МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

 

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ имени Б.Е. ВЕДЕНЕЕВА

 

УДК 624.131.1:626/627+624.15:626/627                                                                       Группа Ж 75

 

 

РУКОВОДСТВО

ПО ГЕОТЕХНИЧЕСКОМУ КОНТРОЛЮ ЗА ПОДГОТОВКОЙ ОСНОВАНИЙ И ВОЗВЕДЕНИЕМ ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

РД 34 15.073-91

 

ОКСТУ 5020

Дата введения 1991-07-01

 

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

 

1. РАЗРАБОТАН Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б.Е. Веденеева, Всесоюзным ордена Ленина проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом "Гидропроект" им. С.Я. Жука, Всесоюзным проектным институтом "Атомэнергостройпроект", Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени трестом "Гидромеханизация" Министерства энергетики и электрификации СССР, Московским инженерно-строительным институтом им. В.В. Куйбышева.

 

ВНЕСЕН Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б.Е. Веденеева.

 

ИСПОЛНИТЕЛИ: М.П. Павчич; И.В. Корытова, канд. техн. наук; И.М. Митюшина; А.Н. Ермолаева, канд. техн. наук; Т.В. Матрошилина, канд. техн. наук; О.А. Пахомов, канд. техн. наук; Т.Ф. Липовецкая (ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева); А.Н. Котюжан, канд. геол.-минер. наук; П.Ф. Кочетков; В.П. Никитин; Б.А. Снежкин, канд. геол.-минер. наук; Н.Ф. Арипов, канд. техн. наук (Гидропроект им. С.Я. Жука); А.Г. Чернилов, канд. техн. наук (НИС Гидропроекта им. С.Я. Жука); И.С. Миц, канд. техн. наук; Э.Г. Федорчук (Атомэнергостройпроект); С.Т. Розиноер (трест "Гидромеханизация"); И.В. Дублер, канд. техн. наук; А.Н. Юлин (МИСИ им. В.В. Куйбышева).

 

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ решением координационного совещания "Разработка и внедрение единой системы геотехнического контроля в энергетическом строительстве".

 

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Главтехстроем Министерства энергетики и электрификации СССР от 09.02.1990 г.

 

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

 

 

Руководство представляет собой единый нормативный документ по организации и проведению геотехнического контроля за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.

Руководство составлено с учетом пересмотренных руководящих нормативных документов, СНиПов и ГОСТов, а также с учетом развития науки в области механики грунтов.

Руководство содержит: общие положения геотехконтроля; характеристики грунтов как материала для строительства насыпных, намывных, каменно-земляных и каменнонабросных гидротехнических сооружений, а также возводимых способом отсыпки в воду; контроль за разработкой грунтов в карьере; указания по подготовке оснований сооружений; технологии возведения сооружений; рекомендации по отбору проб грунта из тела сооружения и определению его физико-механических характеристик в лабораторных и полевых условиях с использованием статистической обработки; материалы по ведению отчетной документации.

Руководство предназначено для работников служб геотехконтроля, широкого круга инженерно-технических работников, в том числе строителей, проектировщиков, научных работников и студентов соответствующих кафедр ВУЗов.

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Строительство энергетических объектов - ГЭС, ТЭЦ, АЭС - и линий электропередач независимо от района размещения связано с выполнением большого объема земельно-скальных работ по созданию напорных высоких и сверхвысоких грунтовых гидротехнических сооружений, каналов, котлованов и т.п. Отказ в работе этих сооружений как в процессе строительства, так и особенно во время эксплуатации, может привести к катастрофе. В связи с этим к созданию грунтовых гидротехнических сооружений предъявляются особые требования в части надежности, прочности, водопроницаемости и долговечности.

Важнейшим условием обеспечения эксплуатационной надежности и долговечности энергетических объектов является строгое соблюдение всех требований проекта по их возведению, особенно в части подготовки оснований к строительству грунтовых гидротехнических сооружений. Необходимая оценка физических характеристик грунтов в основании сооружений, в карьерах добычи материалов, укладываемых в сооружения, возможна при условии создания на строительстве служб геотехконтроля.

Организация геотехконтроля на строительстве регламентируется "Типовым положением о службе геотехконтроля в энергетическом строительстве", выпущенным Минэнерго СССР в 1987 г. Это положение включает все вопросы, связанные со структурой служб геотехконтроля, правами и обязанностями работников, штатным расписанием, которое должно быть укомплектовано высококвалифицированными инженерно-техническими кадрами, прошедшими специальное обучение на курсах геотехконтроля и имеющими документ, дающий право выполнять эти работы. Кроме того, работники геотехконтроля должны быть обеспечены соответствующей нормативной и инструктивной литературой. Современный уровень развития строительства энергетических сооружений потребовал обновления существующих нормативных документов по геотехконтролю, поэтому Минэнерго СССР и Главтехстрой поручили ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева - головной организации по геотехконтролю в сотрудничестве с Гидропроектом им. С.Я. Жука, НИС Гидропроекта им. С.Я. Жука, МИСИ им. В.В. Куйбышева, трестом "Гидромеханизация" и Атомэнергопроектом создать обновленный нормативный документ для служб геотехконтроля.

На координационном совещании, проходившем во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в сентябре 1988 г. под руководством зам. начальника Главтехстроя Воробьева И.Н. (Минэнерго СССР), при участии представителей вышеуказанных организаций было принято решение, что за основу вновь создаваемого нормативного документа по геотехконтролю следует взять "Руководство по контролю качества возведения плотин из грунтовых материалов" П 42-75/ВНИИГ.

Настоящее Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве составлено с учетом всех способов подготовки основания и возведения грунтовых гидротехнических сооружений. Подготовленная редакция Руководства отражает организацию и опыт проведения геотехконтроля, накопленный научно-исследовательскими учреждениями и участниками строительства энергетических объектов за последние 20 лет (Нурекская, Чарвакская, Колымская ГЭС, Загорская ГАЭС, Южно-Украинский энергокомплекс, Ровенская, Смоленская АЭС, Углегорская, Запорожская, Троицкая, Ермаковская ГРЭС и др.).

Руководство составлено с учетом пересмотренных руководящих нормативных документов, СНиПов, ГОСТов, а также с учетом развития науки в области механики грунтов, новых методов исследования физических характеристик грунтов. В Руководстве изложены результаты статистической обработки значений физических характеристик грунтов, полученных по данным геотехконтроля.

Кроме того, в 1988 г. ВНИИГ обратился в 30 научных, учебных, строительных организаций с просьбой сообщить свои замечания и предложения по производственным методам геотехконтроля в энергетическом строительстве. Замечания и предложения этих организаций учтены при составлении данного нормативного документа.

В соответствии с решением совещания в Главном Техническом управлении строительства от 15.11.89 г. вторая редакция настоящего Руководства считается основным руководящим документом по геотехконтролю РД 34 15.073-91. Учитывая, что действующий в настоящее время документ по геотехконтролю РД 34.15.009-88, выпущенный в 1989 г., содержит материалы в сокращенном объеме, им можно пользоваться в пределах его содержания.

Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве подготовлено во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в отделе оснований и грунтовых сооружений (руководитель докт. техн. наук А.Л. Гольдин), в лаборатории конструкций и технологии возведения грунтовых сооружений (руководитель канд. техн. наук В.Г. Радченко) и секторе геотехконтроля (руководитель А.А. Евневич).

Общее руководство по разработке данного нормативного документа осуществлялось заместителем начальника Главтехстроя Минэнерго СССР И.Н. Воробьевым.

Участники работы: от ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева - ст. научн. сотр. М.П. Павчич, канд. техн. наук И.В. Корытова, инженер 1 категории И.М. Митюшина, канд. техн. наук А.Н. Ермолаева, канд. техн. наук Т.В. Матрошилина, канд. техн. наук О.А. Пахомов, ст. научн. сотр. Т.Ф. Липовецкая; от Гидропроекта им. С.Я. Жука - главные специалисты - канд. геол.-мин. наук А.Н. Котюжан, П.Ф. Кочетков, В.П. Никитин и канд. геол.-мин. наук Б.А. Снежкин, канд. техн. наук Н.Ф. Арипов; от НИС Гидропроекта имени С.Я. Жука - канд. техн. наук А.Г. Чернилов; от Атомэнергостройпроекта - канд. техн. наук И.С. Миц и главный специалист Э.Г. Федорчук; от треста "Гидромеханизация" - главный технолог С.Т. Розиноер; от МИСИ им. В.В. Куйбышева - доцент, канд. техн. наук И.В. Дудлер и научный сотрудник А.Н. Юлин.

Авторы приносят большую благодарность ст. научн. сотр., канд. техн. наук С.С. Бушканец за внимательное прочтение Руководства, высказанные ценные замечания и предложения.

 

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

Xn	- нормативное значение характеристики;
X	- расчетное значение;
a	- доверительная вероятность расчетных значений;
r	- плотность;
rd	- плотность в сухом состоянии (плотность сухого грунта);
rs	- плотность частиц;
	- средняя плотность частиц карьерного грунта;
rd,min	- минимальная плотность в сухом состоянии;
rd,max	- максимальная плотность в сухом состоянии;
rW	- плотность воды;
rS,W	- плотность пульпы или сбросной воды;
n	- пористость;
e	- коэффициент пористости;
e0	- коэффициент пористости грунта естественного сложения и влажности (начальной);
eL	- коэффициент пористости глинистого грунта, соответствующий влажности на границе текучести;
emax	- коэффициент пористости при рыхлом сложении;
emin	- коэффициент пористости при плотном сложении;
D	- степень плотности;
Id	- коэффициент относительной плотности;
W	- влажность грунта в естественном состоянии;
WL	- влажность на границе текучести;
Wp	- влажность на границе раскатывания;
W0	- начальная влажность;
Wopt	- оптимальная влажность;
Wg	- количество гигроскопической воды;
Wm	- максимальная молекулярная влагоемкость;
Ip	- число пластичности;
IL	- показатель текучести;
Sr	- степень влажности;
q	- коэффициент водопоглощения;
Пr	- показатель просадочности;
vW	- коэффициент кинематической вязкости воды;
m	- коэффициент Пуассона;
E	- модуль деформации;
Rc	- предел прочности на одноосное сжатие грунтов;
Rt	- предел прочности на одноосное растяжение грунтов;
fcr	- коэффициент крепости по Протодьяконову;
D10…D17…D60	- диаметры частиц грунта обратного фильтра обеспеченностью 10 ... 17 ... 60%;
d10…d17…d60	- диаметры частиц исследуемого грунта;
K90,10 и K60,10	- коэффициенты разнозернистости грунта;
dt	- диаметры частиц тарировочного грунта;
i	- уклон откоса;
Ñ	- отметка поверхности грунта;
lr	- расстояние между рейками или поперечниками;
cp	- объемная консистенция пульпы или сбросной воды;
H	- напор;
g	- ускорение силы тяжести (9,81 м/с2);
v	- скорость;
t	- время;
mr	- коэффициент расхода;
Фi	- содержание фракции грунта;
S Фi	- содержание (%) частиц грунта размером менее или более данного диаметра;
mp	- масса пробы грунта;
mn	- масса навески грунта;
m0	- масса навески грунта, высушенного до постоянного веса;
	- масса фракции грунта;
Vg	- объем пробы грунта;
nc	- число циклов нагружения - разгрузки;
D	- толщина уплотняемого слоя;
iy,max	- максимальная величина удельного одиночного виброударного импульса в конце процесса уплотнения;
pn	- давление набухания;
l	- относительное сжатие образца грунта;
pi	- ступень давления;
p	- давление;
pman	- давление, измеренное манометром;
t	- касательное напряжение к плоскости среза грунта;
s	- нормальное напряжение;
N	- нормальное усилие к плоскости среза;
j	- угол внутреннего трения;
c	- удельное сцепление;
jn и cn	- нормативные значения характеристик прочности j и c;
Qf	- количество воды, фильтрующей через площадь поперечного сечения f в единицу времени;
I	- градиент напора;
Is	- средний градиент напора;
Im	- местный градиент напора;
vg	- истинная скорость движения воды в грунте;
vs	- средняя скорость фильтрации;
K	- коэффициент фильтрации;
Mmax	- максимальный крутящий момент;
Пi	- процент обеспеченности;
ak60,10	- коэффициент неоднородности коэффициента разнозернистости грунтов;
ar	коэффициент неоднородности плотности сухого грунта;
aW	- коэффициент неоднородности влажности грунта;
ap	- коэффициент неоднородности процентного содержания мелкозема;
	- коэффициент неоднородности приведенного коэффициента пористости, характеризующий степень уплотнения грунта;
gg	- коэффициент надежности по грунту;
V	- коэффициент вариации;
l	- показатель морфологии зерен песка.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1. Настоящее Руководство составлено применительно к подготовке оснований и возведению грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, в том числе плотин из грунтовых материалов: насыпных, намывных, каменнонабросных - всех классов капитальности, а также при подготовке оснований различных других сооружений - промышленно-гражданских, линий электропередач.

Примечание. 1. При подготовке оснований и возведении грунтовых сооружений в сейсмических районах, а также в районах распространения просадочных грунтов, вечномерзлых грунтов, карста и грунтов, включающих воднорастворимые минералы и породы, необходимо выполнять дополнительные требования, указанные в специальных нормативных документах.

2. Классы грунтовых сооружений устанавливаются в соответствии с главой СНиП 2.06.01-86 по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.

 

1.2. Контроль качества оснований и грунтовых сооружений должен вестись для:

а) проверки обеспечения значений физико-механических характеристик грунтов, принятых в расчетах при проектировании этих сооружений с учетом конструкций и технологий их возведения;

б) накопления и анализа данных о физико-механических характеристиках грунтов с целью выявления закономерностей их изменений, возникающих в процессе укладки, а также в случае необходимости внесения корректировки в ТУ на возведение земляных сооружений и оснований;

в) оценки принятой технологии возведения сооружений из грунтовых материалов;

г) оценки физико-механических характеристик грунтов в период их укладки в тело сооружения, а также изменения их во времени при вводе сооружения в эксплуатацию и в период его эксплуатации.

1.3. Обеспечение в процессе возведения грунтовых сооружений в энергетическом строительстве проектных физико-механических характеристик грунтов в основном определяет надежность и долговечность работы сооружений.

Такие оценки надежности выполняются как в рамках методологически предельных состояний, положенных в настоящее время в основу нормативных расчетов, так и при вероятностных методах решения задачи.

1.4. Достоверная оценка надежности и долговечности работы оснований и грунтовых сооружений может быть произведена только при правильном выборе:

- физико-механических характеристик грунта, подлежащих изучению в процессе возведения сооружения и его основания;

- количества проб грунта (точек контроля);

- места отбора проб грунта (мест контроля - контакт материала ядра со скалой, бетоном, фильтром и т.д.);

- высотных и плановых расположений точек контроля и мест отбора проб;

- объема пробы грунта, который устанавливается в соответствии с размерами его частиц;

- методов контроля, которые выбираются из рекомендуемых нормативных документов, а также могут разрабатываться в зависимости от технологии возведения сооружения.

1.5. Контроль качества грунта основания и грунта, уложенного в земляное сооружение, соответствие его требованиям проекта, техническим условиям, строительным нормам и правилам, а также соответствие технологии возведения сооружения проекту организации производства работ, строительным нормам и правилам осуществляется геотехнической службой строительства.

1.6. Виды контроля подразделяют на несколько групп.

В зависимости от места и времени проведения контроля в технологическом процессе (стадия контроля):

- входной контроль - контроль поступающих материалов, изделий, конструкций, грунта и т.п., а также технической документации. Контроль осуществляется преимущественно регистрационным методом (по сертификатам, накладным, паспортам и т.п.), а при необходимости - измерительным методом;

- операционный контроль - контроль, выполняемый в процессе производства работ или непосредственно после их завершения. Осуществляется преимущественно измерительным методом или техническим осмотром. Результаты операционного контроля фиксируются в общих или специальных журналах работ, журналах геотехнического контроля и других документах, предусмотренных действующей в данной организации системой управления качеством;

- приемочный контроль - контроль, выполняемый по завершении строительства объекта или его этапов, скрытых работ или других объектов контроля. По его результатам принимается документированное решение о пригодности объекта контроля к эксплуатации или выполнению последующих работ.

Приемочный контроль одного и того же показателя может осуществляться на нескольких уровнях и разными методами (например, плотность грунта отдельных слоев и насыпи в целом). При этом результаты контроля низшего уровня могут служить предметом контроля высшего уровня (например, акты освидетельствования скрытых работ по приемке основания насыпи представляются при приемке насыпи в целом). Результаты приемочного контроля фиксируются в актах освидетельствования скрытых работ, актах промежуточной приемки ответственных конструкций, актах испытания свай пробной нагрузкой и других документах, предусмотренных действующими нормативами по приемке строительных работ, зданий и сооружений.

В зависимости от охвата контролируемых параметров (объем контроля):

- сплошной контроль, при котором проверяется все количество контролируемой продукции (все стыки, все сваи, все конструкции, вся поверхность оснований и т.п.);

- выборочный контроль, при котором проверяется какая-то часть (выборка) контролируемой продукции. Объем выборки устанавливается строительными нормами и правилами, проектом или другим документом. Если строительные нормы требуют случайного размещения точек контроля, выборка устанавливается по ГОСТ 18321-73 как для продукции, представляемой на контроль способом "россыпь".

В зависимости от периодичности контроля (периодичность контроля):

- непрерывный контроль, когда информация о контролируемом параметре технологического процесса поступает непрерывно;

- периодический контроль, когда информация о контролируемом параметре поступает через определенные промежутки времени;

- летучий контроль, выполняемый в любое время (эпизодически), преимущественно при нецелесообразности применения сплошного, выборочного или периодического контроля (например, контроль плотности грунта при обратной засыпке траншей).

В зависимости от применения специальных средств контроля (метод контроля):

- измерительный контроль, выполняемый с применением средств измерений, в т.ч. лабораторного оборудования;

- визуальный контроль - по ГОСТ 16504-81;

- технический осмотр - по ГОСТ 16504-81;

- регистрационный контроль, выполняемый путем анализа данных, зафиксированных в документах (сертификатах, актах освидетельствования скрытых работ, общих или специальных журналах работ и т.п.). Применяется при недоступности объекта контроля (например, заделка анкера) или нецелесообразности выполнения измерительного или визуального контроля (например, определение вида грунта для насыпи при наличии материалов инженерно-геологических изысканий по карьеру) [55].

1.7. Служба геотехнического контроля организуется строительной организацией к началу земляных работ и действует на протяжении всего периода строительства до полного окончания работ. Расходы по содержанию геотехнического контроля должны быть предусмотрены сводным сметным расчетом стоимости строительства в главе 3. "Прочие работы и затраты" [СНиП 1.02.01-85].

Примечания. 1. Объем расходов на содержание службы геотехнического контроля, глава сводного сметного расчета должны быть согласованы с ГУПИКСом Минэнерго СССР и соответствовать требованиям "Типового положения о службе геотехконтроля в энергетическом строительстве" [95].

2. В отдельных случаях геотехническая служба создается с привлечением сторонних специализированных организаций на договорных началах.

 

1.8. Геотехнический контроль качества грунта в основании и грунта, уложенного в земляное сооружение, осуществляется путем визуальных наблюдений за строительством, отбора проб грунта из основания или из сооружения и исследования физических, механических и химических характеристик этого грунта и грунтовой воды в соответствии с действующими государственными стандартами, отраслевыми стандартами, стандартами предприятий, техническими условиями и инструкциями по определению свойств и характеристик грунтов. Перечень действующих нормативных документов приведен в конце Руководства (п.А).

1.9. Примерный перечень скрытых работ, когда геотехконтроль должен вестись тщательно с соблюдением требований проекта.

- 3емляные работы:

а) устройство естественных оснований под земляные сооружения, фундаменты, трубопроводы в котлованах и траншеях или на поверхности земли;

б) выполнение предусмотренных проектом или назначенных по результатам осмотра вскрытых оснований инженерных мероприятий по закреплению грунтов и подготовке оснований (цементация и т.п., замачивание, дренирование оснований, устройство термических или грунтовых свай, заглушение ключей, заделка трещин, устройство грунтовых подушек и др.);

в) создание конструкций, входящих в тело земляного сооружения; слоев переходных зон и обратных фильтров плотин, дамб; установление предусмотренной проектом границы зон раскладки грунтов с отличающимися физико-механическими характеристиками; устройство элементов дренажей (дренажные слои и их основания, колодцы, трубопроводы и их обсыпка); диафрагмы; экраны; ядра; создание подстилающих слоев при установке контрольно-измерительной аппаратуры;

г) обратные засыпки выемок в местах пересечения с дорогами, тротуарами и иными территориями с дорожным покрытием;

д) насыпные основания под полы, грунтовые подушки;

е) обратные засыпки в просадочных грунтах (при наличии указаний в проекте);

ж) мероприятия, необходимые для возобновления работ, при перерывах в их ведении более месяца, при консервации и расконсервации работ;

з) подготовка к намыву карты и тампонирование водосбросных устройств после окончания намыва.

Устройство оснований и фундаментов:

а) устройство искусственных оснований под фундаменты, включая дно котлована (в том числе после предварительного замачивания);

б) втрамбовывание в дно котлованов жесткого материала (щебень, гравий);

в) заполнение скважин при устройстве грунтовых и песчаных свай;

г) устройство вертикальных дрен и всех видов дренажей и дренажных завес [55].

1.10. Результаты геотехнического контроля качества возведения земляного сооружения заносят в журналы (приложение 1) и ведомости, суточные рапорты и изображают в виде графиков. Эти материалы составляют отчетную техническую документацию геотехнической службы.

Кроме операционного геотехнического контроля, осуществляемого геотехнической службой, необходимо с помощью приемочной комиссии производить освидетельствование скрытых работ и промежуточную приемку законченных конструктивных элементов и частей земляного сооружения.

1.11. Материалы, полученные при геотехническом контроле, служат для оценки качества основания и возведенного сооружения, его соответствия проекту. Если в процессе эксплуатации плотины будут обнаружены явления, не отвечающие установленным требованиям, результаты геотехнического контроля должны использоваться для оценки степени опасности этих явлений и для разработки мероприятий, обеспечивающих надежность и долговечность сооружения.

1.12. При геотехническом контроле фиксируются размеры и расположение в пространстве отдельных конструктивных элементов профиля плотины - ядра, диафрагмы или экрана, упорных призм, дренажных устройств, обратных фильтров и т.п., а также толщина укладываемых слоев грунта.

1.13. При возведении грунтового сооружения в зимний период геотехнический контроль за его возведением должен осуществляться по техническим условиям, учитывающим температурно-влажностный режим места строительства.

1.14. В зимний период геотехническая лаборатория помимо гранулометрического состава и плотности сухого грунта, укладываемого в сооружение, ведет наблюдения за состоянием грунта в процессе работ, за температурой воздуха, скоростью ветра, атмосферными осадками, температурой грунта, укладываемого в основание и сооружение как в процессе работ, так и после их окончания, за содержанием мерзлых комьев в слое, за толщиной слоя промороженного грунта.

При возведении сооружений способом гидромеханизации и методом отсыпки грунта в воду производится измерение температуры воды в прудке.

1.15. При возведении намывных сооружений геотехническая служба также проводит наблюдения за состоянием намываемого сооружения и технологией его возведения.

1.16. Геотехконтроль должен осуществляться при возведении любых земляных сооружений, но с разными требованиями к элементам, контролируемым показателям и т.д. Нельзя допускать ввода в эксплуатацию ни одного сооружения без данных геотехконтроля по качеству грунтов основания и сооружения.

Примечания. 1. Для плотин I и II классов капитальности целесообразно предусматривать составление Технического задания на геотехконтроль и разработку программы. Служба геотехконтроля должна участвовать в разработке и корректировке технических условий по возведению сооружения.

2. Служба геотехконтроля должна строго контролировать соблюдение требований проекта возведения сооружений. Нарушение требований проекта может повлиять на экологическую обстановку района строительства, например, при возведении шламохранилищ, золошлакоотвалов, емкостей для хранения вредных веществ и др.

 

1.17. Технические условия на возведение намывного сооружения должны содержать данные об основных, принятых в проекте (в соответствии с фракционированием грунта) показателях состава и физико-механических свойств намывного грунта для отдельных зон поперечного сечения сооружения (табл. 1).

 

Таблица 1

 

Состав и физико-механические свойства намытого грунта	Зона плотины
	боковая	промежуточная	ядерная
Гранулометрический состав (содержание характерных фракций) Плотность сухого грунта, т/м3 Коэффициент фильтрации, м/сут

 

Примечания. 1. При однородном сооружении деление на зоны не производится.

2. Кривая среднего гранулометрического состава по контролируемому поперечнику должна находиться в пределах граничных кривых, установленных в проекте или технических условиях (рис. 1).

3. Предельные отклонения фактического процентного содержания отдельных фракций грунта от принятого в проекте в каждом отдельном случае устанавливаются проектом или техническими условиями.

4. Средние по контролируемому поперечнику значения плотности сухого грунта и коэффициента фильтрации должны соответствовать (быть равными или выше) установленным в проекте или техническим условиям.

 

 

Рис. 1. Граничные и осредненные кривые гранулометрического состава грунта по зонам намывной плотины

1 - центральная часть (граничные кривые по проекту); 2 - боковые зоны (граничные кривые по проекту); 3 - средняя кривая гранулометрического состава по контролируемому поперечнику.

 

1.18. В своей деятельности работники геотехнической службы должны руководствоваться следующими документами:

1. "Типовым положением о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве", утвержденным Министром энергетики и электрификации СССР 29 февраля 1987 г.;

2. Настоящим документом "Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве" РД 34 15.073-91.

Инструкцией РД 34.15.009-88 допускается пользоваться в пределах ее содержания.

1.19. Организация, структура, обязанности и состав работ геотехнической службы по контролю качества возведения земляных сооружений устанавливаются в соответствии с "Типовым положением о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве" [95].

Примерный перечень оборудования, используемого при проведении геотехконтроля, приведен в приложении 14 настоящего Руководства.

Права и обязанности геотехнической службы по контролю качества возведения земляных сооружений изложены в "Типовом положении о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве" [95].

 

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

Материалы для грунтовых сооружений представляют собой продукты естественного разрушения или искусственного раздробления пород и подразделяются по ГОСТ 25100-82 на два класса:

- класс грунтов с жесткими структурными связями - класс скальных грунтов;

- класс грунтов без жестких структурных связей - класс нескальных грунтов.

2.1. Скальные грунты по пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии R_c, МПа, подразделяются на:

- очень прочные (R_c > 120);

- прочные (120 ³ R_c >50);

- средней прочности (50 ³ R_c >15);

- малопрочные (15 ³ R_c ³ 5);

полускальные грунты:

- пониженной прочности (5 > R_c ³ 3);

- низкой прочности (3 ³ R_c ³ 1);

- весьма низкой прочности (R_c < 1).

По коэффициенту размягчаемости в воде, K_saf:

- неразмягчаемые (K_saf ³ 0,75);

- размягчаемые (K_saf < 0,75).

К скальным грунтам относятся породы: магматические (граниты, диориты, порфиры, долериты, базальты), метаморфические (гнейсы, кварциты, кристаллические сланцы, мраморы), осадочные (крепкие известняки, доломиты и песчаники с кремнистым цементом). В куске они характеризуются следующими значениями физико-механических характеристик: плотность грунта 2,50-3,10 т/м³; пористость < 0,01; сопротивление разрыву ³ 1 МПа; модуль деформации >5000 МПа, коэффициент крепости по Протодьяконову f_cr > 5.

Полускальные грунты обладают жесткими кристаллическими связями и пластичными коллоидными связями. Это раздробленные выветрелые скальные магматические и метаморфические породы, а также осадочные: глинистые сланцы, аргиллиты, алевролиты, песчаники, конгломераты на глинистом цементе, мелы, мергели, некоторые виды известняков и доломитов, туфы, гипсы и др. В куске они характеризуются следующими значениями физико-механических характеристик: плотность грунта 2,20-2,65 т/м³; пористость до 0,15; сопротивление разрыву 0,1-1 МПа; модуль деформации 1000-5000 МПа; коэффициент крепости по Протодьяконову f_cr = 2¸4.

2.2. Нескальные грунты в природных условиях залегают в виде несцементированных между собой частиц различной крупности. Нескальные грунты подразделяются на крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Номенклатура крупнообломочных и песчаных грунтов приведена в табл. 2.

 

Таблица 2

 

Наименование видов грунтов	Распределение частиц по крупности в % от массы сухого грунта
Крупнообломочные
Валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый)	Масса частиц крупнее 200 мм составляет более 50%
Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц - щебенистый)	Масса частиц крупнее 10 мм составляет более 50%
Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц - дресвяный)	Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 50%
Песчаные
Песок гравелистый	Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 25%
Песок крупный	Масса частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50%
Песок средней крупности	Масса частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50%
Песок мелкий	Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет 75% и более
Песок пылеватый	Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%

 

Примечания. 1. Для установления наименования грунта по табл. 2 последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала крупнее 200 мм, затем крупнее 10 мм, далее - крупнее 2 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

2. Наименование песчаных грунтов, установленное по табл. 2, необходимо дополнять указанием о неоднородности гранулометрического состава, характеризуемого отношением K_60,10= d₆₀ / d₁₀, где: d₆₀ - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по массе) 60% частиц; d₁₀ - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится 10% частиц.

3. При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% от массы сухого грунта или более 30% глинистого заполнителя в наименовании крупнообломочного грунта следует приводить наименование вида заполнителя и указывать характеристику его состояния, при этом под заполнителем понимается грунт с диаметром зерен менее 2 мм.

4. При наличии в составе песка от 3 до 5% глинистых частиц он называется глинистым.

 

2.3. К крупнообломочным и песчаным грунтам относятся грунты с числом пластичности I_p < 1, а именно: пески, гравий, галечник, т.е. грунты, не обладающие или обладающие очень слабыми связями между зернами, их плотность 1,40-1,90 т/м³; пористость 0,25-0,40; модуль деформации 5-100 МПа; коэффициент крепости f_cr < 2.

2.4. Крупнообломочные и песчаные грунты рекомендуется разделять на группы по степени влажности S_r (доле заполнения пор грунта водой) согласно табл. 3.

 

Таблица 3

 

Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Степень влажности Sr
Маловлажные	0 < Sr £ 0,5
Влажные	0,5 < Sr £ 0,8
Насыщенные водой	0,8 < Sr £ 1,0

 

Степень влажности определяется по формуле

S_r = (W · r_S) / (e₀ · r_W),                                                         (1)

где W - природная влажность грунта, доли единицы; r_S - плотность частиц грунта, т/м³; r_W - плотность воды, принимаемая равной 1 т/м³; e₀ - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности.

2.5. Для песков разработана, согласно табл. 4, классификация, учитывающая зависимость плотности их сложения от величины коэффициента пористости e, определенного в лабораторных условиях по образцам, отобранным без нарушения природного сложения грунта, или ее зависимость от результатов зондирования грунтов.

