Методические рекомендации Методические рекомендации по опробованию лессовых грунтов

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕ Л ЬСТВА

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕ Л ЬСТ ВА

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
П О ОПРОБОВАНИЮ ЛЕССОВЫХ
ГРУНТОВ

ОДОБРЕНЫ ГЛАВ Т РАН СП РО ЕК ТОМ

Москва 1982

ПРЕДИСЛОВИЕ

В рай о нах рас прост ранения лессовы х пород, кот орые в Советс ком С оюз е занимают 1 5 % т ерритории, ведет ся и намечен о б ольшое дорожно-транс портное ст ро ител ьс тво, в связ и с чем вопросы ин же нерно-геологичес ких изыс каний приоб ретают суще ственное зн ачен ие.

В на с тоящих Методических рекомен да циях ра ссм отрены направленнос ть и с пецифика изысканий, обуслов ленные ос обеннос тями с остава, с ложен ия, сос тояния и свой ства лес совых грунтов и характером взаимод ейс твия э ти х грунтов в основа ниях дорожных сооружений, о ткосах, т еле насыпей и в ка чес тве объе ктов раз работки при с троительс тве.

Ос обое внимание обращено на т ехнологию и методику отбора монол итов ненаруш енного сл оже ния лес совых пород из скважин для с окращения объем ов т рудоемких горнопрох одческих ра бот и из влечения монолитов из шурфов и дуд ок.

С овременные высокие требования к доверит ельной вероятнос ти расче тны х з начений х арактеристик грунт ов (при рас чете оснований по деформациям 0,85- 0,90 и по несущей с пос обн ос ти 0,95- 0,98) д икт уют необходимос ть от бора бол ьшого количе ст ва образцов на кажд ого инж енерн о-геологического элем ента (расчетного с лоя в мас сиве -ос новании, от косе). Приме не ние рекомендуемых те хнологии и методики от бора монолитных образцов из скважин поз волит с ущес твенно с низ ить з атраты ручного труда, с тоимост ь и с роки из ыс каний и не из бежные при горнопроходчес ких работ ах наруше ния природной с ре ды. Эффект ивнос ть же из ыс ка ний воз рас тает з а с чет получе ния больш ого кол ичест ва сох ран ны х монолитов, исс ледования масс ивов лессовы х пород во многих точка х. Повыс итс я информат ивност ь и надежность инжен ерн о-геол огического обос нования проектов, а значит, и качес тво проект ирования.

Методически е рекоменда ции разработаны в лаборатори и инженерн ой геологии и геофиз ики ЦН ИИ С ка ндид атами те хн. н аук. Б. Л. Ю ровс ким (ра зд. 1- 3, приложе ния 1- 3), А. М. Г ореликом (р азд. 1, пп. 3.12; 3.19), С. Д . Дж олосом (Дн еп рогип рот ранс , разд. 1), кан д. г еол.- мин. на ук М. К. Дружининым ( разд. 1) и инж . Б. А. Б ин евичем ( Днепрогипротранса, разд. 2, п риложение 1).

В выпол не нии п олевы х и лабораторных эксп ериме нталь ных работ по тематике участвова ли Дн епрогипротран с, Т ашгипрот ранс, Уз Гии Ти , Алма -Атагипротран с и К азГии З.

В в ы полнении лабора торн ых ра бот п риня ли участие : Р. И. Трубицына , Т.П. М ина ева, А. Х. Ф адеева, Т. В. З обова (ЦНИИ С), З. С. Черникова, А. И. Я ковле ва, К. И. К олесник (Днепрогипротранс), В. С. В олохова (Т аш ги прот ранс), Ю. В. Петров, И. П. Авдеев (Мосги протра нс), Э. Н. Чернышева ( КазГИиЗ).

З а мечан ия и предло жения по ра боте просьба направлять по адресу: 1 29329, Москва, Кольская ул., 1, ЦНИИС.

Зам. д иректора института                                                                         Н. Б. Соколов

З ав. о тделе нием изысканий и прое ктирования ж елезных дорог          А. М. Козлов

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1 .1 . В под готовительный период изысканий ориентировочное ра спростра нение лесс овых пород раз ного возра ста, генез иса и просад очнос ти рекомендуется опре делять по ка рте, с оста вленной В. С. Б ыковой ( с уточнениями Н. И. К ри гера) [ 1- 3].

1 .2 . При инженерно-геологичес ки х изыскан иях следует учитыв ать, что в зав исимос ти от возрас та, проис хождения и фац иальной принад лежн ости строение и у словия залегания лессовых толщ различны:

зо ловы е лессовые породы плам еобразно перекрыв ают повышенные элеме нты рельефа: плато, водоразде лы, высокие террас ы, разн ые породы, вен чая собой разрез четвертичных отложений. Граница золовых и подстилающих от ложений х орош о выражена. Мощности зол овых толщ разл ичны. С троение их мон отонное, выдержанное, ча ще неслоистое. Пористость повышенная, макропоры округлые или чечевицеобра зные;

делювиальные лессовые породы за легают н а склон ах , образ уют шле йфы, иногда перекрывают надпойменные те ррас ы речных долин, небол ьшие древни е конусы выноса (сухие дельты), заполняют овраги. Они венчают четвертичный разрез. Мощности делювиальных толщ различны. Границы этих то лщ с подстилающими ле ссовыми породами не всегда прос леживаютс я. В делювиальных лессовых породах присутс твуют п рослои гумус ирован ного мате риала, пес ка, иногда гравия, дрес вы и щебня. Выражена слоис тос ть. Пористость разл ичн а. Макропоры чаще щ елевидной формы;

прол ю виальны е лессовые пород ы сл агают предгорные равнины, п редсклон овые пояса, шл ейфы, конусы вын ос а, причем наиболее тонкие по грануломе триче скому с оставу разности отлагаются на периферии этих элемент ов ре льефа, а боле е грубые - ближе к горам. Мощности толщ пролювия могут дос тигать 1 00 м и более. Граница пролювия с подс тилающи ми коренными и аллювиальными породами разного состава обычно выражен а. Пролювиальные толщи неслоисты или сложены м ощными пластами. Но в подошве толщи часто просле живае тс я т он кая слоис тость, имеются вкл ючения, прослои и линзы песка, гравия, гальки, ще бня . Пористость пролю виальных лес совых пород повышен ная. Макропоры чаще округлой формы;

аллюви а льные лессовые породы слагают надпойменные террас ы реч ных долин. Мощность толщ достигает 20 м и боле е. Граница лессового а ллювия с подстил ающими песками, гравием, гале чн иками, коренными породами выражена, но в подошве аллювиальной толщи имеются линз ы и прослои н елессовы х пород. Толщи аллювиальных лессовых пород слоисты и иногда содержат прослои песка и гравия. Пористость пониженная. Макропоры щ елевидны е и округлые;

фл ю виогляциальны е и озерные лессовые породы чаща за легают по периферии зандровы х полей в толщах небольш ой мощности, обычно слоистых с прослоями песка. Переход между этими и подстилающими породами посте пенный. Пористость п ониж ен ная. Макропоры щелевидные;

элювиаль н ые лессовые породы ра звиты на н ебольших плато, верхних час тях пологих склонов на ограниченных площа дях, защищенных от денудации и привн оса материала. Эти породы слагают толщи небольшой мощности. Породы неслоисты и постепенно переходят в подстилающие матерински е отлож ения, причем в лессовом покрове появляется все больше включен ий каменного лесса, алевролита, аргиллита, мергеля, известняка и др. Мощности толщ от долей метра до нес кольких метров. Пористость чаще повышенная. Форма мак роп ор различна.

1 .3. Толщи лессовых пород могут бы ть проявлены, т.е. длительно замо че ны постгенетиче скими процессами ( овра гообразова ние м, естественной переорие нтацией поверхностного и подземного стока) либо техногенными воз действиями (на массивах орошения, в местах подтопления грунтовыми водами, на участках застройки и т.п.). Такие породы отличаются от свои х генети ко-ф ациальны х прооб разов меньшей пористостью, сжатием части ма кропор, иногда повышенной влажнос тью, появлением линз и прослоев оглеения, горизонтов верховодки и грунтовых вод.

1 .4. Особенностями строения толщ лессовых пород, помогающих отличить их от других грунтов, являются н аличие вертикальных канальцев и скрытой тонкой т рещи новатости, столбчато приз матическая текс тура, при сутс твие погребенных гумусовых прослоев, рыхлость с лож ения, т.е. макроп орис тость.

1 .5. Специфическими геологическими я влениями в толщах ле ссовых пород, отражаемыми в рельефе поверхност и, составе и плотности растительности, которые следует выявлять при дешифрирован ии аэрофотоснимк ов и инж енерно-геологической съемке, я вляются:

просадочн ы е блюдца, бессточные долы и поды, террасы, трещины растяжения по месту отчл ен ен ия террас от массива и между собой, оп уска ния пове рхности невыясненной этиологии;

суффозио нные полос ти, каналы, их выходы в береговых обрывах в виде щел ей, окон, ниш;

овраги, нередко с вертика л ьными стенками;

отвесные обрывы различной высоты на бер е гах рек, озер, водохранилищ, мо рей, в оползневых цирках;

каньоны выдувания на грунтовых дорогах;

котлови н ы выдувания;

бугры н авеван ия ле сс овых грунтов;

осов ы воз душно- сухих лессовых грунтов на склонах;

просадочные ополз н и потоки в бортах д олин с яз ыками на дне последних;

обвалы обрывов и берегов и др.

При дешифрировании аэроснимков надо учи т ывать, чт о понижения рельефа, оползневые и обвальные ма ссы покрыты, ка к правило, более густ ой, сочной и разнообразной по составу растите льнос тью, н ежели рас тительн ост ь общего фона в ра йонах распространения лес совых пород. На против, ра сти тельность н а вертикальных обрывах и о ткосах, буграх на веван ия беднее фоновой, разрежена нередко отсутствует в ообще.

1 .6. Типичные лессы отличаются от прочих лессовых пород характе рными особенност ями:

преобладающе й све тло-палевой окраской;

с упес чаным, легко- или среднесуглинистым сос та вом с преобла данием элементарных пыл еваты х зе рен (типичные одн ородн ые алевриты);

пори с тост ью общей 40-50 % и более , активн ой 1 5- 20 % ;

выр а женной макропористостью;

воз ду шно-с ухим состоянием;

просадочнос т ью от собственн ого веса при з амачивани и.

1 .7. О тличить лес совидные породы от ти пичных лессов мож но по окраске: светло-палев ой, с ветло- желтой, желтовато- бурой и др. При пыл ев атом в целом соста ве в эт их породах н аря ду с элемен тарными алеври товыми зернам и прис утс твует в раз личных количествах микроагрегаты глинист ых час тиц (ложная пыль). Обща я пористость лессовидных пород обычно меньше 45 %, активная - 1 5 %. Большая час ть лессовидных пород просадочна только при приложении внешнего давле ния, а некоторые их раз новидн ости непросадочн ы. Некоторые лес совидные породы естественно увла жнены и даже могут б ыть водонасыщенн ыми .

1 .8. К ритерии просадочности лессов следующие [ 5- 14]:

Содержа н ие пыл еваты х частиц, % ..................................................................... 50-8 0

Отношение с одержа ния частиц во фракциях (0,0 5-0, 01) / (0,01-0,0 02), мм .. 1 ,5- 2,0

Степень неоднородности гранулометрическ о го сос тава ................................ 3-5

Степе н ь влажности .............................................................................................. Меньше 0,5

Критерий « П» по СН иП II - 1 5-74 при числе пла стичн ости:

0,01 ≤ I_p < 0, 1 ................................................................................................... Меньше 0,1

0,1 ≤ I_p < 0, 14 ................................................................................................... М ен ьш е 0,1 7

0,14 ≤ I_p < 0,24 ................................................................................................. Меньше 0,24

Плотно с ть ске лета, г/см³ ..................................................................................... Меньше 1 ,55

Пористо с ть, % ...................................................................................................... Более 40

Активная пористость, % ..................................................................................... Более 1 5

Показатель уплот н енности Kα ........................................................................... М е нее 0

Пок аза тел ь упл отнения K _упл ............................................................................... 0,5 - 0,8

Коэффициенты снижения прочности при замачива н ии K _з под нагрузкой при давлении Р, МПа:

0, 1 ........................................................................................................... Боле е 2

0,2 ........................................................................................................... Более 1 ,5

0,3 ........................................................................................................... Бол е е 1 ,3

Прочность при увлажнении при и с пытании конусом на просадочн ост ь, МП а ........................................................................................................... Мен ьше 0,1

От носительн ая просадочность δ_пр ...................................................... Более и ли равно 0,0 1

1 .9. Общими для всех лессовых пород являются:

столбчато-призматическая отдельность ;

повышенная прочность струк т урных (це мен тацион ных , кристаллизацион н ых, конденсационных) с вязей, с охраняющаяся у воздушно-сухой породы;

водон е устойчивость структурных связе й (ос обе нно у лессов);

легки е размокание и раз мы ваемость;

при разработке п ыл им ость воздушно-с ухих и н алипание увлажнен ных лессовых грунтов на рабочие органы и ходовые части зе млеройных м ашин и транс портных средств.

1 .1 0. Повышенная прочнос ть с труктурных свя зей позволяет проектировать в массивах воз душно- сухих (в период ы ст роительства и на перс пективу э кс плуатация з емл яного полотна) лессовых грунтов откос ы выемок крутизной 1 :0,1 и 1 :0,5. При периодичес ких очистка х от вывет ривающегос я лессового грун та и з аглаживании поверхности такие откос ы высотой до 30 м, а в отдельных случаях и боле е выс окие ус тойчивее , нежели более пологие. В с ухом климате откосы зарас тают м едлен но и пологие откосы подве ржен ы размывам, увлажненные грун ты на них нередко оплывают . От отвесных и круты х обрывов и откосов дождевые капли, градин ы, снежинки отражаются и падают к подошве.

1 .11 . Эта же прочн ость обус ловливает трудности разрушения б локов и комьев воздушн о- сухих лес совых грунтов при укладке и уплотнении их в теле на сыпи, дамб ы, планировках поверхностей. Часть комков не ра зрушается. Для достижения проектной пл отн ости грунта в воз водимом земляном сооружении в целом смежные с комками участки переуп лотня ю тся. Так создается неоднородность состоя ния лессового грунта в насыпи, что необ ходимо учитывать при сооружении зе мляного полотна .

На учас т ках общего ( подъем уровня грунтовых вод по периферии вновь заполняемых водохранилищ) или мест ного ( неиспра внос ти водоотводов) увл ажн ения происходит доупл отн ение грунта насыпи в местах, где он недостаточно дезагрегирован.

1 .1 2. Размя гчен ие, частичное ил и полное разрушение структурных с вязей водой об условливают просадки при за мачивании лес совых грунтов в основаниях сооружений и зданий и овраг ообразован ие [ 4- 10].

Просадки оснований происходят на дорогах преимущественно на площа д ка х станций, жилых посе лков и промышленных предпри ят ий транспорта у отдел ьных зданий, сооружений, комм уникаций [ 15] .

Просадки основ а ния земл ян ого полотна, местные размывы возможн ы при неисправностях дренажей, водоот водов, подх одов и выходов у искусственных сооружений. При текущем содержании этих сооружений в соответствии с действующими правилами э ксплуатаци и подобные деформации, как правило, не наблюда ются.

2. ТЕХНОЛОГИЯ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ

Бурение скважин

2. 1 . Для проходки скважин рекомендуются ста нки У ГБ- 50 , ЛБУ- 50, БУ ЛИ З-1 5, БУ -20-2 VIII , Б У Г-1 00, УК С-22М, БУ КС-ЛГТ , Д-5- 25, Д-6 -1 5.

2.2. Технология бурения скважин должна обеспечить [ 16 ]:

высокую рейсову ю скорость проходки;

вер ти кальност ь ствол а скважины;

сохран н ость слож ения грунта ниже з абоя;

в озм ожно сть прим енен ия грунтоносов диа метром 1 08, 89 мм и, как исключение (только для определения плотности грунта), 70 мм.

2.3. В ы сок ую рейс овую скорость проходки скважин способом «свободного падения» обеспечивают бурением при ми нимальн ой работе, затрачиваем ой на погружение бурового наконечника на максимальную глубину.

Величину мини м альн ой ра боты рекомендуется опре де лять опытным путем. Для этого в однородных по виз уальному определе нию грунтах и при постоянном оборудовании с тан ка ( лебедкой, тросом, бл оком, буровой штангой и буровой гильз ой) сбрасывают буровой снаряд с различных глубин над забоем скважины. При этом фиксируют з начения выс оты сбрасывания и глубину погружения гильзы в грунт или выс оту образ ца.

Строят график зависимости ( рис. 1) в к оординатах: высота сбрасывания - глубина погружения (или выс ота образ ца). Начало участка, где кривая выпол аж ивается, дает з начение миним альн о необходимой работы, т.е. работы, при которой дальнейшее уве личение высоты сбра сывания практически не увеличивает глубину погружения бурового наконечника. Полученные данные следует з аписать в буровой журнал.

Ри с . 1. Определение оптимальной высот ы сбрасывани я бурового инструмента:

h _с - вы с ота сбр асывания; h _п - глубина погружения

На рис. 1 минимальная необходим а я работ а проходки соотв етств уе т выс от е сбрасывания бурового инс трум ент а 3 м.

Уменьшить высоту сбрасывания м ожно увели чением массы буровой штанги. Однако ука занный при ем м ожет быть применен с из вестными огран ичениям и, так как при этом ух удш ается моби льность ус тан овки и ус ложняется ее техническое обслуживание.

2.4. Бурени е сква жин рекоме ндуе тся производ ить ста ндартной буровой гильзой с внутре нн ей конусностью.

Ст андартная гильза предста вляет собой металлический цил индр, г ладкоствольный снаружи и с внутренней конуснос тью режущей кромки. О на изгота вливается из стандартных обсадн ых труб без уменьшения толщины стенки ( рис. 2, а). Сое динение гильз ы с буровой (ударной) шт ангой осуще ствляе тся переходни ком с кони чес кой резьбой, соста вля ющ им е диное целое с гильзой. Для быстрого извлече ния образца грунта в гильзе де лают продольный вы рез.

Ряс. 2. Буровые наконеч ни ки:

а - с тандартная буров ая гил ьза; б - тонкостен ная буровая гильза

При бурении стандартной гильзой от м ечают минимально е упл отнение грун тов в стенках с кважин и с ущес твенн ое уплотнение их внутри гильзы и ниже з абоя скважин ы [ 17].

Р ейс овые углублен ия скважины при бурении стандартной гильзой не требуют пе ре хода на меньший диамет р или разбурив ания ск важины до глубины 30- 40 м . Таким образ ом , стандартная гильз а являетс я эффективным буровым наконечником для проходки. Н о с ледует учест ь, что вс ледс твие уплотне ний грунт ов ниже з абоя с кважины применен ие стандартной буровой гильзы прекращают з а 0,5-1 м до глубины отбора монолита.

