющей машины по ширине опытной площадки из средней части уплотняемого слоя. Рядом с этими точками проводят испытания градуируемых приборов.

Отбор проб и испытание приборами производят перед началом работы основной уплотняющей машины, а затем через каждые 4 прохода по одному следу.

По результатам проведенных испытаний строят зависимости плотности сухого грунта или коэффициента уплотнения грунта от выходных характеристик градуируемых приборов и влажности. Характер этих зависимостей аналогичен зависимостям, получаемым при градуировке в лабораторных условиях.

3.3. Методика построения градуировочных графиков

Для песчаных грунтов, содержащих менее 3−5 % глинистых частиц, влажность в пределах значений, указанных в таблице, практически не влияет на характер зависимости плотности сухого грунта или коэффициента уплотнения Ку от выходных характеристик П приборов, с помощью которых производят контроль качества уплотнения земляного сооружения. При большем содержании глинистых частиц влияние влажности на характер зависимости будет значительнее. В этом случае на графике можно провести несколько осредняющих прямых (или кривых) для каждого значения влажности. Градуировочные графики для таких грунтов строят так же, как и для глинистых грунтов.

Для глинистых грунтов градуировочные графики строят в виде зависимости. На горизонтальной оси откладывают значения плотности ρd, на вертикальной − соответствующие значения выходных характеристик при данном значении влажности W. Для каждого значения влажности получают отдельную кривую.

Контроль качества работ по уплотнению грунта

Контроль качества работ по уплотнению грунта

При устройстве грунтовой подсыпки под полы, обратных засыпках котлованов и траншей, возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог постоянно контролируют соответствие производимых работ проекту и требованиям технических условий, качество подготовки оснований, степень уплотнения и влажность грунта.

За качеством работ по укладке и уплотнению грунта следует вести систематические контрольные наблюдения, организуемые силами строительной организации, представителями технического надзора заказчика и лицами, инспектирующими строительство.

Непосредственное осуществление контроля за плотностью и влажностью грунта, уложенного в насыпь или траншею, возлагается на полевую грунтовую лабораторию.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

На полевую грунтовую лабораторию также возлагаются:
а) проверка качества грунтов в выемках, карьерах и резервах с целью установления возможности их использования для отсыпки насыпей;
б) проведение пробного уплотнения грунта с целью уточнения требуемого количества ударов (проходок) грунтоуплотняющих машин по одному и тому же следу, а также толщины отсыпаемого слоя;
в) участие в освидетельствовании скрытых работ и их приемке.

При контроле укладки грунта проверяют: – качество выполненных работ по подготовке основания; – соответствие состава грунта принятому в проекте; – наличие в отсыпанном слое растительных и гумусированных грунтов, торфа, древесины, корней и сильно минерализованных переувлажненных и засоренных строительным мусором грунтов; – толщину отсыпаемого слоя; – соответствие толщины слоя отсыпаемого грунта принятому способу уплотнения; – количество проходок или ударов уплотняющих механизмов по уложенному слою; – соответствие типа и массы грунтоуплотняющего оборудования установленной норме; – подготовку поверхности ранее уплотненного слоя для отсыпки на него последующего слоя.

В процессе подготовки оснований проверяют тщательность очистки поверхности основания от растительного слоя, удаление линз и прослоек сильно засоленных грунтов или илистых отложений и т. д.

Отбор образцов для определения состава и плотности грунтов, оснований производят из шурфов на глубину 0,5 м и более по сетке, определяемой местными условиями в зависимости от литологического состава грунтов.

Величину отсыпаемого слоя проверяют с помощью мелких шурфов, замеряя его толщину или погружая металлический стержень (щуп) в свежеотсыпанный слой до уплотненной поверхности предыдущего слоя.

В зимнее время года дополнительно проверяют выполнение условий относительно количества мерзлого грунта, допускаемого при возведении насыпи или при засыпке траншей.