 

Таблица 4

 

Виды песков	Плотность сложения песков
	плотные	средней плотности	рыхлые
По коэффициенту пористости e
Пески гравелистые крупные и средней крупности	e < 0,55	0,55 £ e £ 0,7	e > 0,7
Пески мелкие	e < 0,6	0,6 £ e £ 0,75	e > 0,75
Пески пылеватые	e < 0,6	0,6 £ e £ 0,8	e > 0,8
По сопротивлению погружению конуса ps, МПа при статическом зондировании
Пески крупные и средней крупности независимо от влажности	ps > 15	15 ³ ps ³ 5	ps < 5
Пески мелкие независимо от влажности	ps > 12	12 ³ ps ³ 4	ps < 4
Пески пылеватые:
маловлажные и влажные	ps > 10	10 ³ ps ³ 3	ps < 3
водонасыщенные	ps > 7	7 ³ ps ³ 2	ps < 2
По условному динамическому сопротивлению погружению конуса pд, МПа при динамическом зондировании
Пески крупные и средней крупности независимо от влажности	pд > 12,5	12,5 ³ pд ³ 3,5	pд < 3,5
Пески мелкие:
маловлажные и влажные	pд > 11	11 ³ pд ³ 3	pд < 3
водонасыщенные	pд > 8,5	8,5 ³ pд ³ 2	pд < 2
Пески пылеватые маловлажные и влажные	pд > 8,5	8,5 ³ pд ³ 2	pд < 2

 

Примечания. 1. Для определения плотности пылеватых водонасыщенных песков динамическое зондирование недопустимо.

2. При зондировании грунтов используется конус с углом при вершине 60° и диаметром 36 мм при статическом и 74 мм при динамическом зондировании.

 

Рекомендуется проводить подразделение песков в зависимости от степени плотности I_d:

I_d = (e_max - e) / (e_max - e_min),                                                      (2)

где e_max - коэффициент пористости песка при рыхлом сложении; e_min - коэффициент пористости песка при плотном сложении; e - коэффициент пористости песка природного сложения.

При этом пески считаются рыхлыми, если I_d = 0-0,33; средней плотности, если I_d = 0,33-0,67; плотными, если I_d = 0,67-1,0.

2.6. К глинистым и пылеватым грунтам следует относить грунты, для которых число пластичности

I_p = (W_L - W_p) ³ 1,                                                           (3)

где W_L - влажность на границе текучести, %; W_p - влажность на границе раскатывания, %.

Глинистые грунты обладают водоколлоидными структурными связями. В увлажненном состоянии они становятся пластичными. Такие грунты большей частью размокают, некоторые из них разбухают. Их плотность 1,10-2,10 т/м³; пористость от 0,25 до 0,80; модуль деформации от 3 до 100 МПа; коэффициент крепости f_cr £ 2.

К таким грунтам следует относить глины, глинистые мергели, суглинки, супеси, лессы, в том числе просадочные.

Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности следует подразделять на виды согласно табл. 5.

 

Таблица 5

 

Наименование видов глинистых грунтов	Число пластичности Ip
Супесь	1 £ Ip £ 7
Суглинок	7 < Ip £ 17
Глина	Ip > 17

 

В табл. 6 приведена характеристика глинистых грунтов по наличию включений.

 

Таблица 6

 

Виды грунтов	Распределение частиц по крупности в % от массы грунтов в воздушно-сухом состоянии
Супесь, суглинок или глина с галькой (щебнем) либо с гравием (дресвой)	Содержание (по массе) частиц крупнее 2 мм - 15¸25%
Супесь, суглинок и глина галечниковые (щебенистые) либо гравелистые (дресвяные)	Содержание (по массе) частиц крупнее 2 мм - более 25¸50%
Супесь, суглинок и глина с крупнообломочным грунтом	Содержание (по массе) частиц крупнее 2 мм более 50%

 

2.7. Среди глинистых грунтов необходимо выделять илы. К ним относят грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном сложении влажность, превышающую влажность на границе текучести W_L, и коэффициент пористости, превышающий значения, указанные в табл. 7, зависящий от вида ила; устанавливаемого по его числу пластичности (см. п.2.6).

 

Таблица 7

 

Наименование видов илов	Коэффициент пористости
Ил супесчаный	e ³ 0,9
Ил суглинистый	e ³ 1,0
Ил глинистый	e ³ 1,5

 

2.8. Из глинистых грунтов необходимо выделить набухающие грунты. Набухающими являются глинистые грунты, которые при замачивании увеличиваются в объеме, и при этом величина относительного набухания в условиях свободного набухания (без нагрузки)

,                                                         (4)

где h₀ - начальная высота образца грунта природной влажности; h_n - высота образца после его свободного набухания (при невозможности бокового расширения из-за замачивания до полного водонасыщения).

2.9. Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:

слабонабухающие, если e_SW = 0,04¸0,08;

средненабухающие, если e_SW = 0,08¸0,12;

сильнонабухающие, если e_SW более 0,12.

2.10. Глинистые (непросадочные) грунты в соответствии с табл. 8 подразделяют по показателю текучести I_L на:

 

Таблица 8

 

Наименование грунтов	Показатель текучести
Супеси
твердые	IL < 0
пластичные	0 £ IL £ 1
текучие	IL > 1
Суглинки и глины
твердые	IL < 0
полутвердые	0 £ IL £ 0,25
тугопластичные	0,25 < IL £ 0,50
мягкопластичные	0,50 < IL £ 0,75
текучепластичные	0,75 < IL £ 1
текучие	IL > 1

 

Показатель текучести определяется по формуле

I_L = (W - W_p) / (W_L - W_p),                                                      (5)

где W, W_p и W_L - те же обозначения, что и в пп.2.4 и 2.6.

2.11. Глинистые грунты по удельному сопротивлению пенетрации p_p, МПа, подразделяются согласно табл. 9.

 

Таблица 9

 

Наименование глинистых грунтов	Удельное сопротивление пенетрации pp, МПа
Слабые	pp < 0,05
Средней прочности	0,1 > pp ³ 0,05
Прочные	0,2 > pp ³ 0,1
Очень прочные	pp ³ 0,2

 

Удельное сопротивление пенетрации p_p определяется при погружении в образец грунта конуса с углом при вершине 30° и вычисляется по формуле

,                                                                (6)

где p - вертикальное усилие, передаваемое на конус, кг; h_к - глубина погружения конуса, см.

2.12. Среди глинистых грунтов следует выделять просадочные грунты. Просадочными являются макропористые (пористость до 50%) глинистые грунты, которые при замачивании дают дополнительную осадку (просадку) под действием внешней нагрузки или от собственной массы грунта и при этом величина относительной просадочности

e_s,l = [(h_s,p - h_W) / h_s] ³ 0,01,                                                    (7)

где h_s,p - высота образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением p, равным давлению собственной массы грунта или сумме давлений от нагрузки на фундамент и собственной массы грунта на рассматриваемой глубине; h_W - высота того же образца после замачивания его до полного водонасыщения при сохранении давления; h_s - высота того же образца грунта природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения давлением, равным давлению собственной массы грунта.

При предварительной оценке к просадочным рекомендуется относить лессы и лессовидные грунты (а также некоторые виды покровных глинистых грунтов) со степенью влажности S_r < 0,8, для которых величина показателя просадочности П_r, определяемого по формуле (8), меньше значений, приведенных в табл. 10.

 

Таблица 10

 

Число пластичности грунта Ip	0,01 £ Ip < 0,1	0,1 £ Ip < 0,14	0,14 £ Ip < 0,22
Показатель Пr	0,1	0,17	0,24

 

П_r = (e_L - e) / (1 + e),                                                         (8)

где e - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности; e_L - коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести и определяемый по формуле

e_L = W_L (r_s / r_W).                                                            (9)

Предварительную оценку грунтов с целью отнесения их к просадочным допускается также производить в полевых условиях по результатам статического зондирования грунта природной влажности и после его замачивания. При этом коэффициент снижения прочности просадочных грунтов определяется по формуле

K_p = p_W / p_m,                                                                (10)

где p_W - удельное сопротивление погружению конуса при статическом зондировании грунта природной влажности, МПа; p_m - то же для грунта в водонасыщенном состоянии.

В этом случае к просадочным относятся грунты, коэффициент снижения прочности которых при замачивании больше значений, приводимых ниже.

 

Давление на грунт, при котором определяется относительная просадочность p, МПа	1,0	0,2	0,2
Значение коэффициента снижения прочности грунта Kp	2,7	2,0	1,5

 

2.13. Среди полускальных и всех видов нескальных грунтов необходимо выделить засоленные грунты. К ним относятся грунты, в которых суммарное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей не менее величин, указанных в табл. 11.

 

Таблица 11

 

Наименование засоленных грунтов	Минимальное суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей в % от массы воздушно-сухого грунта
Засоленный полускальный	2
Засоленный крупнообломочный:
при содержании песчаного заполнителя менее 40% или глинистого менее 30%	2
при содержании песчаного заполнителя более 40%	0,5
при содержании пылеватого и глинистого заполнителя более 30%	5
Засоленный песчаный	0,5
Засоленный глинистый:
супеси и суглинки просадочные (лессы и лессовидные грунты)	1 (или 0,3, если имеются только легкорастворимые соли)
супеси и суглинки непросадочные	5

 

Примечание. К легкорастворимым солям относятся: хлориды NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂; бикарбонаты NaHCO₃, Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂, карбонат натрия Na₂CO₃, сульфаты магния и натрия MgSO₄, Na₂SO₄. К среднерастворимым солям относится гипс CaSO₄·2H₂O.

 

2.14. Данные исследования песчаных и глинистых грунтов должны содержать сведения о наличии растительных остатков, если относительное их содержание по массе в песчаном грунте q_r > 0,03 и в глинистом q_r > 0,05.

Относительное содержание q_r растительных остатков в грунте (степень заторфованности) определяется как отношение их массы в образце грунта, высушенного при температуре 100-105 °С, к массе его минеральной части.

В зависимости от величины q_r грунтам присваиваются дополнительные наименования согласно табл. 12.

 

Таблица 12

 

Наименование песчаных и глинистых грунтов, содержащих растительные остатки	Относительное содержание растительных остатков qr (степень заторфованности)
Грунты с примесью растительных остатков
Песчаные с примесью растительных остатков	0,03 < qr £ 0,1
Глинистые с примесью растительных остатков	0,05 < qr £ 0,1
Заторфованные грунты
Слабозаторфованные	0,1 < qr £ 0,25
Среднезаторфованные	0,25 < qr £ 0,4
Сильнозаторфованные	0,4 < qr £ 0,6
Торфы	qr > 0,6

 

Примечание. Наименование вида песчаного и глинистого грунта, содержащего растительные остатки, устанавливается указаниями пп.2.2 и 2.6 по минеральной части грунта после удаления растительных остатков.

 

Заторфованные грунты характеризуются также степенью разложения, которая показывает содержание в общем объеме пробы заторфованного грунта продуктов распада растительных тканей.

2.15. Все виды грунтов, имеющих отрицательную температуру и содержащих в своем составе лед, относятся к мерзлым грунтам, и если они находятся в мерзлом состоянии в течение многих лет (от трех и более), то - к вечномерзлым.

Наименование видов мерзлых и вечномерзлых грунтов определяют после их оттаивания. Классификация грунтов по степени цементации их льдом приведена в ГОСТ 25100-82.

 

Грунты для строительства сооружений насыпным способом

 

2.16. Для образования основной части тела земляной насыпной плотины пригодны все виды грунтов, за исключением:

а) содержащих водорастворимые включения в виде солей хлоридных в количестве более 5% по массе или солей сульфатных и хлоридно-сульфатных в количестве более 10% по массе;

б) содержащих неполностью разложившиеся вещества (остатки растений) в количестве более 5% по массе или полностью разложившиеся органические вещества, находящиеся в аморфном состоянии, в количестве более 8% по массе.

Примечания. 1. Указанные в пп.а) и б) грунты могут применяться только в исключительных случаях при наличии соответствующего обоснования в проекте.

2. Грунты, содержащие водорастворимые включения, допускается применять для создания тела плотины при наличии соответствующего обоснования и при условии проведения инженерных мероприятий.

3. При возведении тела плотины: из суффозионных грунтов - следует предусматривать создание соответствующих противофильтрационных устройств, снижающих скорости фильтрации; из грунтов, склонных к морозному пучению - защитных слоев из песка (средней крупности, крупного и гравелистого), крупнообломочных грунтов и мелкого камня.

 

2.17. Наилучшими грунтами для образования основной части тела плотины являются:

а) грунт достаточно водонепроницаемый (например, имеющий коэффициент фильтрации 10^-4 £ K £ 10^-2 см/с);

б) грунт легко приспосабливающийся к деформациям тела плотины (деформирующийся без образования "трещин" и зон разрыхления);

в) грунт достаточно прочный, т.е. характеризующийся большими углами внутреннего трения и удельной силой сцепления;

г) грунт удобообрабатываемый, т.е. легко уплотняемый (с небольшой затратой работы грунтоуплотняющих механизмов).

Указанным требованиям удовлетворяют супесчаные и суглинистые грунты, а также песок мелкий и средней крупности.

2.18. Для образования грунтовых противофильтрационных устройств (экранов, понуров, ядер, зубьев) должны применяться маловодопроницаемые грунты - преимущественно суглинистые (естественные или в виде искусственной смеси) с коэффициентом фильтрации не выше 10^-4 см/с.

При выборе этих грунтов надлежит руководствоваться соответствующими указаниями, приведенными в пп.2.16 и 2.17, а также дополнительно учитывать следующее:

1) для устройства ядра и экрана может быть также использована после соответствующей подготовки глина твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции;

2) глины, обладающие относительно небольшим сопротивлением сдвигу, допустимо применять для устройства центрального ядра и понура; для устройства экрана такие грунты не рекомендуются;

3) как правило, наиболее пригодными грунтами для образования противофильтрационных устройств следует считать глинистые грунты, имеющие естественную влажность, равную или большую влажности на границе раскатывания, но меньшую, чем на границе текучести;

4) менее благоприятными следует считать грунты, содержащие большое количество минералов монтмориллонита;

5) для экранов и понуров плотины III-IV классов капитальности высотой до 20 м допустимо использование торфа, имеющего степень разложения не менее 50%;

6) при соответствующем технико-экономическом обосновании для образования противофильтрационных устройств может использоваться искусственная грунтовая смесь, содержащая глинистые частицы, песчаный и крупнообломочный грунт (различной крупности). О проектировании и подборе грунтовых смесей см. приложение 5.

Примечание. При изготовлении указанной смеси надлежит стремиться к тому, чтобы пористость ее была возможно меньшей. Состав этой смеси должен определяться в проекте на основе соответствующих исследований и проверки на опытной насыпи.

 

2.19. Для образования дренажей и покрытия откосов могут применяться крупный и гравелистый песок, а также крупнообломочные грунты (получаемые иногда дроблением камня) и камень. Этот материал не должен содержать водорастворимых включений. При возведении плотин I и II классов капитальности камень должен иметь требуемую прочность. Используемые крупнообломочные грунты и камень должны обладать морозостойкостью и не размокать в воде.

2.20. Для удобства грунтовых обратных фильтров должны применяться несвязные грунты (песчаные и крупнообломочные) естественные или искусственные, приготовленные путем отсева или обогащения имеющихся грунтов; также могут использоваться щебенистые отходы каменнодробильных заводов, гранулированные металлургические шлаки и т.п. При отсутствии на месте материала надлежащего гранулометрического состава, он может изготовляться путем дробления камня. Материал обратного фильтра должен удовлетворять соответствующим условиям пп.2.16 и 2.19.

 

Грунты для возведения сооружений способом отсыпки грунтов в воду

 

2.21. Для возведения однородных земляных плотин и дамб могут применяться следующие грунты: пески, супеси, суглинки и глины, с примесями в них гальки и валунов.

2.22. Грунты, предназначенные для возведения противофильтрационных устройств в виде экранов, ядер и понуров, должны удовлетворять в первую очередь требованиям водонепроницаемости. В основном это грунты с большим содержанием глинистых частиц.

2.23. Состав грунтов, предназначенных для возведения сооружения, должен устанавливаться проектом. Характеристики грунтов r, j, c, K и др., а также количество органических примесей и водорастворимых солей во всех типах сооружений должны удовлетворять СНиП 2.06.05-84 и пп.2.16, 2.17 настоящего Руководства.

2.24. Лабораторные исследования физико-механических характеристик грунтов должны проводиться в объеме и по методике, установленным в соответствии с действующими государственными и отраслевыми стандартами, а также Техническими условиями, составленными применительно к строящемуся сооружению. Перечень действующих нормативных документов приведен в конце Руководства.

2.25. Для возведения сооружений способом отсыпки грунтов в воду пригодны грунты любой степени комковатости: от однородного по зерновому составу порошкообразного состояния до крупных комьев, трудно поддающихся механическому раздроблению. При механизированной разработке плотных глин, медленно размокаемых в воде, следует обеспечивать наличие 20-30% мелочи с крупностью комьев не более 10 см, которая при отсыпке в воду будет размокать и служить материалом для омоноличивания больших комьев, т.е. превращения в монолит всей массы отсыпаемого грунта.

2.26. При определении пригодности грунтов по гранулометрическому составу и другим физико-механическим характеристикам рекомендуется пользоваться данными табл. 13, составленной по материалам исследований грунтов в некоторых сооружениях, построенных способом отсыпки грунтов в воду.

Окончательно вопрос отработки технологии отсыпки грунта в воду должен решаться на основе проведения опытных работ в производственных условиях и, как правило, в профильных объемах сооружения.

Таблица 13

 

Наименование сооружений	Массовая влажность, доли ед.	Плотность сухого грунта, т/м3	Процентное содержание частиц следующих диаметров, мм
			менее 0,005	0,005-0,01	0,01-0,05	0,05-0,10	0,10-0,25	0,25-0,50	0,50-1,0	1,0-2,0	2,0-5,0	5,0-10,0	10,0-50,0	50,0-100	более 100
Земляная плотина Нива ГЭС-3	0,10	1,90	3,0	2,0	8,0	7,0	15,0	10,0	7,0	6,0	7,0	7,0	12,0	8,0	8,0
Земляная плотина Княжегубской ГЭС	0,11	1,82	4,0	4,0	10,0	10,0	16,0	13,0	7,0	4,5	5,2	5,3	9,0	6,0	6,0
Верхне-Туломская плотина	0,10	1,85	3,0	3,0	8,0	12,0	12,0	10,0	12,0	11,0	8,0	9,0	7,0	2,0	3,0
Вилюйская плотина	0,10	1,83	2,0	3,0	7,0	5,0	8,0	5,0	8,0	12,0	8,0	10,0	16,0	10,0	6,0
Ядро плотины Иркутской ГЭС	0,235	1,62	18,3	11,3	48,3	17,6	3,2	0,4	0,8	0,1	-	-	-	-	-
Понур и экран Ириклинской плотины	0,17	1,60	29,9	15,5	37,3	13,2	3,0	0,7	0,1	0,3	-	-	-	-	-
Ядро плотины Серебрянской ГЭС	0,07	1,80	3,0	2,0	7,5	7,5	14,0	11,0	7,0	5,0	9,0	6,0	12,0	8,0	8,0
Хантайская плотина	0,08	1,81	13,0	4,0	3,0	2,0	8,0	3,0	5,0	4,0	5,0	4,0	21	16,0	12,0
Понур водосливной плотины Волжской ГЭС им. XXII съезда КПСС	0,22	1,65	33,4	25,2	15,9	10,7	8,6	0,8	0,4	2,0	3,0	-	-	-	-
Земляная плотина Хишрау ГЭС	0,18	1,60	9,6	19,9	20,8	8,1	6,7	4,4	11,0	13,4	6,1	-	-	-	-
Перемычка Нурекской плотины	0,21	1,93	16,0	7,0	12,0	4,0	8,0	2,0	4,0	3,0	9,0	7,0	20,0	6,0	2,0
Земляная плотина Болгар-Чай	0,24	1,57	31,0	10,6	34,1	18,1	4,8	0,5	0,8	0,1	-	-	-	-	-
Экран перемычки и опытная площадка Чарвакской плотины	0,23	1,66	8,0	22,0	23,0	17,0	14,0	9,0	4,0	1,0	2,0	-	-	-	-
Экран плотины Перепадной ГЭС	0,20	1,90	4,0	2,0	3,0	1,0	8,0	7,0	4,0	2,0	5,0	4,0	45,0	9,0	6,0

Материалы для возведения земляных намывных сооружений

 

2.27. При выборе грунта для земляной намывной плотины, наряду с соответствующими указаниями пп.2.16-2.20, необходимо руководствоваться следующим.

При предварительной оценке гранулометрического состава карьерного грунта для установления его пригодности при образовании намывной плотины того или другого типа следует пользоваться графиком, представленным на рис. 2, поле которого разделено граничными кривыми на пять зон. Если осредненная кривая гранулометрического состава карьерного грунта (или смешанного грунта, полученного из различных карьеров) расположена в зоне I графика, то из данного грунта может быть возведена однородная песчаная плотина. Если указанная кривая располагается в зоне III, то этот грунт может быть использован для намыва однородной супесчаной или суглинистой (лессовой) плотины. В случае, когда осредненная кривая гранулометрического состава располагается в зоне II, может возводиться неоднородная гравийно-песчаная ядерная плотина. Глинистые грунты зоны IV и галечниковые грунты зоны V могут быть использованы при намыве сооружения: для укладки в ядерную зону и боковые призмы. Использование этих грунтов должно быть специально обосновано.

 

 

Рис. 2. Группы грунтов, используемых для намыва плотин

 

В ряде случаев может оказаться рациональным сооружение намывной плотины из смешанного грунта, добываемого из различных карьеров, и производство раздельного намыва, что должно быть обосновано в проекте.

При содержании в грунте свыше 0,5% по объему негабаритных для грунтовых насосов включений (валуны, камни, топляки) запрещается применять землесосные снаряды и установки с грунтовыми насосами без устройств для предварительного отбора таких включений. Негабаритными следует считать включения со средним поперечным размером свыше 0,8 минимального проходного сечения насоса.

Разработка средствами гидромеханизации в карьерах глин и их обезвоживание в теле плотины связано со значительными трудностями, поэтому возможность использования этих грунтов должна быть соответствующим образом обоснована в проекте.

Содержание в ядерной зоне глинистых частиц размером d ³ 0,005 мм допускается не более 20% из условия медленной консолидации такого грунта, более высокое содержание глинистых частиц следует допускать при специальном обосновании.

При намыве песчаных однородных плотин происходит сброс (вместе с осветленной водой, удаляемой за пределы тела плотины) мелких частиц грунта, крупностью преимущественно до 0,01 мм и частично размером 0,01-0,1 мм, что обуславливается технологически неизбежными особенностями производства работ.

Для намывных плотин I и II классов капитальности необходимо проведение опытного намыва с целью уточнения технологии намыва и оценки ее влияния на формирование свойств грунтов в теле сооружения; установления контрольных значений показателей качества укладки грунтов; оптимальных сроков контроля и изучения процессов изменения свойств грунтов во времени.

2.28. При проектировании однородной плотины гранулометрический состав намытого грунта следует выбирать в соответствии с осредненным составом карьерного грунта, учитывая при этом сброс наиболее мелких фракций (п.2.27) за пределы тела плотины.

При проектировании неоднородной (ядерной) плотины гранулометрический состав отдельных ее частей необходимо устанавливать, учитывая фракционирование (раскладку фракций грунта в поперечном профиле плотины), имеющее место при намыве плотины. Фракционирование грунта необходимо определять расчетом или на основании практических данных (по аналогам). При выборе грунтов-аналогов необходимо руководствоваться не только крупностью грунтов, но и их неоднородностью, коэффициентом сбега, а также морфологическими особенностями (формой зерен и характером поверхности как каждой фракции, так и всей смеси).

 

Материалы для строительства каменно-земляных и каменнонабросных плотин

 

2.29. К насыпным грунтам, для образования противофильтрационных устройств и переходных зон каменно-земляных плотин, следует предъявлять требования, указанные в пп.2.16-2.20.

Примечание. Если грунтовый противофильтрационный элемент каменно-земляной плотины образуется средствами гидромеханизации, то требования к грунту см. в п.п.2.27, 2.28.

 

2.30. Качество камня (добываемого в карьерах и полезных выемках) надлежит оценивать на основе его физико-механических характеристик. Для плотин I и II классов капитальности, высотой более 50 м, основные физико-механические характеристики камня и каменной наброски (пористость наброски, гранулометрический состав и угол естественного откоса наброски) рекомендуется уточнять исследованиями на опытных насыпях в натуре; для плотин высотой более 100 м такие исследования являются обязательными.

2.31. Для плотин применяется рваный камень, получаемый путем взрывания горных пород, окатанный камень (валуны и булыжный камень), колотый и пиленый камень и щебень. При сухой кладке элементов плотин рекомендуется применение постелистого камня.

Примечания. 1. Колотый и пиленый камень применяются для облицовки.

2. Окатанный камень каменнонабросных плотин применяется только в случае отсутствия в районе строительства карьеров для получения рваного камня, так как окатанный камень имеет меньший угол трения и его применение может потребовать уширения плотины.

 

2.32. Камни не должны иметь признаков выветривания, прослоек мягких пород, глины, гипса и других размокаемых и растворимых включений, а также рыхлых включений ракушек, видимых расслоений и трещин.

Содержание глины допускается не выше 3,5% в цементирующей части известняков и других осадочных пород и не выше 5% в открытых порах и кавернах. Содержание в камне сернокислых и сернистых соединений в пересчете на SO₃ допускается не более 1% по массе.

2.33. В горной массе, получаемой путем взрывания горных пород, не допускаются:

- примеси комков глины, суглинков, почвенного слоя и растительных остатков в количестве более 5%;

- примеси гипса и других водорастворимых минералов и пород;

- примеси слабых и выветрелых пород, имеющих величины показателей физико-механических характеристик ниже предусмотренных проектом, в количестве более 10%;

- тонкоплиточные разновидности камня (гранито-гнейсы, песчаники и др.) в объеме более 15%.

2.34. Каменные материалы, получаемые от взрывания горных пород, допускается применять без сортировки при наличии не менее 50% от общего объема кусков камня размерами от 200 мм и выше и при отсутствии в проекте специальных требований к размеру камней. Лучшим камнем для наброски следует считать рваный камень при значениях коэффициента разнозернистости >25.

2.35. Применяемые для грунтовых сооружений каменные материалы разделяются:

- по плотности в сухом состоянии: на тяжелые с плотностью свыше 1,8 т/м³, средние с плотностью 1,5-1,8 т/м³ и легкие с плотностью 1,0-1,5 т/м³;

- по прочности при сжатии: на низкопрочные (слабые) с пределом прочности при сжатии 2,5-10 МПа, средней прочности с пределом прочности при сжатии 15-40 МПа и высокопрочные (прочные) с пределом прочности 50 МПа и выше.

2.36. Для грунтовых сооружений применяются камни, марки которых по морозостойкости составляют 25, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 500, а плотность и показатели прочности, водостойкости и поглощения соответствуют указанным в табл. 14.

Таблица 14

 

Наименование горных пород	Марка камня по прочности на одноосное сжатие	Предел прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии, МПа	Плотность, т/м3	Коэффициент размягчения	Водопоглощения, в % по массе
Камни средней прочности
Известняки и песчаники	150	10	1,8		6 % для известняков и доломитов, 2 % для песчаники
	200	13	1,9
	300	20	2,1
	400	28	2,1
Камни высокопрочные (прочные)
Известняки, доломиты, песчаники	500	35	2,2		6 % для известняков и доломитов, 2 % для песчаники
	600	45	2,3
	800	60	2,4
	1000	75	2,5
Гранит, диорит, габбро	1000 и выше	100 и выше	2,5 и выше	0,90
Базальт	500	50	2,3 и выше	0,90
	600	60
	800	80
	1000 и выше	100 и выше
Диабаз	1000 и выше	100 и выше	2,9 и выше	0,90

 

Примечания. 1. Марки камня устанавливаются по результатам испытаний на сжатие кубиков размером 50х50х50 мм.

2. Отклонения по величине физико-механических характеристик в пределах не более 20% допускаются только для 30% общего количества камня.

 

2.37. Для камней, применяемых в строительстве грунтовых сооружений, подлежат определению следующие характеристики: предел прочности на одноосное сжатие, коэффициент размягчения, степень морозостойкости и в необходимых случаях растворимость. Характеристики камня определяются в соответствии с требованиями действующих стандартов.

2.38. Требования по прочности, морозостойкости и другим характеристикам в зависимости от назначения камня и условий эксплуатации сооружений приводятся в таблицах 15 и 16.

 

Таблица 15

 

Область применения камня	Минимальная марка камня по прочности на одноосное сжатие
	Для районов с особо суровыми климатическими условиями		Для районов с умеренными и суровыми климатическими условиями
	не подверженных волновому воздействию	подверженных волновому воздействию	не подверженных волновому воздействию	подверженных волновому воздействию
Берегоукрепительные сооружения	400	500	300	400
Облицовка подводных частей набережных и др. сооружений	600	800	400	500
Каменнонабросная плотина при высоте, м:
до 20	400	500	400	500
от 20 до 60	500	600	500	600
более 60	600	800	600	800
Каменно-земляные плотины при высоте, м:
до 20	300	400	300	400
от 20 до 60	400	500	400	500
более 60	500	600	500	600
Дамбы, банкеты наброски, рисбермы	300	400	300	400
Каменные плотины при сухой кладке	600	-	400	-
Крепление откосов	400	500	300	400
Заполнение ряжей и перемычек. Габионы	200	300	200	300

 

Таблица 16

 

Область применения камня	Минимальная марка камня по морозостойкости
	для районов с особо суровыми климатическими условиями	для районов с умеренными и суровыми климатическими условиями
Части сооружений, находящиеся в зоне переменного горизонта воды	150	50-100
Надводные части	50-100	25-50
Подводные части	Не нормируется	Не нормируется

 

Примечание. Требования по морозостойкости предъявляются в зависимости от климатических условий и места укладки камня в сооружении и устанавливаются проектом.

 

2.39. При наличии камня разного качества его следует распределять в поперечном профиле плотины, сообразуясь с качеством камня, его крупностью и плотностью укладки. В этом случае для более напряженных зон плотины должен использоваться более прочный камень; камень из недостаточно морозостойких пород и теряющий прочность при намокании надлежит укладывать во внутренние зоны профиля и выше уровня воды. К зонированию камня рекомендуется прибегать при высоте плотины более 50 м.

2.40. Камень, образующий наброску высокими ярусами, должен удовлетворять требованиям, указанным в пп.2.30-2.38. Для наброски тонкими слоями может быть использован любой камень, если это обосновано проектом. Дополнительно необходимо соблюдать следующие условия:

а) при наброске камня тонкими слоями крупность камня не должна быть более 0,5-0,6 толщины набрасываемого слоя;

б) желательно, чтобы форма камня приближалась к кубу, шару и т.п.;

в) у откосов плотины (выполняемых наброской) рекомендуется располагать наиболее крупные камни; это условие особенно важно для сейсмических районов строительства;

г) гранулометрический состав выполненной наброски должен быть по плотности таким, который обеспечивал бы необходимую начальную плотность наброски в допускаемых проектом пределах с учетом возможностей сегрегации материала наброски в процессе отсыпки.