2.5. З а 0,5-1 м до намеченной глубины отбора монолита стандартн ую гильзу з аменяют тонкос тенной гильзой с утолщением на конце (см. р ис. 2, б), продолжая ею проходку с кважины небольшими рейсами.

Буров а я тон кос тен ная гильз а с утол щением в нижне й час ти боковой поверхности представляе т собой металличес кий цилиндр, гладкос твольный внутри и с наружной конус нос тью ре жущей кромки. Ее изготавливают из с тандартных обс адных труб с о значите льным умен ьшение м наружного диамет ра.

На ра с стоянии 30-50 мм от нижнего торца первоначальную толщин у стенки в виде узкой полос ки с охраняют и придают ей конусность в обе стороны: к торцу ( около 1 5°) и буровой штанге (около 45°). Переходник с коничес кой рез ьб ой соединен с гильз ой при п омощ и с ва рки. В гиль зе имее тся продольный вырез для выталкивания образ ца г рунт а. Чере з вы рез можно произв одить описание образца и отб ирать пробы г рунт а.

Стенки скважины посл е из влечения тонкосте нной гильзы уме ньшаются в диамет ре, чт о проис ходит за с чет упругих деформаций, которые обра зуютс я при уп лотнении грунтов вс ледствие наружной конуснос ти гильзы. Уменьшение диам етра с кважины при применении тонкост енной гильзы с утолщен ием н а конце не обеспечи вает эффективной прох одки скважины одним диаметром до глубины более 1 0-1 2 м, однако грунты н иже забоя мини ма льно упл от няютс я.

2.6. В ерти кал ьное пол оже ние ствол а скважи ны м ожет быт ь наруш ено при проход ке нас ыпн ых грунтов или грунт ов с крупны ми включениям и.

П ри проходке с кважин ы в нас ыпных грунтах нуж но укрепл ять е е ст вол обсадными трубами на всю т олщу э тих грунт ов. Пос ле обс адки с ледует проверит ь верт ика льнос ть с твола, осве щая с кважину карманным фо нарем или лучом, от раж енным зе рка лом ; за т рубн ое прос тра нс тво не обход имо з ас ыпат ь и по воз можнос ти утра мбовать.

При проходке ск важин в грунта х с крупными включениями с ледует приме нит ь более тя же лую ударную шт ангу и толс тос тенную гильзу. Проходку ведут воз можно более корот кими рейс ами.

И н огда при проходке сла бопрочны х ст рукт урных лессов грунт на з абое, раз рыхляяс ь, пре вращаетс я в несвяз ную масс у и не подним ае тс я на по ве рхнос ть. В эт ом с лучае проходить с кважину рекоме ндуетс я воз можно более коротки ми ре йс ами, поочередн о погружая ударную тонк остенную гильзу с ут олщением на к онце и грунтонос .

При у с тан овле нии уровня грунтовых вод в толще лесс овых пород извлек ают из с кважины образ ец грунта. Ес ли в т ени через н ес колько минут пос ле из вл ечени я из скваж ин ы на гранях образ ца появляетс я к апли воды, проходку с кважины ост ан авливают на с утки для с табилиз ации уровня грунт овых вод,

Отбор монолитов

2.7. От бор монолит ов с ледует произ водить грунтоноса ми . Грунт онос Д -1М (рис . 3) с остоит из с ледующих част ей: гру нтоприемн ой гильзы, удлинителя и пе реходника на буров ую шта нгу.

Грунтопремную г ильзу изгот авливают из с тандартных обсадных труб. На иб олее част о применяют грунт онос диа мет ров 108 или 89 мм (диамет р последнего прин имают по наружному диаметру удлинителя) . Корпус гильз ы по н аружному д и аме тру обтачивают до диа мет ров 1 06 и 86 мм дл я умен ьше ния т олщины стен ок. В верхне й части гил ьзы ес ть рез ьба д ля соедин ен ия с удлинит елем , в нижней - коничес ка я зат очк а по наруж ной поверх нос ти для создания ост рой режущей кромки. Толщина ст енк и гильз с ве дена до ми ниму ма (1 ,5- 2 мм) . Внут ренняя пове рхност ь гильз ы тщ ательн о отшлифована . К он ическая зат очк а по наружной поверхнос ти предохран яет монолит грун та от уплот нен ия, а благ одаря разнице внутренних диа метров пояск а и корпус а гильз ы грунт с вобо дн о ра зуплотняется и уменьшаетс я трение монолит а о вн ут реннюю пове рхнос ть гр унт оприемн ой гиль зы в процесс е е е внедрения в грунт.

Рис . 3. Грунтонос Д-1М:

1 - г рунт оприем ная гильза; 2 - удлинит ел ь; 3 - окно в удли нителе; 4 - пе реходник на буровую штан гу

У д линит ель, с лужащий для свободного отвода воз духа над монолитом и н акопления бурового шла ма, предста вляет собой ц илиндр с продольн ым вырез ом и резьб ой с обе их с торон для с оединени я с грунто приемной гил ьзо й и переходником. Удл инитель из гот авливают из обса дной трубы без умень ше ния т ол щины стенки. Д лина удлинителя 200 мм.

Д л я возможности отб ора монолитов ниже уровня грунтовых вод ус траива ют специальный клапан.

2.8. К роме грунт оноса Д-1М для от бора монол ит ов рекоменду ет ся экс пери мент альный под пружи ненны й грунтонос (кон с труктор Б. А. Б инев ич), кот орый позвол яет от би рат ь монол ит то чно з аданн ых раз меров, что ос обенно важно при приме нен ии тя желых ударных штанг.

Подпружиненный грун т онос с ос тоит из грунтоприемн ой гильзы , удлинителя с дв умя продольным и окнам и, вне шнего цилиндра с опорн ым кольцом, пружины, рас положенной в удлините ле, винта, ре гулирующего расположение опорного кол ьца относ ит ельн о торца грунтонос а (рис. 4). Внешний цилиндр при помощи пал ьцев, заходящих в окна удлинителя, с оединен с пружин ой, расс читанной на макс имальное ус илие с жатия 5000 Н . В ыс ота пружин ы 1 20 мм, диаметр 60 мм, диамет р вит ка 8 мм, ве личина с жатия пружины при макс имальн ой нагрузке 50 мм.

Рис. 4 . Подпружиненн ый грунтонос:

1 - п ереходник на бурову ю ш тангу; 2 - удлините ль с окнами; 3 - пружина; 4 - наружный цил ин др с опорным ко льцом; 5 - ус тано вочный ви нт; 6 - грунт оп риемн ая гильза грун тоноса Д-1М

П ри погружении в з абой с кважины грунтоприемн ая г ильза свободно движетс я до уровня опорной площадки вн еш него цилиндра, а з атем плавно тормоз итс я при сжатии пружины до полной ос тановки. Отрыв монолита грунта от з абоя с кважины в с вяз и с подпруж ини вани ем осущес т вляется плавно. Такое взаимодействие грунтоноса с грунтом позвол яет искусственно вл иять на гл убину погружения с наряда.

2.9. Перед опус к анием грунтоноса в скважину следует очистить забой от осыпавшегося грунта, проверить состояние грунтоноса ( цилин дри чн ость гильз ы, каче ство резьбовых сое дине ний), очистить поверхность деталей от ржавчины и смаза ть техническим вазелином.

Отбор монолитов следу е т производит ь пр и минимальной работе, необходимой для отбора, м онолита достаточной высоты и ненарушенного сложения грунта.

П осле установления минимал ьной работы грунтонос соединяют с буровой ш тангой и плавно опускают на ненарушенн ый забой, отметив в журнале и на тросе положения забоя. Затем грунтонос п однимают на определ енную ранее высоту, выжидают 1 мин и сбрас ывают, замеряют по трос у глубину погружения грунтоноса. Плавно извлекают сн аряд и устанавливают высоту монолита. Последняя должн а равняться глубине погружения грунт оноса . Ес ли высота монолита меньше глубины погружения грунтоноса, следует вн овь определить минимальную ра боту для отбора монолитов, проверить качество оборудования.

Зат е м грунтонос вы винчивают из удлините ля, осматривают пов ерхность отрыва монолита грунта от забоя, фиксируют в буровом журнале характер поверхности отрыва, н аличие макропор, в ключений, их размеры . О сторожно ножом вырезают нижнюю час ть монолита на глубин у внутреннего клиренса. После этого визуально наблюдают за зазором ме жду боковой поверхн остью монолита и внутренней стенкой грунтоноса. Затем монолит грунта свободно извлекают из грунтоноса, фиксируя его положение выталкивателем. В трех местах замеряют длину и высоту мон оли та, в буровом журнале описыва ют характер макропор, состояние боковой поверхности и торцов. Верх монолита помечают крестом. Длина монолита не должна пре вышать длины гильзы грунтоноса.

При работ е с подпружиненным грунтоносом следует установить низ пружины в удлинителе (см. р ис. 4) с помощью винта в такое положение, чтобы с учетом сжатия пружины длина монолита была не менее 1 00 мм.

Тщательное соблюдение технологии отбор а позволяет получить монолиты грунта высокого ка чества (п риложе ние 1 и [ 18]) .

Консервация монолитов грунта

2. 1 0. После отбора монолитов лессовых грунтов их немедленно консервируют. Для консервации не следует применя ть чистый пара фин, та к как последний часто дает трещины, в монолиты вод онасыщ енн ых лессовых грунтов при этом теряют влажн ость. Так, например, образцы лессовых пород, которые хранились шесть месяце в, уменьш или влажность на 30- 40 %. Поэтому в парафин необходимо добавлять пластифицирующие добавки. На иболее часто применяют смесь из 85 % парафина и 1 5 % гудрона. Общая толщина слоя мастики не должна превыша ть 3 мм.

Для консервации образцов применяют также латекс Л-7, изготовляемый из синтетического каучука и ревультекса на натуральной к а учуковой основе. Монолит погружают в латекс на 1- 2 мин, затем высушивают. Получается непрерывная рез иновая оболочка толщиной 0,03- 0,1 мм. Для получения более толстой пленки (1 -2 мм) в качестве коагулятора использ уют 1 5 %- ный раствор хлористого кальция.

2. 11 . Каждый монолит сна бжают этикеткой, на которой должны быть указаны: верх (н из) монолита; наименование орга низации и экспедиции, проводящей изыс кания; наименование объекта; номер образца по буровому журна лу; название выработки, ее номер, глубина отбора; наименова ние породы по визуа льному определению; дата отб ора; должность, фамилия и подпись лица, проводившего отбор образца.

2. 1 2. О собое внимание следует уделя ть транспортировке обра зцов в лабораторию. Монолиты тща тельно упа ковывают в ящики с опилками и стружкой. Ящики не следует кантовать и подвергать толчка м и ударам.

Контроль качества монолитов грунта

Контроль каче с тва монолитов, отоб ра нных из скважин грунтоносами, следует проводить в полевых и лабораторных усло виях.

2. 1 3. В полевых ус ловия х осм отр начинают с изучения торцевой поверхности монолита, при этом отчетл иво фиксируют всю структуру грунта-м акропоры, трещины и т.д. Обычно макропоры распространяются на всю мощность лессовой толщи. Они прослеживаются в виде округлых отверстий . Уменьшение их в размере возм ожно тол ьк о при приложе нии больших нагрузок, так как поверхн ость мак ропор уп рочнена известкованием. Поэтому при действии уплотняющих нагрузок появляются тольк о трещины на поверхности.

С л едует отличать трещ ин оватость естественную от искусственной. На поверхности естествен ных трещин, как правило, имеется налет солей железа, марганца и др. Поверхность искусственных трещин имеет вид свежего излома. На боковой поверхн ости монолита фиксируют набол ьшую кольцевую трещинова тость вследствие трения грунта о металличес кую поверхность входн ого отве рстия грунтоноса. В лесса х эта трещ ин ов атость меньше, чем в лессовидных суглинках.

Если монолит имеет ярко выраженное одностороннее задирание, то это свидетельствует об искривлении ствола скважины или о дефекте грунтоноса.

Качественный монолит должен свободно двигаться в гильзе от слабого нажатия вы т алкивателя. Значительное усилие при выда вливании монолита грунта из гильзы грунтон оса свидетел ьствует об его уплотнении сжимающими напряжениями с торцов. Так ой монолит не пригоден для опре деле ния свойс тв лессовой толщи ненарушенного сложен ия.

2. 1 4. В лабораторных ус ловия х прежде всего следу ет оценить качество парафинирования монолитов, правильнос ть заполне ния этикетки (см. п. 2.11), обращая особое внимание на сохранность гидроизоляц ионной оболочки ( в ней не должно бы т ь трещин и вмятин).

Посл е вскрытия монолиты из внутренней поверхности оболочки не должно быть вла ги.

В случ а е наруш ения гидроизоля ционной оболочки или сложе ния грунта образцы сл едует принимать к лабораторн ым испытаниям тол ько как породы нарушенного сложения, о чем в прим ечании к бла нку испытаний делают соответствующую на дпись.

При работе с монолита м и в лаборатории следует учесть, что сложе ние зоны боковой поверхности и нижней части монолита во всех случа ях отб ора их из ск важин изменен о внедрением грунт оноса в грунт .

Зону деформации боковой поверхности монолит а грунта можно определить, если оста вить его на су тки п ри комнатной температуре и затем раз резать ножом по диаметру. При подсушке монолита деформированная час ть боле е рез ко отлича ется по цвету от нед еф орми рован ной.

По д а нным исследований Б. А. Б ин еви ча по отбору лессовых грунтов Украины грунтоносом Д -1М , общая толщина на рушенной боковой зоны монолита составля ет от 2 до 20 мм.

2. 1 5. При контроле каче ства моноли тов грунтов ненарушенного сложения в ла бораторных условиях необходимо выполнять следующие условия :

1 . Монолиты должны быть отобра ны и з одного инженерно-геологического элемента, выделяемого в полевых условиях при бурении по единой техн ол огии.

2. Из одного инженерно-гео л огического элемента контролю подверга ют не менее трех монолитов, а из каж дого из них определяют не мен ее трех значений свойств грунтов.

3. Определение изучаемых сво йс тв грунтов для их сравнения п ров одят по единым ме тодика м, та к, например, н ельзя сра внивать результаты определе ни я сопротивления грунтов сдви гу, п олученные на основании быстрого и медленного сдвига .

4. Контроль качества монолитов грунта провод я т по рез ультатам опреде ления коэфф ициента п ористости. Для бо лее досто в ерного суждения о качес тве образцов дополн ительн ому анализу подвергают рез ультаты определ ения отн осите льной проса дочности.

Ес л и при проведении контроля качества монолитов не соблюдаютс я условия 1 -3, то не может быть достоверного суждения о к ачестве образцов.

2. 1 6. Монолиты грунта ненарушенного сложения должны облада ть также следующими признаками:

1 . Соблюдается качественная корреляция, контролируемых свойств между собой, для чего должны быть известны общие характерные особенности изучаемых свойс тв грунтов в зависи мости от геоморфологических, ф ац иальны х и ги дрогеологиче ск их условий за легания данного слоя и подстила ющих пород.

Прим еч ание . Наиболее прос ад очны лессы золового и п ролювиальн ого происхождения, древне- ил и средн ечетвертичного возраста, образующие мощные сухие толщи. Наименее просадочны лессовидные глин ы и тя желые сугл инк и аллюви ального и делювиального происхождения - овражн о-балочны е выполнения и аллювий первых надпоймен ных террас. На иболее высок ую п росадочн ость проявляют лессы с низкой влажностью и плотн ос тью, высокой ак тивной пористостью.

На и более тонкие по гранулометрическому составу пролювиальные разности лессов отлагаются по периферии предсклоновы х поясов, шлей фов, конусов выноса. В подошве склона и ближе к в ершинам конусов выноса отлага ется более грубый лессовый материал .

Если лессовидные суглинки х а рактериз уются малой плотностью ча стиц, то их по ристость, как пра вило, высока. Пы лева ты й грунт име ет плотность ме ньшую, чем непылеваты й, при одной и той же плотн ости частиц. Не большое содержание глин истых частиц при высок их числах пластичности може т быть следствием наличия карбонатов в грунте и т.д.

2. И з менение контролируемого показателя в пределах одного инженерно-геологического элемента должно быть случайным, не закономерным, а коэффициенты ва риации не должны превышать значений, указанных в табл. 1 [ 8- 10, 19].

3. Изменение контролируемого показ а те ля в пределах одного монолита должно отра жать особенности технологии его отбора из выработки.

Т а блица 1

Преде л ьные значе ния коэффициентов вариа ции покровных, аллювиальных, делювиальных, ледниковых, морс ких, элювиа льных и лессовы х грунтов четвертичного и третичного возрастов

№ п /п	Характеристика грунтов	Значени я коэффициентов вариации
1	Природная влажность глинистых грунтов	0,20 (0,25)
2	Природн а я влажность песков	0,50
3	В л ажность на границах тек учести и раскатыва ния	0,20
4	Число пл астичн ости:
	суглинков и глин	0,25
	супесей	0,50
5	Плотность	0,05
6	Коэффициент пористости	0,20 (0,25 )
7	Сопротивление сдвигу по консолидированно-дренирован н ой схеме	0,20 (0,30)
8	Модуль деформации по данны м полевых испытаний штампом	0,35
9	Плотность частиц	0,0 1
1 0	Относите л ьная просадочность	0,5 - 0,9

Прим еч ание . Значени я , приведенные в скобках , хар актерны для элювиа льных и третичных грунтов.

Примеч ани е . Коэффициенты пористости пери фе рийной и н ижней ( призабойной) части монол ита должны быть меньше з начений, определенных из средней его ча сти. Это связано с на рушением слож ени я грунта при внедрении грунтоноса и некоторым уплотнением породы в нижней части монолита при отборе способом «свободн ого падения » грунтоносом Д-1М . Т аким же образ ом изменяются значения относительной проса дочности и сопроти вления сдвигу.

Если законом е рного изменения контролируемого с войства по положе нию в монолите не на блюдается, то это свидетельствует об уплотнен ии грунта при о тборе .

4. При контроле по значению относительной просадочности исп ы тания проводят методом двух кривых с замачиванием образ ца, уплотняемого при естественной влажности посл едней ступенью давл ения. Если при этом давлении значения относительной просадочн ости, определенные методом одной или двух кривых, различаютс я б олее чем в 2 раза , монолит следует считать отобранным с нарушением сложения грунта.

В при л ожении 1 разобран пример определения качества отобранн ых монол итов грунтов.

2. 1 7. Качество опробования зависит также от размещения точек опробования в плане и разрезе. П ример математического планирования разме щения точек опробова ния приведен в прилож ении 2, а опре де ление де формаций в массиве лесс овых грунтов - в п риложе нии 3.

