Материал: 1390

аналогичных случаях 1 является средним нормальным напряжением на рассматриваемой поверхности.

В левой части рисунка условно показаны половина равнодействующей нормальной силы на поверхности конуса 0,5N и соответствующая сила трения 0,5F.

Равнодействующая нормальных сил

где АК – боковая поверхность заглубленной части конуса; l – образующая боковой поверхности заглубленной части конуса:

l z . cos

Радиус основания заглубленной части конуса

R ztg .

Выражение (22) для нормальной силы можно записать следующим образом:

Сила трения на боковой поверхности конуса

F fN .

Запишем уравнение равновесия сил, действующих на конус:

Используя выражения для сил, из (24) найдем

Установим связь напряжений 1 на наклонных площадках с вертикальными напряжениями z (рис.6,б).

Из условия равновесия напряжения z создают силу Р , эквивалентную силе, создаваемой напряжениями 1 на боковой поверхности конуса.

Выразим силу Р через напряжения z:

P z R2 z z2tg2 .

Из уравнения (24) находим z 2 1.

20

Это означает, что нормальные напряжения z на горизонтальных площадках равны удвоенным напряжениям 1 на наклонных площадках.

Можно установить следующие предельные случаи формулы (6). Для суглинков коэффициент трения скольжения стали о грунт со-

ставляет f = 0,5 0,6.

Аналогичные данные для других грунтов содержатся в табл.8. Принимая угол конуса равным углу трения стали о грунт

(f=tg ), из (25) получим для суглинка

Или, учитывая, что z 2 1, получим

Если с помощью конуса определять максимальную силу Р=Рmax , соответствующую максимальному заглублению конуса z=zmax =0,0312 м, то можно получить приближенную формулу для суглинка.

Следует отметить, что по сравнению с приближенными формулами (26),(27) для суглинка общая формула (25) является точной и позволяет установить зависимость нормальных напряжений на наклонных площадках от глубины погружения конуса z и геометрических параметров для любых деформируемых сред.

2.2. Статический плотномер СПГ-1

Статический плотномер СПГ-1 (табл.9) предназначен для оперативного контроля уплотнения грунтов земляного полотна и дополни-

21

тельных слоев оснований автомобильных дорог, аэродромов и прочих земляных сооружений, согласно [2] и п.4.79 [3].

Таблица 9

Общий вид и технические характеристики статического плотномера СПГ-1

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

При использовании плотномера для текущего и приемочного контроля плотности грунта не менее 1/3 измерений из общего количества необходимо проводить стандартным весовым методом с отбора проб грунта кольцами по [9].

2.3.Выполнение контроля плотности

2.3.1.Контроль уплотнения грунта

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

22

В зависимости от установленного вида грунта при сборке плотномера используется конус (для несвязных грунтов) или усеченный конус (для связных грунтов) с ограничительной шайбой, установленной на него при завинчивании в рабочий стержень (см.табл.9).

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

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

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

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

По полученному значению силы пенетрации Pq по графику соответствующего вида грунта определяется достигнутый коэффициент уплотнения Ку для несвязных и слабосвязных разновидностей грунтов (рис.П.4.1 П.4.5), а для суглинка по рис.П.4.6.

Впоследнем случае для установления коэффициента уплотнения Ку необходимо определить влажность грунта по [9] или с помощью влагомера ВИМС-2 (прил.6).

Вслучае, когда наконечник плотномера упирается при измерении

вкакое-либо препятствие, что хорошо чувствуется при нажиме на рукоять, пенетрометр извлекают из грунта и зондирование повторяют на новом месте.

Если наблюдается резкое расхождение между значениями коэффициента уплотнения Ку , полученными плотномером СПГ-1 и методом режущего кольца по [9], следует провести дополнительную тарировку прибора на данном виде грунта с составлением нового графика зависимости Ку от Pq.

23

2.3.2. Тарировка зонда

Отбирается проба грунта массой 15 20 кг. Определяются вид грунта [6], оптимальная влажность и максимальная плотность методом стандартного уплотнения по [7].

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

3. ГРАДУИРОВКА ПРИБОРОВ

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

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

Градуировку приборов следует производить для каждой разновидности грунта, применяемого при возведении земляного сооружения.

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

Перед градуировкой приборов необходимо определить оптимальную влажность и максимальную плотность грунтов методом стандартного уплотнения [7].

Подготовку образцов для градуировки или выбор участков следует производить исходя из условия однородности по плотности, влаж-

24