Примечания. 1. Следует учитывать, что плотность каменной наброски получается тем больше, чем больше ее разнозернистость. Как правило, достаточная плотность наброски может иметь место при

K_60,10 = (d₆₀ / d₁₀) > (7 ¸ 10).

2. При возведении каменнонабросных частей плотины высокими ярусами особенно необходимо учитывать влияние сегрегации камней на гранулометрический состав наброски.

 

2.41. Для каменно-земляной плотины переходные зоны должны выполняться из карьерного или обогащенного крупнообломочного грунта; малослойные обратные фильтры - из сортированного и промытого грунта.

2.42. Для камня, предназначенного к укладке в плотину ниже поверхности воды или подверженного переменному ее воздействию, коэффициент размягчения должен быть не ниже 0,9 для изверженных метаморфических пород и 0,8 для осадочных.

2.43. Для выравнивающей подэкрановой кладки каменно-набросных плотин, как правило, следует предусматривать использование крупного постелистого камня. В этих же целях может быть предусмотрено устройство выравнивающего слоя из тщательно уложенного мелкого камня или крупнообломочного грунта.

3. КОНТРОЛЬ ЗА РАЗРАБОТКОЙ ГРУНТОВ В КАРЬЕРАХ

 

3.1. Перед возведением земляных сооружений геотехническая лаборатория производит контрольные определения состава и характеристик грунта в карьере, сопоставление этих данных с проектными и дает заключение о пригодности или непригодности грунтов данного карьера. Для этого определяются следующие характеристики:

- для песчаных и глинистых грунтов: гранулометрический состав, плотность частиц грунта, плотность границы текучести и раскатывания (для глинистых грунтов), угол внутреннего трения и удельная сила сцепления, коэффициент фильтрации, компрессионные характеристики, влажность, оптимальная влажность и оптимальная плотность сухого грунта;

- для камня и крупнообломочных грунтов: предел прочности на одноосное сжатие, распределение камней по крупности, содержание лещадки, каменной мелочи и мелкого грунта, коэффициент размягчения камня при насыщении его водой, коэффициент разрыхления K_p = r_кар / r_у, где r_кар - плотность карьерного грунта; r_у - плотность уложенного в плотину грунта; морозостойкость, водопоглощение.

В исключительных случаях геотехническая лаборатория уточняет данные геологической разведки карьера.

3.2. При разработке карьера контрольный пост осуществляет наблюдения за:

- составом разрабатываемого грунта;

- соответствием его проекту и техническим условиям;

- соответствием отметок и контуров разработки карьера проекту и техническим условиям.

В случае, если состав разрабатываемого грунта отличается от проекта и технических условий или разработка карьера выходит за пределы намеченного контура, контрольный пост немедленно извещает об этом геотехническую лабораторию для принятия мер по ликвидации нарушения. Заготовка требуемого по проекту грунта в карьере в основном определяет качество сооружения и интенсивность его возведения.

3.3. При разработке карьеров переувлажненных глинистых грунтов необходимо принимать меры по защите их от подпитывания атмосферными и грунтовыми водами, а также осуществлять специальные мероприятия для обеспечения требуемой влажности грунта (по проекту).

3.4. Для регулирования попадания в насыпь мелочи необходимо при погрузке камня на транспортные средства добиваться равномерного ее распределения. С этой целью, мелочь, скапливающуюся на подошве забоя, нужно постоянно подгребать экскаватором в ходе погрузки или удалять в случае, если количество ее окажется больше допустимого.

3.5. При работе в зимний период необходимо наблюдать за выполнением указаний Технических условий и СНиП 3.01.04-87, в части подготовки и защиты карьеров (рыхление, снегозадержание, подъезды, утепление и др.).

3.6. При возведении намывных плотин основной задачей контроля за карьерными работами является установление соответствия характеристик грунта проектным требованиям для выявления пригодности грунта данного карьера. При этом необходимо определить следующие характеристики:

- для песчаных, гравийных и галечниковых грунтов: гранулометрический состав, содержание органических включений и водорастворимых солей;

- для пылеватых и глинистых грунтов: влажность, число пластичности, содержание органических включений и водорастворимых солей.

3.7. Геотехническая служба имеет право давать непосредственные указания лицам, ответственным в течение смены за разработку карьера, об удалении в отвал грунта, отличающегося по гранулометрическому составу от проектного или содержащего недопустимые по условиям намыва включения (корневища, валуны и т.п.), и об изменении расположения механизмов в карьере.

3.8. Ежедневно, не менее двух раз в смену должны отбираться пробы грунта, подаваемого к сооружению в железнодорожных вагонах или автомашинах. Взятые за каждую смену пробы грунта смешиваются, и из них отбирается средняя, которая направляется в лабораторию для определения гранулометрического состава.

3.9. При разработке грунта земснарядами систематически, не реже 1 раза в 10-15 дней, путем визуальных наблюдений должна определяться правильность отработки участков карьера в установленных проектом производства работ и вынесенных на место границах. Глубину выработанного пространства следует проверять по промерам, выполняемым при операционном контроле командой земснаряда и геодезической службой строительного управления. Инструментальный замер профильных выемок должен выполняться этой службой по СНиП 3.02.01-87.

3.10. С целью определения частоты извлечения грунта при разработке участка карьера на геологический продольный профиль забоя с указанной на нем проектной линией дна должны наноситься отметки фактической выемки.

3.11. При размыве грунта гидромониторными установками систематически проверяется правильность разработки карьера путем наблюдения за высотой уступа, отметкой и уклоном подошвы забоя, положением отдельных участков и их бортов в плане и соответствие очередности разработки карьера проекту.

3.12. В случае систематической подачи грунта, отличающегося по гранулометрическому составу от принятого в проекте, начальник геотехнической службы имеет право запретить намыв сооружения и через главного инженера строительства потребовать от организации, ведущей намывные работы, изменить местоположение забоя земснаряда и глубину разработки грунта, что должно быть согласовано с проектной организацией.

3.13. Наибольшие размеры недробимых монолитов горной массы, добываемой в скальных карьерах, рекомендуется назначать сообразно толщине рабочих слоев наброски и требуемой технологии ее уплотнения, в частности, не допускающей скопления негабаритов.

Для достаточно однозернистых слоев большой толщины, но не более 10 м, уплотняемых водою и отчасти колесами тяжелого грунтовозного транспорта, наибольший размер камней ограничивается только возможностями их погрузки или транспортировки к месту укладки.

При малой толщине слоев (до 3 м) и при механическом уплотнении наброски (виброкатками, тяжелыми катками статического и ударного действия, колесами тяжелого грунтовозного транспорта и др.) наибольший размер каменных монолитов не должен превышать 0,5 толщины слоя, причем объем отдельных камней не должен быть более 0,5 м³.

3.14. Для повышения эффективности массовых взрывов в карьерах, уменьшения процента негабаритных камней и сведения до минимума усложнения экскаваторных работ в зоне контактов взорванной и монолитной скалы рекомендуется:

а) в крепких, нетрещиноватых породах, где можно допустить по соображениям техники безопасности угол скоса уступа, близкий к 90°, и работу с подобранным забоем, применять высокие уступы (свыше 15 м) с многорядным короткозамедленным (одновременным) взрыванием, а в ряде случаев комбинированное взрывание; рациональные конструкции зарядов и соответствующее их размещение; скважины наклонного бурения и др.;

б) в породах, опасных в отношении вывалов и даже обрушений, при высоких уступах применять взрывание зажатых забоев (на ранее взорванную горную массу);

в) в некоторых случаях применять взрывание очень высоких забоев, подразделяя их по высоте, например, на три уступа.

При наличии высоких уступов в карьерах рекомендуется завершающее контурное взрывание по каждому уступу, особенно, если с помощью предварительного откола необходимо сохранить качество скального массива за пределами этого откола. При этом следует учитывать, что контурное взрывание дает лучшие результаты в монолитной скале или при трещиноватости, близкой к горизонтальному залеганию слоев.

3.15. Разработка грунтов в карьерах ведется в соответствии с проектом, в случае выявления отклонения характеристик грунта в карьере от проектных уточняются ТУ на их разработку.

 

4. КОНТРОЛЬ ЗА ПОДГОТОВКОЙ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ

 

Подготовка оснований плотин из грунтовых материалов

 

4.1. Укладка грунта в насыпи гидротехнических сооружений разрешается только после подготовки основания в соответствии с проектом и принятия его комиссией по акту.

Для больших плотин и для плотин, строящихся в сложных геологических и гидрогеологических условиях, на устройство их оснований и сопряжений с берегами проектной организацией должны быть разработаны специальные Технические условия, которыми необходимо руководствоваться при производстве работ.

4.2. Подготовка основания производится в соответствии с проектом и дополнительными требованиями, которые могут возникнуть после вскрытия основания.

4.3. Перед укладкой грунта в понур следует ликвидировать неровности в его основании. Крутые или обрывистые откосы в основании понура следует делать пологими, придавая им уклоны не круче 1:4.

4.4. Проверка качества грунта основания производится по данным лабораторных исследований проб грунта, отобранных из основания. Отбор проб производится из шурфов различной глубины, зависящей от геологического строения основания. Шурфы закладываются по зачищенной поверхности основания после проверки ее отметок. Пробы грунта отбираются с глубины 30 см из каждого шурфа. Шурфы после отбора проб засыпаются грунтом из основания с плотностью, близкой к плотности грунта основания.

Для всех отобранных проб связных грунтов обязательными для определения являются плотность сухого грунта и влажность, для несвязных грунтов - плотность сухого грунта, влажность, гранулометрический состав и предельные плотности сложения сухого песка. В случае отклонения гранулометрического состава от требований ТУ на возведение сооружений для оценки плотности сложения определяют коэффициент относительной плотности I_d.

Примечания. 1. Пределы пластичности определяются для характерных типовых разностей связных грунтов выборочно.

2. При обнаружении отклонений гранулометрического состава от требований ТУ кроме плотностей сухого песка в максимально плотном и максимально рыхлом состояниях определяются их морфологические параметры, а также максимальная молекулярная влагоемкость для решения вопросов об изменении сроков контроля с учетом водоотдачи грунта.

По всем отобранным из данного слоя пробам грунта определяется расчетное значение плотности грунта в сухом состоянии (методом, указанным в разделе 10), которое сравнивается с принятым в проекте.

 

4.5. Помимо отбора проб грунта из основания, в соответствии с п.4.4 настоящего Руководства, производятся комплексные контрольные исследования по грунтам основания с определением всех физико-механических характеристик. Такие исследования производятся геотехнической лабораторией путем отбора больших монолитов. Количество таких монолитов определяется геотехнической лабораторией в каждом конкретном случае отдельно, но не более 1/100 от количества образцов, для определения плотности по п.4.4 настоящего Руководства.

4.6. Для полного комплекса исследований физико-механических характеристик грунта основания необходимо определить и вычислить следующие величины:

- для песков: плотность частиц, плотность в естественном состоянии, влажность, плотность сухого грунта, пористость, плотность в максимально плотном и максимально рыхлом состояниях, гранулометрический состав, сдвиговые характеристики, компрессионные характеристики и коэффициент фильтрации для грунтов с ненарушенной структурой;

- для связных грунтов: плотность частиц, плотность в естественном состоянии, влажность, плотность сухого грунта, пористость, границы и число пластичности, консистенция, гранулометрический состав, угол внутреннего трения и сцепление, компрессионные характеристики, коэффициент фильтрации для грунтов с ненарушенной структурой, содержание гумуса, солей, хлоридов, гипса и карбонатов.

Примечание. Определение угла естественного откоса, набухаемости, скорости размокаемости камня, полной влагоемкости, максимальной молекулярной влагоемкости и др. производится при необходимости по специальному заданию.

 

4.7. В местах примыкания земляной плотины к бетонным сооружениям и к берегам из тела плотины в зоне контакта отбираются дополнительные пробы для определения плотности, влажности (для глинистых грунтов) и коэффициента фильтрации.

4.8. При оценке качества грунтов нескального основания надлежит обращать особое внимание на наличие в нем: суффозионных грунтов; грунтов, в которых при постройке плотины может развиваться избыточное поровое давление в связи с их консолидацией; грунтов, при нагружении которых могут возникать неравномерные осадки плотины; прослойки слабых глинистых грунтов с пониженными характеристиками прочности j и c.

4.9. При оценке качества скального основания надлежит обращать особое внимание на наличие в нем: трещин, заполненных иногда легко вымываемыми мелкими фракциями грунта; сбросов и сдвигов, ослабленных зон, которые могут оказаться неустойчивыми и разрушаться при насыщении их водой.

4.10. При общей оценке на месте скального основания и назначении требуемых мероприятий для его подготовки рекомендуется поверхность основания промыть струей гидромонитора.

Противофильтрационные мероприятия на контакте между суглинистым ядром или экраном и скальным основанием (расчистка и заделка крупных трещин бетоном, применение площадной цементации, набрызговой бетон, специальные локальные преграды трещины и др.) должны выполняться согласно рабочему проекту скального основания с учетом детального инженерно-геологического обоснования. Основание под укладку противофильтрационного устройства плотины принимается по участкам, желательно по сетке квадратов, комиссией, фиксирующей данные приемки в журнале.

4.11. На участках скального основания под призмами высоких каменнонабросных плотин рекомендуется оставлять или насыпать подушку из гравийно-галечно-валунного грунта толщиной не менее наибольших размеров отдельностей каменной наброски (d₈₀ или d₉₀).

При очень крутых скальных бортах рекомендуется контурное взрывание (гладкий откол) наклонными скважинами.

Вскрышные работы по крутым бортам основания под каменнонабросные призмы в ряде случаев целесообразно выполнять с помощью гидромониторов, удаляя смытый грунт обычными средствами механизации земляных работ или способом саморазмыва.

4.12. Перед началом намыва сооружения (или его участка) должна быть проведена приемка основания, при которой устанавливается, насколько основание отвечает требованиям проекта и Техническим условиям:

- по выполнению вскрышных работ и соответствию проектным отметкам, что определяется геодезической съемкой;

- по физико-механическим характеристикам грунта, которые определяют по пробам грунта, отобранным с основания (включая грунт, уложенный в месте перебора и заменяющий некачественный грунт). Отбор проб производится по контрольным поперечникам и створам, принятым для контроля намытого грунта, а также в характерных местах между поперечниками при наличии, например, слабых грунтов.

Примечания. 1. Физико-механические характеристики грунтов основания устанавливаются проектом в зависимости от класса капитальности, назначения сооружения и характеристики грунта.

2. К акту на приемку основания должен быть приложен акт на скрытые работы, если таковые были выполнены.

 

Подготовка оснований под реакторные отделения

 

4.13. Реакторные отделения АЭС имеют сплошные круглые или квадратные фундаменты большой площади при среднем удельном давлении на грунт, достигающем 0,6-0,8 МПа. При указанных нагрузках осадки, в зависимости от грунтовых условий, могут достигать 20-50 см.

Нормальная эксплуатация реакторных отделений АЭС допускает лишь незначительные отклонения конструкций от вертикали.

В связи со сказанным подготовка оснований под реакторные отделения при любых грунтовых условиях требует тщательного инженерно-геологического исследования, учета всех условий при проектировании и особо точного соблюдения требований проекта исполнителями работ и службой геотехнического контроля.

Подготовка оснований под реакторные отделения должна проводиться, как правило, по индивидуальным техническим условиям [62], учитывающим особенности геологического строения оснований.

4.14. В связи с повышенными требованиями, предъявляемыми к основаниям реакторных отделений, их подготовка, в зависимости от грунтовых условий, может вызвать следующие дополнительные мероприятия по увеличению их несущей способности:

- уплотнение грунта различными способами с применением гидровиброуплотнителей, виброштанг, поверхностных особо тяжелых трамбовок, грунтовых свай, а также взрывным способом;

- замена грунта с послойным уплотнением;

- применение свайных фундаментов различных видов;

- улучшение свойств грунтов путем цементации или силикатизации.

4.15. Если основание сложено плотными грунтами, а проектом не предусмотрены дополнительные мероприятия по его укреплению, геотехнический контроль должен производиться по методике, принятой для приемки оснований под обычные сооружения.

4.16. При дополнительном уплотнении или закреплении грунтов основания служба геотехнического контроля должна провести определение плотности грунта на глубине, до которой проводилось упрочнение. В этом случае отбор проб необходимо проводить путем устройства контрольных скважин или проходки шурфов, располагаемых в соответствии с техническими условиями или проектом производства работ на подготовку оснований. При проверке качества основания целесообразно также использовать геофизические методы.

4.17. При замене грунта в основании и послойном уплотнении количество отбираемых контрольных проб грунта должно назначаться не менее 4 на 100 м² площади основания из каждого слоя отсыпки.

4.18. При поступлении из карьера грунтов для замены грунта основания, отличных по физико-механическим характеристикам от указанных в проекте, служба геотехнического контроля обязана приостановить работы и сообщить об этом проектной организации, Заказчику и главному инженеру строительства.

4.19. При устройстве свайных фундаментов служба геотехнического контроля должна потребовать проведения строительной организацией испытания опытных свай. По результатам испытаний проектная организация должна подготовить заключение, дающее разрешение на дальнейшее производство работ.

4.20. При выполнении работ по цементации или силикатизации грунтов основания контроль должен проводиться по специальной методике, которую необходимо включать в проект производства работ. В методике следует предусмотреть контроль исходного грунта, материалов для закрепления и определение характеристик закрепленных грунтов путем отбора проб в скважинах или шурфах и их испытаний в лабораторных условиях.

4.21. При оценке качества скальных оснований геотехнический контроль следует проводить в соответствии с проектом производства работ или Техническими условиями на подготовку основания.

4.22. При контроле качества основания сооружения, расположенного в Северной строительно-климатической зоне, следует обращать внимание:

для скальных оснований - на степень выветрелости скалы, ширину раскрытия трещин и степень их заполнения мелкозернистыми грунтами, льдистость в виде линз;

для нескальных оснований - на сыпучие грунты (степень льдистости и заторфованности), связные грунты (степень льдистости, заторфованности и засоленности).

4.23. Обработка результатов геотехконтроля должна проводиться в соответствии с требованиями раздела 10.

 

5. КОНТРОЛЬ ЗА ТЕХНОЛОГИЕЙ ВОЗВЕДЕНИЯ ГРУНТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

Сооружения, возводимые насухо

 

5.1. В начальной стадии работ по возведению земляных сооружений I и II классов капитальности надлежит обязательно производить опытное уплотнение в производственных условиях с применением машин для уточнения:

- оптимальной толщины укатываемого слоя из условий обеспечения требуемой плотности грунта;

- оптимальной влажности, при которой грунт должен укладываться в сооружение;

- необходимого количества проходов уплотняющих средств по одному следу.

Опытное уплотнение следует производить для каждого вида грунта, используемого в сооружении, и для каждого типа применяемых уплотняющих машин.

5.2. Технология укладки грунта насухо с механическим уплотнением включает в себя следующие операции, последовательность которых для получения качественной насыпи должна строго соблюдаться:

а) отсыпка слоя заданной толщины;

б) разравнивание отсыпанного грунта с уклоном 0,005 в сторону верхнего бьефа для обеспечения стока атмосферных осадков (при укладке дренирующих грунтов укатываемые слои должны быть горизонтальны);

в) уплотнение уложенного грунта;

г) контрольный отбор проб;

д) подготовка уплотненного слоя грунта возводимой насыпи перед укладкой последующего путем размельчения комьев глинистого грунта.

Поверхность слоя, уплотненного кулачковыми катками или другими механизмами, перед отсыпкой последующего слоя может не рыхлиться.

5.3. Рабочая площадь напорного сооружения или его части (верховой клин, ядро, переходная зона, экран и т.п.) должна быть разделена на равновеликие по площади карты, на каждой из которых последовательно производятся операции: выгрузка, разравнивание, увлажнение или подсушивание и уплотнение грунта.

Размер карт и потребность в оборудовании назначаются из условия непрерывного выполнения всех необходимых операций.

Примечание. При возведении плотин из связного грунта при наличии в нем значительного количества крупных комьев надлежит производить их размельчение с помощью дискорыхлителей.

 

5.4. При возведении плотин смешанного типа, состоящих из нескольких зон, послойно отсыпаемых из различных грунтов, необходимо применять переносные ограничительные знаки и принимать меры к недопущению попадания грунта из одной зоны в другую.

5.5. В случае использования для плотины неоднородного грунта, содержащего в виде включений крупнообломочный материал, проектом должен устанавливаться допустимый максимальный размер этих фракций, который не должен превышать половины толщины отсыпаемого слоя грунта в уплотненном состоянии. Фракции крупнее допустимых должны быть удалены.

Обломочный материал в теле плотины следует располагать равномерно без образования скоплений в виде гнезд и цепочек, при этом общее количество его не должно превышать 20% общего объема грунта в каждом слое.

5.6. Грунт в сооружении должен быть уплотнен до требуемой величины плотности сухого грунта, заданной проектом. Отступление от заданной проектом плотности не допускается.

Для сравнения с проектом следует по данным геотехконтроля определить расчетное значение плотности сухого грунта.

Примечание. Отступления от требований проекта допускаются только по согласованию с проектной организацией при соответствующем обосновании.

 

5.7. При отсыпке каменно-земляных плотин пионерным способом толщина отсыпаемого слоя должна назначаться в проекте сооружения. При послойной укладке камня в каменно-земляные плотины толщина слоев должна соответствовать техническим возможностям уплотняющих машин или гидромониторов. При этом допустимый процент мелочи в каменной наброске и ее пустотность устанавливаются проектом сооружения.

5.8. Понур может сооружаться независимо от времени укладки тела плотины. При наличии экрана понур должен возводиться до укладки экрана или его части, прилегающей к понуру.

5.9. Укладку грунта в понур следует вести горизонтальными слоями, а уплотнение его - согласно проекту сооружения. Если понур выполняется отдельными участками, то сопряжение их между собой осуществляется по откосу не круче 1:2.

5.10. Экраны, устраиваемые из глины или суглинка, следует укладывать под небольшим уклоном к горизонтальным плоскостям с требуемым уплотнением, чтобы обеспечить отвод дождевых и талых вод.

Возведенная часть экрана должна быть пригружена немедленно или с отставанием по высоте не более 3 м от уровня укладки тела плотины.

5.11. При возведении плотин с пластичными экранами и наклонными ядрами, укладка переходных зон во избежание засорения фильтрового материала связными грунтами должна производиться с опережением, величина которого в каждом конкретном случае устанавливается проектом сооружения.

5.12. При возведении плотин с центральным ядром, имеющим крутые откосы (до 10:1), укладку переходных зон (материал которых имеет более пологие углы естественного откоса) следует осуществлять, сохраняя углы естественного откоса и последовательно смещая слои один относительно другого (укладка "елочкой").

5.13. Технологию возведения плотин в зимних условиях необходимо выполнять на основе проекта, в котором должны быть решены все важнейшие связанные с этим задачи. Составной частью проекта должны быть местные инструкции. В таких проектах, в частности, следует указывать, что контроль качества работ зимой должен быть более строгим, чем в летний период.

При возобновлении работ по промораживанию в зимний период уложенного слоя глинистых грунтов до температуры ниже минус 2 °С перед укладкой вышележащих слоев необходимо проведение либо полного оттаивания замороженной толщи грунта, либо дополнительные меры по обеспечению высокой надежности контакта между нижележащим и вновь укладываемым слоями.

Примечание. В качестве дополнительных мероприятий для улучшения контакта следует производить прогрев с поверхности на глубину 5-6 см с помощью газотурбинных установок, засоление поверхности грунта на глубину до 5 см концентрированными растворами NaCl.

 

Сооружения, возводимые способом отсыпки грунта в воду

 

5.14. Лессовидные, песчано-гравелисто-галечниковые и моренные грунты разрешается укладывать послойно с уплотнением механическими средствами (укатка, трамбование и т.п.), а также путем послойном отсыпки в воду - в прудки, специально устраиваемые при возведении сооружения, и в естественные водоемы, без постройки перемычек и организации водоотлива. При этом подготовка дна естественного водоема определяется проектом производства работ и требованиями СНиП 2.06.05-84. Отсыпка грунта в естественный водоем без устройства перемычек допускается только при отсутствии скоростей, способных размывать и уносить мелкие фракции грунта.

Возведение сооружений способом отсыпки грунта в воду в искусственные прудки должно производиться отдельными картами, размеры и объемы которых определяются производительностью оборудования и установленной интенсивностью отсыпки грунта. Границы карт укладываемого слоя, фиксированные дамбами обвалования, необходимо смещать относительно границ ранее уложенного слоя на расстояние, устанавливаемое по толщине отсыпаемых слоев. Оно должно составлять не менее двух размеров ширины дамб обвалования.

Толщина слоев при отсыпке грунта в воду устанавливается проектом или техническими условиями в зависимости от характера грунта, интенсивности его отсыпки, грузоподъемности транспортных машин, типа и размеров сооружения.

При назначении высоты слоя отсыпки в зависимости от гранулометрического состава грунта, рекомендуется пользоваться графиком (рис. 3), построенным по данным таблицы 13.

 

 

Рис. 3. Кривые гранулометрических составов грунтов, применяемых при возведении различных типов сооружений

Кривые I-II ограничивают область грунтов, рекомендуемых для укладки в понуры, экраны и ядра слоями не более 2 м; кривые II-III ограничивают область грунтов, рекомендуемых для укладки в экраны, ядра и однородные плотины слоями 2-4 м;

1 - земляная плотина Нива ГЭС-1; 2 - земляная плотина Княжегубской ГЭС; 3 - Верхне-Туломская плотина; 4 - Вилюйская плотина; 5 - ядро плотины Иркутской ГЭС; 6 - понур и экран Ириклинской плотины; 7 - ядро плотины Серебрянской ГЭС-1; 8 - Хантайская плотина;

9 - понур плотины Волгоградской ГЭС; 10 - земляная плотина Хишрау ГЭС; 11 - перемычка Нурекской плотины; 12 - земляная плотина Болгар-Чай; 13 - экран перемычки и опытная площадка Чебоксарской плотины; 14 - экран плотины Перепадной ГЭС.

 

Ориентировочные значения высоты слоя отсыпки следующие: при возведении сооружений из песчано-гравелистых грунтов высота слоя отсыпки должна приниматься от 4 до 10 м, для песков и супесей - до 4 м. При возведении сооружений из суглинков высота слоя отсыпки не должна превышать 2 м, для глин - не более 1 м.

Пригодность того или иного вида грунта для его отсыпки в воду определяется проектом. Отсыпка грунта в воду должна производиться с соблюдением специальных технических условий (см. "Руководство по возведению грунтовых сооружений способом отсыпки грунтов в воду", П 22-74/ВНИИГ, 1975).

5.15. На месте отсыпки грунта в карты должен находиться представитель грунтовой лаборатории (полевой контрольный пост). Он следит за качеством привозимого грунта, за равномерностью отсыпки грунта по фронту возводимой карты и за правильным движением транспортных средств по уложенному грунту.

5.16. Подготовка основания сооружения, установка реперов, разбивка на карты, отсыпка дамбы обвалования, заполнение прудков водой и другие подготовительные работы проверяются комиссией с участием представителей проектных и строительных организаций и службы геотехконтроля и по мере их готовности принимаются по акту приемки-сдачи.

5.17. При отсыпке в воду необходимо обеспечить равномерную укладку грунта по фронту возводимой карты, при этом достигается постоянство водонасыщения уложенного грунта. Необходимо задавать такую интенсивность отсыпки грунтов в воду, при которой исключается возможность их переувлажнения, свободного размокания и набухания, обеспечиваются заданное увлажнение грунтов и достаточно высокая плотность по завершении процесса уплотнения грунта в сооружении.

Отсыпка должна производиться непрерывно до полного заполнения карты грунтом. В случае вынужденного перерыва с остановкой работ на 4 ч и более вода из прудка подлежит удалению.

К концу отсыпки грунта в каждой карте образуется некоторое количество разжиженного грунта, поэтому перед окончанием заполнения карты уровень прудка необходимо резко снизить, проводя разгрузку грунта из последних 15-20 автосамосвалов в разжиженный грунт.

Особенное внимание должно уделяться: соблюдению проектной толщины слоя отсыпки, равномерному начальному уплотнению грунта движущимся транспортом, поддержанию заданной глубины воды в прудке и водонасыщению укладываемого грунта.

5.18. Для возведения сооружений способом отсыпки грунтов в воду пригодны грунты любой степени комковатости от однородного в порошкообразном состоянии до крупного из комьев, трудно поддающихся механическому дроблению. При механизированной разработке плотных глин, медленно размокающих в воде, следует контролировать наличие не менее 20-30% грунта с крупностью комьев не более 10 см, которые будут размокать в воде и служить материалом для омоноличивания более крупных комьев.

Начальное водонасыщение грунта в процессе отсыпки контролируется определением степени влажности, которая не должна быть более 0,75-0,85. Для ее определения по отбираемым пробам устанавливается плотность грунта, влажность и плотность сухого грунта.

5.19. Степень влажности определяется по пробам грунта, уложенного в каждый слой. Пробы должны отбираться по всей высоте уложенного слоя и не менее трех проб по глубине шурфа.

5.20. Степень влажности S_r грунта определяется расчетом по формуле:

S_r = (W · r_d · r_s) / [(r_s - r_d) r_W],                                               (11)

где W - влажность; r_d - плотность сухого грунта (плотность в сухом состоянии); r_s - плотность частиц отсыпаемого грунта.

5.21. Если плотность сухого грунта будет составлять 85% и более от проектной плотности сухого грунта, то начальное уплотнение для понуров следует считать удовлетворительным. Для плотин высотою до 25 м из однородного грунта или с экранами и ядрами начальное уплотнение грунта должно быть не менее 90% от проектной плотности сухого грунта, а для высоких плотин начальную плотность грунта необходимо определить опытным путем, причем требования к начальной плотности грунта должны быть повышенными.

5.22. При неудовлетворительных показателях плотности сухого грунта возводимой карты должно производиться дополнительное уплотнение грунта нагруженными автосамосвалами. В таких случаях для последующих карт должна уменьшаться толщина слоя отсыпки с тем, чтобы начальное уплотнение удовлетворяло установленным требованиям. Изменение толщины слоя отсыпки должно производиться по согласованию с представителем проектной организации.

5.23. С целью отбора проб грунта в теле насыпи проходят шурфы или скважины. Одним из косвенных показателей качественной отсыпки грунта является устойчивость вертикальных стенок и монолитность грунта по всей глубине шурфа.

Оценка качества укладки грунта в сооружение производится на основании лабораторных испытаний проб, отбираемых в шурфах режущими кольцами или в буровых скважинах пробоотборником.

При возведении сооружений из грунтов с примесями гальки и валунов отбор проб производится методом "лунки".