3. ЛАБОРАТОРИИ ИСПЫТАНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

Гранулометрический состав

3. 1 . Для выделения частиц размером 1 0- 0,1 мм рекомендуется применять ситовой ( ГОСТ 12536-79 [ 20]) , а для выделения частиц разме ром 0,1 мм - а реом етрический ( ГОСТ 12536-79) и пипеточны й [ 12] методы; при этом ареометрический метод следует исп ользовать в качестве приб лижен ного.

Для исследования структуры ле с совых грунт ов рекоме ндуются микроагрегатный и дисперс ный спо соб ы подготовки пробы грунта к анализу [ 20] .

3.2. П осле проведения ми кроагрегатн ого и диспер сного анализов определяют коэфф ици ент агр егиров анн ости K_a по И . М . Горьковой [ 13] :

K_a = S′_{<5 мк} / S″_{<5 мк}

где S ′_{< 5мк} - содерж ание частиц < 5 мк в глинист ой породе при дисперсной подго т овке образца к а на лизу;

S ″_{< 5мк} - то же при микроагрегатной подготовке.

По величине K_a у с та навливают тип структурных связей:

стаби л иза ционный и к оагуляцион ные А, Б ( K_a = 1- 1 ,2);

пластифицирован н о-к оагуляционны е В ( K_a = 1 ,3-2);

коагуляцион н о-цем ентационн ые Г₁ ( K_a = 2 -20 );

цементационны е Г₂ ( K_a > 20).

Для лессов и лессовидных пород х а рактерны структурные с вязи типов В и Г, т.е. K_a ≥ 1 ,3, т ак как при дисперсном способе подготовки к анализу зна чительно повышается содержание глин истых ча стиц за счет разрушения а грегатов пыл ева того раз ме ра.

При наличии в породах структурных связей тип а Г₁ сцем ен ти рованы преимущественно а грегаты, тогда как межагрегатные связи имеют коагуляци онн ый или стабилиза ционный хара ктер.

При преобл а дании в породах связей типа Г₂ они, как правило, сцементированы во всем объеме ( та ковы, например, каменные лессы).

3.3. О дним из основных признаков, по которому отличают лесс от лессовидных пород, я вляется гранулометрический состав. По нему лессы относят к пыл еватой группе пород с содержа нием песчаных фракций 0,4-33 %, пыл еваты х 50-79 %, глини стых 2- 47 %.

Л ессовидные грунты могут иметь смеша нную группу дисперсности с содержа нием песчаных фракций 3- 46 %, пылева тых 18-50 % и глинистых 11- 49 %.

Лессы имеют более однородный гранулометрический состав, чем лессов и дные породы. Отношение содержа ния к рупн опыл еватых частиц (0,05- 0,01 мм) к мелкопыл ева ты м (0,01- 0,002 мм) у лессов соста вляет 1 ,5-2 и более, в лес совидных породах оно близко к единице.

Лессы характеризуются к рутонакл онны ми (степень неоднородности составляет 3-5), а л ессовидные суглинки - б олее пологими (сте пень неоднородности 9-30) суммарными кривым и гранулометрического состава.

3.4. При ана лизе результатов опре деления гранулометрического с остава лессов необходимо учитывать следующее.

В н а правлен ии с севера на юг гранулом етриче ский сос тав ле ссовых пород р усск ой равнины с та новится более глинистым. В области олед енения он суп есч ано-с углини сты й. Южнее, вне обл асти оле де нения лессовые породы становятся суглин истыми. На самом юге располагает ся глинистый лесс [ 11]. Отмеченная зональность наиболее отчетли во выра жена в лессах надпойменн ых терра с рек, текущих с севера на юг. В направлении от водоразделов к ре кам они становятся грубоди сперснее. Например, лесс на террасах Дн епра боле е груб по составу, чем лесс плато. П ри этом чем ниже терраса, тем грубодисперснее лесс. Кроме того, час то обнаруживаются з акономерности распределения гранулометрического состава по разрезу. Так, глин истость лессовидных суглинков правой вы сокой надпойменной террас ы Днепра у г. Днепропетровска с глубиной увеличивается.

Минералогический состав

3.5. Для количественной оценки состава глинистых минералов используют химически й, р ент ге новский, т ермографический и другие методы ана лиз ов.

Для а нализа водоустойчивых минералов в песчан ой и пыле ватой фракциях применяют иммерсионны е шлихи. О бычно эта группа минерал ов бывает представлена кварцем и полевыми шпатами, п рисутствие других минералов (слюд) уточняют при анализе шлихов.

3.6. Многочисленные минералогические анализы лессовых пород позволили установить связь между размерами частиц и составом минер а лов [ 6, 14] . В состав крупн ых фракци й (крупнее 5 мм) входит боле е 50 минералов, из них 1 0-1 5 являются породообра зующими, а остальные относятся к акцессорным. Наряду с минеральными вещест вам и в лесс овых породах встречается гумус (содержание его не превышает 1 ,2 % ), который приурочен к гум уси рованны м просл оя м и погребе нным почвам.

Пр име чани е . Гл а вн ым и минера лам и я вляются кварц и полевые шп аты. В лессо вых породах областей предгорий и склонов гор кварц и пол евы е шпаты содержатся примерно в равных количества х, а в породах ни зм енных равнин ква рц всегда преобладает на д пол евыми шпа тами. В тонкодисперс ных фракциях лессов встре чае тся гидрослюды, кварц, ка льцит, мон тмори ллонит, каолинит. В преде лах низ менных ра внин в глинистой фракции л ессовых пород гла вной сос та вн ой частью я вляю тся гид рослю ды , монтмориллони т, каол инит, в горных и предгорных обла стях - гидрослюды и к варц.

Химический состав

3.7. В лессовых породах н ахо ди тся п ре им ущ ес твенно ка рбона ты, бикарбонаты, сульфаты и хлори ды. Количество соле й определяют химическими анали зами [ 4, 5, 6, 21, 22] .

Содерж а ние карбон атов вначале сле ду ет установить визуа льно. В образце внешним осмотром о пределяют присутствие крупных скоплений в виде конкреций, примазок и т.д. После этого опреде ляют количество ка рбонато в к альци метром. Вначале реком ендуется уста новить общее и х количество, далее - количество дисперсных ка рбона тов.

Присутствие и количество л егкора створимы х солей надлежи т определить м етодом водной выт яжк и, а гипса - с помощью солянокисл ой вытяжки. При этом следует учитывать, что в лессовых поро дах могут присутствовать также легкора створимые сульфаты. П оэтому перед анализом необходимо удалит ь легководорастворимые соли.

3 .8. П ри определении хими ческ ого сост ава лессовых пород с ледует учитывать, чт о пре дел ы кол ебаний компонентов химичес кого состав а в лесс овых породах СССР зна чительны ( SiO ₂ 43,1-78; Al ₂ O ₃ 4,0-17,54 %; Fe ₂ O ₃ 0,4-9,79 % ; CaO 2 , 68-15,9 %; MgO 0 ,69-3,89 %; Na ₂ O 0,07-3, 1 5 %; K ₂ O 0 ,1 9-2,8 % и т. д.), что объясняе тся ра зл ичи ям и в г ранул омет ричес ком и хими ко -минерал огическом составе пород местных обла ст ей снос а.

Пр имеч ание . Содерж а ние карбонатных солей в ле ссовых породах колеблется от 5 до 20 % ( реже 30 %). Наиболь ш ее их коли чество содержится в лессах засуш ливых районов. Ос новная масса карбонатов сосредоточена в пыл еватой фра кции [ 6, 14] . Типичные лессы содержат в пыл еватой фракции карбонаты от 59 до 84 % общего их кол ичес тва в породе. В лессах пустынной зоны з начительное содержание карбонатов приурочено к фракции тонкого песк а (0,2 5-0,05 мм). Абсолютное содержание ка рбонатов в тонкодисперсных фракциях невел ико, но относительное в глинистой и пыл ев атой фра кциях значительное : до 30- 40 % их состава представлены карб онатами.

Весьма важное значен и е приобретают карбонаты в формировани и прочности лессовых пород. Карбонат ы, особенно высокодиспе рсные, создают прочные слабораст вор имы е кристаллиза цион ные св язи между отдельными частицам и в лессовых породах. Кроме того, карбон аты обусловливают значи тель ную на сыщ ен ность поглощающего комплекса лессо в кальцием, что приводит к агрегации гли нистой и коллоидной фракций, снижению пластических свойств.

Из среднерас т воримы х солей в ле ссовых породах преобладает гипс. Су льфаты концентрируются п реимущественно во фракция х крупне е 0,01 мм. В з он е засушливого климата гипс находится в лессовых породах повсеместно. На Рус ской равнине в лессовых породах лесной зоны и севера лес остепи гипс отсутствует.

Содер ж ание легкорастворимы х солей ( хл оридов, сульфа тов и карбона тов на трия, сульфатов натрия и м агния и т.д.) в лессовых породах Украины не превышает 0,5 %, в Среднем Приднепровье - 0,3 %, Восточном П редкавказье - 0,36 %, Северном Прикаспии - 0,68 %, Средне й Азии - 1 ,5-2,0 %.

В лессовых породах У к ра ины обнаруж ивается зональн ост ь состава легкора створи мы х солей : на севере лесостепи преобладает двууглекислая с ода, в центре и на юге лесостепи - сода, хлориды и сульфаты, в степной зо не - сульфаты и хлориды. Наиболее засолены почвы и грунты Ле вобережной Украины, особе нно на низких речных террасах.

3.9. Ле с совые породы в соответствии с особенностями своего состава имеют в большинстве случаев небольшую емкость обмена: 1 0-20 м г/эк в на 1 00 г грунта и ли шь в тяжелых лессовых породах она повышается до 34 мг/экв на 1 00 г грунта. Гла вными обменными катионами яв ляю тся Ca и Mg , что обусловливает сильную агрегацию тонкодисперсны х фракций и подавлени е «глинистых свойств».

Реакция среды лессовых пород PH изменяется в пределах 6,7 - 8,9. На ибольшая щелочность среды характерна для засушливых районов, в областях со значительным кол ичеством осадков реакция среды приближаетс я к нейтральн ой или даже к слабокислой.

Влажность

3. 1 0. Влажность л ессовых грунтов определяют термостатиче ским методом по ГО СТ 51 80-75 [ 23].

3. 11 . При определ ении влаж ности лессовых грун тов необходимо учитывать следующее:

естественная влажность лессов ы х пород наиболее часто колеблется от 0,05 до 0,2 5;

наиболее низкая влажность хар ак терна для за сушливых районов Средней Азии; влажность п ри ташк ен тски х лессов находится в предела х 0,03- 0,1 2;

высокая влажность наблюдаетс я в лессовых породах Западно й и Северной Укра ины, Центра Европейской части РСФСР и т.д. (0,1 6- 0,35);

просадоч н ые лессовые породы характеризуются меньшей вла жностью, че м н епросадочны е; так, относите льная просадочн ость образца лессовых пород о ренбургской области при нагруз ке P = 0,2 МП а равна δ _пр = 0,04 при влажности 0, 1 6 и δ_пр = 0,1 6 при вла жности 0,09;

в верхнем гор и зонте л ессовой толщи влажность и зменяется в зависимости от врем ени года, суток;

в ряд е случаев изменение естественной влажности с глубиной носит закономе рный ха ракте р, напри мер, влаж ность лессов Дне пропетровска на глубине 1 м составляет 0,07, а на глубине 11 м - 0,1 2;

при увеличении влажности грунтов увеличивается сж има ем ость и уменьшается сопротивление пород сдвигу; наприме р, при влажности образца W = 0 ,1 3 коэффициент сжимаемости равен α = 0,03 М П а^-1, удельное сцепление C = 0,05 МПа, угол в н утреннего трения φ = 27°; при W = 0,25 α = 0,09 МП а^-1 , C = 0,0 1 5 МПа, φ = 1 9°;

с редняя величина полной влагоемк ост и ненабухающих лессовых пород равна 0,30, макс имальной молекулярной влагоемкос ти лессов - 0,1 3- 0,1 6, а тя желых лессовидных суглинков и глин - 0,1 4- 0,21 .

Капиллярн а я вл агоемк ость лессов может достига ть 0,40, а лессовых пород - 0 ,20- 0,33. Различие между капиллярной и полной в лаго емк остью в обы чных грунтах невелико, в лессах оно существенно. Высокое содерж ан ие кварце вых пы лева тых частиц обусловл ивает малую гигроскопичность лессов, отношение ма ксимальной гигроскопи чности к гигроскопичности для ле ссов примерно равно 2 [ 6] .

3. 1 2. Влажность ма ссива лессов ых грунтов в полевых условиях рекомендуется определ ять радиоизотопным поверхностно-глубинным влагомером ВПГ Р-1 . Прибор ВПГР-1 характе риз уется следующими показателями:

Ди а пазон измерений объе мной вл ажности, %

и зме рение на глубине ............................................................ 1 -1 00

поверх н остные измерения .................................................... 1 -50

погрешность измерений ........................................................ 1 -1 ,5

Время однократного измерения, с ....................................... Не боле е 1 00

Работа с прибором не требует специальных мер защиты п е рсонала от радиоактивного излучения.

Пределы пластичности

3. 1 3. Границы текучести W_L и р а скатыван ия W_p определяют по ГОСТ 5 1 83-77 [ 24] обя зательно на образцах естествен ной влажности, так как высушивание лессовых пород приводит к необрати мым изменениям их свойств за счет на рушен ия характера связей, дей ствующих меж ду ча стицами и их агре гатами.

Для ускоренных определ е ний гран иц пластичности лессовых пород можно рекомендовать корреляционные зависимос ти числа пла стичности I_p о т вла жности на границе текучес ти.

Б . Ф . Галай предлагает формулу [ 25]

I_p = 0,875 W_L - 0, 1 56,                                                           (1)

где пределы пластичности да н ы в долях еди ницы; коэффициент корреляции равен 0,91 .

Для лессов и дных пород Бе лоруссии И. И. Л еон ович и В . В. Ш та бински й ут очняют форм улу ( 1) [ 26]:

I_p = 1 ,135 W_L - 0,2512       ( коэффициент к орре ляции раве н 0,89).

Пр и испытаниях грунтов раз ных регионов формулу ( 1) с ледует уточнить. Откорректирова нную регрес сионную зав ис им ость можно прим енять без огран ичений .

3. 1 4. Лессовые породы характеризуются невысок ой пластичностью ввиду малого содержании гли ни стых частиц, насыщенности обм енным к альцием ( так, для лессовых пород Украи ны W_L = 0,20-0 ,48; W_p = 0,1 8- 0,23; W_p = 0,0 2-0,26). С за меной поглощенного кальция натрием возраста ет глинистость грунтов. Водорастворимы е соли понижают показатели пла стичности, а удаление карбона тов п овышает глин истость.

3. 1 5. Показатели пла сти чности отраж ают зональность соста ва лессовых пород и в на правлении с севера на юг воз растают. В связи с бл изостью областей сноса элементарный состав лессов Предкавказья и Средней Аз ии бол ее грубоди сп ерсен и они менее пластичны, чем на юге Ук раи ны .

3. 1 6. Так ка к связ ыв ание воды осуще ствля ется в основном ча сти цами глинистой фракци и и количество свя зываем ой воды ха рактеризуется числом пла сти чности и гра ницей те кучести, то эти пока затели рекомендуется сопоставля ть м ежду собой.

Отноше н ие влажности н а преде ле текучести ( в процентах) к содержанию в грунте глинистых частиц называют показат елем гидрофил ьности K_h (по В. А. П рикл онск ому ) [ 21, 27]. Дл я лессовых пород величина K_h , к а к правило, выше единицы, так как глинистость породы неве лика. Отношение числа плас тичнос ти (в процента х) к соде ржа нию глинистых частиц наз ывае т активнос тью K_A (по А . Ск емп тону) [ 21] . Лес совые породы по величине K_A отно с ятся к неактивным ( K_A < 0,75 ) . Оба по каз ателя K_h и K_A следует опр е делять для фра кций меньше 0,002 мм.

Плотность частиц

3. 1 7. Пл отност ь ча стиц л ессовых грунтов определяют в пикноме трах по ГОСТ 51 81 -78 [ 28].

Для того, ч тобы избежать з анижения значений плотности з асоленных л ессовых грунтов, применяют обезвоженный керосин, кипячение суспензии заменяют вакуумирован ием.

Д ля ускоренных определений плотн ости засоленных грунтов рекомендуе тся метод Ги проводхоза [ 29, 30], который дает небольшие погрешности (±0,005 г/см³) для грунтов с содерж ани ем водора створимых солей не менее 0,2 % массы грунта.

3. 1 8. Плотность частиц лессовых пород ρ _s колеб л етс я от 2,54 до 2,34 г/см³ [ 5, 30] (более 1 000 определ ений). В пределах н изменных равнин и плит ρ _s = 2,64-2,72 г/см³. Наиболее низкие значения ρ _s имеют гу му сированны е разности (2,54-2,60 г/см³), наиболее высоки е - лессовые породы Северного Кавка за ( 2,84 г/см³ ).

Среднее значение плотности частиц ( 253 определения) лессовых пород областей ни зменных равнин и плит сост авляе т 2,67 г/см³.

Плотность

3. 1 9. Плотность лессовых грунтов определяют:

глинистых - методами режущего кольца, пар аф иниров а ния по ГОСТ 5 1 82-78 [ 31] ;

песчаных - методом лунок;

глинистых и песчаных в массиве - радиоизотоп ным поверхностно-глубинным плотномером ППГР-1 по ГОСТ 1 3061 -78 [ 32].

П ри определении плотнос ти лессовых грунтов в массиве радиоизотопными приборами следует уве личить коли чест во ис пытаний, так как эти приборы дают погрешн ость в изм ере нии ±0,04 г/см³ . П ри увеличении количества измере ний точнос ть прибора ППГР-1 будет удовлетворительной.

3.20. П овышенная пористость и малая влаж ность лессо в ы х пород обусловлива ют более низкую плотнос ть лессов по сравнению с другими п орода ми и лессови дн ыми грунтами.

Прим ечание . С глуби ной пл от ность, как правило, возрастает. В за сушл ивых район ах она имеет бол ее низкие значения, че м в г уми дны х областях.

Плотность лессовых пород колеблется от 1 ,33 до 2,03 г/см³, плотность скелета - от 1 ,1 2 до 1 ,79 г/см³; чаще она составляет 1 ,40-1 ,60 г/см³. При плотн ости скелета лессов более 1 ,40 г/см³ п росадочн ость уменьшается. Отс утствие п рямой за висимости меж ду пл отностью скелета и п росадочностью объясняется тем, что плотнос ть отраж ает лишь общую пористость п ороды и не дает представ ления о ка чественн ой хара ктеристике пористости.

Пористость

3.2 1 . Пористость лессов ых пород коле блется от 36 до 59 %, в среднем она соста вля ет 45 %.