Для насыпей с нормируемой плотностью грунта основным критерием качества выполняемых работ является соответствие фактической плотности уложенного грунта требуемой.

Основными методами определения плотности скелета грунта, уложенного в сооружение, являются: – для глинистых и песчаных грунтов — взятие проб уложенного грунта с ненарушенной структурой металлическими цилиндрами или режущими кольцами и определение массы и влажности грунта; – для грунтов гравелисто-галечниковых и мелкозернистых с включением крупных фракций — взятие проб с нарушенной структурой из шурфа с последующим замером объема шурфа (путем засыпки его сухим песком), определением массы и влажности образца грунта.

Наряду с широко распространенным определением плотности грунта по плотности его скелета в последнее время получает распространение метод, основанный на использовании изотопов.

Распределение проб в плане и по высоте при устройстве грунтовых подсыпок под полы, обратной засыпке, котлованов и траншей, возведении земляного полотна должно быть равномерным, с тем чтобы этими пробами была обеспечена проверка степени плотности всех слоев грунта в различных частях сооружения.

Число отбираемых проб для проверки плотности скелета уплотненного грунта устанавливается в каждом конкретном случае в зависимости от характера и объема работ, характеристики грунта и местных условий.

Ориентировочно порядок отбора проб принимают следующий: – на дорожной насыпи пробы берут на расстоянии 20… 30 м с обеих сторон проезжей части; – на насыпях вертикальной планировки пробы отбирают в шахматном порядке через 20…40 м; – в засыпаемых траншеях пробы берут по оси траншеи; – в обратных засыпках пазух и около граней сооружения пробы отбирают на расстоянии от них не более 0,2 м; – в гидротехнических сооружениях (плотинах, дамбах) пробы отбираются в карьерах и насыпи.

При толщине уплотняемого слоя до 30 см пробы отбирают из его средней части, при большей толщине производят отбор двух проб по высоте слоя. При линейных работах пробы рекомендуется отбирать в шахматном порядке.

Место отбора проб должно фиксироваться замером расстояний от осей сооружения или других разбивочных знаков. При отборе проб в полевую книжку записывают: дату отбора пробы, пикет, расстояние от оси сооружения, номер цилиндра. При отборе проб уплотненного грунта необходимо обеспечить сохранность структуры и плотность грунта, которые он имеет в насыпи. В случае недоуплотнения грунта надо выяснить причины и принять меры к доведению плотности до требуемой проектом.

Недоуплотнение грунта может быть вызвано нарушением правил производства работ и неправильным использованием механизмов; недостаточной работой уплотняющего механизма.

Доуплотиение грунта достигается увеличением числа проходок (ударов) уплотняющих машин при обеспечении требуемой влажности грунта.

Сводку результатов лабораторных определений плотности и влажности грунта составляют за каждую смену. Кроме того, в сводке отмечают замеченные во время отбора проб и проверки уплотнения грунта недостатки, касающиеся состава и влажности грунта, порядка его отсыпки и уплотнения.

Если грунт подвергали доуплотнению и отбирали повторные пробы, то в итоговый журнал вносят величины плотности и влажности, полученные после отбора повторных проб.

Методы лабораторных испытаний плотности грунтов, уложенных в тело насыпей, определяются ГОСТ 22733—77.

Контролировать качество уплотнения грунтов можно следующими наиболее распространенными методами: стандартным, режущими кольцами, радиоизотопными, зондированием, вдавливанием штампа, парафинированием, методом лунок.

Выбор того или другого метода зависит от оснащенности лаборатории оборудованием, характера сооружения, объема возводимой насыпи и их классности.
Методом стандартного уплотнения определяют оптимальную влажность и максимальную стандартную плотность с помощью прибора СоюздорНИИ.

Метод режущих колец при определении плотности скелета грунтов в насыпях основан на определении плотности влажного грунта в объеме металлического кольца вместимостью 300…400 см3 (d/h=l), вдавленного в уплотненный слой, и влажности этого грунта.