При возведении сооружений способом отсыпки грунтов в воду следует иметь в виду, что конечную плотность грунта в теле сооружения достигают с течением времени в результате воздействия собственного веса сооружения и физико-химических процессов, происходящих в грунтах, отсыпаемых в воду. Поэтому контроль качества работ должен проводиться не только в процессе отсыпки грунта, но и через 15 и 30 дней после возведения карты.

5.24. Образцы грунта, отобранные через 15 и 30 дней после отсыпки, испытываются в грунтовой лаборатории - определяется влажность, плотность грунта, плотность сухого грунта, коэффициент пористости и степень влажности.

При этом плотность сухого грунта, равная в среднем указанным в п.5.21 значениям проектной плотности сухого грунта, должна признаваться достаточной для удовлетворительной оценки качества работ.

5.25. Для удовлетворительной оценки качества возведения сооружения количественные показатели должны быть в среднем не менее 95% соответственных показателей, установленных проектом.

При получении показателей, постоянно удовлетворяющих требованиям настоящего пункта, отбор проб и их исследования через 15 и 30 дней могут быть прекращены.

Если через 30 дней указанная в п.5.21 плотность не будет достигнута, решение о дальнейших исследованиях и возможности изменения технических условий в части назначения контрольного значения плотности сухого грунта должно быть принято проектной организацией и 3аказчиком.

Заделка шурфов должна производиться увлажненным грунтом слоями по 30-40 см с уплотнением до проектной плотности.

Все выявленные недостатки, рекомендации по их устранению, согласованные изменения технологии производства работ, записи о приемке готовых карт и другие указания службы геотехнического контроля должны вноситься в полевой журнал контроля.

 

Намывные сооружения

 

5.26. Геотехническая служба осуществляет контроль за технологией намыва в части:

а) правильности прокладки распределительных пульповодов и подачи пульпы на карту намыва в соответствии с проектом;

б) распределения пульпы по поверхности карты намыва;

в) устройства обвалования в соответствии с проектом и сопряжения смежных участков карт;

г) соблюдения принятой в проекте интенсивности намыва (скорости наращивания намытого грунта по высоте за сутки) и толщины слоя намываемого грунта;

д) предотвращения образования промоин в намытом грунте или застойных зон, где возможно отложение мелких фракций в пределах боковых зон;

е) состояния откосов сооружения и их формирования согласно проекту;

ж) соблюдения режима работы водосбросных сооружений и осветления сбросной воды, а также недопущения сброса в водоемы сбросной воды с повышенной по сравнению с проектом мутностью;

з) соблюдения принятой в проекте и технических условиях ширины прудка на различных отметках намыва;

и) выполнения требований проекта и СНиП 3.01.04-87 по намыву сооружений при производстве работ.

Наблюдения за намывным сооружением ведутся геотехнической службой до окончания его возведения. Если сразу после этого сооружение не сдается в эксплуатацию, наблюдения до приемки сооружения в эксплуатацию принимает на себя геотехнический отдел строительства или центральная геотехническая лаборатория. Дальнейшие наблюдения осуществляются эксплуатирующим гидроузел персоналом.

5.27. При устройстве обвалования проверяется его высота, размеры поперечного сечения и его размещение в плане в соответствии с заданным проектом расположением. Перед началом намыва сооружения обязательно должно быть проконтролировано превышение наинизшей отметки гребня обвалования над верхом водоприемных отверстий сбросных сооружений и соответствие этой величины принятой в проекте или установленной расчетами.

При устройстве обвалования с помощью бульдозера внутри карты необходимо обращать внимание на недопущение создания углублений на поверхности карты вблизи обвалования, где в результате застойных явлений могут отлагаться мелкие фракции, а также могут оставаться намывы валиков (гребешков) между проходками бульдозеров, которые препятствуют правильному распределению пульпы по поверхности намыва и приводят к снижению плотности намытого грунта.

При устройстве бульдозером обвалования из грунта, намытого за проектным контуром откоса с наружной стороны сооружения, необходимо контролировать размеры перебора по отношению к проектному контуру откоса.

Примечание. Все текущие геодезические работы при намыве сооружений и геотехническом контроле выполняются организацией, ведущей намыв.

 

5.28. Правильность распределения пульпы по карте намыва фиксируется визуально. При возведении плотин с ядром потоки пульпы от места выпуска из пульповода до уреза прудка должны иметь направление, нормальное к оси плотины. Контроль за положением распределительных пульповодов может производиться по рейкам, устанавливающим прямолинейное расположение труб. Для контроля толщины слоя намыва по проекту в процессе подачи пульпы рекомендуется выставлять через 50-100 м по створу укладки распределительного пульповода Т-образные вешки, планка которых соответствует высоте намываемого слоя.

5.29. Контроль за интенсивностью намыва, толщиной фактически намытых слоев грунта и уклонами откоса намыва боковых зон осуществляется по показаниям реек. Интенсивность определяется путем деления средней толщины слоя, намытого за определенный период, на продолжительность периода в сутках или часах.

Уклон откоса намыва устанавливается по рейкам, расположенным на одном поперечнике, и определяется по формуле:

i = [(Ñ₁ - Ñ₂) / l_r] · 100,                                                     (12)

где i - уклон, %; Ñ₁ - абсолютная или условная отметка поверхности грунта по первой рейке, м; Ñ₂ - то же, по второй рейке, м; l_r - расстояние между рейками, м.

Операционный контроль за состоянием откосов и устройством обвалования осуществляется визуально по закрепленным специальным знакам (вехам), которые устанавливаются через каждые 50-100 м и наращиваются по мере намыва.

Контрольная проверка величины уклонов откоса в процессе намыва сооружения осуществляется по результатам ежемесячных геодезических замеров.

5.30. При намыве сооружений с ядерной зоной ежесменно должны контролироваться размеры прудка и его положение на карте в заданных границах по рейкам, выставленным на каждом поперечнике, или по специальным вехам, фиксирующим проектное очертание прудка на данной отметке намыва. Их установка производится периодически по мере намыва, через 2-3 м по высоте. О состоянии прудка делается запись в журнале намывных работ. В случае, если его размеры или положение не соответствует заданным, немедленно извещается персонал, ведущий намыв, для принятия соответствующих мер.

5.31. Размер отстойного прудка в пределах ядерной зоны неоднородной плотины определяет гранулометрический состав грунта, оседающего в прудке и формирующего ядро плотины. В некоторых случаях, например, при подаче грунта, состав которого не соответствует проектному, ширина прудка может быть изменена на месте. Эти изменения определяются требованиями формирования ядра с заданным гранулометрическим составом грунта и условиями сброса мелких фракций, отложение которых в ядре не допускается. Решение об изменении ширины прудка выносится главным инженером строительства по согласованию с организациями, проектирующими плотину и производство работ, по представлению начальника геотехнической службы.

5.32. При намыве неоднородных плотин с ядром периодически должна производиться зарисовка границ прудка с обозначением действующих водосбросных устройств для отвода осветленной воды, поскольку по этим зарисовкам определяется очертание ядерной зоны. Одновременно с зарисовкой должна быть зафиксирована отметка уровня воды в прудке.

Примечание. Соблюдение принятого в проекте местоположения уреза воды на поперечном профиле плотины является одним из основных требований качества намыва сооружения. Аварийные, даже кратковременные (менее 2 ч) поднятия уровня прудка приводят к затоплению откоса намыва в пределах промежуточной и боковой зон и образованию прослоек из пылевато-глинистых фракций, вследствие осаждения этих фракций из воды отстойного прудка. Сплошные прослойки пылевато-глинистых фракций в теле боковой зоны из несвязного грунта могут при эксплуатации плотины явиться причиной образования верховодки и высачивания фильтрационной воды на низовом откосе.

 

5.33. Контроль за состоянием проточного (технологического) прудка при намыве однородных плотин и других земляных сооружений также должен производиться с необходимой тщательностью, поскольку выход прудка за пределы заданных границ может привести к отложению не отвечающих требованиям проекта фракций грунта на поверхности боковых зон сооружения, а смещение прудка к обвалованию зачастую приводит к его прорыву и размыву откоса сооружений.

5.34. Промеры глубин в прудке при намыве плотины с ядром выполняются один-два раза в месяц на контрольных поперечниках - на оси плотины и на четвертях ширины прудка. Промеры производятся с плота или лодки при помощи наметки с металлическим диском на конце диаметром 15 см.

5.35. Систематически, не реже чем через каждые два-три дня, должно проверяться состояние водосбросных колодцев и их наращивание, а также других водосбросных устройств, о чем делается соответствующая запись в журнале контроля за качеством намывных работ.

5.36. При намыве в зимних условиях подлежит контролю толщина промороженного слоя, замываемого свежим грунтом. Необходимо контролировать своевременное удаление льда с поверхности карты намыва (в случае его образования), состояние обвалования и сбросных устройств, размеры и положение прудка, а также наблюдение за выполнением других требований проекта производства работ в зимних условиях.

По специальному заданию проектной организации или технического руководства строительством геотехническая служба после окончания зимнего периода работ и оттаивания поверхностного слоя грунта выполняет проходку шурфов с целью определения состояния грунта в сооружении.

5.37. При возведении намывных плотин должно быть обеспечено систематическое наблюдение за состоянием откосов в связи с возможностью высачивания на них фильтрационной воды. В теле намываемого сооружения возникает фильтрационный поток, образующийся за счет водоотдачи намытого грунта, инфильтрации из отстойного прудка и с откоса намыва, периодически покрываемого потоками пульпы. В случае высокой интенсивности намыва и при недостаточной фильтрационной способности грунта боковых зон может произойти высачивание фильтрационного потока на откосы сооружения, что может вызвать оползни и оплывы грунта.

5.38. Работники геотехнической службы должны ежедневно осматривать откосы намываемого сооружения и отмечать все выходы фильтрационной воды. Рассредоточенные и периодически появляющиеся выходы фильтрационной воды на откосы плотины обычно не причиняют вреда сооружению, однако интенсивные выходы в виде ключей могут вызвать оползни или оплывы, особенно в мелкозернистых грунтах. Наблюдения за выходом фильтрационных вод должны быть увязаны с контролем за состоянием пруда-отстойника. В рабочий журнал-дневник заносятся отметки верхней границы выходов фильтрационных вод, они должны регистрироваться одновременно с отметками уровня прудка и его размерами.

В угрожающих случаях начальник геотехнической службы должен потребовать от организации, производящей намыв, снижения интенсивности намыва и, в крайнем случае, временного прекращения работ на участке, где происходит высачивание фильтрационной воды.

5.39. Геотехническая служба должна следить за состоянием постоянных дренажных устройств, предусмотренных проектом сооружения и построенных до намыва или строящихся одновременно с намывными работами. Не допускается засорение или замыв этих устройств при производстве намыва. О всех нарушениях дренажных устройств должно быть немедленно доведено до сведения представителя организации, производящей намыв сооружения, и главного инженера строительства для принятия последним необходимых мер по восстановлению этих устройств.

5.40. При появлении признаков, свидетельствующих о ненормальных осадках основания или тела сооружения (трещин, оползней на откосах, местных просадок грунта, резких возрастаниях осадки контрольных реперов и т.п.), геотехническая служба должна немедленно поставить об этом в известность руководителей организации, ведущей намыв, и главного инженера строительства, потребовать провести внеочередные геодезические замеры и привлечь геологическую службу к обследованию сооружения с целью принятия мер по ликвидации обнаруженных деформаций.

5.41. Геотехническая служба должна отмечать все промоины на наружных откосах плотины, которые возникают при нарушении правил производства работ, когда вследствие размыва обвалования поток пульпы прорывается на наружный откос. При этом указывается состав и объем грунта, которым заделаны промоины и отбираются пробы на плотность этого грунта.

5.42. Если проектом плотины предусмотрена установка контрольно-измерительной аппаратуры (реперы, пьезометры и пр.), то геотехническая служба обязана следить за установкой и состоянием этой аппаратуры. В некоторых случаях геотехнической службе может поручаться контроль за уровнем фильтрационной воды по пьезометрам.

5.43. В обязанности геотехнической службы входит периодическое определение величины уклонов поверхности намытого грунта выше и ниже уровня воды в прудке-отстойнике; периодичность устанавливается по СНиП 3.02.01-87 (табл. 13). Замер уклонов надводной поверхности выполняется согласно указаниям п.5.29, а под водой - замером глубины воды в прудке по створу реек. Отметка поверхности грунта получается как разность между отметкой уровня воды прудка и глубиной воды.

5.44. Геотехническая служба должна обеспечивать контроль за толщиной намытого за сутки грунта (интенсивность намыва). При намыве сооружений из пылеватых и глинистых грунтов или сооружений, возводимых на водоупорном основании, превышение проектной суточной интенсивности намыва должно согласовываться с проектной организацией. В особых случаях (когда это предусмотрено проектом и Техническими условиями) контролируется плотность и влажность намывных слоев грунта в зависимости от продолжительности перерывов в намыве.

 

Строительное водопонижение

 

5.45. Строительное водопонижение применяется при производстве земляных работ в процессе возведения фундаментов, гидротехнических сооружений, устройства подземных выработок, коммуникаций, а также при других работах в водонасыщенных грунтах [62].

Сущность метода заключается в том, что при откачке подземных вод различными методами (водопонизительные скважины, иглофильтры, открытый водоотлив) поверхность воды в грунте приобретает воронкообразную форму, понижаясь при этом к месту откачки.

5.46. Задачей строительного водопонижения является создание и поддержание в течение строительного периода депрессионной воронки в водоносных грунтах, где устраиваются котлованы, а также снятие избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от подошвы котлована водоупором.

5.47. Производство водопонизительных работ может влиять на изменение первоначальных свойств грунта. Откачка воды в грунте приводит к увеличению давления от собственной массы и к дополнительным осадкам территории. Особенно это относится к слабым грунтам, осадки которых могут вызвать недопустимые деформации сооружений, построенных в пределах зоны откачки воды.

Изменение свойств грунтов может быть также вызвано непосредственно бурением скважин, особенно если водопонижение необходимо выполнить на большую глубину в сильно водопроницаемых грунтах, когда требуется большое количество скважин, бурение которых оказывает влияние на свойства окружающего грунта.

5.48. Опасные нарушения грунтов могут возникнуть также при открытом водоотливе. К ним относятся вынос мелких частиц на откосах, а также вспучивание дна котлована вследствие гидродинамического взвешивания.

5.49. На строительное водопонижение должен быть составлен проект производства работ, отвечающий требованиям СНиП 3.01.01-85. В этот проект, наряду с другой технической документацией, должны быть включены следующие материалы, необходимые для службы контроля:

- строительный генеральный план системы строительного водопонижения, где нанесены контуры будущего подземного сооружения и геологические разрезы с указанием свойств грунтов;

- программа ведения гидрогеологических и геодезических наблюдений в период строительства.

 

Контроль при строительстве и эксплуатации водопонижения

 

5.50. Служба контроля при устройстве и эксплуатации водопонижения должна проверять:

- соблюдение проектных размеров скважин;

- гранулометрический состав обсыпок фильтров водопонижающих скважин в соответствии с принятым в проекте производства работ;

- установку фильтровых колонн;

- гранулометрический состав и правильность укладки фильтров на откосах котлованов согласно проекту производства работ по водопонижению в неустойчивых (суффозионных) грунтах, а также при открытом водоотливе;

- состояние откосов и дна котлована, что должно проводиться путем ежедневного визуального осмотра, а также с учетом анализа гидрогеологических и геодезических наблюдений;

- состояние территории и сооружений, находящихся в зоне депрессионной воронки (при этом замеченные изменения должны отмечаться в дневнике). О нарушениях следует сообщать проектной организации, Заказчику и главному инженеру строительного подразделения.

5.51. Служба геотехнического контроля должна участвовать в приемке в эксплуатацию строительного водопонижения, а также при его ликвидации.

5.52. Методы геотехнического контроля за укладкой фильтров при строительстве систем водопонижения аналогичны методам сооружения обычных дренажей.

Геотехнический контроль за укладкой обратных фильтров должен вестись путем систематического наблюдения над производством работ, замеров толщины отсыпаемых слоев, определения гранулометрического состава фильтрового материала и сравнения последнего с принятым в проекте.

Приемку основания под укладку обратных фильтров следует производить согласно указаниям главы 4. При приемке особое внимание необходимо уделять гранулометрическому и химическому составу грунта основания, который будет находиться на контакте с первым слоем обратного фильтра.

Контроль качества фильтровых материалов необходимо производить дважды:

- предварительно на месте выгрузки из транспортных средств или на промежуточных складах;

- окончательно после их укладки в сооружение.

Предварительная проверка позволяет избежать укладки в дренажи фильтрового материала, не соответствующего требованиям проекта.

С целью правильной укладки фильтровых материалов и соблюдения проектных толщин слоев в процессе производства работ при плоских дренажах до их отсыпки следует устанавливать контрольные маяки, а при трубчатых дренажах - шаблоны, контур которых совпадает с границей слоя фильтров.

Подачу фильтровых материалов к месту укладки необходимо производить способами, исключающими их сегрегацию и перемешивание с материалами смежных слоев. Это достигается применением специальных бадей, лотков или других приспособлений. Мелкие фракции щебня или гравия в период укладки должны иметь влажность до 5,0%.

Движение автотранспорта или других механизмов по уложенному слою фильтра во избежание его продавливания строго запрещается.

По законченному дренажному устройству или его части служба геотехнического контроля должна выдать заключение о качестве с приложением графиков гранулометрических составов фильтровых материалов. На графиках должны быть нанесены фактические и проектные предельно допустимые значения каждой фракции фильтра.

Приемка готового дренажа производится комиссией в составе представителей Заказчика, проектной и строительной организаций и службы геотехнического контроля.

5.53. Служба геотехнического контроля должна проверять установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИП), предусмотренную в проекте производства работ. В состав КИП входят: пьезометры для определения скорости понижения грунтовых вод и положения депрессионной кривой в период эксплуатации; реперы и марки для определения возможных деформаций территории и сооружений, находящихся в зоне влияния водопонижения, а также другое измерительное оборудование, необходимое для эксплуатации систем водопонижения (лотки для замера расходов воды, шаблоны для определения изменений контуров откосов).

 

6. ОТБОР ПРОБ ГРУНТА ПРИ ОПЕРАЦИОННОМ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ВОЗВЕДЕНИЯ СООРУЖЕНИЙ ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

6.1. Контроль качества уложенного в тело сооружения грунта производится путем определения:

- гранулометрического состава;

- плотности частиц грунта;

- влажности;

- максимальной молекулярной влагоемкости;

- плотности грунта;

- плотности сухого грунта;

- минимальной плотности грунта в предельно рыхлом сложении (для несвязных грунтов);

- максимальной плотности грунта в предельно плотном сложении (для несвязных грунтов);

- влажность на границе текучести - для связных грунтов;

- влажность на границе раскатывания - для связных грунтов;

- показателей морфологических особенностей песков;

- коэффициента фильтрации;

- угла внутреннего трения;

- удельного сцепления;

- компрессионных свойств.

Кроме того, в случае особых требований определяются:

- содержание водорастворимых соединений;

- размокание, набухание, усадка;

- содержание органических примесей;

- петрография, минералогический состав и форма зерен;

- химический состав;

- коэффициент бокового давления;

- предел прочности на сжатие (для гравийно-галечного грунта).

На основании полученных характеристик вычисляются по формулам механики грунтов следующие величины: пористость, коэффициент пористости, плотность грунта во взвешенном состоянии, коэффициент относительной плотности, число пластичности, показатель текучести, коэффициент сжимаемости (для заданных пределов изменения вертикальной нагрузки) и др.

Примечание. Характеристики, определяемые для конкретного объекта, задаются требованиями проекта и Технических условий в соответствии с классом капитальности и назначением сооружения.

 

6.2. Места отбора проб грунта в плане и по высоте сооружения должны быть распределены равномерно, с тем чтобы была обеспечена проверка степени плотности всех слоев грунта в различных частях сооружения. При этом количество проб в каждой зоне сооружения и в каждом ярусе должно определяться следующими требованиями:

- точностью применяемого метода определения контролируемой характеристики качества укладки грунта;

- размерами зон контроля (с переходом на более высокий ярус намыва детальность контроля должна увеличиваться);

- однородностью укладываемого грунта (чем больше неоднородность, тем больше детальность контроля);

- минимальным количеством определений, необходимым для статистической обработки данных контроля укладки грунтов при составлении суточных рапортов контроля.

6.3. В каждом конкретном случае, в зависимости от конструкции плотины и способа ее возведения, должна быть составлена инструкция по отбору проб.

 

Отбор проб грунта из сооружений, возводимых насухо

 

6.4. Контрольные пробы для определения основных характеристик уложенного в напорные грунтовые сооружения грунта следует отбирать в зависимости от класса грунта, объема работ и местных условий (табл. 17). Контрольные пробы должны отбираться равномерно по всему сооружению, а также в местах, где можно ожидать пониженную плотность грунта, скопление крупных фракций и др.

 

Таблица 17

 

Объем уложенного грунта на одну контрольную пробу

 

Наименование грунта	Методы отбора проб грунта	Характеристики грунта	Объем уложенного грунта на контрольную пробу
Глинистые и песчаные без крупных включений	Металлическими цилиндрами	Плотность и влажность	100-200 м3
		Прочие характеристики грунта (для сооружений I и II классов капитальности)	20-50 тыс. м3
Гравелисто-галечниковые и мелкозернистые (с включением крупных фракций)	Из шурфов	Плотность и влажность	200-400 м3
		Прочие характеристики грунта для сооружений I и II классов капитальности)	20-50 тыс. м3
		Гранулометрический состав	1-2 тыс. м3

 

Вместо отбора проб могут также применяться полевые методы определения характеристик, например, зондирование и геофизические методы (глава 8).

Часть проб наиболее эффективно отбирать в пределах зон, оконтуренных полевыми экспресс-методами, в которых выявлены участки, где характеристики грунтов ниже проектных.

Рекомендуемое соотношение метода режущего цилиндра и экспресс-метода от 1:2 до 1:10 в зависимости от применяемого экспресс-метода (уровня его разработанности, точности тарирования, однородности грунтовых условий, а также результатов контрольных проверок, например, при проведении опытного намыва).

6.5. Контроль за укладкой грунта в экраны и ядра сооружений следует производить в соответствии с п.6.4. При этом контрольные пробы следует отбирать в количестве, соответствующем наименьшему значению объемов, указанных в табл. 17.

6.6. Отбор проб грунта песчаных или глинистых элементов профиля плотины должен производиться из каждого слоя высотой 1 м путем проходки мелких шурфов. Пробы следует отбирать с одной стенки шурфа, первую на глубине 5 см от устья шурфа, а последнюю (нижнюю) на 5 см выше контакта исследуемого слоя с нижележащим. Из каждого шурфа следует отбирать не менее трех проб. Для оценки качества сопряжения смежных слоев пробы грунта должны отбираться также на контакте.

6.7. Помимо послойного отбора контрольных проб для оценки плотности и влажности грунта насыпи в целях получения более полных физико-механических характеристик материала, уложенного в ядро плотины, следует производить проходку глубоких шурфов или бурение скважин с отбором монолитов грунта.

6.8. Глубокие шурфы следует проходить на глубину 3-4 м из расчета один шурф на 30-40 тыс. м³ уложенного грунта; пробы отбирать через 25 см по всей высоте шурфа и из всех встречаемых линз и прослоек; монолиты отбирать из стенок каждого шурфа с глубин 2, 3, 4 м.

6.9. При контрольных наблюдениях за укладкой материала в фильтры должны проверяться толщина отсыпаемых слоев, плотность и гранулометрический состав используемого материала, а также соответствие этих данных требованиям проекта.

Для определения гранулометрического состава уложенных слоев фильтра контрольные пробы следует отбирать в зависимости от качества материала и объема работ из расчета одна проба на каждые 25-50 м³ уложенного фильтра.

6.10. Контроль качества работ по возведению каменной насыпи с послойной укаткой должен производиться для каждого уложенного слоя наброски. Пробы для определения плотности, влажности, гранулометрического состава и загрязненности грунта насыпи следует отбирать из шурфа из расчета одна проба на 25 тыс. м³ наброски. Гранулометрический состав можно определить линейным способом.

6.11. Определение угла внутреннего трения каменного материала, уложенного в насыпь, должно производиться на специальной установке из расчета одно определение на каждые 50 тыс. м³ наброски.

6.12. Определение прочности каменного материала, укладываемого в насыпь, должно производиться по стандартной методике ГОСТ 21153.2-84 (одно определение на 100 тыс. м³).

 

Отбор проб грунта из сооружений, возводимых способом отсыпки грунта в воду

 

6.13. При возведении сооружения или его элементов способом отсыпки грунта в воду основным критерием качества отсыпки грунта является плотность сухого грунта.

Визуально качество отсыпки грунта определяется устойчивостью вертикальных стенок шурфа и монолитностью структуры грунта по всей глубине шурфа.

Глубина шурфа должна быть равной высоте исследуемого слоя. Пробы грунта должны отбираться через 50 см по глубине шурфа, но не менее трех проб по высоте уложенного слоя.

При высоте исследуемого слоя более 4 м рекомендуется бурение с отбором проб по высоте пробоотборниками через 0,5¸1 м. Пробы грунта должны отбираться также на контакте двух смежных слоев.

6.14. В первом слое возводимого сооружения, основание которого расположено ниже уровня грунтовых вод, а также в понурах и экранах, возведенных в один слой, глубина проходки скважин, и в особенности шурфов, не должна превышать 0,8 высоты исследуемого слоя.

6.15. При определении физических характеристик уложенного грунта на каждые 500 м² площади карты должна приходиться одна скважина (шурф). Общее количество скважин (шурфов) должно быть не менее двух на карту, независимо от ее площади.

6.16. Степень влажности определяется по пробам свежеотсыпанного грунта. Пробы должны отбираться с глубины, равной толщине отсыпаемого слоя.

 

Система контрольных наблюдений и отбор проб грунта при возведении намывных сооружений

 

6.17. Наблюдения на карте намыва, отбор проб грунта для определения физико-механических характеристик намытого грунта, измерение отметок поверхности намыва, зарисовка границ отстойного пруда, наблюдение за состоянием сооружения и прочие операции контроля ведутся с привязкой к определенной координатной основе, представленной сеткой из поперечников и створов.

6.18. Поперечники разбиваются нормально к оси сооружения. На поперечниках в пределах намывного тела выставляются рейки по принятой сетке. Они образуют створы, параллельные оси плотины или дамбы (рис. 4). Расстояния между створами зависит от факторов, изложенных в п.6.2, и устанавливаются для сооружений I и II классов капитальности после проведения опытного намыва.

 

 

Рис. 4. Пример разбивки створов для отбора проб грунта на поперечнике плотины

1 - боковые зоны; 2 - ядро.

 

Примечания. 1. Для сооружения III класса капитальности расстояние между поперечниками рекомендуется принимать от 50 до 200 м согласно указаниям Технических условий или проекта производства работ, но не менее двух поперечников на карте намыва. Не обязательно для данного сооружения сохранить расстояние между поперечниками постоянным по всей длине (например, в русловой части плотины расстояние между поперечниками 50 м, а в пойменной части - 200 м).

2. При намыве территорий целесообразно назначать координатную основу для отбора проб по сетке 50х50 м, если нет других указаний в проекте.

3. Поперечники, служащие для разбивки сооружения, закрепляются опорными знаками, вынесенными за проектный контур сооружения.

 

6.19. По мере роста высоты намытых отложений грунта рейки, установленные в пределах намытого тела, наращиваются. На рейках делается разбивка делений через 10 см и наносятся высотные отметки.

6.20. Периодически для контроля (например, два раза в месяц) проводится нивелировка намытой поверхности тела плотины, сопровождающаяся проверкой мест установки реек и их высотного положения.

6.21. Для измерения уровня воды в отстойном прудке должны быть установлены на водосбросных колодцах мерные peйки с делениями через 5-10 см. С помощью этих реек определяется напор над порогом колодца (над верхом шандор) для вычисления расхода осветленной воды.

6.22. Контроль качества намытого грунта включает определение физико-механических характеристик грунта. Показатели, подлежащие определению, для каждого конкретного объекта задаются проектом и Техническими условиями в соответствии с классом и назначением сооружения.

При операционном геотехническом контроле должны определяться:

- для обломочных песчаных и крупнообломочных грунтов: гранулометрический состав; влажность; плотность грунта; плотность сухого грунта; коэффициент фильтрации на образцах с ненарушенной структурой;

- для глинистых грунтов: гранулометрический состав; плотность грунта; влажность; плотность сухого грунта; влажность на пределе текучести; влажность на пределе раскатывания; коэффициент фильтрации на образцах с ненарушенной структурой.

6.23. Формирование свойств намывных грунтов весьма специфично и подход к геотехконтролю также должен:

- учитывать стадии уплотнения и упрочнения намывных грунтов во времени;

- учитывать закономерности изменения плотности-влажности грунтов в процессе их водоотдачи.

При этом важно регламентировать время проведения как операционного так и режимного контроля, а также сопоставлять контролируемые показатели с критерием завершенности указанных стадий [113].

6.24. Пробы операционного контроля на гранулометрический состав грунта и плотность сухого грунта согласно СНиП 3.02.01-87 отбираются при намыве сооружений на поперечниках согласно п.6.18 и указаниям Технических условий или ППР. На карте намыва должно быть не менее двух поперечников. Места отбора проб на поперечнике устанавливаются в характерных точках профиля через 10-50 м общим числом не менее трех. По высоте пробы отбираются не реже чем через 1-1,5 м. Для сооружений III класса капитальности одна проба должна приходиться в среднем на объем намытого грунта от 2000 до 5000 м³.

Примечание. Детальность контроля должна быть такой, чтобы обеспечить надежность и требуемую точность оценки контролируемых характеристик в пределах карты намыва по каждому слою (особенно это касается оценки плотности). Для того, чтобы обеспечить точность среднего значения плотности сухого намытого песка ±0,02 г/см³ надо иметь не менее 15 определений плотности (без учета той части отобранных проб, которые приходится неизбежно выбраковывать из-за выявленной уже в лаборатории повышенной влажности или наличия окатышей, древесных остатков, крупных включений). В особых случаях количество проб может быть увеличено в соответствии с требованиями проекта и технических условий, но, во всяком случае, не рекомендуется отбирать более одной пробы на 1000 м³ намытого грунта.

 

6.25. Пробы для определения остальных характеристик намытого грунта при операционном контроле и для анализов по расширенной программе отбираются в том количестве и в тех местах сооружения, которые определены в специализированном задании проектной организации. Эти исследования проводятся, как правило, центральной геотехнической лабораторией или привлеченными специализированными организациями, в том числе научными.

6.26. Пробы грунта, намытого выше уровня воды, отбираются около реек, фиксирующих створы на контрольных поперечниках, в пределах окружности радиусом до 2 м. Перед отбором проб выполняется зачистка поверхности на глубину 5-15 см или счищается нарушенный слой грунта. В месте отбора пробы фиксируется отметка намыва.