Для л е ссов характерны четыре вида пор [ 12, 33] , которые следует различать при опи сании разрезов и обра зцов : к рупные пустоты, м еж част ичн ая пористост ь, ма кроп оры и вн утриагрега тная пори стость.

Сред и кр упны х пустот различают трещины, червеходы , к орн еходы, суфф озионн о-к арстовые пустоты.

На долю межчастич н ой пористос ти пр и ходится 1 3-35 % объема грунта. Форма межчастичных пор не правильна я, размер 0,002- 0,5 мм; по порам передвигаю тся ка пиллярная и св ободная вода .

М акр опоры - поры, разл и чимые невооруженным глазом, ра зм ером от деся тых додай до 3 мм. Это ветвящиеся трубчатые канальцы, располож енные преимуществе нно вертикально.

П ри увлажнении и приложении нагрузки крупные межчастичные поры, ма кропоры с рыхлыми стенкам и и пустоты сокращаются в объеме. Эту часть общей пористости называют а ктивной. Величину активной пори стости (диаметром > 0,0 2 мм) с высокой точностью определяют капи лля рно-ме трическ им методом Б. Ф. Гал ая; для приближенной оценки рекоме ндуется кана льн ый ме тод А. К. Ларионова [ 12] , который основан на способности вяз ких жидкосте й, ха ра ктериз ующихся большими размерами м олек ул, при инфильтрации в породу прон икать в первую очередь в крупные поры. Для испытан ий применяют глицерин. Испыта ния следует проводить при температуре 18- 20 °С.

Ориентированный воздушно - сух ой образец разламывают по длинному ребру, диаметру, диагонали. На образовавшуюся поверхность пипеткой нанося т каплю глицерина. Одновременно включают секундомер. По окончании впитывания секундомер выключают. Испытания проводя т в 5- 6 точках. Н а основании опытных данных принимают среднее значение, в еличину активной пористости устанавливают по табл. 2.

Таблица 2

Приближенная оценка величины акт и вной пористости грунта по А. К. Ла рионову

№ п /п	Вид структуры	Вр емя впитывания капли глицерина при температуре 1 8-20 °С
1	О чень высокая активная пори стость (> 26 %)	1 0 с
2	В ысока я актив ная пори стость (2 5 % ≥ na ≥ 20 % )	1 0- 45 с
3	Средняя а ктивная пористость (20 > na ≥ 11 %)	От 45 с до 2 ми н
4	Низкая активная п ористость (≤ 1 0 %)	2 мин

В нутриагрегатну ю пористост ь сос т авляют поры ме жду элеме нтарными час тица ми в микроагрегатах. Эта пористость влияет на вл агоемк ос ть, водо- и воздухоп роницаем ость, водоустойчивость. Вследст вие агрегатности пористость лессовых пород в средн ем близка к пористости при наиболее рыхлой укладке частиц (47,6 %). В нутриагрегатная пористост ь лессов весьма ва лика и близка к пористости при укладке зере н по гексагональной системе (25,9 %).

3. 22 . Пористость лессовидн ых пород ме ньше пористости лессов. Пористость лессовы х пород с глубин ой уменьшае тся.

Пр имечани е . Ниже представ л ено уравнение регрессии (чи сло точек 30 , коэффициент корреляции 0,53), пока зывающее изменение коэффициента пористости л ессовой т олщи правобере жья р. Днепр у г. Днепропетровска:

e = 0,997 - 0,0 1 2 h ,                                                                              (2)

где h - глубина от б ора образца, м .

Для хар ак теристики уплотнения глинистых пород, которая зависит от степени пл отн ости структурных систем , следует рассчи тать показатель уплотненности ( по В. А. П рикл он скому ) [ 27]

,                                            (3)

где e_L - коэффициент пористости пасты при пределе текучести ;

e_p - то же при п ределе раскатывания;

e _м - то же в естествен ном состоянии;

W_L - вл а жности в долях е диницы.

Для лессов и п росадочных лессовидных пород K_a < 0, так как эти породы находят с я в нед оупл отненном состоянии.

Показатель уплотнения K _упл = e_L / e _м (по Н. Я. Д енис ову) [ 33] характеризует степень уплотнения глинистой породы в естественном залегании. Для просадочных лессов и лессов идных пород он составляет 0,5- 0,8.

Водопроницаемость

3.23. Для обоснованного планирования мероприятий п о уплотнени ю лессовых грунтов предварительным замачиванием, проектированию водопровода, канализации и технологических водоводов, для определения врем ени протекания просадочных деф орма ций необходимо знать, к оэфф ицие нт фильтра ции ле ссовы х пород природн ого сложе ния .

Для проектирования насыпей из лессов, грунтовых подуш е к, грунтовых сва й и др. сле дует определять коэффи ци ент фильтраци и грунтов после их уплотнения.

При строительстве на в одон асыще нных лессовы х грун тах, проектировании грунтовых подушек, песчаны х дрен, расчете скорости консолидации основания необходимо определять коэффициент фильтрации лессового грунта природного сложения в верти кальном и горизонтальном направлениях.

Слож н ость э кс периментальных определений ха рактеристик проница емости обусловлена тем, что многие виды лессов содержат ле гкораствори мы е соли. Кроме того, при дви жении воды сквоз ь слой ле ссовых г рунтов наблюдаются процессы суффозии, кол ьм атаж пор, дезагрегация грунта. Глинистые частицы могут набухать и облекаться мощными пленками физическ и связанной воды. Указанные процессы наблюдаются при градиентах напора, ха рактерных для данного лессового грунта, и опре де ленном вре ме ни движен ия воды сквоз ь грунт. При э том может набл юдаться п онижение ( в несколько раз) водопроницаемости лессовых пород при длительной фильтрации воды и увеличение коэфф ициентов фильтрации при больших градиентах напора.

Проницаемость лессов в сущ е ственной мере зависит от состава и свойств фильтрующей жидкос ти. Нарушение структуры грунта, его упл отнение уменьшают коэффициент фильтрации в десятки раз.

3.24. Водопроницаемость пе с чаных грун тов рекомендуется определять приборо м ПКФ С ою здорн ии, а глинистых пород - одометрами, снабжен ными пьезометром [ 34, 35].

Водопрониц а емость ле ссовы х пород изменчива даже на небольших уча стках. Коэффициент фильтрации колеблется в широких пределах (10^-6 - 1 0^-1 см/с), в среднем он равен 1 0^-3 см/с (1 м/су т.) [ 4, 5].

В верт и кал ьном на правлении водопроницаемость выше, чем в гори зонтальном. Поэтому монолиты лессовых пород должны быть строго ориенти рованы, так как отношение коэффициентов фил ьтрации, отра жающее анизотропию водопроницаемости, составля ет для лессов 1 ,7-11, для т яжелых лессовидных суглин ков 1 ,2-2.

При отбор е монолитов дл я испытани й на набуха ние следует учитыва ть, что коэффицие нт фильтра ции хара ктеризуется ма ксимальной величиной в верхней 2-3-метровой толще лессов ых пород и снижается вниз по разрезу.

Набухание

3.25. Х а рактеристика ми п роцесса на бухания являются: вели чина относительного набухания δ_н, влажность W _н , вр е мя и давление набухания P _н .

Для испытания лессовых пород естественного сложени я на набуха ние не следует применя ть прибор ПН Г, так как объем рабочего кольца, в нем ма л и возможен значительны й ра зброс значений определяемых пара метров из-за мак рон еодно ро дн осте й грунтов. Поэтому испытания на набухание рекомендуется производить одометрами. Обра зцы на рушенной структуры можно испытывать прибором ПН Г [ 29, 30, 34, 36].

3.26. Вел и чина набуха ния лессов ых пород определяется прежде всего содержа нием в них глинистых частиц. Н абуха ние глинистых частиц раз мером менее 1 мк , выделенных из лессовой породы, велико (320 %), между тем как час тицы крупнее 5 мк практически не набухают.

Наибольшее набухание свойственно пород а м с монтмори ллонито-гидрослю дисты м составом минера лов, наименьшее - породам с к аолинито-кварцево-гидрослюди стым составом. Процесс набухания первых в 3- 6 раз длительнее, чем вторых.

Нарушение структуры грунта увеличивает набуха ни е в 2 -3 раза.

Давление набух а ния лессовых пород может достигать 0,1 МП а.

При во з раста нии начальной влажности набухан ие снижается и на пределе раскатывания оно прекращается (рис. 5).

С увеличением плотности грунтов набух ан ие повышаетс я. Однако искусственное уплотнение может уменьшить набухание, что обусловлено резким снижени ем их водопроницаемости, в результа те чего некотора я часть грунта ста новится недос тупной д ля воды. На рис . 5 представлены кривые кинетики набухания и з ависимос ти величин ы набухания от н ачальн ой влажности и плотности (коэффициента уплотнения K _у ) для суглинка нарушенной ст руктуры.

Рис. 5. Результаты испытания уп л отненного лессового грунта на набухание в зависимости от вре мен и (а), степени уплотнения (б) и начальной влажности (в):

1 , 2, 3, 5 - соотве тс тве нно K _у = 0,91 ; 0,94; 1 ,0; 1 ,0; 4 - W = W ₀

Набухание глинистых грунтов зависит также от присутствия солей в ра с творах, циркулирующих в грунтах, их концентрации, величин ы PH ра ст воров, состава обменн ых катионов [ 14, 21, 35, 37].

Усадка

3.27. От н оси тельную объем ную усадку δ_{y - v} рекоме н дует ся рассчитывать по формуле

,                                            (4)

где n_w , e_w , ρ_{d ( w )} -      соответств е нно пористость, к оэффицие нт пористости и плотн ость скелета влажного грунта;

n_c , e_c , ρ_{d ( c )} -       высохшего грунта.

Влажность на пред е ле уса дки W_y опр е де ляют по перегибу кривой объем грунта - влажность или расчетным путем

,                                            (5)

где e_y -    коэффициент пористо с ти, ха рактеризующий ту плотность грунта, которую он приобрете т в рез ул ьтате усадки.

3.28. Усадка тем больш е , чем выше диспе рсность грунта. Но ус адка лессовых грунтов нена рушенной структуры от содержания глинистых частиц не з а висит [ 14].

При нарушении слож е ния грунта значение δ _y значит е льно возрастает [ 21, 37]. Л егко- и среднераст воримы е с оли ( NaCl , Na ₂ SO ₄ , MgO ₄ , Na ₂ CO ₃ , CaSO ₄ ) уменьшаю т у садку, зам едляют ее проц есс и сн ижают трещ иноватость.

Размокание

3.29. Раз м окани е лессовых грунтов следует оп редел ять при бором ПР [ 34].

Ле с сы хорошо ра змокают в воде и рас падаются на структурн ые элементы, что связано с их существенно пыл еватым составом. Так, нап ример, лессы правобере жного Приднепровья у г. Дн епропетро вска распадаются в воде за время от 5 с до 5 мин. Образцы лесса, погружен ные в воду, не отслаиваются п о частям, а разрушаются целиком.

С быстрой размокаемость ю лессов связана их размы ваемость. Легкая размы вае мость служит причиной образова ния и раз ви тия гус той овражной сети (эрозия ) на территории распространения ле ссовых пород и явлений, вызыва ем ых механи ческой суффозией.

Вдавливание конуса (пенетрация)

3.30. Для и с пытан ия грунтов на пен етрац ию рек оме нду ется применять кониче ский пл аст ом ет р П. А. Р абин дера с углом 30°. Соп ротив ление грун та вдавливанию R_m , П а, оп ределяют по формуле

R_m = F / h²,                                                                  (6)

где F -   действующая нагрузка, Н ;

h -   глубина погружения кону с а, м.

Прочность лесс ов сост авляет 0,0 8-2,3, л ессовых пород 0,1 -1 ,3 [ 13], а водонасыщ енны х лесс ов - менее 0,1 МПа (0,004-0, 03 МПа).

При капи л ля рном водонасыщ ен ии прочность лес совых пород снижается в 30-1 00 раз, воздушно- сухих образ цов лессов - в 300- 900 раз [ 13] .

3.3 1 . Чувствительность лессов рекомен дуется оценивать в водонасыщ енных породах. Для э того определяют с опротивление вдавливанию конуса в п ороду естественного с ложения R_{m - e} и н арушенного (перем ятого) R_{m -н} , и чувс твительность рассчи тывают как отношение R_{m - e} / R_{m -н} . Водонасы щ енны е лессы с кристаллизационными структурами обладают чувствител ьностью 10-4 5, с коагуляционным и - 3 -1 0.

3.32. Исп ы тание лессов на п росадочность конус ом рекомендуется произ водить в кольце диаметром 4 см и выс отой 4 см.

Из монолита вырезают три кольца и вдавлив а ют конус в центре образцов (в одной точке) под на грузкой 4 Н , 8 Н , 1 2 Н. Вначале образцы и спытывают при естестве нной влажности, а зате м, не вынимая конуса, - после капиллярного водонасыщ ени я дистиллированн ой водой. Наблюдение за п огружени ем конус а ведут в течени е 30 мин после замачивани я. По окончани и испытаний строят гра фики кине тики просадки при з аданных нагрузках. Полученн ые кривые поз воля ют уст ановить сра вн ите льную величину просадочн ой де формации.

У силь н о просадочных лессов при замачиван ии под н агрузк ой прочность снижае тся до 0,025 МПа и ниже, у среднепроса дочных - до 0,1 МПа, у н еп росадочны х она при увлажнени и остае тся выше 0,1 М Па [ 12] .

Предел прочности при одноосном сжатии

3.33. Метод одноосного сжатия ре к оме ндуется ка к ос новной для определения механи ческой прочности пород при и нженерно-геологической съ емке . Кром е того, его сле дуе т применять для испытани й образцов лессов, которые при сдвиговых ис пытаниях проявляют скол. Испытания следуе т проводить в соответствии с ГОСТ 17245-79 [ 38] . При и нтерпретации результатов рекомендуетс я учитывать следующее. При испытании некоторых лессов разрушение при сжатии происходит по плоскостям, параллельным оси обра зца, вследс твие неоднородности напряженн ого состояния. В других случа ях, например, п ри испытании лессови дных суглинков поверхность смещения формируется в виде комбинаций вертикальных и наклонных поверхностей скола, при этом определять сопротивления сдвигу ме тодом одноосного сжа тия не следует.

3.34. П ри ис пытаниях обра зцов с та ндартных форм и размеров вре менное сопротивление п ри одноосном сжатии лессовых пород зависит от их состава, состояния, текстурно- структурн ых особенностей и колеблется от 0,07 до 1 ,4 МП а. При полном водонасы щении лессовых грунтов нарушенн ой структуры по характеру деформирования они о тносятся к вязким породам. На именьшей вязкостью обладают пролюви альны е разности, имеющие не зна чительное содержание глинистых частиц, на ибольшей сцементированн ые лессы Украины и ка менные лессы [ 13] . Прочность лессов в вертикальном на правлении на 1 5-30 % выше, чем в горизонтальном.

Компрессионные испытания

3.35. Деформационные характеристики п росадочны х грунтов, определяемые комплексно-ла бораторными испытаниями , следующие: относительно й сжатие грунта с естественной или заданной влажностью δ _i , относительное сжатие грунта в водо н асыщ енн ом с остоянии δ_sat , сте п ень из менчивости сж имаемос ти α , относительное послепросадочное уплотнение δ _дл , относительная просадоч н ость δ_пр, начальное п росадочн ое давление P _пр , начальная (критическая) влажность W_p и относительное набухание.

Для испытаний прос а дочных грунтов надлежит применя ть компрессионные приборы согласно ГОСТ 23161-78 [ 39] с рабочими кольцами, имеющим и внутренний диаметр 70- 90 мм и высоту 20-30 мм . Приборы должны обе спечить постоя нство каждой ступени давления, измерение вертикальных деформаций образцов с точностью 0,01 мм.

3.36. Компрессионные приборы т а рируют не реже одного раза в год для учета собственных упругих деформаций прибора. Для этого в рабочее кольцо одометра закл ады ваю т металличе ский вкладыш с двумя смоченными в воде бумажн ыми фильтрами. Зате м производят нагрузку и ра згрузку ступенями давления по 0,05 М Па (до 0,8 МП а), измеряя упругие деформации прибора . Испытания проводят с повторн остью, к ра счету принимают среднеарифме тическое значение тарировочной поправки Δ_тар.

П ри проведени и кон солидационных испытан ий каждую ступень на грузки выдерживают один час. За значения Δ_тар принимают деформации, соответствующие концу первичной к онсоли дац ии (пять минут) и концу вторичной консолидации (один час). Оста льные значения Δ_тар из интервала 50- 60 мин пропорционально распределяю т на вес ь отрезок вторичной консолидации.

Результаты тарировок записы в ают в журнал или на бл анке и по этим данным строят тарировочные кривые в координата х напряжение - деф орм ация прибора и напряже ние - логарифм времени при разн ых значениях постоянных нагрузок (рис. 6, а, б ). Результа ты тарировок учитывают при обработке экспериментальных данных.

Рис. 6. Тариро в очны е кривые :

а - зависи мо сть деформ ации прибора Δ_тар нагрузки; б - т о ж е от времени в полулога рифмическом ма сшта бе при P = 0 ,0 5 М Па; в - зави симость н агруз ки на днище прибора P от нагру з ки на его поршень P

3.37. Силу трения обра з ца грунт а о режущее кольцо определяют по разност и нагрузок, приложе нных к образ цу через поршень и вос принятых днищем прибора. Измерение этих нагрузок осуществляют образцовыми динамометрами.

Для измерения силы трения кольцо с грунтом помещают на пористую пластинку, надевают цилиндр, направляющее кольцо со штампо м . Динамоме тр пом еща ют между с таниной пресса и пористой пл аст инк ой. На груз ку передают через рычаг, как обычно.

После опыта строят т а рировочную прямую в координатах на грузка на днище прибора - н агрузка на поршень (см. рис. 6, в).

Для передачи на обра з ец грунта внешне й нагруз ки после дняя должна быть увеличена н а коэффициент, равный танге нс у угл а наклона тарировочной кривой к оси абс цис с. В час тности, для прямой, из ображенной на рис . 6, в , ук аз анный коэффицие нт равен 0,89. Это означает, что внешнюю нагрузку следует увеличить на 11 %.

3.38. Для тарирования у с илия, которое пе редае тся на поршень прибора через систему рычагов, необходимо вмес то прибора под пресс помес тить образ цовый динамометр ДС-0,2 или ДС-0,5 . Внешнюю нагруз ку следует откорректировать в з ависимости от пока заний динамометра.

3.39. Режущее кольцо прибора тарируют для пр а вильного определения плотности грунта методом режущего кольца. Перед опытом кольцо взвешивают с точнос тью 0,01 г, высоту и диаметр измеряют штангенциркул ем с точностью 0,1 мм в пяти точках. К рас чету принимают среднеарифметические зн ачен ия .

