В этой статье «Внедрение современных экспресс-методов для определения жесткостных характеристик грунта» приведены несколько приборов используемых при определении жесткостных характеристик грунта и описаны преимущества применения современных экспресс- методов для определения жесткостных характеристик грунта.
Любое здание или сооружение строится на грунтовом основании, возводится из грунта как строительного материала или располагается в толще грунта. Если конструкционные материалы в конце процесса их создания обладают заданными прочностными и деформационными свойствами, то грунты основания на каждой строительной площадке состоят из разных сочетаний слоев со своими отличными характеристиками и историей формирования.
При расчете зданий и сооружений одной из наиболее сложных задач является определение жесткостных параметров грунтового основания.
Это обусловлено тем, что грунт является нелинейной средой, жесткостные свойства которого зависят от многих факторов, таких как уровень напряжения, влажность, пористость. В то же время, несмотря на то, что разработаны методики нелинейных расчетов грунта, в практике расчетов широко применяются линейные модели грунта, поскольку они являются более простыми, и во многих случаях точность расчетов удовлетворяет предъявляемым требованиям.
Основными параметрами жесткостных характеристик грунтов, определяющими несущую способность основания и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов.
Грунт состоит из верхнего слоя, плодородного растительного слоя, который необходимо сохранять, и нижележащих слоев, используемых для обратных засыпок и устройства насыпей, то есть планировочный грунт.
При возведении земляных сооружений и устройстве оснований под фундаменты и других инженерных сооружений необходимо проводить контроль строительной лабораторией для обеспечения требуемого качества работ. Для этого существует операционный и приемочный контроль степени уплотнения грунтов. При контроле уплотнения глинистых грунтов без проведения параллельного измерения влажности нужно применять метод двойного зондирования.
Для определения жесткостных характеристик грунта используются как лабораторные, так и полевые исследования. Полевые исследования грунтов по сравнению с лабораторными имеют ряд преимуществ: возможность изучения сравнительно большего по объему массива пород; меньшая степень нарушения естественного сложения пород; возможность изучения свойств пород в естественном напряженном состоянии, связанном с изменением условий, например, с колебаниями уровня грунтовых вод. Лабораторные работы ведутся длительное время, соответственно замедляются сроки строительства что приводит к повышению стоимости работ.
Испытания грунтов проводятся как статические. так и динамические. Статические испытания отличаются длительностью проведения и высокой стоимостью, а динамические экспресс методы отличаются быстротой и эффективностью.
На сегодняшний день модуль деформации в сейсмических и динамических нагрузках довольно трудоемкий процесс, большая себестоимость и длительность проведения эксперимента требует внедрения современных экспресс-методов для определения динамических свойств грунтов.
К примеру, возьмем динамический плотномер Д-51А, плотномер-пенетрометр ДПА динамического действия, статический плотномер СПГ-1М, также приборы НМР LFG Pro, статический плотномер НМР PDG Pro.
Динамический плотномер Д-51А предназначен для оперативного контроля степени уплотнения песчаных и пылевато-глинистых грунтов в земляных сооружениях в процессе их строительства на глубине до 30см (без проведения отбора проб).
Динамический плотномер Д-51А не может применяться для контроля степени уплотнения земляных сооружений, возведенных из грунтов, содержащих частицы крупнее 2мм более 25 % по массе (гравелистых песков), мерзлых грунтов, а также осыпаемых в воду или находящихся ниже уровня поверхностных или грунтовых вод. Динамическим зондированием определяют плотность грунта путем измерения сопротивления погружением зонда под действием возрастающего числа приложенной ударной нагрузки. Плотность грунта устанавливают по графикам зависимости от числа ударов, затраченных на погружение стержня.
Также есть, плотномер-пенетрометр ДПА динамического действия, который предназначен для оценки качества уплотнения асфальтобетона в слоях дорожной одежды, покрытиях дорог и прочих инженерных конструкциях. Плотномер ДПА используется для экспресс-контроля плотности песчаных и мелкозернистых асфальтобетонов как в процессе укладки и уплотнения материала, так и через 1–3 суток после окончания работ (СНиП 3.06.03–85).
Статический плотномер СПГ-1М предназначен для ускоренного операционного контроля качества уплотнения грунтов земляного полотна и дополнительных слоев оснований автомобильных дорог, аэродромов и прочих земляных сооружений (СНиП 3.06.03–85). Рекомендован для оперативного регулирования технологии и качества в процессе уплотнения как инженерно-техническими работниками, так и мотористами катков. Плотномер допускается применять для зондирования любых грунтов, содержащих не более 15 % твердых включений крупностью свыше 2 мм.
Приборы для измерения динамического модуля упругости грунта серии HMP LFG — приборы, дающие возможность точного и быстрого определения несущей способности (динамического модуля упругости) грунтов и дорожных оснований. Прибор измеряет динамический модуль деформации, который при отсутствии необратимых деформаций грунта совпадает с динамическим модулем упругости.
Приборы для измерения статического модуля упругости грунта серии PDG это цифровые приборы, дающие возможность точного и быстрого определения сжимаемости и несущей способности (статического модуля упругости) грунтов и дорожных оснований по DIN 18134 (2001), ASTM D1194/1195/1196.
Приборы универсальны, так как могут применяться повсюду, где необходимо соблюдать требования к механической нагрузке на землю, к примеру, в дорожном строительстве, при прокладке кабелей, трубопроводов, при строительстве фундаментов и железных дорог. Данное устройство просто в применении, может обслуживаться одним человеком, результат измерений может быть получен в течение 3-х минут. При помощи данного устройства контроль качества становится более эффективным, использование прибора увеличивает точность измерений.
Использование экспресс-методов для определения жесткостных характеристик грунта повышают надежность результатов оценки несущей способности оснований зданий и сооружений.
Литература:
1. Механика грунтов — Н. А. Цытович.1983 -288с.
2. Основы механики грунтов. — М.: Тейлор Д. В. Госстройиздат, 345 с.
3. Экспериментальные исследования динамических деформационных свойств грунтов и др. Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. 1989. — Т. 216. — С. 242–254.
4. Поведение грунтов при динамических нагрузках: учеб, пособие для геол. специальностей вузов. — М.: Вознесенский Е. А. Изд-во Моек, ун-та, 1997. 287 с.
5. ГОСТ 25100–95 Грунты. Классификация
6. ГОСТ 30416–96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения.
7. ГОСТ 20522–96 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний»
8. ГОСТ12536–79"Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава»
9. ГОСТ 12248–96«Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости».
10. ГОСТ 19912–81. Грунты. Метод полевого испытания динамическим зондированием. — М.: Изд-во стандартов, 1982.
11. ГОСТ 20069–81. Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием. — М.: Изд-во стандартов, 1982.
12. ГОСТ 20276–85. Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости. — М.: Изд-во стандартов, 1986.
13. ГОСТ 24846–81. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений.