6.27. При операционном контроле качества грунта, намытого выше уровня воды, отбор проб для определения плотности в естественном состоянии, плотности сухого грунта и коэффициента фильтрации производится для грунта с ненарушенной структурой. Для определения гранулометрического состава и других физико-механических характеристик используется грунт с ненарушенной структурой, обычно из той же пробы, но после определения плотности. Когда влажность намытого грунта велика и измерение плотности не выполнить, грунт для определения гранулометрического состава отбирается отдельно. Грунт с нарушенной структурой отбирается лопаткой или совком и укладывается в пронумерованные мешочки.

6.28. В пределах подводной части намыва, например, из ядерной зоны, пробы отбираются с поверхностного слоя дна на соответствующем пересечении поперечника и створа после отвода воды с карты намыва. Для отбора проб используются пробоотборники в виде черпака с длинной рукоятью.

6.29. Для определения плотности грунта с ненарушенной структурой и плотности сухого песчаного, пылеватого и глинистого грунтов производится отбор проб методом режущего цилиндра, а гравийного или галечникового грунта - способом "лунки".

Одновременно с определением плотности влажного грунта устанавливается его влажность. В гравийном или галечниковом грунте пробы на влажность отбираются из песчаного и другого мелкого материала, заполняющего поры между крупными зернами (более 3-5 мм).

Примечания. 1. Во избежание искажения действительной величины плотности сухого грунта не рекомендуется производить отбор проб режущим цилиндром при влажности несвязного грунта более 15-20%.

2. Разрешается определять плотность сухого несвязного грунта путем высушивания до воздушно-сухого состояния и взвешивания всей пробы, отобранной режущим цилиндром или извлеченной из лунки, т.е. без попутного определения его влажности.

3. Для определения плотности и влажности грунта при оперативном контроле можно пользоваться способами экспрессного контроля с применением радиоактивных датчиков (гамма-гаммакаротаж и др.), которые позволяют не прибегать к сравнительно громоздкой плотно-массовой методике, не дающей непосредственного результата во время отбора проб. Однако в связи с тем, что новые экспресс-методы не прошли еще достаточной производственной проверки, при пользовании ими необходимо периодически отбирать контрольные пробы режущим цилиндром или способом "лунки". Периодичность этих контрольных определений устанавливается местной инструкцией по контролю.

4. Применяемые приборы для экспресс-методов, в том числе рекомендуемые в РД 3415.009-89, должны периодически тарироваться.

 

6.30. Масса проб определения гранулометрического состава и их объем при определении плотности грунта зависят от величины и содержания крупных частиц.

При определении гранулометрического состава ситовым способом и грохочением масса проб назначается следующей:

Песчаный грунт с частицами менее 2 мм	0,1 кг
Грунт, содержащий частицы 2-10 мм	0,5 кг
Гравийный грунт с частицами до 20 мм	1-3 кг
То же до 40 мм	4-6 кг
Галечниковый грунт с частицами до 100 мм	8-15 кг
То же до 200 мм	20-40 кг
То же, но с отдельными включениями более 200 мм	50-100 кг

 

При определении плотности грунта способом лунки объем проб принимается по табл. 18.

 

Таблица 18

 

Максимальный размер включений, мм	Размер лунки (шурфа), мм		Ориентировочный объем, л
	в плане	глубина
10	120х120	100-150	2
20	150х150	150-200	4
40	200х200	200-250	8
60	300х300	250-300	20
100	500х500	400-500	120
200 и более	800х800- -1000х1000	800-1000	до 1000
Примечание. В случаях, когда требуется выполнять большое количество определений плотности сухого грунта с крупными включениями методом "лунки", разрешается уменьшать объем шурфов: вместо шурфов сечением 1000х1000 и 800х800 мм назначать шурф сечением 500х500 мм и вместо 500х500 мм - 300х300 мм, но с обязательным введением поправочного коэффициента, который устанавливается при опытных сопоставительных анализах грунтов из шурфов обоих размеров. Если такие анализы не проведены, ориентировочно этот коэффициент можно принять равным 0,95.

 

6.31. Пробы операционного контроля для определения коэффициента фильтрации грунта отбираются на контрольных поперечниках согласно п.6.18 через 3-4 м по высоте. Среднее значение по каждому контролируемому поперечнику (или выделенной на поперечнике конструктивной части сооружения) должно быть равно или не выше установленного в проекте контрольного значения. Другие физико-механические характеристики грунта определяются в соответствии с указаниями в проекте и (или) Технических условиях. Средние значения этих характеристик должны соответствовать принятым в проекте или Технических условиях.

6.32. Коэффициент фильтрации намытого песчаного и пылеватого грунта в ненарушенном сложении определяется модернизированной трубкой Каменского. Этот прибор наиболее удобен для проведения анализов в полевых условиях. Разрешается применение усовершенствованных вариантов трубки СПЕЦГЕО - прибора КФЗ и фильтрационных трубок КФ-00М, КФ-01 и КФ-00.

Коэффициент фильтрации в гравийном и галечниковом грунтах при операционном контроле определяется наливом по методу Болдырева и Нестерова. Для исследования в лабораторных условиях коэффициента фильтрации связных грунтов и грунтов нарушенной структуры с заданной плотностью при восходящем и нисходящем потоках воды (с переменным градиентом напора) служит прибор ПВ конструкции Знаменского-Хаустова (по номенклатуре завода-изготовителя - фильтрационный прибор Ф-1М).

6.33. Характерной особенностью намытых грунтов является слоистая текстура, определяющая анизотропную (различную по направлениям) водопроницаемость таких грунтов, т.е. различие коэффициентов фильтрации в продольном и перпендикулярном направлениях относительно напластования. Поэтому для характеристики фильтрационной способности намытого грунта рекомендуется определить коэффициент фильтрации в ненарушенном состоянии грунта в обоих указанных направлениях относительно напластования, обычно при вертикальном и горизонтальном отборе проб фильтрационной трубкой. При этом осредненный коэффициент фильтрации вычисляется по формуле:

,                                                             (13)

где K_s - коэффициент фильтрации в продольном направлении, т.е. вдоль слоев намыва; K_n - коэффициент фильтрации в направлении, перпендикулярном слоям намыва.

Примечание. Определение коэффициентов фильтрации с учетом анизотропии грунта рекомендуется выполнять в случае, когда коэффициент A = (K_s / K_n) > 1,5 ¸ 2,0, либо ограничиваться определением коэффициента фильтрации намытого грунта в вертикальном направлении.

 

6.34. При намыве неоднородных плотин с суглинистым ядром рекомендуется производить зондировку отложений грунта ядерной зоны с помощью сдвигомера-крыльчатки на штангах типа СК-8 конструкции Л.С. Амаряна с целью определения границы перехода отложений из текучего состояния в пластичное. Эта граница устанавливается в процессе зондирования с плота при появлении сопротивления сдвигу при повороте прибора, опускаемого в отложения ядерной зоны. Упрощенно определение местоположения границы перехода отложения грунта ядерной зоны из текучего состояния в пластичное выполняется с помощью стального шара диаметром 150 мм (масса около 15 кг), опускаемого с плота на гибком тросике. Глубина устойчивого "зависания" такого шара в отложениях приблизительно равна толщине слоя грунта, находящегося в текучем состоянии.

6.35. При намыве неоднородных плотин в грунт ядерной зоны в случаях, предусмотренных требованиями проекта и технических условий, должна закладываться специальная аппаратура для измерения вертикального, горизонтального и порового давлений. Эти измерения проводятся по специальной программе совместно с научно-исследовательскими организациями.

6.36. Для определения угла внутреннего трения и удельной силы сцепления намытого грунта в лабораториях, не входящих в комплекс геотехнической службы, по заданию последних при операционном контроле отбираются образцы грунта с нарушенной и ненарушенной структурой. Отбор проб с ненарушенной структурой целесообразно производить непосредственно в разрезные кольца сдвиговых приборов¹. При отборе проб следует руководствоваться ГОСТ 12071-84 "Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов".

_____________

¹ При отсутствии колец следует отбирать пробы в стаканы или брать монолит.

 

6.37. В процессе проведения операционного контроля каждая проба регистрируется с присвоением ей порядкового номера и в необходимых случаях индекса, обозначающего сооружение. Одна и та же нумерация разных проб, вне зависимости от журналов, в которые они заносятся, запрещается во избежание ошибок.

6.38. Одновременно с отбором проб при операционном контроле в случае особых требований проекта производится зарисовка в журнале характерных особенностей намытого грунта на карте намыва (на участке, где происходил намыв) с указанием отметок поверхности. Например, фиксируется граница гравийных отложений при намыве гравийных грунтов, отдельные пылевато-глинистые прослойки и их толщина в пределах боковой зоны и т.п. При намыве неоднородных плотин с ядром должно отмечаться фактическое местоположение уреза отстойного прудка и ядра, а также проектная граница прудка и ядра.

Примечание. Если толщина пылевато-глинистых прослоек окажется более 5-10 мм, и они распространяются на откосе намыва в пределах боковой зоны, занимая площадь большую, чем это допускается техническими условиями, геотехническая служба должна потребовать от организации, производящей работы, прекращения намыва и уборки этих прослоек перед возобновлением работ или сдвижки их в центральную зону.

 

6.39. При наличии в карьере линз глинистого грунта одновременно с грунтом, соответствующим проекту, на карту намыва поступают отдельные окатанные комки глины, которые могут образовать сплошное скопление "окатышей". Эти включения должны быть зафиксированы при текущем контроле. Окатыши разрешается оставлять в намытом теле при условии, если занимаемая ими площадь не превышает разрешаемую по Техническим условиям.

 

7. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ

 

7.1. Общие положения

 

7.1.1. Лабораторные испытания проб грунта, уложенного в тело сооружения и слагающего его основание, производятся, с одной стороны, для установления соответствия действительных характеристик грунтов требованиям проекта, а с другой - для использования их в поверочных расчетах прочности и устойчивости сооружения, а также фильтрационных расчетах.

Лабораторными испытаниями устанавливают:

- для песчаных и глинистых грунтов: гранулометрический состав, плотность сухого грунта, верхний и нижний пределы пластичности (для глинистых грунтов), влажность, относительную плотность (для песчаных грунтов), коэффициент фильтрации, компрессионные характеристики глинистых грунтов противофильтрационных элементов профиля плотины и основания, прочностные характеристики;

- для грунтов переходных зон и обратных фильтров: гранулометрический состав, плотность сухого грунта, относительную плотность, коэффициент фильтрации.

 

7.2. Отбор образцов грунта

 

7.2.1. Образцы грунта отбирают ненарушенного (монолит) или нарушенного сложения из зачищенных забоя и стен горных выработок (расчисток, шурфов, котлованов и т.п.) и буровых скважин. На монолите должна быть указана ориентация (отмечают верх монолита).

7.2.2. Монолиты мерзлого грунта, предназначенные для определения механических характеристик, отбирают из грунтов, имеющих толщину прослоек или прожилок льда не более 2 мм. При наличии более крупных включений льда монолиты отбирают из грунта между этими включениями. Монолиты мерзлого грунта отбирают при отрицательной температуре окружающего воздуха. Отбор монолитов мерзлого грунта можно производить и в теплое время года при условии немедленной их теплоизоляции или доставки в хранилище с отрицательной температурой воздуха.

7.2.3. Отбор образцов грунта нарушенного сложения следует производить из горных выработок с помощью ножа, лопаты и т.д., а также из скважин с помощью буровых наконечников или пробоотборников.

При отборе образцов талого водонасыщенного грунта, для которых не требуется сохранение природной влажности, бурение скважин осуществляется с применением глинистого раствора плотностью не менее 1200 кг/м³ (1,2 г/см³).

Для отбора образцов грунта, для которых требуется сохранение природной влажности, бурение скважин необходимо производить без применения промывочной жидкости или без подлива в них воды, с пониженным числом оборотов бурового наконечника или пробоотборника, а для отбора образцов мерзлого грунта, кроме того, длина скважины сокращается до 0,3 м.

Для отбора образцов мерзлого грунта бурение скважин допускается с продувкой воздухом, охлажденным до отрицательной температуры, близкой к температуре грунта.

7.2.4. Монолит из горных выработок, форма которого сохраняется без жесткой тары, необходимо отбирать в виде куска грунта, из которого затем следует вырезать образцы необходимого размера. При отборе монолита не допускается нарушение сложения грунта.

7.2.5. Монолит из горных выработок, форма, которого не сохраняется без жесткой тары, следует отбирать методом режущего кольца по ГОСТ 5180-84. Внутренний диаметр режущего кольца при отборе монолитов крупнообломочного грунта должен быть не менее 200 мм, монолитов остальных видов грунта - не менее 90 мм. Высота кольца должна быть не менее одного и не более двух диаметров.

7.2.6. Для отбора монолитов мерзлого грунта горные выработки необходимо проходить без предварительного протаивания грунта и при условии предохранения мест отбора монолита от протаивания и подтока поверхностных и надмерзлотных вод.

7.2.7. Диаметр монолитов из буровых скважин скального грунта должен быть не менее 50 мм, крупнообломочного - не менее 200 мм, песчаного и глинистого грунтов - не менее 90 мм при высоте не менее одного и не более трех диаметров.

7.2.8. Отбор монолитов скального грунта, не разрушающихся от воздействия промывочной жидкости и от механического воздействия бурового инструмента, следует производить с применением одинарных колонковых труб, оборудованных алмазными, твердосплавными или дробовыми колонками, а монолитов остальных скальных грунтов - двойными колонковыми трубами с внутренней невращающейся трубой в процессе отбора монолита.

В качестве промывочной жидкости при отборе монолитов одинарными колонковыми трубами допускается использование воды или глинистого раствора, а при отборе монолитов двойными колонковыми трубами - только глинистого раствора.

Отбор монолитов с помощью двойных колонковых труб необходимо производить при следующем режиме бурения:

 

Осевая нагрузка	600-1000 кг
Скорость вращения	менее 100 об/мин

 

7.2.9. Монолиты талых песчаных и глинистых грунтов следует отбирать в процессе бурения скважин без применения промывочной жидкости, без подлива воды в скважину с перекрытием водонасыщенных слоев грунта.

7.2.10. Монолиты талых плотных и средней плотности песчаных грунтов, глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции, плотных заторфованных грунтов с корнями растений надлежит отбирать с помощью обуривающих пробоотборников.

Обуривающий пробоотборник должен быть оборудован внутренним невращающимся стаканом (грунтоприемной гильзой). Скорость вращения пробоотборника при отборе монолита не должна превышать 60 об/мин, осевая нагрузка на пробоотборник - не более 100 кг.

7.2.11. Монолиты талых глинистых грунтов полутвердой и тугопластичной консистенции следует отбирать с помощью тонкостенных цилиндрических пробоотборников с заостренным снаружи нижним краем (рис. 5), погружаемых способом вдавливания со скоростью не более 2 м/мин.

 

 

Рис. 5. Пробоотборник

1 - режущее кольцо; 2 - насадка; 3 - боковые смотровые отверстия; 4 - верхние смотровые отверстия.

 

Внутренний диаметр башмака пробоотборника должен быть на 2-3 мм меньше внутреннего диаметра корпуса или грунтоприемной гильзы.

7.2.12. Монолиты талых рыхлых песчаных грунтов, глинистых грунтов мягкопластичной, текучепластичной и текучей консистенций, разложившихся торфов необходимо отбирать с помощью пробоотборников, погружаемых способом вдавливания со скоростью не более 0,5 м/мин.

Для отбора монолитов талых глинистых грунтов мягкопластичной консистенции надлежит использовать пробоотборники с частично перекрываемым входным отверстием; для отбора образцов рыхлых песчаных грунтов, глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции, разложившихся торфов - пробоотборники с полностью перекрываемым входным отверстием.

Внутренний диаметр башмака пробоотборника должен быть на 0,1-1 мм меньше внутреннего диаметра корпуса или грунтоприемной гильзы.

7.2.13. Монолиты талых глин с коэффициентом пористости e < 1,1, суглинков - с e < 0,9, супесей - с e < 0,7 при показателе их текучести I_L < 0,75 допускается отбирать с помощью тонкостенных цилиндрических пробоотборников с заостренным снаружи нижним краем, погружаемых забивным или вибрационным способами.

Внутренний диаметр башмака пробоотборника должен быть на 2-3 мм меньше внутреннего диаметра корпуса или грунтоприемной гильзы. Насадка должна иметь смотровые отверстия, через которые определяется выход грунта из кольца. Без них применять насадки нельзя, т.к. в процессе отбора возможно уплотнение грунта самой насадкой.

7.2.14. Кольца-пробоотборники следует изготовлять из стали с антикоррозионным покрытием или других материалов, не уступающих ей по твердости и коррозионной стойкости. Перед работой кольца тарируют. Тарировка колец производится периодически.

Кольца нумеруют, измеряют внутренний диаметр и высоту с погрешностью не более 0,1 мм и взвешивают. По результатам измерений вычисляют объем кольца с точностью до 0,1 см³.

Требования к размерам колец-пробоотборников приведены в табл. 19.

 

Таблица 19

 

Наименование грунтов	Размеры кольца-пробоотборника
	толщина стенки, мм	диаметр внутренний, мм	высота	угол заточки наружного режущего края
Талые пылевато-глинистые	1,5-2,0	d ³ 50	0,8 d ³ h > 0,3d	£30°
Талые и сыпуче-мерзлые песчаные	2,0-4,0	d ³ 70	d ³ h > 0,3d	То же
Мерзлые пылевато-глинистые	3,0-4,0	d ³ 80	h = d	45°

 

Пластинки с гладкой поверхностью (из стекла, металла и т.д.) нумеруют и взвешивают.

7.2.15. Для снижения трения кольцо-пробоотборник смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки.

7.2.16. Верхнюю зачищенную плоскость образца грунта выравнивают, срезая излишки грунта ножом. Устанавливают на ней режущий край кольца и винтовым прессом или вручную через насадку слегка вдавливают кольцо в грунт, фиксируя границу пробы для испытаний. Затем грунт снаружи кольца обрезают на глубину 5-10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1-2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере срезания грунта, легким нажимом пресса или насадки насаживают кольцо на столбик грунта, не допуская перекосов. После заполнения кольца грунт подрезают на 8-10 мм ниже режущего края кольца и отделяют его.

Грунт, выступающий за края кольца, срезают ножом, зачищают поверхность грунта в кольце вровень с его краями и закрывают торцы гладкими пластинками.

При пластичном или сыпучем грунте кольцо плавно, без перекосов вдавливают в него и лишний грунт вокруг кольца удаляют. Затем зачищают грунт на торцевых поверхностях и накрывают пластинками. Качество зачистки поверхностей контролируют металлической линейкой. Отсутствие следа ребра линейка и просвета между ребром и поверхностью грунта соответствует хорошему качеству подготовки поверхностей.

7.2.17. Отбор монолитов талого грунта с помощью буровых наконечников не допускается, за исключением случаев, когда для углубления скважин необходимо использовать одинарные и двойные колонковые трубы (п.7.2.8) или пробоотборники пп.7.2.10-13).

7.2.18. Монолиты мерзлого грунта следует отбирать из скважин с помощью буровых наконечников или пробоотборников, обеспечивающих ненарушенное сложение и сохранение мерзлого состояния грунта.

Для отбора монолитов мерзлого грунта бурение скважин надлежит производить с соблюдением требований п.7.2.3.

 

7.3. Упаковка образцов грунта [2]

 

7.3.1. Согласно ГОСТ 12071-84 образцы грунта нарушенного сложения, для которых не требуется сохранение природной влажности, следует укладывать в тару, обеспечивающую сохранение мелких частиц грунта (обычно мешочки из плотной материи, плотной водостойкой бумаги или синтетических пленок).

7.3.2. Образцы грунта нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, необходимо укладывать в металлические коррозионностойкие или пластмассовые банки с герметически закрывающимися крышками.

Примечание. Образцы грунта нарушенного сложения, предназначенные для определения природной влажности, допускается укладывать в мешочки из синтетической пленки при условии взвешивания образцов немедленно после их отбора.

 

7.3.3. Вместе с образцом грунта нарушенного сложения внутрь тары, не имеющей выгравированного номера, следует укладывать этикетку, завернутую в кальку, покрытую слоем парафина; другую - необходимо наклеивать на тару. Содержание этикетки допускается надписывать на таре. Если тара имеет выгравированный номер, то все записи следует делать в журнале со ссылкой на номер тары.

7.3.4. Монолиты грунта, отобранные из горных выработок и буровых скважин, необходимо немедленно изолировать от наружного воздуха следующими способами:

а) монолиты, отобранные без жесткой тары, следует запарафинировать, туго обмотать слоем марли, предварительно пропитанной расплавленным смешанным с гудроном парафином. Затем весь монолит в марле надлежит покрыть слоем парафина, обмотать вторым слоем марли, также пропитанной парафином, и еще раз покрыть слоем парафина толщиной не менее 1 мм. До парафинирования на верхнюю грань монолита следует положить этикетку, завернутую в кальку, покрытую парафином. Второй экземпляр этикетки, смоченный расплавленным парафином, необходимо прикрепить сверху запарафинированного монолита и также покрыть тонким слоем парафина.

Монолиты мерзлого грунта допускается упаковывать способом намораживания на них корки льда толщиной не менее 1 см. Для этого завернутый в пленку или кальку монолит многократно следует погрузить в воду или облить пресной охлажденной водой. После каждого погружения поверхность монолита покрывается ледяной коркой. Второй экземпляр этикетки надлежит прикрепить сверху упакованного монолита перед последним погружением или обливанием водой;

б) монолиты, отобранные в жесткую тару, необходимо упаковывать в этой же таре. Открытые торцы следует закрывать жесткими крышками с резиновыми прокладками. Если резиновые прокладки отсутствуют, места соединения крышки с тарой надлежит покрыть двойным слоем изоляционной ленты или залить расплавленным парафином. При отсутствии жестких крышек торцы следует парафинировать. В последнем случае перед заливкой парафина на открытые торцы необходимо положить 2-4 слоя марли, пропитанной парафином. На верхнюю грань монолита между резиной и крышкой или между слоями парафина надлежит положить этикетку. Вторую этикетку следует прикрепить на боковой поверхности жесткой тары.

7.3.5. Парафин, применяемый для изоляции монолитов, должен иметь температуру несколько выше точки его плавления (обычно 57-60 °С). Для увеличения пластичности парафина в него необходимо добавлять 35-50% (по массе) гудрона.

Примечание. Допускается для изолирования монолитов применять вместо смеси парафина с гудроном заменители (например, смесь: 60% парафина, 25% воска, 10% канифоли и 5% минерального масла или смесь: 37,5% воска, 37,5% канифоли, 25% окиси железа), обладающие достаточными свойствами изоляции и пластичности.

 

7.3.6. Упаковку монолитов мерзлого грунта следует осуществлять при отрицательной температуре окружающего воздуха.

7.3.7. На этикетке образца должны быть указаны:

- наименование организации, производящей изыскания;

- название или номер изыскательской партии (экспедиции);

- наименование объекта (участка);

- номер образца;

- название выработки и ее номер;

- глубина отбора образца;

- наименование грунта по визуальному определению;

- температура мерзлого грунта;

- должность и фамилия лица, производившего отбор образца, и его подпись;

- дата отбора образца.

Этикетки должны заполняться четко простым графитовым карандашом, исключающим возможность обесцвечивания или расплывания записей.

7.3.8. Образцы грунта, предназначенные для транспортирования в лаборатории, расположенные на значительном расстоянии от места отбора, необходимо упаковывать в ящики.

Укладка монолитов грунта в ящик должна быть плотной, с заполнением свободного пространства между ними влажными (для монолитов талого грунта) или сухими (для монолитов мерзлого грунта) древесными опилками, стружкой или аналогичными им по свойствам материалами.

При укладке в ящик монолиты грунта следует отделять от стен слоем заполнителя толщиной 3-4 см и друг от друга слоем толщиной 2-3 см.

Внутрь ящика, под верхнюю крышку, необходимо положить завернутый в кальку список образцов со сведениями, указанными в этикетке. Ящики надлежит пронумеровать, снабдить надписями: "Верх", "Не бросать" и "Не кантовать", а также адресами получателя и отправителя.

 

7.4. Транспортирование и хранение образцов грунта

 

7.4.1. Транспортирование образцов грунта (без упаковки в ящики) в лаборатории, расположенные в непосредственной близости от места отбора, следует производить обязательно в сопровождении лица, ответственного за сохранность доставляемых образцов.

7.4.2. Монолиты грунта при транспортировании не должны подвергаться резким динамическим и температурным воздействиям.

7.4.3. Монолиты талых грунтов, упакованные в ящики, необходимо транспортировать при положительной температуре окружающего воздуха, а монолиты мерзлых грунтов - при отрицательной температуре воздуха или транспортом, оборудованным холодильными камерами, в которых поддерживается отрицательная температура.

7.4.4. Образцы талого грунта, для которых требуется сохранение природной влажности, следует хранить в помещениях или камерах с относительной влажностью воздуха 50-60% при температуре не ниже плюс 2 и не выше плюс 20 °С.

7.4.5. Монолиты мерзлого грунта, доставленные в лабораторию, необходимо хранить в помещениях или камерах с относительной влажностью воздуха 80-90% при отрицательной температуре.

7.4.6. Срок хранения упакованных образцов грунта нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, не должен превышать двух суток, считая с момента отбора образцов до их лабораторных исследований.

Примечание. Образцы грунта нарушенного сложения, для которых требуется сохранение природной влажности, взвешенные немедленно после их отбора, допускается хранить более двух суток.

 

7.4.7. Сроки хранения упакованных монолитов (с момента отбора до начала лабораторных исследований) в помещениях или камерах, соответствующих требованиям п.7.4.4, не должны превышать для талых скальных, маловлажных песчаных, а также глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенций - 3 месяца; других видов талых грунтов - 1,5 месяца.

7.4.8. Срок хранения упакованных монолитов (с момента отбора до начала лабораторных исследований) при отсутствии помещений или камер, соответствующих требованиям п.7.4.4, не должен превышать 15 суток.

7.4.9. Монолиты грунта, имеющие повреждения гидроизоляционного слоя и дефекты упаковки или хранения, использовать в лабораторных испытаниях запрещается. Их можно применять как образцы грунта нарушенного сложения.

 

7.5. Определение гранулометрического состава песчаных, глинистых и крупнообломочных грунтов

 

7.5.1. Общие положения

 

7.5.1.1. Гранулометрический состав является одним из важных факторов, определяющих физико-механические свойства грунта, и используется для классификации грунта; приближенной оценки водопроницаемости несвязных грунтов; оценки пригодности грунтов для использования в качестве земляных сооружений; определения возможных явлений суффозии в теле сооружений и их оснований и т.п.

7.5.1.2. Методы определения гранулометрического состава зависят от вида грунта.

Для песков, содержащих частицы с диаметром меньше 0,1 мм в количестве менее 10%, производится только ситовой анализ.

Для песков, у которых ситовой анализ недостаточен для расчета d₁₀, d₆₀ и коэффициента разнозернистости, необходимо дальнейшее разделение грунта на фракции. При этом метод разделения в зависимости от процента содержания частиц меньше 0,01 мм выбирают следующий:

- для песков, содержащих частицы диаметром меньше 0,01 мм в количестве менее 10% - анализ методом отмучивания;

- для песков, содержащих частицы диаметром меньше 0,01 мм в количестве более 10% - ареометрический анализ.

7.5.1.3. Гранулометрический анализ связных грунтов производится ареометрическим методом. При наличии частиц диаметром крупнее 1 мм в количестве более 10% кроме ареометрического производится ситовой анализ.

Для грунтов, требующих комбинированного анализа (ситового, отмучивания, ситового-ареометрического), на анализ отбираются две средние пробы: одна для ситового анализа и одна для отмучивания или ареометра. Представительность этих проб оценивается по проценту содержания контрольной фракции (0,25-0,1 мм), которая определяется ситовым анализом для большой навески и предварительным разделением на малых ситах перед отмучиванием или ареометрическим анализом.

7.5.1.4. Подготовка пробы грунта при разделении ее на фракции выполняется:

- для выделения частиц размером более 0,1 мм - растиранием грунта;

- для выделения частиц размером менее 0,1 мм - размачиванием, кипячением в воде с добавлением аммиака и растиранием грунта, а для грунтов, суспензия которых коагулирует при опробовании на коагуляцию, - растиранием грунта и добавлением пирофосфорнокислого натрия;

- для определения гранулометрического состава глинистого грунта максимальной диспергации - кипячением в воде с добавлением пирофосфорнокислого натрия.

Примечание. Гранулометрический анализ намытых грунтов производится без предварительного промыва их водой, кипячение грунтов с добавлением диспергатора [63] не требуется.

 

7.5.1.5. При определении гранулометрического состава глинистых грунтов ареометрическим или пипеточным методом цилиндры, в которых производится отстаивание суспензии, не должны подвергаться колебаниям температуры и сотрясениям.

7.5.1.6. Взвешивание проб грунта на технических весах должно производиться с погрешностью до 0,01 г, а при массе проб грунта 1000 г и более взвешивание допускается производить с погрешностью до 1 г. Взвешивание на аналитических весах должно производиться с точностью до 0,001 г.

Результаты вычисления гранулометрического и микроагрегатного состава грунтов должны определяться с точностью до 0,1%.

 

7.5.2. Ситовой анализ

 

7.5.2.1. Ситовой анализ выполняется для песков, а также для связных грунтов, содержащих более 10% частиц диаметром более 1,0 мм.

7.5.2.2. Для определения гранулометрического состава песчаных грунтов путем ситового анализа применяется следующая аппаратура: технические весы; набор сит с поддоном (сита с размерами отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм по ГОСТ 12536-79); фарфоровая ступка и пестик с резиновым наконечником (по ГОСТ 9147-80Е); сушильный шкаф; эксикатор (по ГОСТ 23932-79Е); чашка фарфоровая (по ГОСТ 9147-80Е); груша резиновая; кисточка для сметания частиц с сит; нож.

7.5.2.3. Гранулометрический состав песчаных грунтов определяют ситовым методом: без промывки водой - при выделении частиц размером от 10 до 0,5 мм; с промывкой водой - при выделении частиц размером от 10 до 0,1 мм.

7.5.2.4. Для разделения грунта на фракции ситовым методом без промывки водой применяют сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5 мм; при ситовом методе с промывкой водой - сита с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм.

Сита монтируют в колонку, размещая их от поддона в порядке увеличения размера отверстий.

7.5.2.5. Среднюю пробу для анализа отбирают по методу квадратов. Для этого расстилают грунт тонким слоем 3-5 см на листе плотной бумаги или фанеры, проводят ножом в продольном и поперечном направлениях борозды, разделяя поверхность грунта на квадраты, и отбирают понемногу из каждого квадрата.

Масса средней пробы согласно ГОСТ 12536-79 должна составлять:

- для грунтов, не содержащих частиц размером более 2 мм, 100 г;

- для грунтов, содержащих до 10% (по массе) частиц размером более 2 мм, 500 г;

- для грунтов, содержащих от 10 до 30% частиц размером более 2 мм, 1000 г;

- для грунтов, содержащих свыше 30% частиц размером более 2 мм, не менее 2000 г.