В условиях полевых лабораторий метод режущих колец из-за простоты является наиболее приемлемым и распространенным.

В настоящее время получили наибольшее распространение в строительной практике радиоизотопные методы, так как грунтовые полевые лаборатории на крупных земляных сооружениях были оснащены приборами, в которых используется поглощение и рассеяние гамма-излучения и нейтронов.

Метод статического и динамического зондирования как один из видов контроля степени уплотнения грунтов в насыпях и обратных засыпках является наиболее оперативным и простым из всех существующих методов контроля.

Метод вдавливания штампа применяют для определения прочности грунтовых оснований. В частности, этот метод широко используют для контроля качества уплотнения грунтов оснований под полы промышленных зданий и под фундаменты.

Метод парафинирования применяют преимущественно при контроле за уплотнением грунта в зимних условиях.

Метод лунок используют при укладке обратных засыпок из щебенистых крупнообломочных грунтов или из грунта с мерзлыми комьями.

Качество уложенного в теле насыпи грунта можно считать допустимым, если число контрольных проб с плотностью грунта, отклоняющейся от заданной проектом, не превышает 10% общего числа контрольных проб, взятых на участке, и плотность скелета грунта в пробах должна быть не более чем на 0,5 г/см3 ниже плотности требуемой (минимальной).

На просадочных грунтах при уплотнении их тяжелыми трамбовками качество работ можно также определять путем контрольного определения отказа в любой точке котлована под фундаменты. Уплотнение признается удовлетворительным, если понижение отметки основания под действием удара трамбовки не превышает величины установленного отказа. Контрольное определение отказа производят двумя ударами трамбовки при сбрасывании ее с высоты, принятой при производстве работ, но не менее 4 м. Если по данным контрольного трамбования замеренная величина отказа окажется больше принятой, производят дополнительное трамбование. Контрольное трамбование выполняется трамбовкой с такой же массой, которая применялась при трамбовании грунта. Контрольное трамбование производят после дополнительного уплотнения разрыхленного поверхностного слоя грунта.

Уплотнение почвы II: последствия, предотвращение и контроль

ПочваОхрана почвы

Арит Эфретуэй
Отправить письмо

31 октября 2016 г.

1 3 минуты чтения

В предыдущей статье об уплотнении почвы мы кратко обсудили причины уплотнения почвы, различные уровни и различные способы обнаружения уплотненной почвы. В этой статье мы обсудим последствия уплотнения, а также методы профилактики и контроля.

Последствия уплотнения почвы

• Структура почвы: Почва состоит из песка, ила, глины и органического материала. То, как расположены эти частицы, определяет структуру почвы. Уплотнение нарушает естественное расположение этих частиц, увеличивая плотность почвы. Это ограничивает движение воздуха, воды и питательных веществ для растений в почве. Кроме того, поврежденная структура почвы создает более плотную почву с более высокой объемной плотностью (сухой вес почвы на единицу объема), что снижает способность корней растений проникать в почву.

• Снижение инфильтрации/дренажа воды в почве: Уплотненные почвы повышают уязвимость почв к заболачиванию и стоку воды, что приводит к потерям питательных веществ и возможному загрязнению соседних водоемов.

• Глобальное потепление: Предыдущие исследования показали, что уплотненные почвы могут способствовать глобальному потеплению, увеличивая выбросы парниковых газов, таких как метан и закись азота.2,3 Поскольку уплотнение почвы приводит к плохому дренажу и заболачиванию, создает благоприятные условия для разложения анаэробных бактерий. Это означает, что вносимые азотные удобрения подвергаются денитрификации; процесс азотного цикла, при котором нитраты восстанавливаются до закиси азота и газообразного азота с помощью денитрифицирующих бактерий. Выбросы метана также связаны с уплотнением почвы.
Исследования показали увеличение количества метаногенов (анаэробных бактерий, ответственных за выделение метана) в уплотненных почвах по сравнению с неуплотненными почвами. 4

• Плохое поглощение питательных веществ и урожайность: Корням растений трудно проникнуть в уплотненные слои почвы из-за их высокой плотности и пониженной пористости. Следствием этого является поверхностный рост корней, дефицит питательных веществ и низкая урожайность.