3.40. Относительное сжатие лессовых грунтов определя ю т обычными методами [ 33, 34, 32]. Как правило, по мере уплотнения грунта его сопротивление деформациям растет, поэтому следует постепенно увеличивать ступени давлен ия при нагружен ии образца в одометре, причем пористость грунта от каждой ступени давления должна умень шат ься один аково. При полулогарифмическом графике компрессии это у сл овие приводит к у вели чен ию давле ния на грунт следующим образом: 0,01- 0,0 25- 0,0 5-0,1- 0,2- 0,4 МП а [ 22].

Особое вни к ание следует уделять тщательности вы рез ания колец из монолита грунта. Для этих ц елей реком ен дуе тся специальный пресс, ра зработан ны й в ЦНИИ Се (рис. 7). К стальной стан ине 1 приварен П -образны й швеллер 2, к которому сверху прик репля ют двумя бол тами брон зовую втулку 1 3 с резь бой. Втулка служит для переда чи давле ния от винтового пресса 1 4 н а стальной шарик 1 2, предназначенный для центрирования вертикального усилия и трансф ормации вращ ател ьного движения пресса в поступательное. Поперечный швеллер 11 прикреплен к П -образному швеллеру 2. П оперечина увеличивает жесткость конструкци и и служит для прикреплен ия к ней бронзовой на правляющи й в тулки 8, в кот орой свободно, но без раскачивания ходит бронзовый шток 1 0. Шток обес печивает задавли вани е кольца 5 без перекосов в м оноли т 4. Шт ок з акре пляют во вт улке 8 барашком 9. На шток на винчивают вкладыш 7, который на 55 мм плотно вв одит в нас адку 6, обе спечивая строго вертикальное пере мещение кольца. Монолит грунта ус танавливают на чугун ную подставку 3. Имея 2-3 типоразме ра штока 1 0 и подставки 3, можно работа ть с монолит ам и ра зной ве личины и коль цами для сдвиго вых, трехос ных и других п риборов.

Рис. 7. Пресс для вырезания ко л ец из монолитов грунт а

3.4 1 . Для ускоренных компрессионных испытаний рекомендуется специа льная методика исс ледований сжимаемос ти. Ступени нагрузки принима ют равными 0,05- 0,1- 0,6 МП а и каж дую ступень выдерживают 24 ч. Расхождения меж ду результата ми, определенными по ус коренной и обычной методике, не пре вышают 2 %.

3.42. По с ле проведен ия испытаний расс читывают относ ител ьное сжатие грун та для всех с тупеней да вл ения. З атем строят компрессионную кривую в с овмещенных координатах плотность скелета, коэффициент пористости, относ ительное сжа тие - нагрузка (логарифм нагрузки).

Изменение коэ ф фиц иента пористос ти при компресс ии рассчит ывают по формулам:

e_i = e _н - δ (1 + e _н );                                                            (7 )

e_i = e _н - a_kl_h (P₂ / P₁),                                                        (8 )

где e _н - начальный ко э ффициент пористости;

a_k - коэффициент компрессии.

При P ₁ = 0, 1 МПа и P ₂ = 0,272 МПа a_k = e _0,1 - e _0,272 , т.е. коэффициент численно рав ен раз ности коэ ффи циен тов пористости, отвечающих нагрузкам P ₁ и P ₂ .

Изменение плотно с ти скелета грунта следует рассчитывать по выражению

ρ_d-i = ρ_s : (1 + e_i).                                                            (9 )

Да л ее для заданн ого интервала давления определ яют :

коэффици е нт сжима емости a МПа^-1, представляющий собой тангенс угла нак л она компрессионной кривой к оси аб сцисс:

a = Δe / ΔP = Δδ (1 + e _н ) / Δ P ;                                        (10 )

к оэ фф ициент отн осительной (объемн ой) сжимаемости a_o , МП а^-1, представляющий собой осадку грун та при Δ P = 0,1 МПа и толщина обжимаем ого слоя 1 см:

;                              (11)

м одул ь компрессии D_k , МПа:

D_k = 1 / a_o = ΔP / Δ δ ;                                                       (12 )

компрессионный м од уль общей деформации E_k , МПа:

;                                                 (13)

где β -    ко э ффицие нт, учитывающий поперечные деформ ации линейно-деф ормируемой из отропной среды и зависящий от коэффициента Пу ассона μ ; коэффициент Пу а ссон а сле дует опреде лят ь по резул ьтатам одноос ны х или трехосных испытаний; если в расчет принимают табличное з начение μ , то следует указать значение D_k , разница между з н ачениями P и E покажет меру неопределенности расчета.

ст епень изменчивости сжимаемости лессовых грунтов по модулю деформации d_E и коэффициенту сжимаемости α_a

d_E = E_e / E_sat; α_a = a_e / a_sat,                                                  (1 4)

где a_e , E_e -     соответств е нно коэффициент сжимаемости и модуль общей деформации грунта при естественной влажности;

a_sat , E_sat -   то же при полном водо н асыщ ении.

3.43. П р ос адочны е свойства лессовых грунтов определ яют до ГОСТ 23161-78. Испыта ния про водят по мет оду одной или двух кривых .

При и спыт ани ях по методу одной кривой нагрузк у на образе ц грунта с природной вла жностью довод ят до заданного давления, за ве личину которого принимают суммарное давление от веса сооружения и ве са грунта в водона сыщ енн ом состоянии или только от вес а грунт а на гл убине отбора монолита (в случае определения просадочны х деформаций от веса грунт а). После ус ловно й стабилизации осадки грунта обра зец замачивают до условн ой стабилизации просадки.

При использовании метода двух кривых испытываю т два образца: один - согласно рекомендациям, изложен ным выше, другой - с пре дварительным водонасыщ ением. Тяжелые по гранулометриче ск ому составу грунт ы с ледует оставлять при водонасыщ ении не менее чем на 1 2 ч .

3.44. После испытаний определя ю т:

от н осительную просадочн ость грун та при з аданном да влении

;                                                          (15)

где h ¹ -    высота образца грунта с природной влажно с тью при заданн ом давлении;

h _пр - высот а образца после просадки в рез ультате замачивания;

h _н -    на чальная высота образ ца, т.е. высота кольца;

Δ h _δ -     а бсолютное сжат ие образца с природной влажностью при природном давлении;

коэффициент про с адочности

δ′_пр = Δ h _пр / ( h _н - Δ h ),                                                   (16)

где Δh - уменьшение вы с оты образца грунта;

начальное просадочное давление, т.е. минимальное давление, при котором проявляют с я про са дочны е с войст ва г рунта в условиях его полного водонасыщ ения; за величину P _пр принимают давл е ние, соответствующее при компресс ионных испытаниях относительной просадочности δ_пр = 0,01 ; о пределение н ачального прос адочного давления по мет оду од ной кривой приведено на рис. 8, а;

н ачаль ную п рос адо чн ую влажност ь, при которой грунт ы, нах од ящ иеся в напряже нн ом сост оянии от вне шней н агрузки или со бств енного вес а, начи нают проявлять просадочны е с войс тва. Опреде лять на чальную прос адочн ую вл ажность след уе т при медленном повышении влажн ости прос адочн ого грунта, выз ыв аемом нарушен ием природных условий испарения, и пос тепенном накопле нии влаги при ин фильтра ции в грунт пове рхн ос тн ых вод. При ком пресс ионном с жат ии величину W _пр вычи сл яют сл едующий о бразец. Из монолита грунта вырезают 5- 6 колец. Один образ ец ис пытывают при ес тес тве нной влажнос ти W_e до заданного давлени я и при этом давлении з амачивают, д ругой - сн ачала полн остью нас ыщают водой, а з ат ем на гружают теми же ступенями давлен ия, что и первый. Остальные образцы испы тывают при промежуточных з начен иях влажности. По полученным дан ным ст роят з авис им ос ти δ = f ( P ) при различных з начениях влажнос ти (см. рис . 8, б) . На э тот график наносят параллельно криво й с жатия грунта при естес твен ной влажнос ти кривую, со ответс твующую δ _пр = 0,0 1. Получен ные то чки пересечения указанной кривой с другими к ривыми пере нос ят на график P - W . Таким обра з ом получают з ависимос ть W _пр = f ( P ).

Ри с . 8. Определение начал ьного пр осадочного давле ния (а) и н ачальной прос адочной влаж нос ти (б, в ) по ре зульт атам к омпр есси онных ис пыт аний:

1 - W = 0,0 7; 2, 3 , 4, 5 - с оотве тс тве нно W = 0,11 2; 0,151; 0,1 74; 0,1 85

3.45. Испытание лессов на проса д очнос ть рекомендуетс я произ водить по мет оду одной кривой под н ормативным давление м. Метод же двух кривых, ка к правило, не моделирует работу грунта в основании и т еле з емл яных с ооружений, и при его применении трудно получить идентичные по своим свойства м два образ ца лессов.

Однако стати с тичес кая обработка более пятис от параллельных испытаний лес сов двумя методами не позволила выявить з начимых раз личий в рез ультатах, получаемых по обоим методам. Так, отношение дис перс ий в значениях с тепени п росадочнос ти при нагрузке 0,2 МПа ( критерии Фишера) оказа лось нез начим ым при пятипроце нтном уровне з начим ости. Следовательно, м етодом двух кривых м ожно пользоват ьс я при ускоренных испытаниях.

3.46. Существенное влия н ие на прос адочн ос ть лесс овых грунтов ока зывает сос тав воды, за ливаемой в одометр. За ливку следует производить водой, близ кой по с олевому составу той, которая увлажнит грун т в природны х ус ловиях. В противном случае можно получить ошибку в о пределе нии просадочности 35- 40 %.

3.47. Если найденны е для с опоставлен ия ве личины относ ительной просадочн ости по методу двух кривых не с овпадают на граф ик е δ = f ( P ), т.е. про с адк а при замачивании под пос ледней нагрузкой образца грунта ес тественной влажности не совпадает с кривой компрессии водонасыщ енн ог о грунта [ 40], причем с опос тавляемые зна чения δ _пр отличаются менее чем в 2 раз а, но боле е че м в 1 ,1 раз а, з начения относ ительной п рос адочности при различных давлен иях умн ожают н а поправочный коэффициент

;                                                          (17)

гд е δ′_пр -     относ ител ьная просадочн ост ь при замачиван ии образца е с тес твенной влажности на последне й с тупени нагрузки;

δ ″_пр -    от носител ьна я просад очн ос ть при том же давлен ии, определенная методом двух кривых.

Если сопоставляемые значения δ _пр отличаются мене е чем в 1 ,1 раз а, то принимаетс я средне е арифме тическое значение из сравниваемых величин. При расхождении результа тов более чем в 2 раз а ис пыт ания бракуют.

3.48. В качестве упрощенного метода о п ределения относит ельн ой прос адочност и рекомендуетс я несколько м одифицированн ый метод ДИИ Та [ 22, 38], основанный на том, чт о после за мачивания образ ца лес сов и стабилиз ации просадочны х деформаций дальнейшее сжатие водон асыщ енн ого грунта носит логарифмичес кий характер (рис. 9, а). Грунт обжимают при природн ой влажности ступенями давления до 0,3 МП а. Под н агруз кой 0,3 МПа образец з амачивают (монолиты, о тобранн ые с больших глубин, за мачивают под бытовой нагрузкой). П осле стабилиз ации просадки продолжают н агруж ени е ступен ями по 0,1 МПа до да вл ен ия 0,6 МПа.

По ре з ультатам испытаний строят график относительного сжатия грунта от логарифм а P . Участок компрессионной кр и вой от 0,3 до 0,6 МПа аппроксимируют прямой (в случае необходимости методом наименьших квадратов) . Прямую продолжают влево (к меньшим нагрузкам) до пересечения с кривой компрессии грунта природной влажности. Ордината δ _пр = 0,01 показывае т начальное про садочное давлений , а ординаты ме жду двум я кривым и - относ ительн ую просадочность.

Рис. 9. Упрощ е нные методы ком прессионного определени я просадочн ости лессовых грунтов:

а - предлагае м ый; б - по ме тоду В. И. К рутова

Для н епросадочны х или просадоч ных лессов с высокой начальной влажн остью перес ече ние начальн ого участ ка компресс ионной кривой с экстраполируемым наблюдаетс я не вс егда. В данном случае рекомендуется результаты ис пытан ий обрабатывать по методу В. И. К рутова [ 15- 17]. По эт ому методу испытываю т также один образ ец, но график просадочно сти строи т в обычных координатах. Затем п ла вной кривой экс траполируют крив ые сжатия сухо го и водона сыщ енн ого грун тов (см. р ис. 9, б) [ 7].

3.49. По ре з ульта там ис пытаний засолен ных просадочны х грунтов методом одной крив ой с дл ительным замачиванием строят график допол нительного относ ительн ого сжатия грунта во времени под воздейс твие м замачивания δ = f ( l_nt ) . На этом графике выде ляют участки п рос адк и грунта и пос ле п росадочн ог о уплотнения .

Относит ел ьное по слепросадочное уплот нение рассчитывают по форм уле

;                                                            (18)

где h ″ -     вы с ота образ ца грунт а после длительного зам ачиван ия и стабилизации послеп рос адочного уплотнения (0,01 мм за 5 суток, но при испытании не менее чем за 1 5 суток).

При это м сле дуе т определять с оде ржа ние солей в грунте до и п осле комп рес сионных испы таний .

3.50. В случае набухания грунта, замачиваемого до н а чала з агружени я, вычисляют свободное относ ите льное набухание как отноше ние прироста высоты образца к его н ачальной вы соте . З на чение δ_н отк ладывают на графике δ = f ( P ) вверх по оси ординат.

3.5 1 . Е сли необходимо ра ссчитать ход осадки лессовых грун тов во вре мени, рекомен дуется провести к онсолида ци онные испытания. Для получен ия к онсолидационны х характеристик примен яют ст андартн ые компрессионные приборы.

Для реш е ния задачи одномерн ого уплотнения глинистых грунтов необходимо из опыта установить [ 43] :

относительную компрессионную деформацию ползучести скелета грунт а при е диничной нагрузке (меру ползучести);

зависимость напряжение - относительная компресс ионн ая деформация ползучести скелета;

целесообразность использования той ил и иной теории полз учести для описания этого процес са.

Ука зан ные за кономе рнос ти следует опреде лять н а с емейс тва кривых ползучес ти, полученных ис пытанием «образцов- близне цов» (при двуст оронне м отж атии поровой воды) пост оянн ыми нагрузкам и разной величины. Для проверки теории ползучес ти пару «образцов- близнецов» ис пытывают при возрас тающ их во време ни с тупен ях н агруз ок.

Длительность испытания грунта на ползуче с ть обус ловл иваетс я полной с та билиз ацие й длител ьны х осадок (отсутст вие рос та деформаций в тече ние недели).

От с четы по и ндикаторам рекомендуется запис ыват ь в м омент прилож ения нагрузки ( t  0), в за т ем через 0,5, 1, 5, 1 0, 1 5, 30 мин, 1, 2, 6, 1 2 ч и каждый ден ь.

Во вр е мя опыта рез ультаты ре гистрации деформации во вре мени рекомендуется изображать в виде завис имос ти относ ительной деформации от вре мени (при данной нагруз ке) в полулогарифмическом ма сштабе.

Пер е ход процес са сжатия от первичной ко вторичной компре ссии определяют моментом времени, начиная с которого экспериментальные точки ус той чиво уклады ва ются н а прямую.

3.52. В з авис имос ти от ве личины активной порис тос ти, сос тава, степени влажнос ти и других факторов сжимаемос ть лессов неодинакова. Наибольшее различие сущес твует м ежду лессами и тяжелыми лесс овидн ыми суглинками и глинами, коэффицие нт сжимаемости которых более чем в 2 раз а ниже.

Просадочн ы е породы более сжимаемы по сравнению с породами с частично деградирован ной структурой. В диапаз оне нагрузок 0- 0,3 МП а коэффициент с жимаемос ти последних сос тавляет с оответс твенно 0,56- 0,72 и 0,1 5- 0,28 МПа^-1. Для непросадочны х древнечетвертичны х лесс овых пород, ск ифс ких глин и отложений подов коэффициент с жимаемос ти равен 0,09- 0,1 7 МП а^-1 .

Модуль деформации лес с овых пород, определенный при штамп овых испыта ниях, колеблется от 2,3 до 52 МПа. Большие з начен ия его характерны для пород с влажн остью м ен ее 0,1 7- 0,1 8. При влажности 0,20- 0,25 модуль деформа ции ме не е 1 5 МПа, при влажнос ти более 0,08 - мен ее 4,5 -5 МП а [ 5].

Ус л овия, вл ияющи е на просадочн ос ть, раз нообраз ны. Наибольше й просадочн ос тью облада ют л ессовы е породы водораз делов и выс оких н адпойме нных т еррас. В п онижениях релье фа ( низких те ррас ах, в ыработанных балк ах, западинах) прос адки слабо выраж ены или отс утс твуют. С увеличен ием высоты мес тности в горах при упол ож ении склонов п росадочн ость лесс овых пород уменьшаетс я.

Сдвиговые испытания

3.53. В проце сс е прове дения инженерно-ге ологичес ких из ыс кан ий определ яют про чн остные характерис тики проса дочны х грунтов путем исп ытания их в сдвиговых приборах.

Параметры приборов д олжн ы с оответс твовать ГОСТ 12248-78 [ 42]. Та рировка приборов описана в пп. 3.36- 3.59 настоящих Методичес ких рекомендаций.

3.54. Рекомендуемые схемы испытаний лессовых грун т ов приведены в пп. 3.55- 3.62.

3.55. К онсолидиров анно-дренирова нное (м едлен ное) ис пытание (КД) . Гру н т предварительно выдерживают под проектными нагрузками до з аве рш ения процесса консолидации по ГОСТ 12248-78 и медл е нн о срез ают при этих же нормальных давл ениях. При сдвиге по этой схеме по ровое давлен ие отс утствует и при предварительном уплотнении образ ца, и п ри с двиге. Рез ультаты ис пытан ия характеризуют прочность, которую грунт при обретает после длительного процес са эксплуатации с ооружен ий. Ее рекомендуется учитывать главным образом в проектах рекон струкции дорожных сооружений и расчетах нормативн ого давления.

КД испытание б ез нарушен ия сложен ия грунта и пре дварител ьного водонасыщ ен ия с ледует при менять при отсутствии з амачивания и просадки, ес ли природная влажнос ть лесс овых грун тов превышает влажн ость на пределе раскатыван ия. Результаты ис пытания используют при определении расчетных давлений на просел очные грунты, в расчетах устойчивости.

КД ис пытание без нарушения слож ен ия грунта с предварите льным во до насыщен ием до влажности на пределе рас кат ывания прим еняют при от сутствии з ам ачивания и просадки, если природная влажнос ть л есс овых грунтов ниже влаж ности н а пределе рас катыва ния. Результ ат ы ис пол ьз уют так же, как и при испытании без пре дварите льного водона сыщен ия.