7.5.2.6. При разделении грунта на фракции без промывки водой, отбирают среднюю пробу из грунта в воздушно-сухом состоянии методом квадратов и взвешивают ее. Просеивают взвешенную пробу грунта сквозь набор сит (с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5 мм) с поддоном ручным или механизированным способом. При использовании вибрационной ситовой установки с соответствующей калиброванной сеткой необходим периодический контроль ареометрическим способом. При просеивании пробы грунта массой более 1000 г рекомендуется высыпать грунт в верхнее сито в два приема. Фракции грунта, задержавшиеся на ситах, высыпают, начиная с верхнего сита, в ступку и дополнительно растирают пестиком с резиновым наконечником, после чего вновь просеивают на этих же ситах. Полноту просеивания фракций грунта проверяют встряхиванием над листом бумаги. Если при этом на лист выпадают частицы, то их высыпают на следующее сито; просев продолжают до тех пор, пока на бумагу перестанут выпадать частицы.

7.5.2.7. Взвешивают каждую фракцию, оставшуюся на ситах и поддоне. Суммируют массу всех фракций и сравнивают с массой взятой на анализ пробы. При расхождении массы более чем на 1% анализ повторяют.

Потерю грунта при просеивании разносят по всем фракциям пропорционально их массе. Содержание каждой фракции (Ф_i) в процентах вычисляют по формуле:

Ф_i = (m_fi / m_n) · 100,                                                        (14)

где m_fi - масса данной фракции, г; m_n - масса взятой для анализа навески, г.

Результаты вычислений представляют с точностью до 0,1%. Результаты анализа обобщают в виде таблицы, в которой указывают процентное содержание в грунте фракций размером более 10; 10-5; 5-2; 2-1; 1-0,5 и менее 0,5 мм (приложение 1, форма 2), а также графика гранулометрического состава.

7.5.2.8. При разделении грунта на фракции с промывкой водой отбирают среднюю пробу грунта, высыпают ее в заранее взвешенную фарфоровую чашку, смачивают водой и растирают пестиком с резиновым наконечником. Затем заливают грунт водой, взмучивают суспензию и дают отстояться 10-15 с. Сливают воду с неосевшими частицами (взвесь) сквозь сито с отверстиями размером 0,1 мм. Взмучивание и сливание производят до полного осветления воды над осадком. Смывают оставшиеся на сите частицы при помощи резиновой груши в фарфоровую чашку, а отстоявшуюся воду сливают. Высушивают грунт в фарфоровой чашке до воздушно-сухого состояния и взвешивают чашку с грунтом.

Определяют массу частицы размером менее 0,1 мм по разности между массой, взятой для анализа средней пробы, и массой высушенного грунта после отмывки частиц размером менее 0,1 мм.

Просеивают грунт сквозь набор сит с размерами отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Полноту просеивания фракций грунта сквозь каждое сито проверяют над листом бумаги. Взвешивают каждую в отдельности фракцию, задержавшуюся на ситах. Потерю грунта при просеивании разносят по фракциям пропорционально их массе.

Вычисляют процентное содержание каждой фракции по формуле (14). Результаты анализа представляют в виде таблицы, в которой указывают процентное содержание в грунте фракций размером более 10; 10-5; 5-2; 2-1; 1-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,1 и менее 0,1 мм с указанием метода определения (см. приложение 1, форма 3).

 

7.5.3. Ареометрический анализ

 

7.5.3.1. Ареометрический анализ применяется для определения гранулометрического состава глинистых грунтов. Ареометрический метод основан на использовании различной скорости осаждения в воде различных по крупности частиц грунта.

7.5.3.2. Для определения гранулометрического состава глинистых грунтов ареометрическим методом применяется следующая аппаратура: аналитические весы, технические весы, ареометр со шкалой 0,995-1,030 и ценой деления 0,001 (рис. 6), набор сит (с поддоном) с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм (по ГОСТ 12536-79); фарфоровая ступка и пестик с резиновым наконечником (по ГОСТ 9147-80Е); сушильный шкаф; эксикатор (по ГОСТ 23932-79Е); чашки фарфоровые (по ГОСТ 9147-80Е); коническая плоскодонная колба емкостью 750-1000 мл; обратный холодильник; воронки диаметром 2-3 см и ~14 см (по ГОСТ 8613-64); стеклянные стаканчики (по ГОСТ 23932-79Е); фарфоровые тигли (по ГОСТ 9147-73); стеклянный мерный цилиндр емкостью 1 л и диаметром 60±2мм; термометр с точностью измерения до 0,5 °С (по ГОСТ 2823-73Е); мешалка; секундомер; промывалка; пипетки на 5 и 50 мл; линейка на 20 см с миллиметровыми делениями; кисточка для сметания частиц с сит; нож.

 

 

Рис. 6. Ареометр со шкалой 0,995-1,030 и ценой деления 0,001

 

7.5.3.3. Определение гранулометрического состава глинистых грунтов ареометрическим методом производят путем измерения плотности суспензии ареометром, предварительно протарированным.

При разделении на фракции пробы, суспензия которой при опробовании на коагуляцию не коагулирует, для промывания, смывания осадков и разбавления суспензии должна применяться дистиллированная вода с добавлением 25-процентного раствора аммиака с концентрацией 0,5 см³ на 1 л воды.

Отбирают методом квадратов пробу грунта массой 200 г в воздушно-сухом состоянии и просеивают сквозь набор сит с размером отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5 мм. Взвешивают фракции грунта, задержавшиеся на ситах и прошедшие в поддон. Если в образце нет крупных частиц, просеивание сквозь сита с размером отверстий 1 мм и более не производят.

Отбирают методом квадратов среднюю пробу из грунта, прошедшего сквозь сито с размером отверстий 1 мм, в заранее взвешенную фарфоровую чашечку и взвешивают ее. Масса средней пробы должна быть: для глин около 20 г, для суглинков около 30 г, для супесей около 40 г, для глинистых песков - 50-55 г. У илов, черноземов и других грунтов гранулометрический состав определяют на образцах с природной влажностью. Пробу из этих грунтов отбирают с учетом их влажности, увеличив соответственно величину навески.

Одновременно с взятием средней пробы для определения зернового состава таких грунтов отбирают пробу для нахождения количества гигроскопической воды и плотности частиц у грунтов воздушно-сухого состояния, для определения влажности и плотности частиц у илов, черноземов и т.п.

Примечание. Допускается величину плотности частиц грунта назначать по справочным данным.

 

Производят опробование суспензии грунта на коагуляцию. Отбирают методом квадратов пробу грунта массой около 2 г, растирают ее с 4-6 см³ дистиллированной воды в фарфоровой чашке пестиком с резиновым наконечником. Затем доливают в чашку еще 14-16 см³ дистиллированной воды и кипятят суспензию в течение 5-10 минут. Выливают суспензию в пробирку или в мерный цилиндр емкостью 100-150 мл и доливают дистиллированную воду в таком количестве, чтобы объем суспензии был равен около 100 см³ - для глин, 70 см³ - для суглинков и 50 см³ - для супесей.

Взбалтывают суспензию и оставляют в покое на сутки. Если суспензия за это время коагулирует, выпавший на дно пробирки (или мерного цилиндра) осадок должен иметь рыхлую, хлопьевую структуру, а жидкость над осадком будет прозрачной.

Среднюю пробу, суспензия которой при опробовании на коагуляцию не коагулирует, переносят в колбу емкостью 750-1000 мл, сливая остаток пробы в чашке струей воды. Доливают в колбу воду так, чтобы общее количество воды было десятикратным по отношению к массе средней пробы грунта. Грунт, залитый водой, выдерживают одни сутки. Прибавляют в колбу 1 см³ 25%-ого раствора аммиака, закрывают ее пробкой с обратным холодильником или воронкой диаметром 2-5 см и кипятят суспензию в течение 1 часа. Охлаждают суспензию до комнатной температуры, затем сливают ее сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм в стеклянный цилиндр емкостью 1 л, для чего в цилиндр вставляют воронку диаметром примерно 14 см, а в нее сито. Оставшиеся на внутренней поверхности колбы частицы грунта следует тщательно смыть водой.

К средней пробе грунта, суспензия которого при опробовании на коагуляцию коагулирует, добавляют воду, взбалтывают и сливают взвесь в стеклянный цилиндр сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм, не производя в течение суток размачивания и последующего кипячения.

Смывают задержавшиеся на сите частицы и агрегаты струей воды в фарфоровую чашку, где их тщательно растирают резиновым пестиком. Сливают образовавшуюся в чашке взвесь в цилиндр сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм. Растирание осадка в чашке и сливание взвеси сквозь сито продолжают до полного осветления воды над частицами, оставшимися на дне чашки.

Добавляют задержавшиеся на сите частицы к частицам, оставшимся на дне фарфоровой чашки, переносят их в заранее взвешенный фарфоровый тигель или стеклянный бюкс, выпаривают на песчаной бане, высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы и просеивают сквозь сита с размером отверстий 0,5; 0,25 и 0,1 мм. При анализе илов, черноземов и других грунтов высушенные до постоянной массы частицы просеивают сквозь набор сит с размерами отверстий 10; 5; 2; 0,5; 0,25; 0,1 мм.

Частицы, прошедшие сквозь сито с размерами отверстий 0,1 мм, переносят в цилиндр с суспензией. Взвешивают фракции, задержавшиеся на ситах. Цилиндр доливают водой (если это потребуется) до 1 л.

При анализе пробы, суспензия которой при опробовании на коагуляцию коагулирует, перед доливанием воды в цилиндр добавляют в него 25 см³ раствора пирофосфорнокислого натрия: 4% - из расчета на безводный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂O₇); 6,7% - из расчета на водный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂O₇·10H₂O).

Взбалтывают суспензию мешалкой в течение 1 мин, замечают время окончания взбалтывания и, спустя 20 с, осторожно опускают ареометр в суспензию. Ареометр должен свободно плавать, не касаясь стенок цилиндра.

Производят первые отсчеты плотности суспензии по верхнему краю мениска через 30 с, 1, 2 и 5 мин после начала опыта (после окончания взбалтывания), не вынимая ареометра из суспензии. Отсчеты по ареометру не должны превышать 5-7 с.

По табл. 20 определяется время взятия отсчета по ареометру после окончания взбалтывания суспензии.

 

Таблица 20

 

Диаметр фракции зерен грунта, мм	Время от конца взбалтывания суспензии до замера ее плотности
Менее 0,05	1 мин
" 0,01	30 мин
" 0,005	3 ч

 

Примечание. Для удобства работы с ареометром берут упрощенные отсчеты, т.е. отбрасывают единицу и переносят запятую на три знака вправо; в этом случае тысячные деления будут представлять собой целые числа, а десятитысячные, которые берут на глаз - десятые.

 

Ареометр вынимают из суспензии и опускают его в цилиндр с дистиллированной водой.

Последующие отсчеты плотности суспензии производят через 15, 30 мин, 1; 1,5; 3 и 4 часа. Ареометр опускают в суспензию за 5-10 с до очередного замера немного глубже, чем при предыдущем замере. После взятия каждого отсчета ареометр из суспензии вынимают.

Контроль за температурой суспензии осуществляют ее замерами с точностью до 0,5 °С в течение первых 5 мин (до начала опыта) и затем после каждого замера плотности суспензии ареометром. При температуре, отличающейся от плюс 20 °С, к отсчетам по ареометру вносят температурную поправку, определяемую по табл. 21.

 

Таблица 21

 

Температурные поправки к отсчетам по ареометру

 

Температура суспензии, °С	Поправки к отсчету по ареометру
10,0	-1,2
10,5	-1,2
11,0	-1,2
11,5	-1,1
12,0	-1,1
12,5	-1,0
13,0	-1,0
13,5	-0,9
14,0	-0,9
14,5	-0,8
15,0	-0,8
15,5	-0,7
16,0	-0,6
16,5	-0,6
17,0	-0,5
17,5	-0,4
18,0	-0,3
18,5	-0,3
19,0	-0,2
19,5	-0,1
20,0	0,0
20,5	+0,1
21,0	+0,2
21,5	+0,3
22,0	+0,4
22,5	+0,5
23,0	+0,6
23,5	+0,7
24,0	+0,8
24,5	+0,9
25,0	+1,0
25,5	+1,1
26,0	+1,3
26,5	+1,4
27,0	+1,5
27,5	+1,6
28,0	+1,8
28,5	+1,9
29,0	+2,1
29,5	+2,2
30,0	+2,3

 

В отсчеты плотности суспензии вносят также поправки на нулевое показание ареометра, диспергатор и высоту мениска.

 

Обработка результатов анализа

 

7.5.3.4. Вычисляют процентное содержание фракций размером более 10; 10-5; 5-2; 2-1; 1-0,5 мм по формуле (14); массу навески m_n = m₁ берут с поправкой на гигроскопическую воду или природную влажность.

Вычисляют массу средней пробы грунта (m_o,g) в граммах без гигроскопической воды или природной влажности (вносят поправку на гигроскопическую воду или природную влажность) по формуле:

m_o,g = m₂ / (1 + 0,01 W_g),                                                  (15)

где m₂ - масса средней пробы в воздушно-сухом состоянии (или с природной влажностью), г; W_g - количество гигроскопической воды (или природная влажность), %.

Вычисляют содержание фракций размером более 0,25 мм и более 0,1 мм (L) в процентах по формуле:

,                                             (16)

где m_o - масса данной фракции, высушенной до постоянной величины, г; m_o,g - масса средней пробы грунта с поправкой на гигроскопическую воду или природную влажность, г;  - суммарное содержание фракции размером более 0,5 мм, %.

Производят расчет диаметра частиц d в миллиметрах по номограмме или по формуле:

,                                                       (17)

где h_R - путь частиц от поверхности жидкости до центра водоизмещения ареометра, соответствующий исправленному отсчету R; v - коэффициент вязкости воды (в пуазах), определяемый по табл. 22 в зависимости от температуры; g - ускорение силы тяжести, равное 981 см/с²; r_s - плотность частиц грунта, г/см³; r_W - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³; t_R - время от начала взбалтывания суспензии до взятия отсчета R, с.

 

Таблица 22

 

Коэффициент вязкости воды при температурах от 10 до 40 °С

 

Температура, °С	Коэффициент вязкости v, П (см2/c)
10	0,01308
11	0,01272
12	0,01236
13	0,01208
14	0,01171
15	0,01140
16	0,01111
17	0,01086
18	0,01056
19	0,01050
20	0,01005
21	0,00981
22	0,00958
23	0,00936
24	0,00914
25	0,00894
26	0,00874
27	0,00854
28	0,00836
29	0,00818
30	0,00801
31	0,00784
32	0,00768
33	0,00752
34	0,00737
35	0,00722
36	0,00718
37	0,00695
38	0,00681
39	0,00668
40	0,00656

 

Вычисляют содержание частиц SФ_i в процентах размером менее данного диаметра (определенного по номограмме согласно рис. 7) по формуле:

,                                       (18)

где R - исправленный отсчет по ареометру; r_s - плотность частиц грунта, г/см³; r_W - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³; m_o,g - масса средней пробы грунта с поправкой на гигроскопическую воду или природную влажность, г;  - суммарное содержание фракций более 0,5 мм, %.

 

 

Рис. 7. Номограмма для ареометрического анализа. Арабские цифры в ключе - порядок хода определений

 

Строят кривую зернового состава в полулогарифмическом масштабе. На оси абсцисс откладывают логарифмы диаметров частиц, а на оси ординат - процентное содержание частиц. По полученной кривой графически определяют процентное содержание фракций размером 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,05; 0,05-0,01; 0,01-0,005 и менее 0,005 мм.

Результаты анализа представляют в виде таблицы, в которой указывают процентное содержание фракций размером более 10; 10-5; 5-2; 2-1; 1-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,05; 0,05-0,01; 0,01-0,005 и менее 0,005 мм (приложение 1, форма 3).

Результаты анализа сопровождают указанием процентного содержания гигроскопической воды (или природной влажности) и вещества, примененного для стабилизации суспензии.

7.5.3.5. Ситовой анализ глинистых грунтов, сопутствующий ареометрическому, заканчивается выделением фракции меньше 1 мм, которая считается контрольной. Совпадение результатов ситового и ареометрического анализов по определению этой фракции указывает на идентичность проб. Анализ считается удовлетворительным, если расхождение результатов не превышает 5%.

7.5.3.6. Тарировка ареометра и номограммы для расчета частиц грунта.

 

Правила пользования номограммой (рис. 7):

 

а) Определение расстояния от поверхности жидкости до центра водоизмещения ареометра h_R, соответствующего каждому делению шкалы ареометра (каждому тысячному делению), производят для каждого ареометра отдельно.

По величине h_R тарируют номограмму для определения диаметра частиц согласно п.и).

б) Расстояние h_R (в сантиметрах) для каждого тысячного деления шкалы ареометра вычисляют по формуле:

h_R = [(N - M) / N] l + (a - b),                                                (19)

где N - число тысячных делений на шкале ареометра от деления 1,030 до деления 1,000, т.е. 30 (величины, постоянные для данного ареометра); M - число тысячных делений на шкале ареометра от деления 1,000 до поверхности суспензии (величина переменная, зависящая от погружения ареометра), M всегда равно отсчету по ареометру; l - длина шкалы ареометра от деления 1,030 до деления 1,000 см (величина постоянная для данного ареометра); a - расстояние от деления шкалы ареометра 1,030 до центра водоизмещения луковицы в см (величина постоянная для данного ареометра); b - высота подъема воды в цилиндре при погружении ареометра до центра водоизмещения луковицы в см (величина переменная, зависящая от погружения ареометра).

В формулу подставляют значения M от 1 до 30.

в) Высоту поднятия воды в цилиндре при погружении ареометра до центра водоизмещения луковицы b (в сантиметрах) определяют по формуле:

b = V₀ / 2F,                                                                (20)

где V₀ - объем луковицы ареометра для деления на шкале ареометра 1,030 см³; F - площадь сечения цилиндра, в котором производят анализ, см².

г) Объем луковицы ареометра V₀ определяют следующим образом:

В стеклянный мерный цилиндр емкостью 1 л наливают 900-920 см³ дистиллированной воды, имеющей температуру 20 °С. Погружают ареометр до деления 1,030 и отсчитывают подъем уровня воды. Разность между уровнем воды при погруженном ареометре и без него равна объему луковицы V₀.

д) Расстояние от деления шкалы ареометра 1,030 до центра водоизмещения луковицы a определяют следующим образом. В стеклянный цилиндр, в котором будут производить анализ суспензии, наливают 900 см³ дистиллированной воды, имеющей температуру 20 °С. Погружают ареометр до подъема уровня воды в цилиндре на половину объема луковицы. От этого уровня воды замеряют расстояние до показания 1,030 на шкале ареометра. Измеренное расстояние есть величина a.

е) Поправку на нулевое показание ареометра определяют следующим образом. Наполняют стеклянный мерный цилиндр дистиллированной водой, имеющей температуру 20 °С, и погружают ареометр в воду. Производят отсчет плотности воды. Полученный отсчет принимают за единицу плотности.

Разность между принятой единицей и замеренным отсчетом по ареометру равна поправке, которую вводят в расчет. Поправку прибавляют к каждому отсчету по шкале ареометра, если ареометр при проверке показывает менее 1,000, и вычитают, если ареометр показывает более 1,000.

ж) Поправку на высоту мениска вводят в расчет, если ареометр градуирован на заводе по нижнему краю мениска. Если ареометр градуирован по верхнему краю мениска, поправку на мениск не учитывают.

В стеклянный мерный цилиндр, в котором будут производить анализ суспензии, наливают воду, имеющую температуру 20 °С, и опускают ареометр. Производят отсчеты по нижнему и верхнему краям мениска. Разница между замеренными отсчетами есть поправка на высоту мениска. Поправку прибавляют к каждому отсчету по шкале ареометра при замерах плотности суспензии.

з) Поправку на диспергатор определяют следующим образом. В стеклянный мерный цилиндр наливают 950 см³ дистиллированной воды, опускают ареометр и производят отсчет по верхнему краю мениска. Добавляют в цилиндр диспергирующее вещество в требуемом количестве. Затем доливают в цилиндр воду до 1 л, смесь взбалтывают, опускают в нее ареометр и вновь производят отсчет по верхнему краю мениска. Разность между вторым и первым отсчетом есть поправка на диспергатор. Поправку вычитают из каждого отсчета по шкале ареометра при замерах плотности суспензии.

и) Тарировку номограммы (рис. 7), составленной по формуле Стокса и включающей смесь шкал, производят следующим образом. Заполняют правую сторону шкалы VII номограммы, т. е. наносят значения M против соответствующих им значений h_R (левая сторона шкалы), рассчитанных по формуле (19).

к) При определении диаметра частиц по номограмме пользуются ключом, изображенным на чертеже.

Определение по номограмме диаметра частиц, соответствующего отсчету по ареометру, производят в следующем порядке:

- накладывают линейку на шкалу III в точке, соответствующей плотности частиц грунта, и на шкалу II в точке, соответствующей температуре суспензии; находят точку пересечения со шкалой I;

- на шкале VII (на правой стороне) отмечают точку, соответствующую исправленному отсчету по ареометру (с поправками на температуру, высоту мениска, нулевое показание ареометра, диспергатор), соединяют ее линейкой с точкой на шкале VI, соответствующей времени отсчета, и находят точку пересечения со шкалой V (шкалой скорости падения частиц);

- соединяют линейкой найденные точки на шкале I и шкале V и на пересечении со шкалой IV получают точку, обозначающую искомый диаметр.

 

7.5.4. Метод отмучивания

 

Метод отмучивания позволяет разделить на две фракции частицы размером от 0,1 до 0,01 мм.

7.5.4.1. Этот метод применяется только для песков и только в тех случаях, когда разделение частиц до крупности d = 0,01 мм достаточно для расчета d₆₀, d₁₀ и коэффициента разнозернистости (K_60,10), т.е. в тех случаях, когда частиц с диаметром меньше 0,01 мм содержится в песке в количестве, не превышающем 10%.

7.5.4.2. Метод отмучивания основан на использовании различия в скорости падения в воде частиц грунта различной крупности. При работе с суспензией обычной температуры (12-25 °С) высота сливаемого слоя и время отстаивания суспензии назначаются по табл. 23.

 

Таблица 23

 

Диаметр отмучиваемой фракции, мм	Расстояние от дна стакана до поверхности суспензии		Высота сливаемого слоя	Время от окончания взмучивания до слива, с
	до слива	после слива
0,01-0,05	12	6	6	30
<0,01	6	4	2	240

 

При работе с суспензией при t = 12-25 °С температурные поправки не вводятся, так как изменение температуры в указанных пределах практически не влияет на скорость падения частиц в воде.

7.5.4.3. Определение гранулометрического состава грунта методом отмучивания производится на приборе "СУ". Все основные части прибора (за исключением приспособления для взмучивания суспензии) смонтированы на центральной металлической стойке, жестко скрепленной с панелью, на которую при работе прибора устанавливаются сливные сосуды. Стойка и панель при помощи подшипника соединены с плоским треножником с таким расчетом, чтобы они могли вращаться вокруг стойки. Градуированные стаканы устанавливаются на упоры, представляющие собой винтовые подъемники, и удерживаются пружинными зажимами. Винтовые подъемники посредством кронштейнов соединяются с муфтой, которая может в некоторых пределах перемещаться по центральной стойке и закрепляться стопорным приспособлением. Перемещение и последующее закрепление муфты позволяет грубо регулировать высоту закрепления стаканов. Более тонкая регулировка достигается винтовыми подъемниками, позволяющими изменять положение стаканов в зажимах. Сифоны для слива суспензии крепятся в специальных держателях, скрепленных кронштейнами с муфтой, скользящей по центральной стойке. Эта муфта удерживается на любой высоте противовесом, помещенным внутри центральной стойки, с которым муфта соединена шнуром, перекинутым через блок.

Через нижние борта муфты крепления сифонов пропущены три винта с гайками на кольцах. Длина отрезков винтов, выступающих из нижнего борта, регулируется таким образом, чтобы при нужном положении сифонов в стаканах они упирались в съемный упор на центральной стойке. Это позволяет производить регулировку положения сифонов в стакане один раз, а затем при каждом сливе опускать сифоны до упора.

7.5.4.4. Отмучивание первой фракции производится без съемного упора. Для отмучивания фракции с диаметром части от 0,05 до 0,01 мм устанавливается съемный упор.

7.5.4.5. В стороне от центральной стойки расположена другая стойка с укрепленными на ней четырьмя смесителями, которыми производится перемешивание суспензии. Смесители укреплены на муфте, снабженной рукоятками для того, чтобы ее можно было быстро передвигать вверх и вниз в процессе перемешивания суспензии. Муфта имеет стопорный винт, которым смесители удерживаются над стаканами, что бывает необходимо при снятии и установке стаканов. Для удержания смесителей в стаканах во время осаждения частиц и их слива у основания боковой стойки находится упор - ограничитель хода смесителей. Положение этого упора может изменяться путем вращения ключом через специальное отверстие у основания стойки винта-упора, помещенного внутри стойки. На той же стойке имеется рамка для песочных часов, укрепленная на шарнире, позволяющем переворачивать часы в процессе опыта.

7.5.4.6. Стаканы, в которых производится отмучивание, имеют внутренний диаметр 7 см и высоту не менее 13 см. На высоте 2, 4, 6 и 12 см от дна на стенке стакана нанесены деления с обозначением расстояния между каждым из этих делений и дном стакана.

7.5.4.7. Сифоны представляют собой U-образные трубки. Длина одного колена сифона равна 20 см. Второе колено, погружаемое в стакан, должно быть на 8-10 мм короче первого. Внутренний диаметр сифона равен 6-8 мм. Концы сифонов закрываются металлической сеткой (в один слой) с диаметром ячеек в 0,25 мм. Сетка удерживается на концах сифонов металлическими колпачками с отверстиями, равными внутреннему диаметру сифона.

7.5.4.8. Для слива суспензии, содержащей частицы диаметром менее 0,01 мм, можно использовать в качестве сливных банок любые сосуды, так как суспензия эта не сохраняется. При отмучивании же фракции 0,05-0,01 мм желательно иметь цилиндрические стеклянные банки без горлышка емкостью 2-3 литра каждая.

Перед началом работы вращением уравнительных винтов прибор устанавливается так, чтобы центральная стойка его занимала вертикальное положение. Сифоны прибора заполняются водой и устанавливаются в держателях. Градуированные стаканы вводятся в зажимы и устанавливаются на винтовые подъемники. На панель под внешние концы сифонов устанавливаются сливные сосуды. После этого производится регулирование положения стаканов и сифонов. Стаканы при помощи перемещения муфты устанавливаются и закрепляются на такой высоте, чтобы после погружения в них сифонов до отметки "4" винты, пропущенные в борта муфты крепления сифонов, могли соприкасаться с постоянным упором центральной стойки. Затем в стаканы опускаются концы сифонов с таким расчетом, чтобы они приходились против деления "4". В этом положении винты доводятся до соприкосновения с постоянным упором. После этого производится проверка правильности установки сифонов. Последние поднимаются на некоторую высоту, а стаканы заполняются водой приблизительно до отметки "6".

Затем опусканием муфты концы сифонов вновь вводятся в стаканы и производится слив воды до отметки "4". В зависимости от совпадения уровня воды в стакане после слива с отметкой "4" производится регулировка положения каждого сифона и стакана путем перемещения стаканов подъемниками или перемещения отдельных сифонов винтами. Изменение положения всех сифонов может производиться винтами. После того, как положение стаканов и сифонов отрегулировано, производится установка смесителей. Поскольку смесители в процессе опыта остаются в стаканах, диски их должны быть расположены как можно дальше от уровня суспензии после слива, т.е. как можно ближе к дну стакана. Причем они не должны касаться дна, так как иначе они неизбежно разобьют стаканы при быстром перемешивании суспензии. Все это необходимо иметь в виду при установке упора смесителей. Установка его, как говорилось выше, производится ключом через отверстие в боковой стойке.

7.5.4.9. Отбор средней пробы должен производиться особенно тщательно, так как необходимо отобрать небольшую навеску грунта в 8-10 г, характеризующую собой весь образец грунта.

Отобранная проба тщательно перемешивается и просеивается через сито с диаметром ячеек 0,25 мм.

7.5.4.10. Масса отобранной пробы должна быть такой, чтобы после просеивания через сито обеспечить взятие навески для определения гранулометрического состава в размере 10 г.

7.5.4.11. Поправка на гигроскопическую влажность в массу навески не вводится, так как отмучиванию на приборе "СУ" подвергаются грунты с весьма малым содержанием тонкодисперсных частиц (частицы диаметром менее 0,01 мм в количестве не более 10% и ошибка в истинной массе навески, допущенная за счет отсутствия учета гигроскопической влажности, не будет превышать 0,2-0,3%).

7.5.4.12. Навеска, отобранная для анализа на приборе "СУ", помещается в коническую колбу емкостью 250 см³, заливается 8-10-кратным объемом дистиллированной воды и подвергается кипячению в течение тридцати минут (от начала закипания) для разрушения глинистых агрегатов и удаления глинистых пленок с поверхности песчаных частиц.

7.5.4.13. Колба, в которой производится кипячение, должна быть снабжена обратным холодильником, роль которого может выполнять небольшая стеклянная воронка, вставленная в горлышко колбы, или пробка со вставленным в нее отрезком стеклянной трубки. Снизу трубка должна достигать нижней поверхности пробки, а сверху - выступать из нее на 12-15 см. Верхняя часть трубки обертывается влажной фильтровальной бумагой,

7.5.4.14. Кипячение должно производиться под наблюдением лаборанта, так как при кипячении колбы могут подпрыгивать и даже опрокидываться. Кроме того, обратный холодильник не всегда может предохранить от разбрызгивания суспензию, в особенности в начале кипячения, когда суспензия покрыта пеной.

7.5.4.15. К анализу приступают с промывки прокипяченных и остуженных (до комнатной температуры) проб через сито с диаметром ячеек в 0,10 мм. Это необходимо для выделения контрольной фракции с диаметром частиц от 0,25 до 0,10 мм.

7.5.4.16. Для промывки через сито прокипяченную в воде навеску переводят на сито, помещенное в фарфоровую чашку. Колба с грунтом сначала осторожно опрокидывается над ситом, а затем внутренние стенки колбы обмываются струей воды из резиновой груши с жестким наконечником. При переводе грунта из колбы на сито следует самым тщательным образом следить за тем, чтобы на стенках колбы не осталось песчинок, а стекающая из колбы вода была совершенно прозрачной. Надо также следить за тем, чтобы весь грунт из колбы без потерь попал на сито. Если после перевода грунта на сито последний будет не полностью покрыт водой, необходимо добавить воду с тем расчетом, чтобы она покрывала весь грунт. После этого производится осторожное растирание грунта на сите. Растирание производится пальцем. При этом полезно надеть на него резиновый палец от хирургической перчатки.