Помимо вышеуказанных отрицательных эффектов было отмечено, что слегка уплотненная почва способствует прорастанию семян кукурузы. Снижает потери почвенной влаги за счет испарения; таким образом поддерживая уровень влажности почвы вокруг прорастающего семени (подробнее о том, как это происходит). 1

Предотвращение уплотнения

Способы предотвращения уплотнения включают:

• Избегайте использования тяжелой техники или оборудования на влажных почвах, так как почва в этом состоянии подвержена уплотнению.

• Обогащение почвы органическими веществами. Органическое вещество в почве улучшает структуру почвы и агрегацию. Это формирует большее сопротивление силе агентов, вызывающих уплотнение. Органическое вещество в почве можно увеличить, добавив в почву зеленое удобрение или навоз животных.

Удаление или контроль уплотнения

Когда невозможно избежать использования тяжелой техники на влажных глинистых почвах, растениеводы или ученые прибегают либо к лечению уплотнения почвы, либо к уменьшению вредного воздействия этого процесса.

• Использование вспашки: Отвальная и чизельная вспашка часто используются для удаления поверхностного уплотнения почвы.

• Используйте контролируемое движение: Этот метод сводит к минимуму уплотнение почвы. Фермер ежегодно ограничивает движение тяжелой техники по определенным полосам поля. Таким образом, риску уплотнения подвергаются только полосы движения. Почва вокруг дорожек остается нетронутой. Успех этого подхода зависит от тщательного подбора машинного оборудования, используемого на ферме, чтобы уплотнение, вызванное всеми видами оборудования, ограничивалось определенной площадью.1

• Используйте правильное оборудование или машины: Правильный выбор оборудования сведет к минимуму уплотнение. Например, выбирайте машины с меньшей нагрузкой на ось, выбирайте машины с более широкими шинами и сдвоенными шинами, используйте низкое давление в шинах, соответственно выбирайте гусеничные колеса или шины.5

Библиография и дополнительная литература

) Причины уплотнения почвы, последствия и контроль. Получено с: www.extension.umn.edu.

2. Болл и др. (1999) Полевые потоки N2O, CO2 и Ch5 в связи с обработкой почвы, уплотнением и качеством почвы в Шотландии. Исследование почвы и обработки почвы 53: 29-39.

3. Бессоу и др. (2010) Моделирование воздействия уплотнения почвы на выбросы закиси азота на пахотных полях. Европейский журнал почвоведения 61: 348-363.

4. Frey et al (2011) Движение тяжелой техники влияет на выбросы метана, а также на изобилие метаногена и структуру сообщества в кислородных лесных почвах 77: 6060-6068.

5. Волковски Р. и Лоури Б. (2008) Уплотнение почвы: причины, проблемы и способы устранения. Получено с: https://www.soils.wisc.edu/extension/pubs/A3367.pdf.

Связанные статьи

Процедура, принятая для контроля уплотнения в полевых условиях

РЕКЛАМА:

В этой статье мы обсудим:- 1. Параметры для спецификации уплотнения в полевых условиях 2. Цель полевого контроля уплотнения 3. Определение плотности на месте.

Параметры для спецификации уплотнения в поле:

Параметры, используемые для обеспечения эффективного уплотнения в полевых условиях, включают (a) относительное уплотнение и (b) содержание воды при укладке.