КД испытание л е сс ового грун та нарушенного с ложения при плотности с келе та, приним аем ой в з ависимос ти от нормируемой степени уплотнения и влажнос ти, с оответ ствующе й этой плотности по правой ве тви кривой стандарт ного уплотнен ия, рекомендуе тся применять при отсутс твии з амачиван ия и просадок уплотненных грунтов. Результаты ис пытан ий использую т для рас чета устойчивос ти откос ов насы пей, подушек на период длительной эксплуатации.

КД испыта н ие без нарушен ия сложе ния пород с предварител ьным полным водонасыщением при возможности свободного на буха ния с оответствует ус ловиям работы грунт а пос ле проявления просадок при е го замачивании. Результаты испытаний испол ьзуют для вычисления рас четных давлен ий с учетом возможн ых просадочных деформаций.

Предварите л ьное уплотнение с ледуе т выполнять одн ой на грузкой 0,3 М Па, а с рез, как обычно, при трех нормальных давлениях.

При КД исп ыт ан иях лессовых гр унтов наруше нного сложен ия с предварительн ым полным вод он асыщ ением при возможности с вободного на бух ан ия плотн ость ске ле та рекомен дуется принимать в зависим ости от нормируемом степени уплотнения, а влажнос ть - соответс твующей эт ой плотнос ти по левой ветви кривой стандартного уплотнения. Результат ы испытаний используют для про ект ирования насы пей при длительном подтоплении д о и после проявления просадочных деформац ий. Предварительное уплотнение выполняют под одной нагрузкой 0,3 МПа.

Если при испыта н ии проис ходит выжимание грунта в зазор срезы вателя, то проводят ус коренные КД ис пыт ания, уменьшая время среза до 40 мин, или переходят на недренирова нные испытания.

3.56. Н ек онсо ли ди рован но-недренированное (быстрое) ис пы тание (НН) . Сд вигающие ус ил ия приклады ва ют сразу же пос ле п риложения нормал ьно го давлен ия. Грунт разруш ае тс я без изм енения пе рвоначал ьн ой плотнос ти и влажнос ти. При приложении к ак норм альных, так и сдвигающих напряжений в поровой воде образ ца возника ет из быточное давл ен ие, которое и обес печивает н еиз менность плотности и влажнос ти ( ГОСТ 12248-78). Для грунтов текуче- и мягк опластичной конс ис тенции время с двига не дол жно превыша ть одной-двух минут, а норм альные наг рузки должны с оотве тствовать проектны м нагруз кам. Ис пытания ха рактериз уют прочнос ть грунтов в н ачальный пе риод с троител ьства и ожидаемую прочност ь основан ия, при этом полной конс олидации породы к мом ен ту с троитель ства не проис ходит.

Н Н ис пыт ание лесс овых по род без нарушения их сложения с предварительным пол ным в одон асыщ ением с возможнос тью с вободного на бухания с оот ветст вуе т условиям работы лес сов в процесс е з амачивания и прос адки. Рез ультаты испыт аний примен яют для расче тов ус той чивости сооружений при з ама чивании лессов в процесс е их просадки.

При НН испытании ле сс овых грунтов наруше нн ого сл ожения, консис тенция которых превышае т 0,5, без предварите льного водон асыщ ен ия п лотнос ть с келета задают в соответствии с необходимой степен ью уплотнения грунтов, а влажнос ть - соответс твующую этой плотнос ти по правой ветви кривой с тан дартного уплотнения . Результаты испытаний применяют для рас чета ус тойчивос ти выс оких н асыпей на момент ок он чан ия строительства.

Если при и с пытании по пос ледним двум схемам проис ходит хрупкий скол образца, применяют замедленные НН ис пытан ия, уве личивая время с двига до 10 мин.

Е с ли в процес се сдвига происходит уме ньшен ие влажности грунта или его уплотне ние, н еобходимо снизить нормальные нагрузк и или пере йти к консолидирован ным ис пыт ани ям .

При сдвига х на должно наблюдатьс я смятия образца грунта в обойме срез ы вателя. В противн ом случае сл едует пере ходит ь на большие уплотня ющ ие н агруз ки и уве личив ат ь время ис пытаний.

3.57. К онсо ли дированн о-не дренированное испы тание ( КН). Под действием нормальных нагрузок образец доводят до состо я ния п олной с табилизации. З атем производят быс трый сдвиг. При этом по ровое давление появля етс я на втором э тапе испытаний. Испыта ния ха рактер изуют прочнос ть грун тов, конс олидация которых закон чена, при быстром приложе нии сдвигающих нагруз ок (наприм ер, при расчетах ус тойчивости улавл ивающе й ст ен ы в пе риод сел ес пуск а).

КН и спытание лесс овых грунт ов е сте стве нного сложен ия при влажности, превыш ающе й влаж ность на границе раскатывания, применя ют для р ас чета ус тойчивос ти грунтов при подтоплении.

КН испытание лес с овых грунтов нарушенного сложения без пре дварительного водонасы щения при плотнос ти с келета, соответствующей нормируем ой степе ни уплотне ния, и влаж ности, соотве тствующей э той плотн ости по правой вет ви графика, с тан да ртного уплотн ения, использ уют для расчета устойчивости на сыпей с учетом динамическом подв ижной н аг рузки.

КН исп ы тание лессовых грунтов е стес тве нного сложения с предварител ьн ым п олным водон асыщ ени ем п ри свободном набухании применяют для рас чета давле ния на основную площадку выемок при замачивании мас сива с учето м динамическо й подвижной нагруз ки.

При КН испытании ле ссо вых грунт ов н арушенн ого сложен ия с предварительный полным водонасы щением при свободном набухании плотнос ть ск елет а задают в с оот ве тс твии с нормируемой степенью упло тнения, а влажнос ть - соответс твующую э той плотности по лево й вет ви кривой с та ндартного уплот нения. Результа ты испытаний приме няют для рас чета устойчивости нас ыпей при длите льном подтопле нии откос ов.

Е с ли при испытаниях по раз обра нным с хем ам происхо дит хрупкий скол образ ца, проводят КН з амедленный ис пыта ния, уве личивая врем я сдвига до 40 м ин. Если в процесс е НН сдвига происходит ум еньшение вл ажн ости грунта или его уплотнен ие даже при малых нормальн ых н агруз ках переходят на КН испытан ие.

Если при у ск оренных ис пы таниях проис ходит выжим ание грун та в зазор срезыват еля, переходят на недренированные НН и КН испытания.

3.58. Н екон солидированн о-д рени рован ное ис пытание (НД). Образ цы грунта медленн о среза ют без предварительного уплотнен ия при естес твенной или з аданной плотности и влажности. Рез ультаты испытаний х арактеризуют прочность грунта в с лучае медленного роста нагрузок, наприме р, при расчете устойчивост и оползневого косогора в с лучае возведения н а н ем ка кого-либо с ооружения.

НД ис пыта ние лессовы х грунто в ес тес твенного сложе ния без дополнительного увлажнения прим еняют для оценки прочнос ти при невозм ожнос ти з амачивания.

НД и с пытание ле ссовых грунтов нарушенн ой структ уры при плотнос ти скелета, с оответствующей н ормируемой сте пен и уплотнения, и влажности , с оответствующей этой плотности по правой ветви кривой ста ндартного уплотнения, применяют для рас чета устойчивости насыпей.

НД и с пытан ие лесс овых грунтов естественн ого сложения при полном предварительном водонасыщ ении со свободным на буханием с лужит для рас четов устойчивости при зама чивании массива.

НД испыта н ие лес совых грун тов нарушенного сложения при полном п редвари те льном водон асыщении со свободным н абуханием ре комендуе тс я приме нять при расче тах устойчивости с учетом возможности длит ельного подтопления насы пей. Плотност ь ске лет а задают в соответствии с де йствующими норм ами, вл ажност ь - соответствующую этой плотности по левой ве тви кривой стандартн ого уплотн ения.

Если по схемам НД и с пытан ий происходит выжимание грунт а в зазор срезы ва теля , переходят на ускорен ное НД испытание, уменьшая время среза до 1 0 мин.

3.5 9. Сдвиг переуплот ненных образцов. Д ля оценки проч н ости при рас четах устой чивости откосов и прочности ос новн ой площадк и выемок образ цы грунта срез ают при н орма льных давлениях, меньших, чем нагрузка предварительного уплотн ения (по А. А. Ни чипоровичу).

Три обра з ца (с п овторностью) загружают норма льн ым да вле нием 0,3 МПа. После с табилиз ации о садки один образец медленн о или уск оренно сре зают под этим же давле нием . Два других образца разгружают до давления 0 ,2 МПа и 0,1 МП а. После стабилизации деформ ации декомпресс ии образцы срезают под соответствующи ми нормальными на груз ками: 0,2 и 0,1 МПа. В результ ате ис пыт ании мож но п олучить зависимость сопротивления сдвигу от коэ ффициента п ористости и прогнозировать таки м образом измен ение прочности в зависимос ти от раз уплотнен ия породы.

3.60. Метод учета по рового да влен ия . При ис пы таниях во дон асыщ енн ых ле ссовых грунтов в неста билизи рованн ом состоян ии используют зависимость Кулон а для сопротивлен ия сдвигу r в интерпр е таци и К. Т ерц аги

r = (P - U) tg φ + c,                                                          (19)

где P - нормальное давление;

U - порово е давление;

φ и c - соотв е тс твен но угол в нутрен него тре ния и сцепление, определенн ые по схе ме К Д ис пы таний.

Для прогно з а по рового давления могут быть испол ьзованы два спос оба:

определение поля д а влений в поровой воде путе м предва рительного рас чета [ 34];

измерение п о рового давления при натурны х ис следованиях, эксплуатируемых сооружений , аналогичных проектируемому.

Испытания сопровождают измерением п о рового давления [ 22, 29] .

3.6 1 . Метод фикс аци и плотности-вла жности (Н . Н . М асл ова). Сопротивление сдвигу при не завершенном упл от нении в о дон асыщ енн ого грунта опис ывают уравнение м

τ _w = P tg φ_w + Σ _w + C_c ,                                                     (20)

гд е φ_w - угол в нут реннего тре ния грунта при вла жност и W ;

Σ _w - с вяз нос ть грунта , обусловленн ая тик сотропн о-к оагуля цион ной с труктурой при влажности W ;

C_c - структур н ое сцепление, обусловленное конде нсацион ной структурой грун та.

В этом случае получ а ют параме тры с опротивления сдвигу в функ ции плотнос ти-вл ажности.

Для получения зависимости ( 20 ) н еобходим о испытат ь н есколько серий « образцов- близнецов» при разных значениях плотности-влажнос ти. Различных состоя ний по плотнос ти-влажности можно достичь выдержи ванием с ерии образ цов под одной нормальной нагрузкой ра зное время (1 5, 30 мин, 1, 4, 24 ч) или под раз ными на грузками одно и то же время.

По с ле испытаний строя т зависимости τ = f ( W , e ) для каждого вертикального давления и τ = f ( P ) для с реднего з начения влажнос ти и плотности, п олу чен ного для большого количе ства монолитов [ 35].

О сн овным не дос татк ом двух пос ледних схем явля ется труднос ть прогноз а порового давлен ия или влажности в отдельн ых точках основания сооружения. Особенно это относится к прогнозу ожидаемой влажности.

3 .6 2. Испы тания на опре де лени е длите льн ой прочности грунтов . Для уста новления влияния длительности действия нагруз ок (длите льности дефо рмирован ия) на прочн остны е свойства ске ле та водон асы щенны х и не водона сыщ енны х лесс овых грунтов в чист ом виде, т.е . баз влияния побочны х факт оров (избы точного дав ле ния в по ровой воде, п олзучест и скел ета, де формации уплотнения и т .п.), должны испы ты ваться конс олидированные и переуплотненны е образ цы в усло виях с вободного оттока поровой воды во время сдвига. Поэт ому для испыт аний на ползуче сть рек омендуется применят ь схемы К Д и Н Д испытаний.

Результ ат ы испыта ний на ползучесть грунтов используют при рас четах ус той чивости с уче том реологичес ких свой ств. При этом кривую зависимости с опротивл ения сдвигу (прочности) грунта от време ни - кривую длительн ого сопротивл ен ия сд вигу τ = f ( t ) определяют двумя м е тодами: испытание м «обра зцов- близнецов» при различных с корос тях приложения с двигающей нагрузки и параллел ьным испытание м «образцов- близнец ов» под действием раз личных по вели чине пост оянных с двигающих нагрузок.

Испытание по пе рвому методу проводят следующим образом. На сдв иг испытывают пару « образц ов- близнецо в» под действием сдвигающих н агрузок, воз растающих равн ым и ступеня ми черев ровные промежутки времени. Другую пару ис пытывают теми же ступеня ми сдвигающего напряжения, но п рик лады ваемы х через другой инте рва л време ни (от пяти до нес кольких дней). И так далее. Затем, имея данные ис пытаний четырех-пяти «образцов-близнецов» п ри че тырех-пяти скоростях нагруж ени я, строят с емейс тво кривых длите льн ой прочнос ти τ = f ( t ) для каждого значения уплотняющей нагру з ки P . Полученные кривые легко тран с формировать в обычные диаграммы с дви га при любых з начения х времени действия сдвигающей нагруз ки (рис. 10).

При и с пытаниях по второму ме то ду с резают нес колько пар «образцов- близнецов». Ис пытанием первой пары определяют начальную прочность, в ос тальные образ цы попарно загружают постоянным и, но разл ичными по величине кас ательными нагрузками, составля ющими некоторую долю (40- 95 %) от значения начальной прочности.

По результатам и с пытаний с ерий образцов строят семейс тво кривых ползучес ти и оп ределяют время ра зрушения грунта, т.е . время, при котором деформация сдвига γ н а стадии ус тановившейся ползучест и пе реходит в ст адию прогрессирующего течения - течения с возрас та ющей скоростью (с м. р ис. 10). Затем отроят кривую длительной прочност и и диаграм мы сдвига.

Ри с. 1 0. Ре зультат исп ытаний груз ов н а ползуче сть:

а - се м ейство кривых ползучести; б - кривые длительного сопротивления с двигу при различных нормальн ых давле ниях; в - диаграмма сдвига для з начения времени

3. 63. Ис пы тание набу хающ их лессовых грунтов. Сдви г по лю бой из схем производят после предварите льного водонасыщ ен ия. При этом ре ком ендуется:

водо н асыщ ени е при неизменном объеме образца грунта под арретиром производить, если да вление набухан ия ме ньше веса сооружения и бытового давлен ия;

водо н асы щени е при ус ловии свободного набухания осущест влять при модел ировании работы откосов насыпей и выем ок;

водонас ыщ ен ие при нагрузках, де йствующих при сдвиге, выполнять, есл и давление н абухан ия больше с уммы ве са с ооружения и бытового давления.

3.64. Ис п ытание зас оле нных лессовы х пород. Для водо н асыщен ия следуе т применять воду, близк ую по с оле вому сос та ву к растворам по ровых вод. При необходимос ти учет а суффозии солей в результат е длите льной фильтрации грунт сле дует исп ыты вать пос ле вымы ван ия солей из обра зца филь трующими вода ми.

3.65. Наличие ходов зем л ероев , микро- и макротрещин, плоскос тей с кольжения приводит к т ому, что прочнос ть лессов естественного сложения может оказаться ниже прочнос ти этих же образ цов наруш енного сложения.

При уплотнении лессовых пород с опротивление сдвигу существенно во зрастает. Из рис . 11 видно, ка к изменяетс я сопротивление с двигу в з авис имос ти от дос тигнутой плот нос ти грунт ов. Гранулометричес кий с ос тав существенно влияет на характер сцепления. В ле ссах сцепле ние обес печи вается главным обра зом кристаллизационными связями, в лессовидных суглинка х - водно-кол лоидными с вяз ями и межмолекулярным притяжением.

Р ис. 11. Завис имость угла внутре ннего трения и сцеплен ия от плотнос ти скелета грунта (лесс овидн ый с углинок) по А. К. Ла рионову

Со став глин истых минералов, емкость поглощения, минерализация по рового рас твора и другие факторы, определяющие толщину гидратны х оболочек, влияют на сопротивление сдвигу. Последне е резко с нижается, ес ли испытание производить одновремен но с увлажнением грунта (рис. 12).

Рис. 1 2. З авис имос ть удельн ого оце пле ния (а) и угла внутреннего трения (б) от влажност и грунтов района г. Ташке нта:

1 - л ес совидный с углинок; 2 - лессовидна я супесь

Карбонатны е с оли в тонкодисперсном сос тоян ии и в виде пленок повышают сопротивление с двигу, а выще лачивание солей понижает его.

Кроме того , прочностные харак терис тики лес совых грунтов ес тественного сложе ния в водон асыщ енн ом с остоянии в з начительной степени за вис ят от условий проведения испытаний на с двиг, в час тности от давления предварительного уплотнения (рис. 13). Имен но поэ тому давлен ие предварительного уп лотнения для э тих условий следует принимать постоянным.

Рис. 1 3. Зависимос ть удельного сцепления (а) и угла внутренне го трения (б) от давления предварительного уплот нения для лес совидных суглинков (по В. И. Кр утову)

Трехосное сжатие

3.66. В практике дорожного строительства стабилометры рекомендуется применять:

для испытания неоднородного лессового грунта с явно выраженной слоистостью или макроагрегатностью; сдвиг в стабилометре происходит по наислабейшей поверхности разрушения; по этой же причине в стабилометре следует определять контактный вид прочности, имеющей большое значение при рассмотрении устойчивости оползневых склонов и откосов;

для испытания с включениями грунтов крупнее 0,5 мм, так как в сдвижном приборе неизбежно заклинивание этих частиц между обоймами;

для испытания водонасыщенных лессовых грунтов, если в сдвижном приборе происходит выжимание грунта в затвор срезывателя или смятие образца в сдвижной обойме;

для повышения точности определения прочности водонасыщенных лессов в условиях недренированных испытаний, так как наличие щели между обоймами в сдвижном приборе вносит существенное искажение в режим управления дренированием образца;

с целью опре делен ия длительной прочности лессовых грунтов, так как длительное сохранение естественной влажности образцов в сдвижном приборе затруднительно;

для испытания лессов полутвердой и твердой консистенции, когда в сдвижном приборе происходит хрупкий скол образца при неизвестных соотношениях сдвигающих и нормальный напряжений;

для определения коэффициента Пуассона и модуля общей деформации при ограниченном расширении грунта, что может иметь место в откосах насыпи, на склоне;

при установлении соответствующим условиям полной стабилизации параметров прочности водонасыщенных лессов по данным, полученным по схеме неконсолидированно-недренни рованных и с пы таний с уче том поровог о давле ния.