7.5.4.17. Растирать грунт необходимо осторожно, чтобы не повредить тонкую ткань сита. Время от времени сито необходимо приподнимать над водой и опускать в нее снова с тем, чтобы вода проносила через просветы сита частицы грунта. Полнота промывки проверяется опусканием сита с грунтом в фарфоровую чашку с чистой водой. Промывка считается окончательной, если сито с грунтом, помещенное в чистую воду, не дает мути, а на дне чашки с чистой водой отсутствуют частицы грунта. После этого вода из второй чашки переливается в первую, а грунт с сита при помощи струи воды переводится во вторую чашку. После того, как вода в этой чашке отстоится, она осторожно сливается через край, а грунт переводится в малую фарфоровую чашку, которую ставят затем в сушильный шкаф для выпаривания воды и сушки грунта.

7.5.4.18. После того, как все четыре навески будут обработаны таким образом, приступают к анализу на приборе "СУ". Для этого сифоны поднимаются выше отметки "6", и все стаканы доливаются до этой отметки суспензией из чашек по стеклянной палочке, после чего производится отмучивание фракции с размером частиц менее 0,01 мм. Для этого быстрыми движениями смесителей вверх и вниз производится взмучивание суспензии, перевертывается рамка с песочными часами или включается секундомер.

Через 240 секунд после взмучивания концы сифонов опускаются в стаканы до отметки "4" и производится первый слив суспензии. Опускание сифонов необходимо производить не сразу, а постепенно, в соответствии с падающим уровнем суспензии.

7.5.4.19. Операция по сливу суспензии многократно повторяется с тем отличием, что при первых сливах стаканы доливаются до отметки "6" суспензией из чашек, а затем, после того как вся суспензия из чашек перейдет в стаканы, грунт, оставшийся в чашках, также переводится в стаканы, и дальнейшая доливка стаканов до отметки "6" производится чистой дистиллированной водой.

7.5.4.20. Доливка стаканов до отметки "6", взмучивание и слив повторяются до полного осветления воды в стаканах между отметками "4" и "6" через 240 с после окончания взмучивания суспензии.

7.5.4.21. После отмучивания от грунта части его, содержащей частицы с диаметром менее 0,01 мм, начинается отмучивание другой фракции грунта, содержащей частицы диаметром от 0,05 до 0,01 мм. Для этого на постоянный упор центральной стойки надевается съемный упор (высотой в 2 см), что обеспечивает опускание сифонов в стаканы до отметки "6" при опускании муфты крепления сифонов до упора. После этого сифоны поднимаются, а стаканы доливаются водой до отметки "12".

7.5.4.22. Отмучивание фракций с размером частиц от 0,05 до 0,01 мм производится так же, как и отмучивание первой фракции, с той лишь разницей, что стаканы доливаются водой до отметки "12", а суспензия в них взмучивается и сливается до отметки "6" через тридцать секунд после взмучивания. Надо иметь в виду, что при отмучивании фракции с размером частиц 0,05-0,01 мм мутность суспензии носит иной характер, чем при отмучивании первой фракции с диаметром частиц менее 0,01 мм. Эта мутность менее плотна, и осветление сливаемого слоя наступает быстрее, чем в первом случае, но, вместе с тем, при небольшой концентрации суспензии частицы в ней труднее обнаружить. Для того, чтобы убедиться в отсутствии или наличии частиц в сливаемом слое через тридцать секунд после взмучивания, полезно позади стаканов ставить листки черной бумаги.

7.5.4.23. Отмучиванием фракции 0,05-0,01 мм заканчивается весь процесс отмучивания на приборе "СУ". После этого суспензия, полученная в результате отмучивания фракции с диаметром частиц менее 0,01 мм, выливается. Суспензия, полученная в результате отмучивания фракции 0,05-0,01 мм, отстаивается в сливных сосудах в течение 10-15 минут, после чего все частицы грунта осаждаются на дно сосудов. Затем вода из сосудов сливается при помощи специального сифона, а частицы, осевшие на дно сосудов, переводятся струей воды в фарфоровые чашки, которые ставятся на песочную баню и в сушильный шкаф для выпаривания воды и просушивания грунта. То же самое производится и с частицами диаметром 0,10-0,05 мм, оставшимися в стаканах после отмучивания более мелких фракций.

7.5.4.24. В результате описанных выше операций будут выделены и собраны в фарфоровые чашки следующие фракции:

а) 0,25-0,10 мм - фракция, оставшаяся на сите после промывки (контрольная фракция);

б) 0,10-0,05 мм - фракция, оставшаяся в градуированных стаканах после отмучивания более мелких фракций;

в) 0,05-0,01 мм - фракция, переведенная из сливных сосудов после отмучивания суспензии слоями в 6 см.

7.5.4.25. После выпаривания воды из фарфоровых чашек и высушивания находящегося в них грунта их ставят в эксикатор для остывания, а затем взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г.

7.5.4.26. Все полученные данные должны быть занесены в бланк (приложение 1, форма 5). Сюда относятся: масса навески, масса всех фарфоровых чашек с фракциями, а также первичные данные и расчет ситового анализа, предшествовавшего анализу на приборе "СУ".

7.5.4.27. Расчет результатов начинается с вычисления процентного содержания каждой фракции в навеске. Расчет этот производится по формуле:

,                                              (21)

где  - сумма процентов содержания частиц с диаметром более 0,25 мм, полученных в результате ситового анализа; m_o - масса фракции, m_o,g - масса навески.

Процент содержания в грунте частиц с диаметром менее 0,1 мм находят путем вычитания суммы процентов частиц с диаметром 0,25-0,01 мм из остатка для "СУ".

7.5.4.28. Для графического изображения гранулометрического состава, а также для получения показателей неоднородности грунта строят интегральную кривую гранулометрического состава. Для этого к проценту содержания частиц с диаметром менее 0,01 мм последовательно прибавляют проценты содержания всех остальных фракций.

 

Пример

 

Диаметр частиц, мм	Содержание частиц, %	Суммарное содержание частиц, %
1,00-0,50	7,5	100,0
0,50-0,25	11,5	92,5
0,25-0,10	12,7	81,0
0,10-0,05	52,3	68,3
0,05-0,01	10,5	16,0
Менее 0,01	5,5	5,5

 

7.5.4.29. После того, как суммированы процентные содержания частиц, строится интегральная кривая гранулометрического состава. Построение кривой начинается с нанесения на график точки, отвечающей суммарному проценту содержания частиц с диаметром менее 0,01 мм, которая отмечается на ординате, соответствующей диаметру 0,01 мм. После нанесения на график точки соединяются плавной кривой.

7.5.4.30. С полученной вышеуказанным способом плавной кривой определяются величины действующего и контролирующего диаметров.

Действующий диаметр d₁₀ - это найденный по оси абсцисс диаметр частиц, соответствующий точке пересечения интегральной кривой с ординатой, отвечающей 10%. Величины этого диаметра показывают, что в грунте содержится 10% частиц с равным ему и меньшим диаметром и 90% частиц с большим диаметром.

Контролирующий диаметр d₆₀ находится по пересечению кривой с ординатой 60%. Величина этого диаметра показывает, что в грунте находится 60% частиц с диаметром, равным и меньшим контролирующего, и 40% частиц с большим диаметром.

Отношение K_60,10 = d₆₀ / d₁₀ характеризует однородность или неоднородность грунта и называется коэффициентом разнозернистости грунта.

7.5.4.31. Определение гранулометрического состава методом отмучивания обычно производится только один раз. Единственным критерием достоверности является определение процентного содержания в песке фракции 0,25-0,10 мм по навеске, взятой для отмучивания. Процентное содержание в песке этой фракции определяется также по другой навеске при ситовом анализе. Если расхождение в результатах упомянутых определений превышает 5%, то анализ бракуется.

Такой способ проверки контролирует, главным образом, тождественность проб, отобранных на ситовой анализ и на анализ на приборе "СУ", и не является надежным способом контроля точности определения. Это обязывает к проведению контрольных анализов в количестве примерно 5-10% от количества основных анализов.

 

7.5.5. Пипеточный метод

 

7.5.5.1. Этот метод анализа гранулометрического состава основан на принципе различной скорости падения частиц в воде, так же как и описанный выше метод отмучивания. В отличие от метода отмучивания, требующего многократного взмучивания и сливания суспензии, при пипеточном методе взмучивание производится один раз, а затем через определенные сроки с известной глубины пипеткой отбираются пробы.

7.5.5.2. Пипеточный метод позволяет определить содержание в глинистом грунте фракций 0,05-0,01; 0,01-0,005; 0,005-0,001 и меньше 0,001 мм.

7.5.5.3. При проведении анализа используется пипетка засасывающего типа емкостью 25 см³. Пипетка должна иметь трехходовой кран, который при соответствующем его положении соединяет ее с аспиратором или колбой с дистиллированной водой для промывания пипетки, или со шлангом для продувания пипетки воздухом. Пипетку следует применять с запаянным нижним концом и с четырьмя боковыми отверстиями, через которые суспензия поступает внутрь пипетки.

7.5.5.4. Среднюю пробу грунта отбирают методом квартования. Масса средней пробы для анализа должна составлять: для глин около 10 г, для суглинков - около 15 г, для супесей - около 20 г. Взвешивание средней пробы производится на аналитических весах.

7.5.5.5. Среднюю пробу грунта помещают в колбу емкостью 250 см³, смывая остаток пробы в чашки или стеклянные стаканчики струей воды из промывалки, и доливают в колбу воды не более 200 см³.

7.5.5.6. Добавляют в колбу 25 см³ раствора пирофосфорнокислого натрия: 4% - из расчета на безводный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂O₇); 6,7% - из расчета на водный пирофосфорнокислый натрий (Na₄P₂O₇·10H₂O).

7.5.5.7. Колбу закрывают пробкой с обратным холодильником или воронкой диаметром 4-5 см, и кипятят суспензию в течение 1 ч (кипячение не должно быть бурным).

Суспензию необходимо слить в стеклянный цилиндр емкостью 1 л сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм, помещенное в воронку диаметром 14 см. Оставшиеся на внутренней поверхности колбы частицы грунта следует тщательно смыть водой из промывалки.

7.5.5.8. Перед отбором каждой пробы необходимо измерить температуру суспензии.

7.5.5.9. Приготовленную суспензию перед отбором пробы следует взбалтывать (например в диспергаторе) в течение 1 мин до полного взмучивания осадка со дна цилиндра, не допуская выплескивания осадка суспензии, и оставить цилиндр в покое до момента взятия пробы.

7.5.5.10. Время отбора пробы суспензии (с размерами частиц менее 0,05; 0,01; 0,005 и 0,001 мм) после начала отстаивания в зависимости от плотности частиц грунта и температуры определяют по табл. 24.

Таблица 24

 

Интервалы времени отбора проб суспензии глинистых грунтов при определении гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава пипеточным методом

 

Диаметр частиц менее, мм	Плотность частиц, г/см3	Глубина отбора проб, мм	Интервалы времени отбора проб суспензии в зависимости от температуры
			10 °С	12,5 °С	15 °С	17,5 °С	20 °С	22,5 °С
0,05	2,40	25	2 мин 51 с	2 мин 39 с	2 мин 29 с	2 мин 20 с	2 мин 12 с	2 мин 04 с
0,01	"	10	28 мин 25 с	26 мин 31 с	24 мин 51 с	23 мин 20 с	21 мин 59 с	20 мин 41 с
0,005	"	10	1 ч 53 мин 41 с	1 ч 16 мин 05 с	1 ч 39 мин 27 с	1 ч 33 мин 19 с	1 ч 27 мин 56 с	1 ч 22 мин 45 с
0,002	"	7	3 ч 17 мин 18 с	7 ч 44 мин 04 с	7 ч 15 мин 00 с	6 ч 48 мин 13 с	6 ч 22 мин 05 с	6 ч 01 мин 36 с
0,001	"	7	33 ч 09 мин 12 с	30 ч 56 мин 16 с	29 ч 00 мин 00 с	27 ч 12 мин 51 с	25 ч 28 мин 20 с	24 ч 08 мин 23 с
0,05	2,45	25	2 мин 45 с	2 мин 34 с	2 мин 24 с	2 мин 45 с	2 мин 07 с	2 мин 00 с
0,01	"	10	27 мин 26 с	26 мин 36 с	24 мин 00 с	22 мин 31 с	21 мин 13 с	19 мин 59 с
0,005	"	10	1 ч 49 мин 43 с	1 ч 42 мин 23 с	1 ч 38 мин 00 с	1 ч 30 мин 06 с	1 ч 24 мин 53 с	1 ч 19 мин 54 с
0,002	"	7	8 ч 00 мин 11 с	7 ч 28 мин 06 с	7 ч 00 мин 01 с	6 ч 31 мин 09 с	6 ч 11 мин 19 с	5 ч 49 мин 36 с
0,001	"	7	32 ч 00 мин 45 с	29 ч 52 мин 23 с	28 ч 00 мин 00 с	26 ч 16 мин 35 с	24 ч 45 мин 15 с	23 ч 31 мин 23 с
0,05	2,50	25	2 мин 39 с	2 мин 28 с	2 мин 19 с	2 мин 11 с	2 мин 03 с	1 мин 56 с
0,01	"	10	26 мин 31 с	24 мин 45 с	23 мин 12 с	21 мин 46 с	20 мин 31 с	19 мин 19 с
0,005	"	10	1 ч 46 мин 00 с	1 ч 38 мин 58 с	1 ч 32 мин 48 с	1 ч 27 мин 05 с	1 ч 22 мин 01 с	1 ч 17 мин 14 с
0,002	"	7	7 ч 44 мин 08 с	7 ч 13 мин 52 с	6 ч 46 мин 00 с	6 ч 21 мин 31 с	5 ч 58 мин 56 с	5 ч 37 мин 58 с
0,001	"	7	30 ч 56 мин 34 с	28 ч 55 мин 30 с	27 ч 03 мин 59 с	25 ч 20 мин 01 с	23 ч 55 мин 43 с	22 ч 31 мин 52 с
0,05	2,55	25	2 мин 34 с	2 мин 24 с	2 мин 15 с	2 мин 07 с	1 мин 59 с	1 мин 51 с
0,01	"	10	25 мин 40 с	23 мин 57 с	29 мин 27 с	21 мин 04 с	19 мин 51 с	18 мин 41 с
0,005	"	10	1 ч 42 мин 41 с	1 ч 35 мин 47 с	1 ч 29 мин 48 с	1 ч 24 мин 16 с	1 ч 19 мин 16 с	1 ч 14 мин 44 с
0,002	"	7	7 ч 29 мин 12 с	6 ч 59 мин 11 с	6 ч 32 мин 55 с	6 ч 09 мин 09 с	5 ч 47 мин 21 с	5 ч 27 мин 04 с
0,001	"	7	29 ч 56 мин 48 с	27 ч 56 мин 44 с	26 ч 11 мин 41 с	24 ч 36 мин 36 с	23 ч 09 мин 23 с	21 ч 48 мин 13 с
0,05	2,60	25	2 мин 29 с	2 мин 19 с	2 мин 10 с	2 мин 02 с	1 мин 56 с	1 мин 49 с
0,01	"	10	24 мин 52 с	23 мин 12 с	21 мин 45 с	20 мин 25 с	19 мин 14 с	18 мин 06 с
0,005	"	10	1 ч 39 мин 27 с	1 ч 32 мин 48 с	1 ч 26 мин 59 с	1 ч 21 мин 37 с	1 ч 16 мин 55 с	1 ч 12 мин 24 с
0,002	"	7	7 ч 16 мин 08 с	6 ч 45 мин 03 с	6 ч 29 мин 38 с	5 ч 57 мин 10 с	5 ч 36 мин 29 с	5 ч 16 мин 49 с
0,001	"	7	29 ч 00 мин 31 с	27 ч 04 мин 12 с	25 ч 22 мин 28 с	23 ч 48 мин 41 с	22 ч 25 мин 57 с	21 ч 07 мин 17 с
0,05	2,65	25	2 мин 26 с	2 мин 15 с	2 мин 07 с	1 мин 59 с	1 мин 52 с	1 мин 45 с
0,01	"	10	24 мин 07 с	22 мин 30 с	21 мин 06 с	19 мин 48 с	18 мин 39 с	17 мин 33 с
0,005	"	10	1 ч 36 мин 27 с	1 ч 30 мин 00 с	1 ч 24 мин 21 с	1 ч 19 мин 08 с	1 ч 14 мин 34 с	1 ч 10 мин 12 с
0,002	"	7	7 ч 01 мин 58 с	6 ч 30 мин 46 с	6 ч 03 мин 06 с	5 ч 46 мин 21 с	5 ч 26 мин 17 с	5 ч 07 мин 15 с
0,001	"	7	28 ч 07 мин 53 с	26 ч 15 мин 05 с	24 ч 36 мин 25 с	23 ч 05 мин 26 с	21 ч 45 мин 09 с	20 ч 28 мин 59 с
0,05	2,70	25	2 мин 20 с	2 мин 11 с	2 мин 03 с	1 мин 55 с	1 мин 49 с	1 мин 42 с
0,01	"	10	23 мин 24 с	21 мин 50 с	29 мин 28 с	19 мин 13 с	18 мин 06 с	17 мин 02 с
0,005	"	10	1 ч 33 мин 38 с	1 ч 27 мин 21 с	1 ч 21 мин 54 с	1 ч 16 мин 50 с	1 ч 12 мин 24 с	1 ч 08 мин 10 с
0,002	"	7	6 ч 49 мин 35 с	6 ч 22 мин 13 с	6 ч 58 мин 16 с	5 ч 36 мин 10 с	5 ч 16 мин 36 с	4 ч 58 мин 12 с
0,001	"	7	27 ч 18 мин 21 с	25 ч 28 мин 01 с	23 ч 53 мин 06 с	22 ч 24 мин 42 с	21 ч 06 мин 44 с	19 ч 52 мин 17 с
0,05	2,75	25	2 мин 16 с	2 мин 07 с	1 мин 59 с	1 мин 52 с	1 мин 45 с	1 мин 39 с
0,01	"	10	22 мин 44 с	21 мин 19 с	19 мин 53 с	18 мин 40 с	17 мин 35 с	16 мин 33 с
0,005	"	10	1 ч 30 мин 56 с	1 ч 24 мин 52 с	1 ч 19 мин 33 с	1 ч 14 мин 38 с	1 ч 10 мин 19 с	1 ч 06 мин 13 с
0,002	"	7	6 ч 37 мин 51 с	6 ч 11 мин 16 с	5 ч 48 мин 00 с	5 ч 26 мин 35 с	5 ч 07 мин 38 с	4 ч 49 мин 40 с
0,001	"	7	26 ч 31 мин 23 с	24 ч 45 мин 04 с	23 ч 12 мин 02 с	21 ч 46 мин 19 с	20 ч 30 мин 38 с	19 ч 18 мин 40 с
0,05	2,80	25	2 мин 43 с	2 мин 04 с	1 мин 56 с	1 мин 49 с	1 мин 43 с	1 мин 37 с
0,01	"	10	22 мин 06 с	20 мин 39 с	19 мин 20 с	18 мин 09 с	17 мин 06 с	16 мин 06 с
0,005	"	10	1 ч 28 мин 25 с	1 ч 22 мин 30 с	1 ч 40 мин 20 с	1 ч 12 мин 34 с	1 ч 08 мин 22 с	1 ч 04 мин 22 с
0,002	"	7	6 ч 26 мин 50 с	6 ч 10 мин 50 с	5 ч 38 мин 21 с	5 ч 16 мин 46 с	4 ч 59 мин 07 с	4 ч 40 мин 08 с
0,001	"	7	25 ч 47 мин 18 с	24 ч 03 мин 54 с	22 ч 33 мин 26 с	21 ч 07 мин 03 с	10 ч 56 мин 28 с	18 ч 40 мин 31 с
0,05	2,85	25	2 мин 43 с	2 мин 04 с	1 мин 56 с	1 мин 57 с	1 мин 51 с	1 мин 45 с
0,01	"	10	22 мин 06 с	20 мин 39 с	19 мин 20 с	19 мин 33 с	18 мин 27 с	17 мин 28 с
0,005	"	10	1 ч 28 мин 25 с	1 ч 22 мин 30 с	1 ч 40 мин 20 с	1 ч 18 мин 13 с	1 ч 13 мин 49 с	1 ч 09 мин 55 с
0,002	"	7	6 ч 26 мин 50 с	6 ч 10 мин 50 с	5 ч 38 мин 21 с	5 ч 42 мин 08 с	6 ч 22 мин 57 с	6 ч 05 мин 48 с
0,001	"	7	25 ч 47 мин 18 с	24 ч 03 мин 54 с	22 ч 33 мин 26 с	22 ч 46 мин 31 с	21 ч 31 мин 18 с	20 ч 23 мин 11 с

7.5.5.11. Задержавшиеся на сите частицы и агрегаты грунта необходимо смыть струей воды в фарфоровую чашку и тщательно растереть пестиком с резиновым наконечником или пальцем в тонком резиновом чехле. Затем слить образовавшуюся в чашке взвесь в цилиндр сквозь сито с размером отверстий 0,1 мм. Растирание осадка в чашке и сливание взвеси сквозь сито в цилиндр следует продолжать до полного осветления воды над частицами, оставшимися на дне чашки.

7.5.5.12. Частицы грунта, задержавшиеся на сите, надлежит добавить к частицам, оставшимся на дне фарфоровой чашки, перенести их в заранее взвешенный фарфоровый тигель или стеклянный стаканчик, выпарить на песчаной бане, высушить в сушильном шкафу до постоянной массы.

7.5.5.13. Высушенные до постоянной массы частицы грунта следует просеять сквозь сита с размерами отверстий 0,5; 0,25 и 0,1 мм.

При анализе грунтов, содержащих органические вещества, частицы необходимо просеять сквозь набор сит с размерами отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм.

Частицы грунта, прошедшие сквозь сито с размерами отверстий 0,1 мм, нужно перенести в цилиндр с суспензией. Продолжительность взятия пробы принимается по табл. 25.

 

Таблица 25

 

Размер частиц менее, мм	Глубина взятия пробы, см	Продолжительность взятия пробы, с
0,05	25	10
0,01	10	15
0,005	10	20
0,001	7	30

 

7.5.5.14. При отборе пробы пипетку в закрытом положении необходимо поднять по штативу и опустить по центру в цилиндр с суспензией. По истечении положенного времени поворотом крана, соединяющего пипетку с аспиратором, производят всасывание суспензии в пипетку до измерительной черты.

7.5.5.15. Кран закрывают, вынимают пипетку и, отведя ее в сторону от цилиндра, опускают вниз до упорного кольца и переносят суспензию в заранее взвешенный стеклянный стаканчик или фарфоровый тигель.

7.5.5.16. Пипетку необходимо промыть небольшими порциями дистиллированной воды, сливая ее в тот же стаканчик или тигель из помещенной в верхней части штатива колбы, которая соединяется с пипеткой резиновым шлангом и одноходовым краном.

7.5.5.17. Пробы в стаканчиках следует выпарить на песчаной бане, высушить до постоянной массы при температуре 105±2 °С и взвесить на аналитических весах.

7.5.5.18. Массу средней пробы вычисляют по формуле (15), а процентное содержание фракций грунта, задержавшихся на ситах, - по формуле (14).

7.5.5.19. Содержание фракций грунта L с размерами частиц менее 0,05; 0,01; 0,005 и 0,001 мм следует вычислять по формуле:

,                                       (22)

где A - масса фракций грунта в объеме пипетки, высушенных до постоянной массы, г; m_o - масса абсолютно-сухой средней пробы грунта, взятой для анализа, г; V_n - емкость пипетки, см³;  - суммарное содержание фракций грунта размером менее 1 мм, %.

7.5.5.20. Содержание фракций с размерами частиц от 0,05 до 0,01 мм вычисляют по разности между процентным содержанием фракций с размерами частиц менее 0,05 мм и 0,01 мм. Аналогично вычисляют процентное содержание фракций грунта с размерами частиц 0,01-0,005 мм и 0,005-0,001 мм.

7.5.5.21. При расчете фракций грунта с диаметром менее 0,001 мм выносится поправка на содержание введенного диспергатора, для чего из массы данной фракции грунта вычитается масса введенного сухого диспергатора в объеме пипетки.

7.5.5.22. Процентное содержание фракций грунта с размерами частиц 0,1-0,05 мм находят по разности: из 100% вычитают сумму процентного содержания всех фракций, определяемых с помощью пипетки (с учетом поправки на введение диспергатора) и методом ситового анализа.

Результаты анализа записываются в таблицу (приложение 1, форма 4).

7.5.6. Определение микроагрегатного состава

 

7.5.6.1. При инженерно-геологической характеристике грунтов необходимо знать как гранулометрический, так и микроагрегатный состав. Если гранулометрический состав характеризует предельную дисперсность грунта, то микроагрегатный состав отражает степень его агрегированности при данных условиях и может использоваться для характеристики структурных связей грунта.

7.5.6.2. Среднюю пробу грунта для определения микроагрегатного состава следует отобрать методом квартования в воздушно-сухом состоянии и просеять сквозь набор сит с размерами отверстий 10; 5; 2; 1 мм. Взвешивают фракции грунта, задержавшиеся на ситах и прошедшие в поддон.

Примечание. Если в образце нет крупных частиц, просеивание сквозь сито с размером отверстий 2 мм и более не производят.

 

7.5.6.3. Для образцов грунта, содержащих органические вещества, вышеизложенные операции производить не следует.

7.5.6.4. Масса средней пробы должна быть: для глин около 20 г, для суглинков - около 30 г, для супесей - около 40 г, для глинистых песков - 50-55 г.

7.5.6.5. Пробу грунта следует перенести в колбу емкостью 0,5 л, смывая остаток пробы в чашку или стаканчик струей воды, затем к пробе грунта в колбу добавить 250 см³ дистиллированной воды и залитый грунт оставить на сутки размокать. Колбу следует плотно закрыть резиновой пробкой и взбалтывать в течение 2 ч с интенсивностью 200 толчков в минуту на диспергаторе. Суспензию из колбы нужно перенести в литровый цилиндр. Сито с задержавшимися на нем частицами грунта необходимо перенести в фарфоровую чашку и залить водой так, чтобы частицы в сите были покрыты водой, и содержимое в сите следует несколько раз интенсивно встряхивать в чашке без растирания. Частицы, прошедшие через сито с размером отверстий 0,1 мм, переносят в цилиндр с суспензией.

Встряхивание сита в чашке с водой и перенесение в цилиндр частиц, прошедших сквозь сито, нужно производить до тех пор, пока вода в чашке не будет прозрачной.

Частицы грунта, задержавшиеся на сите, следует перенести в чистую чашку, а из нее в заранее взвешенный фарфоровый тигель или стеклянный стаканчик, выпарить на песчаной бане и высушить до постоянной массы.

Затем частицы грунта просеивают сквозь сита с размерами отверстий 0,5; 0,25 и 0,1 мм. Для грунтов, содержащих органические вещества, - сквозь сита с размерами отверстий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Частицы грунта, прошедшие сквозь сито 0,1 мм, переносят в цилиндр с суспензией.

Далее производится отбор пробы пипеткой согласно п.7.5.5. Результаты анализа обрабатываются без учета поправки на диспергатор.

 

7.5.7. Комбинированный способ определения гранулометрического состава гравийно-галечниковых грунтов

 

7.5.7.1. Ситовой способ применяется в том случае, если в пробах грунта содержится менее 10% частиц размером меньше 0,1 мм. При более высоком содержании этих частиц дополнительно к ситовому применяется ареометрический способ, (п.7.5.3) с помощью которого устанавливаются размеры частиц до 0,005 мм.

7.5.7.2. Масса проб зависит от величины и содержания крупных частиц и назначается следующим образом:

- грунт, не содержащий частиц размером более 2 мм - 0,1 кг;

- грунт, содержащий частицы размером 2¸10 мм - 0,5 кг;

- гравийный грунт, содержащий частицы размером до 20 мм - 1¸3 кг;

- гравийный грунт, содержащий частицы до 40 мм - 4¸6 кг;

- галечниковый грунт, содержащий частицы размером до 100 мм - 8¸15 кг;

- галечниковый грунт, содержащий частицы размером до 200 мм - 20¸40 кг;

- галечниковый грунт, содержащий включения размером более 200 мм - 50¸100 кг.

7.5.7.3. Проба выделяется квартованием из общей пробы, отобранной для определения плотности. Пробы высушиваются в сушильном шкафу, на электропечи или на воздухе до воздушно-сухого состояния. Для рассева служит стандартный набор грунтовых сит, включающий 7 сит с отверстиями 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм, крышку и поддон. Для выделения фракций крупнее 10 мм пользуются крупными ситами из комплекта КСИ для рассева нерудных материалов, или изготовляют сита с круглыми отверстиями 20, 40 и 60 мм на металлических круглых рамках диаметром не менее 300 мм или квадратных рамках со стороной не менее 300 мм.

7.5.7.4. Для определения размера частиц крупнее 60 мм следует применять проволочные кольца-калибры различных диаметров: 80, 100, 120, 150, 200, 250 и 300 мм в зависимости от ожидаемого размера крупных включений. Кольца изготавливаются с рукояткой из проволоки толщиной от 3 до 6 мм.

7.5.7.5. Частицы крупнее 60 мм выбираются из пробы, калибруются с помощью колец, складываются по фракциям и взвешиваются. Масса каждой фракции записывается. После этого пробы просеиваются на крупных ситах, которые собираются в колонке на поддоне (верхнее сито 60 мм, нижнее - 20 мм).

7.5.7.6. Рассев выполняется путем раскачивания поддона с колонкой сит. Рекомендуется использовать виброустановку для рассева грунта в колонке сит. После первого просеивания остатки на ситах перемешиваются, а отдельные агрегаты растираются и производится повторное просеивание. Грунт каждой фракции и остаток, прошедший через нижнее сито, взвешиваются. Для контроля сравниваются сумма масс всех фракций и остаток с первоначальной массой навески, взятой для анализа. Расхождением до 1% можно пренебречь. Процентное содержание фракций и остатка менее 20 мм вычисляется по формуле (14).

7.5.7.7. Остаток, прошедший через сито 20 мм, подвергается дополнительной подготовке. Подготовка состоит в том, что грунт, высушенный до воздушно-сухого состояния, растирают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником. Растертый образец тщательно перемешивается и распределяется тонким слоем на листе плотной бумаги или картона и делится ножом на квадраты со сторонами 3,5-4 см. Из каждого квадрата совком или ложкой отбирается понемногу грунта. Дальнейшее разделение грунта на фракции до 0,1 мм производится в соответствии с п.7.5.2.

7.5.7.8. Если фракции с диаметрами частиц менее 0,1 мм содержится в грунте по массе более 10%, то гранулометрический анализ должен быть продолжен ареометрическим способом (п.7.5.3) для разделения этих фракций на более мелкие.

 

7.5.8. Гранулометрический состав крупнообломочных грунтов

 

7.5.8.1. Гранулометрический состав крупнообломочных грунтов определяется в следующей последовательности:

- анализ грубых обломков (глыбы, валуны, камни);

- анализ крупных обломков (галька, щебень);

- ситовой анализ (песок);

- анализ пылевато-глинистых частиц.