(a) Относительное уплотнение :

ОБЪЯВЛЕНИЙ:

Определите относительное уплотнение по уравнению. (12.7) для определения пределов плотности в сухом состоянии, которые должны быть достигнуты для уплотненной засыпки по отношению к MDD, полученному из лаборатории IS при легком или сильном уплотнении, в зависимости от обстоятельств –

Ответственный инженер укажет, какое относительное уплотнение должно быть достигнуто.

Для связных грунтов относительное уплотнение 95% стандартного лабораторного теста Проктора (испытание легкого уплотнения IS) может быть достигнуто с использованием либо катков с овечьей лапой, либо, в некоторых случаях, катков с пневматическими шинами. Для слабопластичных связных грунтов относительное уплотнение 95% по модифицированному тесту Проктора (испытание на тяжелое уплотнение IS) может быть достигнуто с помощью катков с пневматическими шинами.

ОБЪЯВЛЕНИЙ:

Для несвязных грунтов относительное уплотнение порядка 98%-100% или даже больше модифицированного Proctor feat (испытание на тяжелое уплотнение IS) может быть достигнуто с использованием вибрационных катков или катков с пневматическими шинами.

(b) Размещение Содержание воды :

Содержание воды, используемое для уплотнения почвы в поле, известно как содержание воды в грунте. Обычно принимается содержание воды в помещении ±2% от OMC, полученное в результате соответствующих лабораторных испытаний на уплотнение.

Содержание воды, отличное от OMC, может иногда указываться ответственным инженером для достижения намеченной цели. Для насыпей автомобильных дорог из связных грунтов может быть указана влажность укладки меньше ОМЦ (сухая или оптимальная) для достижения более высокой прочности на сдвиг и меньшей сжимаемости. Точно так же внешние оболочки земляных дамб уплотняются при оптимальном содержании воды в сухом состоянии (меньше, чем OMC) для достижения более высокой прочности на сдвиг, более высокой проницаемости и более низкого порового давления.

ОБЪЯВЛЕНИЙ:

Уплотнение земляного полотна под тротуарами и грунтов основания под полами может выполняться при содержании воды выше OMC (влажный или оптимальный) для предотвращения чрезмерного набухания и достижения более низкого давления набухания. Точно так же ядро ​​​​земляной плотины уплотняется при содержании воды в месте размещения больше, чем OMC (оптимальная влажность), чтобы уменьшить проницаемость и предотвратить набухание.

После того, как определено содержание воды в месте укладки, которое может быть равно OMC, или быть сухим или влажным от оптимального, как обсуждалось выше, содержание воды, используемой для уплотнения, должно быть в пределах ±2% от содержания воды в месте укладки, или оно может быть в пределах любого другие ограничения, установленные ответственным инженером.

Цель полевого контроля уплотнения :

Важными целями контроля уплотнения поля являются следующие:

1. Определить плотность в сухом состоянии и содержание воды на месте сразу после уплотнения каждого подъема и убедиться, что они удовлетворяют ограничениям относительного уплотнения и содержания воды при укладке в соответствии со спецификациями по уплотнению ответственного инженера.

ОБЪЯВЛЕНИЙ:

2. Проверить и убедиться, что грунты с заданного участка карьера, обладающие заданными свойствами, используются для уплотнения.

3. Для проверки и обеспечения использования требуемой энергии уплотнения при уплотнении грунта. Это состоит в том, чтобы убедиться, что используется требуемый тип катка, подходящего для уплотняемых грунтов, а также что каток имеет требуемую мощность. Также необходимо следить за тем, чтобы для уплотнения каждого подъема использовалось необходимое минимальное количество проходов катка. Толщина подъема, то есть толщина каждого уплотняемого слоя, также должна контролироваться в зависимости от типа используемого катка, так как чрезмерная толщина подъема приводит к неэффективному уплотнению.