Методы и с пытаний грунтов в стабилометрах подробно из ложены в [ 31, 35], а с хемы ис пытаний даны в пп. 3.55- 3.64. Ус ловия прочнос ти пород выражают чере з з начение наибольшего σ₁ и наимен ьшего σ₂ главных напряжений в момент раз рушения. Графичес ки з авис имос ти ме жду глав ными нормал ьными на пряжениями и кас ательными представляют в виде кругов предельных напряжений (к ругов Мора).

Уплотняемость

3. 67. Для оценки упл отняемос ти л есс овых грунтов применяют метод станда ртного уплотнени я. Ис пытан ия проводят по ГОСТ 22733-77 [ 44].

Для ис пытания грунтов ис пол ьз уют приборы Союз дорн ии и ЦНИИ Са. При исп ытании в приборе С оюзд орни и грунт трамбуют в три с лоя ударами груза весом 0,2 5 Н, падающего с выс оты 0 ,3 м, при общ ем количес тве удар ов 1 20; при ис пыта нии в приборе ЦНИ ИСа грунт трамбуют в один с лой ударами груз а вес ом 0,2 5 Н, падающего с высоты 0,3 м, п ри к оли чес тве ударов 20.

Для и с пытаний берут пробы грунта в воздушно-с ухом с ост оянии (высушивают при комнатной температуре), при котором воз можно его прос еива ние и раз мельчение. Ка ждую пробу ис пытывают не более трех раз. При ис пытании грунт ов, содержащих агрегаты, легко раз рушающиес я при трамбов ании, каждую пробу ис пытывают только один раз.

3.68. С редн яя ве личин а макс имальной с тандартной плотнос ти с ос тавляет ρ ^max _d = 1 ,75-1 ,81 г/см³. Для легких с углинков ρ ^max _d равна 1 ,87-2,1 2 г /см³, тяжелых - 1,6 7-1 ,85 г/см³.

Оп т имальная влажн ост ь W_op грунтов, как правило, на 0,0 1-0, 03 меньше предел а раскатывания в долях единицы. Средн ее значен ие коэ фф ицие нта a в формуле W_op = W_p - a составляе т д ля с углинков 0, 01 8±0,002; для глин 0,02±0,003. Средне е зн ачение коэффициент а α в форм у ле W_op = αW_L равно для суглинков 0 ,5 6± 0,3, дл я гл ин 0,51 ±0,01 [ 41] . Для лесс овых грунтов Цен тра Европе йс кой час ти СССР получено W_op = 0 ,46 W_L + 0,41 и ρ ^max _d = 2,26 - 1 ,7 W_L (м н ож ест ве нный ко эффицие нт коррел яции R = 0 ,9 ÷ 0,94 при объеме выборки 1 60). Этими формула ми рекомендуетс я по льз оватьс я для ориентированн ых опред елен ий оптимально й влажн ос ти и макс имальной стандартной плотно сти.

В р е зультат е уплотнения при оптимальной влажнос ти дос тигается плотная уп аковка час тиц, монолитна я с трукт ура грунта и улучшаютс я осн овные с трои тельные свойс тва пород. Так, обра зцы ташкентского лесс а при естественн ой влажности размока ли в дис тиллированной во де за 12 ч. Пос ле уплотнения до коэффи цие нта уплотне ния K _у = 0,98 при W_op врем я разм окан ия увеличилос ь до 35- 40 мин. Грунты, уплотненные при оптима льной влажн ос ти, проя вляют минимальное морозное пучен ие, н е набухают и не пылят .

После уп л отнения лесс ов до K_y = 1 ,0 - 1 ,03 при о птимальной или несколько меньшей влажнос ти они с тан овятс я непрос адочны ми и малосжимаемыми. При этом та кже значительно увеличива ются п оказател и с опротивления с двигу (см. р ис. 11). Следует учесть, что у плотн ение при низкой вл ажности W ≤ W_op , G < 0,8, где G - степень влажности уплотненного грунта, и при увлажнении пород в пр о цессе экс плуатации сооружений не обеспечивает выс оких показателей прочности и деформативност и. В этом с лучае грунты н абуха ют, появляются пр осад очные и послепросад очные де формации, нередко значительной величины.

3.69. Коэффици е нты уплотнен ия K _у , выраженны е в долях от макс имальной стандартной плотнос ти, н азнач ают на осн овании накопленного опыта . В нас тоящее время такой прием не может гарантировать оптимальную плотность грунта. Пос леднюю необходимо определять, ис ходя из требований работы грунта практически в упругой стадии и обесп ечения минимума приведенных строительно-эксплуатационн ых ра сходов [ 46- 48].

3.70. В общ е м с лучае н агрузк и σ_о на осн ование инж ен ерны х сооружени й состоят из пос тоян ной составляющей σ_а (с обс твенного вес а г рунта и веса соо ружен ия) и временной σ_р, действующ ей, как правило , период ичес ки, циклично, например, поездной нагрузки на железнодорожной насыпи

σ_о = σ_а + σ_р,                                                                 (21)

Циклические напряжения вызывают дополнительное уплотнение грунтов, которое необходимо учитывать наряду с консолидацией земляных масс от воздействия постоянных нагрузок при назначении плотности или расчета осадок слоев, несущих конструкцию в ее основании, теле.

Деформативными показателями при такой схеме нагружения являются ( рис. 14):

остаточная деформация после п е рвого цикла уплотнения λ _i нагрузкой σ_о, т.е. створ на оси ординат обычной компрессионной кривой ;

остаточная деформация после первого цикла нагружения-разгружения λ _{i -μ} , ра вная разности между начальным коэффициентом пористости e _н до приложения нагрузки σ_р и его конечным значением после снятия последней;

полная деформация п ос ле перв ого цикл а уплотнения λ_μ-м, равная разности между коэффициентами пористости до приложения нагрузки σ_а и после стабилизации осадки под ее действием.

3.7 1. Деформативные показатели уплотняемых земляных масс рекомендуется определять в результате компрессионных или трехосных (в условиях невозможности или ограниченного бокового расширения) испытаний грунтов нарушенной структуры.

Рекомендуется следующий порядок проведения испытаний. Нагрузки прикладывают без удара срезу всей величиной ступени; они принимаются равными 0,2; 0,4; 0,6 МПа. Каждый образец испытывают определенной нагрузкой (на первом приборе 0,2, на втором 0,4, на третьем 0,6 МП а).

Каждую ступень выдерживают с утки, з ате м нагруз ку снимают, опять выде рживают с утки и повторяют циклы н агружения-разгруж ен ия. Циклы н агружения повторяют до тех пор, пока наблюдает ся монотонное убыва ние значе ний характери стик остаточных деформаций (по показаниям мессур) в каждом цикле. Как только эти значен ия начинают увеличиваться, что соотве тс твует достижению точности опытов, испы тания прекращают [ 45]. Подобным образом фи ксируют состояние незавершенной упругой ком прессии.

Р ис. 1 4. Расчетные схемы:

а - по Г. М . Ша хуня нцу; б - принятая в работе

Все д еф ормативн ые показатели относят к первому и последнему цик лам нагруж ения-разгружения. Состояние незаве рше нной компре ссии нас тупае т че ре з 2- 8 цик лов нагружен ия.

Полный цикл испытаний дл я грунтов, уплотняемы х при оптимальной влажности, состоит из 9 опытов. Это три объемные массы скелета, со ответствующие коэффициентам уплотнения 0,90; 0,95 и 1 ,00 при трех ступенях нагрузки: 0,2; 0,4 и 0,6 М Па.

3.72. В результате испытаний реком е ндуется рассчитат ь значения, ха рактеризующие деформации после первого цикла уп л отнен ия (λ_а-н; λ_1-р ) и на м оме нт нас тупл ения неза вершенной упругой компресс ии (λ^нз_р ), соглас но рис . 14. За тем сл едует перейти от незавершенной к завершенной компре ссии

λ_р = λ^нз_р / (1 - μ),                                                         (22)

где μ - коэ ффициент, определ яе мый после двух циклов н агруж ени я-раз груж ен ия.

μ = λ_2-р / λ_1-р.                                                              (23)

Далее в ы являют зависимости λ₁ = f ( e _н , σ_о); λ_1-р = f [( e _н - λ_а-н), σ_р]; λ_а-н = f ( e _н , σ_а), определяют коэффициенты пори с тости е_о , обеспечивающие практически упругую работу насыпей, строят комплексные характеристики упругой компрес сии [ 47] .

Значения e_o рекомендует с я определять решением системы уравнений:

                                                     (24)

или

гд е e_k -    ко н ечное значен ие коэффициента пористос ти при наступлении упругой компрессии.

Примечание . Для решения уравнения ( 24) испытано 3 вида лессовидн ых суглинк ов, отобранных с разных объектов строительства.

Пе рвый - де лювиал ьный лес совидн ый суглинок (рай он ст. К андагач), вт орой - пролю виальный лессов идный с углинок ( IV надпойменная эрозионная терраса р. Чирч и к у г. Ташкента), третий - аллюви ал ьно-пролю виальны й лессовый с углинок предгорной полог онак лонно й равнины ( райо н Алма-Ата).

Ре з ультаты вс ех экспериментов подвергнуты м ногофакторному корреляционн о-регрессион ному анализу с использ ование м ЭВМ.

Уравнения регрессии имеют вид:

λ_а-н = 1 ,356 - 1 ,904е_н - 2,520σ_а - 6, 079 I_p + 0,627 e ² _н - 0,661σ²_а + 3,1 67 e _н σ_а + 1 5,115σ I_p ,

λ ₁ = 1 ,243 - 1 ,628е_н - 2,341σ_о - 5,981 I_p + 0,712 e ² _н - 0,789σ²_о + 3,124 e _н σ_о + 10,842σ I_p ,

λ_р = 0,128 - 4,813 I_p + 26,307I²_p + 0,562 σ ² _p - 0,359 σ _p I_p - 0,000196σ_pe _н .

Прив е денные уравне ния регресс ии вполне надежны: действительно, крите рии Стью ден та для ко эфф иц иентов у казанных уравне ний лежат в пределах 5,1 0-1 5,54 при т абулированном значении 2 ( достоверная вероятность 0,95). Крите рий Фишера, к оторый должен быть больш е 1 ,4, н аходитс я в пределах 8,6 -1 0. Мн ожественный коэффициент корреляции для уравнений составляет 0,94-0 ,96, а его критерий зн ачимости - 78,6- 64,4 при табулированном значении 2.

Данные уравнения определены н а основании 59 испытаний, в которых аргументы изм енялись в следующих гра ницах:

0, 1 3 ≥ I_p ≥ 0,06

0,8 МПа ≥ σ ≥ 0,2 МПа

0,80 ≥ е ≥ 0,50

На рис. 15, а приведена компл е ксная характер истика упругой компрессии ле ссови дн ого суглинка, а на рис. 15, б номограмма e_o = f ( σ_o ) .

Рис. 1 5. Комплексная характерис тика упругой компрес сии лессовидного сугл инка ( а) и номограмма для определения плотности, о беспе чивающей упругую работу на сыпей из сугл и нков (б):

1 - e_o = f ( σ_o ); 2 - e _у = f ( σ_o ); 3, 4, 5 - соответств е нно I_p = 0,07; 0,1 3; 0,1 7

3.73. Уплотн е ние грунтов вплоть до к оэффициента порис тости e_o обеспечивает безо с адочность на сыпе й. Но следует иметь в виду, что в ряде с лучаев достиже ние е_о невоз можно, технически сложно или экономиче ски н ерационально. В данном с лучае можно ограничить остаточные де формации допустимым п ределом, предус мотрев соответствующий запас на ос адку нас ыпи по выс оте или ширине ее. При эт ом воз никнут дополнительные рас ходы как строительные, так и эксплуатационные. П оэ тому вопрос назна чения рациональной сте пени уплотнения не обходимо ре шать на основе технико-экономическ ого с равнения возможных вариантов и перспективного развития рабочих параметров пути.

О садка S слоя насыпи толщиной h_i без учета бокового расширения грунта буд е т

                                                   (25)

Н азна че ние рациональной плотности грунто в изложенным методом наиболее строго обос новано.

Приложение 1

СОПОСТАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВА МОНОЛИТОВ ГРУНТОВ, ОТОБРАННЫХ ИЗ ШУРФОВ И СКВАЖИН

Мо н оли ты лесс овы х грунтов отобра ны из шурфов, рас чисто к и с кважин по ра зработан ной технол огии. О пы тные участки был и заложены в районе:

г . Д непропе тровс ка на пра вом бе регу р. Днепр;

г. Т а шкента на IV и V надпой м енных эрозионных: террасах правого берега р. Чи рчик , V э розионной те ррасе левого берега р. Ч ирчик ;

г . А лма-Аты на предгорн ом шлейфе древнего кон уса выноса р. Б. А лмаати нк а, предгорной полог он ак лонной ра внины , верхней предгорной ступени.

О п робованные грунты по генези су прина длежат к пролю виальным, аллю ви альн о-п ролю ви альным, делю виальн о- пролювиальны м, золовым породам верхн е- и средн ечетверти чн ого возраста.

В лабор а тории были определены коэффициенты пористости, п лотность с ухого грунта, относите льная п росадочность ме тодом двух крив ых. За тем были п одс читаны отношения зна чен ия α от дел ения ука зан ны х показате лей, определ енных по монолита м, отобранны м из шурфов, к с оответствующим показ ателям, опре деленным по мо нолита м, о тобранны м из скважин, т.е . e ^ш / e ^скв ; ρ _d ^ш / ρ_d ^скв ; δ _пр ^ш / δ_пр^скв .

Ан а лиз статистик (табл. 1) показывает, что сре дн ие значен ия коэффицие нтов пористости, определе нных по монолитам из с кважин, незначител ьно отличаются от соответствующих средни х коэффици ентов порис тости, определенных по монолитам из шурфов, так как величина α близка к 1. Худшие статистические показате ли получены для грунтов из района г. Д неп роп етровска. Ниже дан ана лиз для эт их пород.

По с кольку з на чения средни х к вадратичн ых откл онен ий коэффициентов асимметрии 3 · S_A = 3 · 0,062 = 0 ,18 6 и эксцесса 5 · S _э = 5 · 0, 1 24 = 0,620 больше соответствующих зна ч ен ий | A | = 0,1 45 и |Э| = 0 ,224, распре де ление α_i можно считать нормальн ым .

Таб л ица 1

По каз атели	Ср еднее по шурфу / скваж ин е	Среднее кв а дратичное откл онени е	Коэффициент вари аци и	Среднее к ва дратичное отклонение от среднего	Сред н ее квадратичн ое отк лон ени е от сред него квадра тичного	Ч и сло опытных точек
Район Днепропетровск а :
отношение e ш / e скв	1 ,078	0, 1 36	0, 1 26	0,025	0,026	27
отнош е ние δпрш / δпрскв	1 ,272	0,92 9	0,73	0, 1 20	0, 1 32	58
Район Алма-Ат ы:
коэффицие нт пористости	0,929/0,915
от н ошение e ш / e скв	1 ,026	0,07 1	0,069	0,0 11	0,0 11	1 5
пористост ь n , %	48/48
вла ж ность	0,11 4/0,114
плотность скелета	1 ,41 /1 ,42
отноше н ие ρ d ш / ρd скв	1 ,01 7	0,042	0,04 1	0,0 11	0,0 1 1	1 5
Район Ташкент а:
плотность скелета	1 ,50/1 ,47
отношение ρ d ш / ρd скв	1 ,026	0,0 1 4	0,0 1 4	0,004	0,004	1 0
отношение δпрш / δпрскв	1 ,1 85	0,392	0,33 1	0, 1 31	0, 11 0	9

С довер и тельной ве роя тнос тью 99, 8 % средне е значе ние α не вый дет за интервал ± 0,086, т.е. 0,992 - 1 ,1 64. При этом максим ал ьная раз ница в опре дел ения х средних значениях к оэффициента α сос тавляе т 0,1 6. Таким образ ом , разница в плотностя х моноли тов, отобранных и з скважин, прим ерно соотве тствуе т шуму, связ анном у с природной неоднород ностью лесс овых грунтов. Незначительное смещение сре днего значения α можно компе нсироват ь увеличени ем количества параллельных определений коэффициентов пористости или плотности скел ета грунта.

Компрессионные сво й ства грунтов изучались в одом етрах системы ЦНИИСа и Гидропроекта.

Коэффициент сжимаемости грунтов по скважинам и шурфам измен яется от 0,008 до 0,060. А бсолютная величина раз ности коэффициента сжимаемос ти по скважинам и шурфам изменяется от 0 до 0,029. Та ким образом, разн ости составляют зна чительную часть абсолютной величи ны са мого измерени я.

Описанным выше спо с обом были определены отношения α _i = δ _пр ^ш / δ_пр^скв , где δ _пр ^ш - относительная п росадочн ость моноли та из шурфа; δ _пр ^скв - то же из скв а жины. Ниже дан анализ выборки для пород из района г. Днепропетровска.

Значения α рас пределены норма льно (0,882 > 0,793 и 2,835 > 2,663). По шурфам получаютс я нес колько большие значени я п росадочности по сравнению с монолитами, отобранными из скважин. Одна ко и з дес ь ошибки оп ределения δ _пр сопоставили с ошибками, связанными с природной изменчивость ю свойс тв грунтов. Интервал для α с вероятностью 99, 8 % составляет 0,876 - 1 ,668.

Непостоянство зн а ка при параллельных определениях просадочно сти по монол итам, отобран ным из шурфов и скважин, свиде те льс твует о том, что определять δ _пр можно по мо н олитам, отобранным из скважин. Одн ако здесь особую важность представляет дублирование эксперимент ов для получен ия дос товерны х данных. Если при о бычных к омпресс ионн ых испыта ниях ограничиваютс я одно й п овторн остью опы тов, то исследован ие компресс ионных свойств лессовых грунтов тре бует трех-четы рехразовог о дублиров ания экспери ментов.

Ра з берем пример определения качест ва монолитов грунтов , отобранных из ск важин сп особом «с вободн ого» па дения в рай он е г. Ташке нта ( см. пп. 2.15-2.18 настоящих Ме тодических рекомендаций). Монолиты отобра ны грунтонос ом Д-1М с внутренним диаметром 80 мм с глубины 2- 6 м. Высота сбрасывания бурового инструмента над з абоем скважины соста вил а 2 м, длина монолитов - 0,1 35- 0,1 55 м, диаметр - 0,253-0,258. Результа ты лабораторного определения свойств ле ссовидного с угли нка приведен ы в табл. 2 (было сде лано по три опре де ления плотности сухого грунта мет одом режущего кольца для каждого образца, причем первое определение для образц а, находящегося в верхней части монолита).

