Материал: 1390

Выполним анализ полученного уравнения. Первое слагаемое первой части уравнения (17) обозначим zT отрицательное ускорение, которое по физической сущности является замедлением при ударе, создаваемом силами сопротивления. Модуль ускорения по закону Ньютона определяется выражением zT Rz m, где Rz равнодействующая сил, действующих на стержень.

Принимая во внимание (17), найдём

Rz 2 1A,

где А площадь сечения стержня.

В свою очередь, используя рис. 3, можно записать

Rz z A.

Таким образом, лобовое сопротивление стержня Rz можно определять как произведение контактных напряжений z на площадь сечения стержня.

Дифференциальное уравнение (17) удовлетворяет следующим начальным условиям: при t = 0 z0 = 0; ż0 = U, здесь U скорость стержня в момент начала движения в грунте, определяемая по формуле

Первый интеграл дифференциального уравнения (17) имеет вид

Из (18) определим время t1 движения стержня в грунте, учитывая, что в конце удара скорость стержня равна нулю:

Интегрируя уравнение (18), получим формулу для определения величины заглубления стержня в грунт за один удар

Уравнение (20) позволяет дополнительно подтвердить результаты табл. 2. Для первой строки имеем 1 = ср = 1МПа; U = 1,934 м/с; zk = 0,04 м, что совпадает с результатами, полученными по теореме об изменении кинетической энергии. Для четвёртой строки 1 = ср = 8,47 МПа; t1 = 0,004 с; zk = 0,004 м, что также совпадает с результатами приведённой таблицы.

10

Существующая классификация грунтов по категориям прочности, основанная на числе ударов динамического плотномера, может быть дополнена значениями напряжений в грунте на наклонных площадках грунтового конусообразного тела, возникающего под плоским торцем стержня, при этом нормальные напряжения в грунте на горизонтальных площадках равны удвоенным нормальным напряжениям на наклонных площадках. Представленные в табл.2 нормальные напряжения z определяют прочность грунта по пределу текучести.

Напряжения z характеризуют такое предельное состояние грунта, при котором он течёт под плоским донышком стержня в направлении, перпендикулярном оси ударника, освобождая пространство в грунте для погружения стержня.

1.2. Область применения динамического плотномера Д-51

Динамический плотномер Д-51 (табл.3) предназначен для текущего контроля плотности песчаных и глинистых грунтов при оперативном контроле качества уплотнения земляного полотна без отбора проб грунта, а также при определении плотности грунтов земляных сооружений. Плотность грунта оценивается по величине удельного сопротивления грунта забивке конусного наконечника на глубину до 30 см от поверхностного слоя.

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

1.3.Выполнение контроля плотности

1.3.1.Контроль плотности грунта

Испытания с помощью динамического плотномера производят в следующем порядке. Определяется разновидность грунта по ГОСТ 25100 [6] на основании определения полного зернового и микроагрегатного состава по ГОСТ 12536 [8] для несвязных грунтов и число пластичности по ГОСТ 5180 [9] для связных разновидностей грунтов.

В местах определения степени уплотнения грунта поверхность контролируемого слоя земляного сооружения зачищают и выравнивают на площадке размером 50x50 см. На выровненное место строго

11

вертикально устанавливают прибор и последовательными ударами свободно падающего молота погружают стержень с наконечником на глубину 20 см, число ударов при этом не учитывается.

Таблица 3

Общий вид и технические характеристики динамического плотномера Д-51

Количество ударов фиксируется при погружении наконечника на 10 см в интервале глубины от 20 до 30 см. Результаты испытаний записывают в журнал (табл.4).

После окончания замера прибор с помощью ручки извлекают из грунта и приступают к испытанию на другой точке. На одном месте проводится не менее трех замеров. Расстояние между точками зондирования должно составлять не менее 30 см.

12

При оценке степени уплотнения глинистых грунтов параллельно определяют влажность грунта на глубине от 20 до 30 см по ГОСТ 5180 или с помощью влагомера ВИМС-2 (прил.6).

Коэффициент уплотнения грунта Kу устанавливается по графикам по осредненному значению количества ударов – для песка (прил.1) без определения влажности, для глинистых грунтов (рис.П.2.1,П.2.2) после определения относительной влажности грунта.

1.3.2.Контроль плотности связных грунтов методом двойного зондирования

При контроле уплотнения глинистых грунтов без проведения параллельного измерения влажности применяют метод двойного зондирования. В этом случае глинистый грунт испытывают в двух состояниях: исходном и после дополнительного уплотнения. Первое зондирование выполняют для исходного состояния уложенного грунта на глубину 30 см, фиксируя при этом число ударов, необходимое для погружения конуса на глубину от 20 до 30 см (n1). После этого рядом с точкой зондирования в теле насыпи с помощью бура или пробоотборника устраивают скважину диаметром 10 см и глубиной 25 см. Затем на направляющую штангу вместо стержня с конусом навинчивают штамп диаметром 100 мм (рис.4).

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

Вынутый из скважины грунт укладывают обратно слоями толщиной 5 см и уплотняют 40 ударами груза на каждый слой до тех пор,

13

пока скважина не будет заполнена грунтом. После выравнивания грунта над скважиной штамп заменяют на стержень c конусом и производят зондирование грунта по оси скважины на глубину 30 см и фиксируют число ударов, необходимое для погружения конуса на глубину от 20 до 30 см (n2).

По результатам двух зондирований вычисляют отношение n1/n2 и по графику (прил.3) устанавливают коэффициент уплотнения грунта.

1.4. Легкий забивной зонд Л 33

Легкий забивной зонд (табл.5) предназначен для определения механических свойств грунтов, а также позволяет обеспечить оперативный полевой контроль качества возведения грунтовых сооружений, экспресс-оценку свойств естественного основания, исследовать изменения свойств основания под действующими объектами в процессе их эксплуатации. Его преимуществом является возможность испытания

14