4. Определенное минимальное количество испытаний, которое должно быть выполнено в полевых условиях во время уплотнения:

Для больших насыпей одно испытание на каждые 1000 м ² площадь/подъем

ОБЪЯВЛЕНИЙ:

Для малых насыпей (< 1000 м ² площадь), два или три испытания/подъем

Экспресс-методы определения влагосодержания должны использоваться, поскольку, если качество уплотнения не находится в установленных пределах спецификации уплотнения, требуется снять соответствующий подъем и перекладку Таким образом, результаты полевых испытаний каждого подъема в полевых условиях требуется уплотнение перед началом следующего подъема.

Определение плотности на месте:

Для определения относительного уплотнения необходимо следующее:

1. Объемная плотность на месте.

2. Полевая влажность.

Плотность на месте можно рассчитать любым из следующих методов:

1. Метод кернорезки.

2. Метод замещения песка.

3. Метод резинового баллона.

Определение содержания воды в уплотненной почве может быть выполнено любым из следующих методов:

я. Метод иглы Проктора:

Принцип:

Основной принцип метода иглы Проктора заключается в косвенном определении содержания воды в уплотненной почве без высушивания образца на основе сопротивления уплотненной почвы проникновению иглы Проктора.

Подробное описание метода иглы Проктора приведено ниже:

Игла Проктора :

Игла Проктора состоит из иглы, прикрепленной к подпружиненному поршню. Игла состоит из острия иглы, прикрепленного к нижней части стержня иглы, как показано на рис. 12.10. Иглу можно ввести в уплотненную почву, нажав на загрузочный плунжер. На стержне иглы имеется градуировка для определения степени проникновения иглы в уплотненный грунт.

Стержень загрузочного плунжера имеет градуировку, показывающую сопротивление уплотненной почвы проникновению иглы. Нагрузочный плунжер откалиброван для определения сопротивления проникновению уплотненного грунта на основе деформации пружины, которая зависит от приложенной нагрузки и жесткости пружины.

Игольчатые наконечники различной площади поперечного сечения поставляются вместе с таким оборудованием, как 0,25, 0,5, 1,0 и 2,5 см ² для использования в уплотненных грунтах с повышенной сопротивляемостью проникновению.

Таблица калибровки :

Для использования иглы Проктора для определения содержания воды необходимо подготовить калибровочную карту с грунтом, используемым для уплотнения.

Подходящее острие иглы выбрано и прикреплено к нижней части иглы. Берется почва, используемая для уплотнения, и определяются ее MDD и OMC с использованием либо легкого уплотнения IS, либо тяжелого уплотнения в зависимости от необходимости.

При проведении испытания на уплотнение сопротивление проникновению уплотненного грунта в форму определяют с помощью иглы Проктора подходящего острия. Грунт уплотняют при заданной влажности в уплотняющей форме. После завершения уплотнения манжету снимают, излишки почвы над верхом формы срезают и поверхность выравнивают.

Теперь иглу Проктора помещают на поверхность уплотненной почвы в форме и вдавливают на 7,5 см в уплотненную почву со скоростью около 1,25 см/с. Проникновение проверяют по делениям на игле, а сопротивление проникновению определяют по делениям на штоке загрузочного плунжера, соответствующим положению скользящего кольца. Содержание воды и сухая плотность уплотненного грунта определяется методом сушки в печи, как это обычно делается при испытании на уплотнение.

Процедура повторяется путем уплотнения грунта при различном содержании воды, как при испытании на уплотнение, и определения сопротивления проникновению при каждом содержании воды. Кривая уплотнения построена так же, как и в испытании на уплотнение между содержанием воды по оси x и плотностью в сухом состоянии по оси y. На том же графике сопротивление проникновению отложено по оси ординат для различного содержания воды по оси абсцисс. Площадь острия иглы отмечена на калибровочной диаграмме.

Определение Содержание влаги и плотность в сухом состоянии на месте:

Грунт, используемый для уплотнения в поле, смешанный с содержанием воды, уплотняется в форму для уплотнения с использованием той же энергии уплотнения. Иглу Проктора с тем же острием, что и при составлении калибровочной таблицы, вдавливают в уплотненный грунт в форме и определяют сопротивление проникновению.