Из средней части монолитов грунтов отобраны образцы в кольца одометров для о пределения относите льной просадочн ос ти. Анализ ре зультатов показывает, ч то по первой площадке условия контроля 1 , 2, 3, 4 соблюдены. Условие 1 подтверждено данн ыми лабораторных опре делений коэ ффициента порис тости, пределов пластичности и вла жности. Дейс твител ьно, рас сматриваемый слой можно отнести к одному и нженерно-геологическому э лементу, так как по ре зульта там 1 5 определений:

ср е дне е значение влажности составляет 0,079, коэ ффициент вариации - 0,059;

среднее значение коэффициента пористости равно 0,94 6, коэ ффициент вариации - 0,1 29;

с реднее з начение числа пластичности составляет 0,076, коэ ффициент вариаци и - 0,1 03.

При з нак 1 соблюдается, так как в пределах одног о инженерно-геологического элемента плотность лес совых пород несколько увеличивает ся , а просадочн ос ть соответс тве нно уме ньшается.

Таблица 2

Г ео мо рф ологически й элем ент	Н о мер образ ца	Г л убина от бора, м	Плотно ст ь скелета грунта, г/см 3	Влажно ст ь	Плотность с к ел ета грунта, г /см3	К оэффициент пористост и	Относител ь на я просадочно сть пр и P = 0,3 МП а
							по одной крив ой	по д в ум к ривым
V надпойменная эрозионная терраса ле в ого берега р. Чирчик	1	2 ,7	1 ,38	0,070	1 ,29	1 ,078	0,05 1	0,05 1
			1 ,39	0,069	1 ,30	1 ,061
			1 ,40	0,07 1	1, 31	1 ,046
То же	2	3,5	1 ,51	0,0895	1, 39	0,928	0,048	0,0 32
			1 ,53	0,089	1 ,40	0,9 14
- « -	3	5,0	1 ,62	0 , 093	1 ,48	0,8 1 0	0, 01 8	0,03 0
			1 ,70	0, 0 935	1 ,56	0,7 1 8
			1 ,72	0 ,094	1, 57	0, 707
V н адпойменная эро зионн ая терраса правого бере га р. Чи рчик	4	6 , 0	1 ,66	0, 1 70	1 ,42	0,90 1	0,011	0,0 6 7
			1 ,68	0,17 1	1 ,43	0,888
			1 ,64	0, 1 69	1 ,40	0,928

П риз нак 2 собл юдается, т ак как коэффициен ты вариации не пре вы шают зн аче ни й, указанны х в ГОСТ 20522-75 [ 19] .

При з нак 3 с облюдае тс я, так как плотно сть при забойных образцов из всех м онолитов вы ше, чем образ цов из верхней и сре дне й частей . Это свидетельств ует о не котором уплотне нии грунтов в при забой ной част и, которое вы звано технологией отбора мон олитов способом «с вободного» паден ия.

Након е ц, и признак 4 также с облюдаетс я.

Соблюд ен ие вс ех условий и признаков нен аруш енн ост и сложения грунт а монолитов позволяе т ут верждать о высоком к аче ст ве образ цов 1 , 2, 3.

Однако монолит 4, несмотря на отсутстви е видимых н арушений его сложен ия, м ожет приним аться к л абораторны м испытаниям только как образ ец нарушенного сложе ния. Так, из табл. 2 видно, что в этом случае не соблюдаются с разу два признака - 3 и 4. Этот обра зец был отобран с н арушением оптимальной технологии. Выс ота сбрас ывания бурового снаряда составила 3,5 м, а высота м онолита превысила 200 мм, т.е. м он олит вошел в часть грунтоноса (удлинитель), предназ наче нную д ля сбора шлама.

Приложение 2

РАЗМЕЩЕНИЕ ТОЧЕК ОПРОБОВАНИЯ ПРИ ПОМОЩИ ФАКТОРНЫХ ПЛАНОВ

Ни ж е изложе ны основные положения м етодики раз мещен ия точек опробования и методики планирования.

При опробовании грунтов на уча с тке трасс ы длиной 1 км пла нирование двухф акторного (глубина и длина) ортогонального центрального композ иционного плана (ОЦКП) приводит к не обходимости проходки трех скважин (ГК 1 , ГК 6, ГК 11) с отбором мон олитов грунтов на ск в. 1 (ГК 1) с глубины 2, 5, 8 м; скв. 2 (ГК 6) - 2, 5, 8 и 1 6 м (контрольная точка) и скв. 3 (ГК 11) - 2, 5, 8 м. При этом извес тно, что изменение п росад очнос ти лес совой т олщи д о глубины 1 0 м носит параболиче ский характер, а ниже - прямоли нейный или δ _пр = const . Подобный характер изменени я прос адочности имеет м есто во многих районах Украины.

При опробовании грун т ов на площадке ра змером L × B = 1 00 × 50 м (рисунок) на стадии инженерно-геологической съемки достаточно спланировать полный факторный эксперимент (ПФ Э) и прой ти скважины по углам площадки. На стадии инженерно-ге ологичес кой разведки ПФЭ дополняют д о ОЦКП и получают план разведки, указанной на рисунке, а . В этом случае необходимо пройти 9 скваж ин, отобрать: 1 5 + 1 (контрольный) = 1 6 монолитов грунта и произвести 8 × 4 + 6 × 3 + 1 × 5 + 1 × 3 = 56 испытаний на просадочность. Для сравнения укажем, что по рекомендациям [ 15] в этом случае необходимо пройти 4 скважин ы и от обрать монолиты через 2 м, т.е. 36 монолитов. При использовании ОЦКП математическую модель выбирают в виде

δ _пр = a₀ + a₁h + a₂B + a₃L + a₄h² + a₅B² +a₆L² + a₇hB + a₈hL + a₉BL ,

где a_i - коэффициенты уравнения регрессии.

Если известно, что изменение относительной просадочн о ст и в т рехмерном прост ра нстве имеет строго лин ейный харак тер (просадочн ая тол ща по дстилаетс я гал ечниками), т о в эт ом с лучае достато чна реализ ация дробного факторно го экспе риме нта (см. р ис унок, в ) с проходкой 4 + 1 (контрол ьн ая) = 5 с кваж ин и отбором 4 + 1 (к онтроль ны й с гл. 9 м) = 5 монол итов грунта. В этом случае м атем атиче ска я модель имее т вид

δ _пр = a₀ + a₁h + a₂B + a₃L.

Рас п оложение точек опробования на площадке 1 00×50 м при планировании:

а - ортогонального ц е нтрального комп озиционного плана ( ОЦКП) ; б - полного факторн ого эксперимента (ПФЭ) ; в - дробного фа кторного эксп еримента (Д ФЭ); ● - точка опробования по ПФ Э;   - з ве здны е точки; ○ - центральная точка

При отсут с твии таких с ведений сн ачала реализ уют ПФЭ (см. р исун ок, б ) с ма тематичес кой моделью

δ _пр = a₀ + a₁h + a₂B + a₃L + a₄hB + a₅hL + a₆BL .

Послед н ий при несоответс твии математической модели дейс твительнос ти дополняют до ОЦК П (см. р ис унок, а ).

Таковы основны е принципы методики п ланирования разве дки мет одом ак ти вных факторны х планов.

Приложение 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ В МАССИВЕ ЛЕССОВЫХ ГРУНТОВ ПРИ УВЛАЖНЕНИИ

Проце сс п росадочнос ти оказ ывает с ложное влияни е на формирова ние нап ря женно-де формируемого состояния массива лессового грунта. В первом приближе нии реком ендуется считать, что п роцесс влагопереноса при увл ажнении массива и возн икающие в этой связи напряжения аналогичны процессу форми рования термонапряженного состояния. Ниже решена одноме рная за дача уплотнения слоя неводонасыщ енного лессового грунта мощностью Н при за мачивании его при воздействии ка кой-либо поверхностной нагрузки интенсивностью q и собственного вес а грунта pHg .

Предполо ж им , что основная часть просадки происходит на фронте замачива ния, а осн овной расход воды на этом фронте Q ( h ) будет опреде лен изменением водосод ержания в слое dh за время dt .

                               (1)

где ρ _d ( h ) - изменяющаяся с глубиной плотнос т ь сухого грунт а не наруше нного слож ени я;

e _н ( h ) -   измен я ющийся с глубиной на ча льный коэффици ен т порис тости;

G ( h ) -   и з меняющаяс я с глубиной степень влажности;

K -        переводной коэффициент; если Q ( h ) - п оверхностный рас ход, т о разме рнос ть K в м/с.

Если принять з ави симость δ_пр = f ( P ) прямоли н ейной, то закон изменения с глубиной относительной просадочности с учетом собственного веса грунта примет вид

δ _пр (h) = B₀(h) + a₀(h)(q + ρ _sat hg ),                                              (2)

где B ₀ ( h ) - изменяющийся по глубине параметр прямой;

a ₀ ( h ) - изменяющийся с глубиной коэффициент относительной сжимаемо с ти;

ρ _sat -     пло т нос ть гр ун та в водон асыщ енн ом с ос тоянии.

Если при н ять, что слой грунта мощность ю h од н ороде н, а име нно так и реком ендуе тс я произв одить послойную разбивку мас сива грун та на слои, то

Q (h) = ( ρ _d / ρ _s )(e _н (1 - G) - B₀ - a₀(q + ρ _sat hg ))K.                              (3)

Тогда уравн е ние ( 1) принимает вид

                                             (4)

где H_k - н а пор к апиллярного вакуум а на фронте замачивания,

B ₁ = ( ρ _d / ρ _s )e _н (1 - G) - B₀ - a₀q; B₂ = a₀ ρ _sat q .

Решение (4) при h (0) = 0 и м еет вид

(5)

При B ₁ = 0, т.е. при отсут ст вии просад очности на фронт е зам ачиван ия э то реше ние совпадает с реше нием , получен ны м П. Я. П ол убариновой-К очин ой (1 977 г.) для деф ормируемой по ристой среды.

Ес л и происходит ка пиллярное з амачивание слоя толщин ой h ′ сни з у вверх вследст вие капиллярн ого подн ятия уровня грун товых вод в подстилающем слое, т огда уравнение ( 4) п ринимает вид

                                    (6)

Ур а вне ние ( 6) с учет ом h ( 0) = 0 ре шает ся следу ющ им образом:

                                                                                                      (7)

Реш е ния ( 5 ) и ( 7 ) рекомендуются для опре дел ен ия деф орм аций массива лесс ов ого грунта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лом тадзе В. Ф . Инжене рная ге ология . Инженерная геодинами ка. Л., Недра, 1 978, 479 с.

2. Р е комендации по проведению инж енерн о-геологическ их из ыскан ий в районах ра спространения лессов и лессовидных грунтов. М., ПН ИИИС Госстроя СССР, 1 968, 57 с.

3. Строительн ы е нормы и правила. Строительн ая климатология и геофизика. СН иП II - А.6 -72. М., Строй издат, 1 973, с. 2 0.

4. Абелев Ю . М., Абелев М. Ю . Осн овы проектирования и строите льства на просадочн ых макропористых грунтах. М., Стройи здат, 1 979, 271 с.

5. Ларионов А . К., Приклонск ий В. А., Ан ан ье в В. П . Лессовые породы и их строител ьные с войства. М., Госгео лтехи зда т, 1 959, 367 с.

6. Лысен к о М. П . Лессовые породы. Л., Недра, 1 978, 208 с.

7. К ру тов В. И . Расчет фунда ментов на просадочны х грунтах. М., Стройиздат, 1 972, 1 76 с.

8. Каган А . А . Расчетные показатели фи зи ко-м ехан ически х свойств грунтов. Л., Стройиздат, 1 973, 1 43 с.

9. Игнатова О . И. Об изменчивости характеристик грунтов оснований зданий и сооружений. Труды ПН ИИИС, вып. 6 8. М., 1 977, с. 78- 83.

1 0. Сквалецк ий Е. Н . Об опробовании лессовы х пород при картировании пре дгорных районов. Инженерные изыскания в строите льстве. Серия XV , в ы п. 1 (66). М., ЦИНИ С Госстроя СССР, 1 978, с. 48-51 .

11 . К ригер Н. И., Лесс , его свойства и связи с географиче ской сре дой. М., Наука, 1 965, 296 с.

1 2. Ларионов А. К . Методы исследования структуры грун тов. М., Недра, 1 971 , 200 с.

1 3. Горькова И. М . Физико-механические ис следования дисперсных осадочн ых пород в строительных целях. М., Стройиздат, 1 975, с. 1 50.

1 4. Се ргеев Е. М . и др. Грунтоведен ие. М ., изд. МГУ, 1 975 , с. 1 7-385.

1 5. Руководство по прое ктированию ос нований з даний и сооруже ний . М., Ст ро йи здат , 1 978, 375 с.

1 6. Р екоме ндации по выбору и эффективному п римене нию способов бурения ин жене рно-геологических скважин в различны х природны х и геологических ус ловиях. М., ПН ИИ ИС, 1 974, 32 с.

1 7. Бин еви ч Б. А . Результаты эксп ериме нтальны х иссле дов ан ий влияния конструкции бурового н аконечника на деформацию грунтов забоя скважины. Инжен ерны е из ыс кания в строит ельстве. Реферативны й сборник № 5 ( 8), 1 970, с. 1 4-1 6.

1 8. Бине вич Б. А., Шварц С. Б . Опыт отбора монолитов лесс овидных грунтов из бу ровых ск важин. - Транспортное строительство, 1 967, № 1 2, с. 43- 44.

1 9. Грунты. Ме тод ст атистической обработки ре зультатов определений характеристик. ГОСТ 20522-75 , 1 3 с.

20. Грунты. Методы лаборатор н ого опр еделения гранулом етрического з ернового и микроагрегатного состава. ГОСТ 12536-79 , 1 9 с.

2 1 . Го льдш те йн М. Н . Механические свойства грунтов. М., Строй издат, 1 973, 374 с.

22. Гольд ш те йн М. Н . Механические свой ства грунтов. М., Стройиздат, 1979, 30 4 с.

23. Грунт ы . Метод лабораторного опре деления влажности. ГО СТ 51 80-75, 4 с.

24. Грунты. Метод лабор а торного определения грани ц текучести и раска тывания. ГОСТ 51 83-77, 7 с.

25. Гала й Б. Ф . Корреляционные зависим ости между показателям и пластичности глинистых грунтов. Изве стия вы сших учебных заведе ний. Геология и разведка, 1 978, № 8, с. 1 00-1 03.

26. Лео н ович И. И., Ш табинск ий В. В . Метод ст атистической обработки результатов контроля качества уплотнен ия зем ляного полотна. В сб.: «Строительство и э ксплуатация автом обильных дорог и мостов». Минск, Белдорнии, 1 977, с. 54- 66.

27. П рикл он ский В. А. Грунтоведе ние. М., Госгеолт ехи здат, 1 955, ч. 1 и 2, 431 с.

28. Грунты. М е тод лабораторного опред еления удельного веса. ГОСТ 5181- 79, М., 6 с.

29. Руководство по л а борат орны м геот ехни чес ким исследованиям г рунт ов. М., С оюз вод проект , 1 975, 1 90 с.

30. Рук о водст во по л абораторным исс ледованиям физ ик о-ме ханич еск их с войс тв гр унтов при произ водст ве инж енерны х изыс кан ий для ст рои тел ьства. М., «Ст рой изыск ания», 1 976, 1 36 с.

3 1. Грунты. Методы лабораторного опреде ления объемного вес а. ГОС Т 51 82-78. М., 1 0 с.

32. Грунты. М е тоды радиоизотопного опреде ле ния объемного в ес а. ГОСТ 23061 -78. М., 1 5 с.

33. Де нис ов Н. Я . О природе деформаций глинист ых пород. М., Реч издат, 1 951 , с. 45-4 7; 1 73 -227.

34. Чапов ск ий Е. Г. Лабораторные работы по грунтове дению и механ ике грунтов. М., Недра, 1 975, 303 с.

35. Б ирюков Н. С., Казарновс кий В. Ф., М отыл ев Ю. Л . Метод ичес кое пособие по определению физико-мех анич еск их свойств грунт ов, М., Не дра, 1 975, 1 76 с.

36. Рекомендаци и по лабораторным методам опре делен ия характеристик набух ающих грун тов. М., С тройи здат, 1 974, 1 6 с.

37. М ет од ич еск ие рекомендации по прое ктированию земляного полотна железн ых дорог из набухающих грунт ов. М., из д. ЦНИ ИСа, 1 973, 32 с.

38. Грунты. Метод л абораторного опре делени я пре дела п рочности (временн ог о сопрот ивлени я) при одн оосно м с жатии. ГОСТ 17245-79 . М ., 5 с.

39. Грунты. Метод л абораторного опре деле ния харак терис тик просадо чност и. ГОСТ 23161-78 . М., 10 с.

4 0. Руководство по лабораторному определен ию де форма ционных и п рочн остных ха рак тери стик прос адочных грунтов. М., Ст ройиздат, 1 975, 59 с.

4 1 . Голь дш тейн М. Н., Макаренко Н. А . Упрощенный метод определения относ ите льной п росадочности лес совых грунтов. - Ос нования, фундаменты и механика грунтов, 1 978, № 1, с . 24-26.

42. Грунты . М е тоды лабораторного определения сопротивления срез у. ГОСТ 12248-78 , 1 7 с.

43. М есчян С. Р . Н ача льная и длительная п рочн ость глинистых грунтов. М., Недра , 1 978, 207 с.

44. Грунты. М е тод лабораторного определ ения максимальной пло тности. ГОСТ 22733-77 , 1 0 с.

45. Методичес к ие реком ен дации по определени ю деформ ативны х свойств уплотня емых грунтов для расчета их осадок и наз начения пл отности с у че том дейс твующих напряжений . М., изд. ЦН ИИСа, 1 973, 28 с.

46. Ш ахун янц Г. М . О з начении рациональной степени уплотнения грунтов. - Путь и путевое хозяйство, 1 978, № 6, с. 42- 44.

47. Юров ск ий Б. Л . Коэффици енты пористости, обес печивающие упругую работу на сыпи. - Путь и п утевое хозя йст во, 1 978, № 1 0, с. 33-35.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . 1 1. Общие положения . 2 2. Технология отбора образцов лессовых грунтов . 5 Бурение скважин . 5 Отбор монолитов . 7 Консервация монолитов грунта . 10 Контроль качества монолитов грунта . 10 3. Лаборатории испытания просадочных грунтов . 13 Гранулометрический состав . 13 Минералогический состав . 14 Химический состав . 14 Влажность . 15 Пределы пластичности . 16 Плотность частиц . 17 Плотность . 17 Пористость . 17 Водопроницаемость . 19 Набухание . 19 Усадка . 20 Размокание . 21 Вдавливание конуса (пенетрация) 21 Предел прочности при одноосном сжатии . 21 Компрессионные испытания . 22 Сдвиговые испытания . 30 Трехосное сжатие . 36 Уплотняемость . 36 Приложение 1 Сопоставление качества монолитов грунтов, отобранных из шурфов и скважин . 40 Приложение 2 Размещение точек опробования при помощи факторных планов . 42 Приложение 3 Определение деформаций в массиве лессовых грунтов при увлажнении . 43 Список литературы .. 45