Содержание воды и сухая плотность уплотненного грунта затем считываются из калибровочной таблицы, соответствующей сопротивлению проникновению.

Преимущества и ограничения :

Преимущество метода иглы Проктора в том, что для определения содержания воды на месте не требуется осушения почвы.

Недостатком является то, что фактические условия уплотнения на месте не отражаются в действительности в сухой плотности и содержании воды, определяемых этим методом. При уплотнении на месте грунт уплотняют соответствующим катком с заданным подъемом, а уплотнение в форме – трамбовкой путем нанесения ударов. Содержание воды, определенное с помощью метода иглы Проктора, дает содержание воды и сухую плотность лабораторного теста на уплотнение, а не содержание воды на месте в уплотненной почве на месте.

Другим серьезным ограничением метода является то, что вода добавляется в почву перед уплотнением почвы, тогда как вода добавляется частями во время уплотнения поля.

ii. Ядерный метод :

Ядерный метод — это быстрый неразрушающий метод определения объемной плотности и содержания воды на месте. Поскольку тест неразрушающий, он не требует вырезания образца из уплотненной засыпки. Следовательно, большое количество измерений может быть выполнено в каждом месте, а точность может быть проверена и улучшена с помощью статистического анализа.

Оборудование :

Теперь доступно несколько ядерных датчиков; Примером может служить модель Troxler Nuclear Gauge-3430 или 3440, показанная на рис. 12.11.

Принцип :

Плотность на месте:

В почву испускаются гамма-лучи

, которые рассеиваются электронами в почве и теряют энергию. Рассеянные лучи обнаруживаются детектором. Чем выше плотность почвы, тем выше будет плотность электронов и меньше рассеянных лучей достигнет детектора. Ядерный датчик откалиброван для считывания плотности почвы на основе количества рассеянных лучей, достигающих детектора.

Содержание влаги на месте:

Быстрые нейтроны испускаются радиоактивным источником быстрых нейтронов в почву. Столкновение нейтронов с частицами почвы приводит к потере энергии. Потери энергии велики при столкновениях нейтронов с атомами с малым атомным весом, превращая быстрый нейтрон в медленный. Водород, присутствующий в почвенной воде, вызывает эту потерю энергии. Количество медленных нейтронов, обнаруженных датчиком после испускания быстрых нейтронов, подсчитывается и пропорционально количеству водорода и, следовательно, воды, присутствующей в почве.

Есть два метода, которые могут быть использованы ядерным датчиком:

1. Метод обратного рассеяния, при котором источник и детектор датчика располагаются на поверхности тестируемого грунта, как показано на рис. 12.12(а).

2. Метод прямой передачи, при котором источник в стержне выдвигается ниже датчика в испытуемый грунт, а детектор находится на поверхности грунта, как показано на рис. 12.2(b).

Ядерный датчик удобен для пользователя, а интерфейс позволяет выполнять простые запросы в любом случае. Датчик следует проверять на точность один раз в неделю или при изменении места проведения испытаний.

Ограничения :

1. Ядерный датчик более чувствителен к плотности почвы близко к поверхности в методе обратного рассеяния. Камни или пустоты большого размера на пути источника-детектора могут привести к получению более высокой или более низкой плотности, чем фактическая плотность.

2. Определение содержания влаги основано на предположении, что водород, присутствующий в почве, находится в форме воды. Водород в других формах или углерод, если они присутствуют в почве, вызовут более высокое содержание воды, чем фактическое содержание воды.

3. Бор, хлор или даже небольшие количества кадмия приводят к занижению измерения содержания воды по сравнению с фактическим значением.

4. В ядерном манометре используются радиоактивные материалы, которые опасны для пользователей, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности.

Меры предосторожности :

1.