7.5.8.2. Анализ грубых обломков выполняется непосредственно в обнажении или в стенках горной выработки при помощи накидной сетки или по фотоснимкам.

7.5.8.3. Выделение и разделение крупных фракций (200-20 мм) производят грохочением. Выделяют фракции размерами >200, 200-100, 100-60, 60-20 и <20 мм. При производстве этого анализа необходимо следить, чтобы на крупных обломках не оставалось прилипших песчано-глинистых частиц. Обломки, оставшиеся на сите, должны перед взвешиванием очищаться от прилипших частиц, которые пропускаются через грохот для дальнейшего разделения. Масса пробы для грохочения зависит от размеров обломков и определяется по формуле:

m_p = r_d · (5 · d₉₀)³,                                                         (23)

где m_p - масса пробы; r_d - плотность сухого грунта; d₉₀ - диаметр частиц, содержащихся в изучаемом грунте 90% по массе.

7.5.8.4. Частицы размером менее 20 мм подвергаются ситовому анализу (п.7.5.2). Проба для ситового анализа отбирается из той части породы, которая прошла через грохот с отверстиями 20 мм, и сокращается методом квартования до 1¸3 кг.

Определение гранулометрического состава песчаных и глинистых грунтов изложено в пп.7.5.2 и 7.5.3.

 

7.5.9. Линейный метод определения гранулометрического состава крупнообломочных грунтов

 

7.5.9.1. Линейный метод применяется, когда крупность материала настолько велика, что не позволяет применить стандартный ситовой анализ. При этом должны соблюдаться следующие три условия:

а) проба грунта должна быть представительной;

б) объем (масса) пробы должен быть достаточным;

в) измерения размеров фракций и их проекций должны выполняться методически правильно.

7.5.9.2. Поверхность крупнообломочного материала может опробоваться непосредственно в горной выработке после предварительного обрушения грунтовой массы, а также после выгрузки из автосамосвалов, железнодорожных платформ, судна. При этом представительность пробы обеспечивается по-разному:

- если материал не перевозят, то проба отбирается со всего обрушенного массива в шахматном порядке и на глубину;

- если материал перевозится, то проба берется накопительно, в зависимости от количества горной массы или другого грунта (например, каждая вторая, третья, пятая или десятая автомашина).

В обоих случаях отдельно взятые пробы ссыпаются на специальную площадку и объединяются. Достаточный объем (масса) пробы определяется по формуле

,                                                     (24)

где r_d - плотность сухого грунта, ориентировочно 1,8-2,0 т/м³; D - диаметр наибольших фракций, м; K_60,10 - коэффициент разнозернистости.

Например, масса пробы с наибольшим диаметром фракций D = 1 м, r_d = 1,8 т/м³ и K_60,10 = 25 составит m_p = (10 · 1,8 · 1) / (2,5)^0,1 = 13 т.

7.5.9.3. Материал условно разбивается на классы крупности: больше 1000 мм, 1000-800 мм; 800-600 мм; 600-400 мм; 400-200 мм, 200-100 мм, 100-50 мм и менее 50 мм. Желательно через такие же интервалы разметить и рейку, с помощью которой будут производиться измерения.

7.5.9.4. По всей поверхности пробы (кучи материала, отвала, нагруженного вагона, судна) условно проводится ряд параллельных линий с помощью натянутой нити или бичевы. Расстояние между соседними линиями берется больше диаметра наибольшей фракции. Если куча высокая и с крутыми бортами или материал отсыпан грядой или на откосе - линии нужно проводить так, чтобы избежать искажения результатов от сегрегации материала, т.е. радиально, если куча круглая, или параллельно, когда груда или материал на откосе, но сверху вниз, чтобы каждая линия проходила через зоны мелкого и крупного материала. Затем на каждой линии производится замер проекции бичевы на куски, лежащие под ней на поверхности пробы. При этом каждый кусок по своим фактическим размерам относится к той или иной фракции, и величина замеренного отрезка проекции заносится в соответствующую колонку табл. 27. Может оказаться, что измеряемый камень прикрыт другими кусками или проекция бичевы проходит через край (угол) куска. В этом случае камень относится к фракции, которая соответствует его истинным размерам, а величина проекции берется такой, какая она в действительности. Если линия проходит через несколько камней одной фракции, тогда замеряется длина их общей проекции, и она заносится в колонку, соответствующую размерам каждого из этих камней.

7.5.9.5. Для получения надежных результатов общее число замеренных кусков должно быть достаточно велико (около 1000 шт.). По окончании замеров производится подсчет суммарной длины проекции по каждой фракции (l_ф, мм), а затем суммарной длины проекции всех фракций (L_общ, мм). Содержание (частный выход, m %) материала каждой фракции определяется по формуле:

m = (l_ф / L_общ) · 100 %.                                                    (25)

Полученные результаты представляются в виде графика гранулометрического состава грунта и таблиц 26 и 27.

 

Таблица 26

 

Форма записи результатов определения гранулометрического состава крупнообломочного материала линейным методом

 

Диаметр фракций материала, мм Длина проекции, мм							Наименование материала, место отбора, дата отбора
-1000	-800	-600	-400	-200	-100	-50
+800	+600	+400	+200	+100	+50	+0
450	350	480	260	180	60	40
600	400	520	170	90	80	80
840	550	340	380	130	170	120
520	250	370	120	160	260	450
950	680	560	280	70	40	670
Итого	Итого	Итого	Итого	Итого	Итого	Итого
lф1 = 3296	lф2 = 4944	lф3 = 6180	lф4 = 10300	lф5 = 6185	lф6 = 4120	lф7 = 6175

 

Всего: L_общ = l_ф1 + l_ф2 + … + l_ф6 + l_ф7 = 41200.

 

Таблица 27

 

Форма записи результатов анализа гранулометрического состава горной массы

 

Крупность материала, фракция, мм	Длина проекции, мм	Выход, %		Наименование грунта, дата опробования, кол-во замеров, ориентировочная масса пробы
		частный	суммарный (остаток на "сите")
-1000+800	3296	8	8
-800+600	4944	12	20
-600+400	6180	15	35
-400+200	10300	25	60
-200+100	6185	15	75
-100+50	4120	10	85
-50+0	6175	15	100
Итого:	41200	100	-

 

Оценка морфологии зерен песка различного генезиса дана в приложении 11.

 

7.6. Определение влажности грунтов

 

7.6.1. Метод высушивания пробы

 

7.6.1.1. Влажность образца грунта определяют как содержание в нем воды, удаляемой высушиванием при 100-105 °С до постоянной массы, выраженное в процентах к этой постоянной массе.

7.6.1.2. Влажность образцов грунта, доставленных в лабораторию, определяется по ГОСТ 5180-84.

7.6.1.3. Определение влажности грунта следует производить методом высушивания пробы до постоянной массы при заранее заданном температурном режиме.

7.6.1.4. Для каждого образца грунта необходимо производить не менее двух определений влажности.

Допустимая разница в параллельных определениях приводится ниже.

 

Влажность грунта, %	1-5 ... 5-10 ... 10-50 ... 50-100 ... >100
DW, %	0,2 ... 0,6 ... 2,0 ... 4,0 ... 5,0

 

7.6.1.5. Для определения влажности грунтов применяют следующую аппаратуру: стеклянный стаканчик с крышкой для взвешивания (по ГОСТ 23932-79Е) или алюминиевый стаканчик ВС-1 с крышкой, технические весы, сушильный шкаф, эксикатор (по ГОСТ 23932-79Е) с кальцием хлористым (по ГОСТ 4460-77), прокаленным в муфельной печи.

7.6.1.6. Взвешивают стаканчик с крышкой, берут пробу массой не менее 10 г и помещают в стаканчик; стаканчик с пробой плотно закрывают крышкой.

7.6.1.7. Пробу грунта в закрытом стаканчике взвешивают с точностью до 0,01 г.

7.6.1.8. Стаканчик открывают и вместе с крышкой помещают в нагретый сушильный шкаф. Пробу высушивают до постоянной массы при температуре 105 (±2) °С. Загипсованные грунты высушивают при температуре 80 (±2) °С.

7.6.1.9. Песчаные грунты высушивают в течение 3 часов, а остальные - в течение 5 часов. Контроль постоянства массы пробы производят путем проведения последовательных 2-3 взвешиваний после дополнительного высушивания, которое для проб песчаных грунтов производится в течение 1 ч, остальных - в течение 2 ч.

7.6.1.10. После каждого высушивания пробу в стаканчике охлаждают в эксикаторе с хлористым кальцием до комнатной температуры и взвешивают. Высушивание производят до получения разности масс пробы не более 0,02 г при двух последних взвешиваниях.

Если при повторном взвешивании грунтов, содержащих органические вещества, наблюдается увеличение в массе, за результат взвешивания принимают также наименьшую массу.

7.6.1.11. Влажность грунта W, % вычисляют по формуле

W = [(m_1,s – m_0,s) / (m_0,s - m_s)] · 100,                                         (26)

где m_1,s - масса влажного грунта со стаканчиком и крышкой, г.

7.6.1.12. При расчете влажности пробы грунта с учетом ее частичной потери при транспортировке или хранении необходимо знать массу пробы непосредственно после ее отбора (m_1,s). Затем следует определить массу пробы после транспортировки или хранения (m_3,s) и оставшуюся влажность (W"). Исходную влажность пробы следует рассчитать по формуле:

W = (m_1,s – m_3,s) / m_3,s, где m_3,s = m_2,s / (1 + 0,01 W").                           (27)

Результаты проведения испытаний необходимо регистрировать в журнале (приложение 1, форма 6).

За влажность принимается среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений. Влажность до 30% вычисляют с точностью до 0,1%, влажность 30% и выше - с точностью до 1%.

 

Гигроскопическая влажность грунтов

 

7.6.1.13. Гигроскопическая влажность (W_g) - влажность грунта, находящаяся в состоянии равновесия с влажностью и температурой окружающего воздуха или влажность грунта в воздушно-сухом состоянии.

7.6.1.14. Пробу грунта для определения гигроскопической влажности отбирают способом квартования из грунта в воздушно-сухом состоянии, растертого, просеянного сквозь сито с сеткой № 1 и выдержанного открытым не менее 2 часов при данной температуре и влажности воздуха.

7.6.1.15. Количество гигроскопической воды грунта W_g в процентах вычисляется по формуле:

W_g = [(m_2,s - m_0,s) / (m_2,s - m_s)] · 100,                                            (28)

где m_0,s - масса высушенного до постоянной величины грунта со стаканчиком и крышкой, г; m_s - масса стаканчика с крышкой, г; m_2,s - масса грунта в воздушно-сухом состоянии со стаканчиком с крышкой, г.

 

7.6.2. Объемометрический метод

 

7.6.2.1. В основу объемометрического метода определения влажности грунта положено точное определение объема вещества влажной пробы грунта (без воздуха) взвешиванием его в воде. При этом плотность частиц грунта должна быть известна или определена заранее.

7.6.2.2. Для определения влажности грунта объемометрическим методом необходимо знать массу пробы грунта m и массу этой пробы, полученную взвешиванием в воде m_взв. Для этого применяется определенной формы сосуд, снабженный устройством для точного фиксирования объема наливаемой в него воды. Зная массу сосуда с чистой водой в устройстве фиксированной вместимости A и массу сосуда с погруженной в воду контролируемой пробой грунта в той же фиксированной вместимости Q, определяют массу взвешенной в воде контролируемой пробы грунта по формуле:

m_взв = Q - A.                                                              (29)

Влажность контролируемой пробы грунта определяется выражением:

,                                             (30)

где m - общая масса пробы грунта, г; r_s - плотность частиц грунта, г/см³; r_W - плотность воды, г/см³.

7.6.2.3. Важным элементом в процессе контроля влажности грунта объемометрическим методом является удаление воздуха из контролируемой пробы после погружения ее в воду в сосуде. Для удаления воздуха из пробы грунта производится разрушение его комьев под водой в сосуде с помощью специального шпателя.

7.6.2.4. Объемометрический метод не применим для грунтов, комья которых не разрушаются или плохо разрушаются в воде, и для грунтов с плотностью частиц меньше единицы.

7.6.2.5. Этот метод определения влажности является ускоренным. Продолжительность одного определения составляет 10-12 минут. Он позволяет определять влажность грунта массой 1-2 кг и более, что выгодно отличает его от других методов, так как позволяет получить осредненное значение влажности для всего объема образца неоднородного состава.

7.6.2.6. Необходимым оборудованием для определения влажности грунта объемометрическим методом является прибор, схема которого дана на рис. 8:

- сосуд цилиндрической формы (бидон), емкость которого подбирается в зависимости от объема пробы грунта и должна быть не менее, чем в 2 раза больше объема пробы грунта (1);

- опорная планка (2), на которой вертикально закреплена нивелирная игла (3), фильтр (4) и заливочная воронка (5); фильтр представляет собой сито с диаметром отверстий 0,25 мм, он служит для очищения поверхности воды в зоне нивелирной иглы;

- мешалка-шпатель для разрушения в воде комьев грунта (7);

- резиновая груша или пипетка, с помощью которых доливается вода в сосуд до касания иглой поверхности воды в сосуде;

- технические весы с разновесами.

 

 

Рис. 8. Прибор для определения влажности грунта объемометрическим методом

 

7.6.2.7. При расчете влажности грунта по данным испытаний пробы грунта необходимо знать массу сосуда с водой A в объеме, фиксируемом иглой.

Величина A является постоянной для данного сосуда и опорной планки. Для установления величины A сосуд (бидон) помещают на горизонтальную площадку и наливают в него воду до горловины. Укладывают на край сосуда опорную планку так, чтобы игла находилась примерно по оси сосуда, и доливают через воронку в сосуд воду до соприкосновения зеркала воды с острием иглы. О соприкосновении иглы с зеркалом воды свидетельствует хорошо видимое мгновенное образование мениска вокруг острия иглы. Для достижения высокой точности фиксации уровня воды необходимо, чтобы хорошо было видно отражение острия иглы в воде. При сближении острия иглы с его отражением воду следует доливать в сосуд через трубку с помощью резиновой груши.

7.6.2.8. Сосуд с водой взвешивают (без опорной планки) с точностью 1-2 г. Определение повторяют три раза, вычисляют среднее значение, которое принимают за величину A.

Примечания: 1. Расхождения между повторными замерами не должны превышать 2 г. В случае, если это условие не соблюдается, производят дополнительные определения.

2. Периодически, через 20-30 замеров влажности грунта масса сосуда с водой, т.е. величина A, проверяется.

 

7.6.2.9. При определении влажности грунта, содержащего включения диаметром до 20-40 мм, наиболее рационально принять массу пробы равной 1000 г и вместимость сосуда (бидона) - 3 литра.

7.6.2.10. Взвешенную пробу грунта помещают в сосуд и заливают водой так, чтобы уровень ее был выше поверхности грунта на 1-2 см. Для удаления воздуха из грунта комья разрушают под водой металлическим шпателем. Этот процесс обычно не превышает 2-3 мин. После полного разрушения комьев опорную планку устанавливают на горловину сосуда и в сосуд доливают воду до уровня, фиксируемого иглой. Сосуд с грунтом и водой фиксированной вместимости взвешивают без опорной планки с точностью до 1-2 г.

7.6.2.11. Вычисление влажности грунта может быть произведено по номограмме (рис. 9), составленной для проб грунта массой 500, 1000, 2000 и 5000 г и для значений плотности частиц грунта: 2,65; 2,70; 2,75; 2,80 г/см³.

 

 

Рис. 9. График для определения влажности грунта объемометрическим методом

 

Так, например, для пробы грунта массой 2000 г при величине A, равной 1149 г, влажность грунта с плотностью частиц 2,70 г/см³ будет равна 9,6%.

Форма рабочего журнала определения влажности грунта объемометрическим методом при постоянной величине A и известной плотности частиц грунта представлена в приложении 1, форма 6а.

 

7.7. Определение влажности на границе раскатывания

 

7.7.1. Влажность на границе раскатывания образцов грунта, состоящего преимущественно из частиц размером менее 1 мм определяется по ГОСТ 5180-84.

7.7.2. Влажность на границе раскатывания грунта характеризуется влажностью (в процентах), при которой тесто, изготовленное из грунта и воды, раскатываемое в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на отдельные кусочки длиной 3-10 мм.

7.7.3. Для определения влажности на границе раскатывания грунтов применяют следующую аппаратуру: сито с сеткой № 1 с размером отверстий 1 мм (по ГОСТ 3584-73), фарфоровую ступку с пестиком (по ГОСТ 9147-80Е) с резиновым наконечником, шпатель, стеклянный сосуд с крышкой, стеклянный стаканчик для взвешивания (по ГОСТ 23932-79Е) или алюминиевый стаканчик с крышкой.

7.7.4. Образец воздушно-сухого грунта объемом около 50 см³ растирают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником, одновременно удаляют из него растительные остатки крупнее 1 мм, просеивают сквозь сито с сеткой № 1, увлажняют дистиллированной водой до состояния густоты теста, перемешивая шпателем, и выдерживают не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

7.7.5. Образец влажного грунта объемом около 50 см³ разминают (с добавкой дистиллированной воды, если это требуется), удаляют из него растительные остатки крупнее 1 мм, протирают сквозь сито с сеткой № 1 и выдерживают не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

Примечание. Для определения влажности на границе раскатывания может быть использовано грунтовое тесто, оставшееся от определения влажности на границе текучести.

 

7.7.6. Тщательно перемешивают грунтовое тесто, берут из него небольшой кусочек и раскатывают ладонью на стеклянной пластинке или на листе плотной глянцевой или восковой бумаги до образования жгута диаметром около 3 мм; если при этой толщине жгут сохраняет связность и пластичность, его собирают в комок и вновь раскатывают до указанного диаметра; раскатывание ведут, слегка нажимая на жгут; длина жгута не должна превышать ширины ладони; раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут диаметром около 3 мм начинает делиться поперечными трещинами на кусочки длиной 3-10 мм.

7.7.7. Кусочки жгута помещают в заранее взвешенный стеклянный или алюминиевый стаканчик, плотно закрываемый крышкой для предохранения его содержимого от высыхания. Как только количество кусочков жгута из грунта в стаканчике достигнет массы не менее 10 г, производят определение влажности грунта согласно п.7.6, результат выражают в целых процентах.

Примечание. Если из приготовленного теста невозможно раскатать жгут диаметром 3 мм (грунт рассыпается), то считают, что данный грунт не имеет границы раскатывания (пластичности).

 

7.7.8. Для каждого образца грунта производят не менее двух параллельных определений влажности на границе раскатывания. Расхождение в результатах параллельных определений влажности более 2% не допускается.

За границу раскатывания образца грунта принимают среднеарифметический результат параллельных определений влажности.

Результаты определения влажности на границе раскатывания должны сопровождаться указанием процентного содержания (по массе) растительных остатков, если их масса составляет более 5% от массы сухой минеральной части грунта.

 

7.8. Определение влажности на границе текучести

 

7.8.1. Влажность на границе текучести образцов грунта, состоящего преимущественно из частиц размером менее 1 мм (см. п.7.7.), определяется по ГОСТ 5180-84.

7.8.2. Граница текучести грунта характеризуется влажностью (в процентах) теста, изготовленного из грунта и воды, при которой балансирный конус погружается под действием собственной массы за 5 с на глубину 10 мм.

7.8.3. Для определения влажности на границе текучести грунтов используют следующие устройства и приспособления:

- балансирный конус (рис. 10), основной частью которого является полированный конус из нержавеющей стали с углом при вершине 30° и высотой 25 мм, на расстоянии 10 мм от вершины по высоте конуса вырезана круговая метка (риска);

 

 

Рис. 10. Балансирный конус

1 - ручка; 2 - конус 30°; 3 - круговая метка; 4 - грунтовое тесто; 5 - балансирный шар;

6 - подставка.

 

- балансирное устройство состоит из двух металлических шаров и стального прута, согнутого в полуокружность и закрепленного в основании конуса; конус для удобства переноса и установки при опыте имеет ручку, закрепленную в основании; общая масса балансирного конуса должна быть равна 76 г с точностью до ±0,2 г (при работе с балансирным конусом могут быть применены штативы различной конструкции, обеспечивающие механическое опускание конуса в грунтовое тесто);

- фарфоровая ступка с пестиком по ГОСТ 9147-80Е с резиновым наконечником; шпатель; сито с сеткой № 1 по ГОСТ 3584-73 (с размером отверстий 1 мм);

- стеклянный сосуд с крышкой; цилиндрический стаканчик диаметром не менее 40 мм и высотой не менее 20 мм.

На рис. 11 представлен усовершенствованный балансирный конус ППГ.

 

 

Рис. 11. Усовершенствованный балансирный конус, ППГ

 

7.8.4. Образец воздушно-сухого грунта объемом около 50 см³ растирают в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником, одновременно удаляют из него растительные остатки крупнее 1 мм, просеивают сквозь сито с сеткой № 1, увлажняют дистиллированной водой, перемешивают шпателем до состояния густого теста, выдерживают не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

7.8.5. Образец влажного грунта объемом около 50 см³ разминают шпателем (с добавкой дистиллированной воды, если это требуется), удаляют из него растительные остатки крупнее 1 мм, протирают сквозь сито с сеткой № 1, затем выдерживают не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

7.8.6. Приготовленное грунтовое тесто тщательно перемешивают шпателем и укладывают небольшими порциями в цилиндрический стаканчик: в процессе укладки теста постукивают форму об упругую поверхность для предотвращения образования в тесте воздушных полостей; поверхность грунтового теста заглаживают шпателем в уровень с краями формы.

7.8.7. Подносят к поверхности грунтового теста, находящегося в форме, конус, смазанный тонким слоем вазелина так, чтобы острие касалось поверхности теста; опускают конус, позволяя ему погружаться в тесто под действием собственной массы.

7.8.8. Погружение конуса в грунтовое тесто в течение 5 секунд на глубину 10 мм показывает, что искомая влажность на границе текучести достигнута.

7.8.9. При погружении конуса в грунтовое тесто за 5 с на глубину менее 10 мм тесто вынимают из формы, присоединяют к грунтовому тесту, приготовленному для определения, добавляют в тесто немного дистиллированной воды, тщательно перемешивают его и повторяют операции, указанные в пп.7.8.4 и 7.8.5.

7.8.10. При погружении конуса в грунтовое тесто за 5 с на глубину более 10 мм тесто из стаканчика, приготовленное для определения, переносят на стекло, перемешивают шпателем, давая ему немного подсохнуть, затем повторяют операции, указанные в пп.7.8.4 и 7.8.5.

7.8.11. Отбирают из исследованного теста пробу массой не менее 10 г и производят определения влажности (см. п.7.6). Результаты выражают в целых процентах.

7.8.12. Для каждого образца грунта производят не менее двух параллельных определений границы текучести. Расхождение в результатах параллельных определений влажности более 2% не допускается.

За границу текучести образца принимают среднее арифметическое результатов параллельных определений влажности. Результаты такого определения должны сопровождаться указанием процентного содержания (по массе) растительных остатков, если их масса более 5% от массы сухой минеральной части грунта.

7.9. Определение максимальной молекулярной влагоемкости

 

7.9.1. Максимальную молекулярную влагоемкость следует определять как влажность грунтовой массы, установившуюся после прессования ее под давлением 6,55 МПа до завершения водоотдачи грунта.

7.9.2. В приложении 13 даны указания по определению максимальной молекулярной влагоемкости методом высоких колонн.

7.9.3. Образец грунта естественной влажности следует поместить в фарфоровую чашку, размять шпателем или нарезать ножом в виде тонкой стружки (добавив дистиллированной воды, если это требуется), удалить из него растительные остатки крупнее 1 мм, протереть сквозь сито с сеткой № 1, затем выдержать (кроме паст из илов) не менее 2 часов в закрытом стеклянном сосуде.

7.9.4. Если в лабораторию доставлен образец грунта, не сохранивший естественной влажности, его подсушивают на воздухе до воздушно-сухого состояния, затем отбирают около 300 г грунта, растирают в растирочной машине или в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником и просеивают через сито с размером отверстий 1 мм, переносят в фарфоровые чашки, увлажняют дистиллированной водой до состояния густого теста при тщательном перемешивании шпателем и выдерживают 15-17 часов (от конца рабочего дня до начала следующего). Чашки с грунтом закрывают крышками для предотвращения подсыхания грунта и образования корки.

7.9.5. Для удаления избытка влаги из образцов илов необходимо производить обжатие грунтовой пасты, помещенной в хлопчатобумажную ткань между листами фильтровальной бумаги, под давлением (пресс, груз).

7.9.6. Определение границы текучести грунтов, содержащих органические вещества, необходимо производить согласно п.7.8.

7.9.7. Из грунта при влажности W_т отбирают пробу для определения влажности, как указано в п.7.6.

7.9.8. Шаблон толщиной 2 мм с отверстием d = 5 см укладывают на хлопчатобумажную ткань и заполняют грунтовой массой. Избыток пасты срезают ножом вровень с краями шаблона. Шаблон удаляют, а полученную пробу покрывают сверху такой же тканью.

7.9.9. На подготовленную пробу и под нее кладут по 20 листов фильтровальной бумаги размером 9х9 см, пробу размещают между деревянными или металлическими пластинками и кладут под пресс. Прессом создают давление 6,55 МПа и выдерживают в течение 10 мин.

7.9.10. Для контроля завершения водоотдачи грунта снимают давление пресса, вынимают пробу и, удалив фильтровальную бумагу и ткань, сгибают образец. Опыт считается завершенным, когда проба на сгибе дает трещину.

7.9.11. При отсутствии трещины определение повторяют на новой пробе, увеличив длительность прессования на 10 мин по сравнению с длительностью предыдущего испытания. Повторные испытания продолжаются до завершения опыта по п.7.9.10.

7.9.12. По завершении опыта следует определить влажность пробы в соответствии с п.7.6.

7.9.13. Допускается одновременное прессование 8-10 проб при соблюдении требований пп.7.9.10 и 7.9.11.

7.9.14. Настоящие испытания применимы для определения границы раскатывания в случае получения сопоставимых результатов контрольных определений. Контрольные определения следует проводить не менее чем для 20% общего числа образцов из каждого инженерно-геологического элемента с параллельными испытаниями по п.7.7.

 

7.10. Определение плотности частиц грунта

 

7.10.1. Общие положения

 

7.10.1.1. Плотность частиц образцов грунта r_s, доставленных в лабораторию, определяется по ГОСТ 5180-84. Плотность частиц образца грунта равна отношению массы частиц образца грунта, высушенного при 100-105 °С до постоянной массы, к их объему.

7.10.1.2. Плотность частиц грунта зависит только от их минералогического состава и увеличивается с увеличением содержания в грунте тяжелых минералов. Для дисперсных грунтов, так же как и распространенных породообразующих минералов, плотность частиц колеблется в небольших пределах.

7.10.1.3. При определении плотности минеральных частиц следует учитывать, что растворение простых солей приводит к ошибочному заниженному результату плотности частиц грунта. Во избежание этого определение плотности частиц засоленных грунтов следует производить в нейтральных жидкостях (бензин, керосин и др.).

7.10.1.4. Определение плотности частиц следует производить с предварительным кипячением грунта или под вакуумом для полного удаления воздуха из грунта.

7.10.1.5. Для определения плотности частиц незасоленных грунтов применяют дистиллированную воду; для определения плотности частиц засоленных грунтов (солончаки, грунты с видимыми выцветами солей и т.п.) - керосин. Керосин должен быть обезвожен и профильтрован. Керосин обезвоживают путем взбалтывания его с силикателем, прокаленным в муфеле при 500 °С в течение 4 часов; силикатель берут из расчета 250 г на 1 л керосина. Плотность применяемого керосина должна быть установлена заранее с помощью ареометра.

7.10.1.6. Для определения плотности частиц грунта применяют следующую аппаратуру: технические весы, пикнометр (по ГОСТ 22524-77Е), фарфоровую ступку с пестиком, сито с сеткой № 2 (по ГОСТ 3584-73) с размером отверстий 2 мм, баню песчаную, сушильный шкаф, вакуумный насос, ареометр (денсиметр). Взвешивание должно производиться с точностью до 0,01 г.

7.10.1.7. Для каждого образца грунта производят два параллельных определения плотности частиц. Недопустимо расхождение между результатами параллельных определений более чем на 0,02 г/см³ для значений плотности частиц грунта r_s £ 2,75 г/см³ и 0,03 г/см³ для значений r_s > 2,75 г/см³. За плотность частиц образца грунта принимают среднее арифметическое результатов параллельных определений.

 

7.10.2. Определение плотности частиц незасоленных грунтов

 

7.10.2.1. Образец грунта в воздушно-сухом состоянии размельчают в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком; отбирают из размельченного грунта методом "квадратов" среднюю пробу массы примерно 100-200 г и просеивают ее сквозь сито с сеткой № 2, остаток на сите после просева переносят в фарфоровую ступку, дробят и затем просеивают сквозь то же сито.

7.10.2.2. Из средней пробы берут навеску для определения плотности частиц; массу навески определяют из расчета примерно 15 г на каждые 100 мл емкости пикнометра.

7.10.2.3. Из этой же средней пробы одновременно со взятием навески для определения плотности частиц берут две навески для определения количества гигроскопической воды по ГОСТ 5180-84 (см. п.7.6).

7.10.2.4. В заранее взвешенный пикнометр при помощи воронки переносят взятую навеску грунта; пикнометр с грунтом взвешивают с точностью до 0,01 г; вычитая из массы пикнометра с грунтом массу пикнометра, определяют массу введенного в пикнометр грунта в воздушно-сухом состоянии (m₂).

Массу грунта в пикнометре (внося поправку на гигроскопическую воду) вычисляют по формуле:

m_o,g = m₂ / (1 + 0,01 · W_g),                                                 (31)

где m_o,g - масса навески грунта в пикнометре с поправкой на гигроскопическую воду, г; m₂ - масса навески грунта в пикнометре в воздушно-сухом состоянии, г; W_g - количество гигроскопической воды, %.

В пикнометр наливают дистиллированную воду примерно на 1/2 его емкости. Дистиллированную воду следует предварительно прокипятить в течение 1 ч и хранить в закупоренной бутылке.

7.10.2.5. Суспензию взбалтывают в пикнометре и кипятят на песчаной бане, не допуская разбрызгивания; в случае образования обильной пены при закипании температуру песчаной бани снижают; кипячение производят в течение 30 мин (считая с момента закипания) для песков и супесей, в течение 1 часа - для суглинков и глин.

7.10.2.6. Пикнометр доливают до мерной черты кипяченой в течение 1 часа дистиллированной водой; при определении плотности частиц в пикнометре с капилляром (в пробке) воду доливают до шейки пикнометра; охлаждают пикнометр с суспензией в ванне с водой до комнатной температуры; температуру суспензии в пикнометре замеряют с точностью до 0,5 °С.

7.10.2.7. Положение мениска поправляют путем добавки в пикнометр пипеткой по каплям кипяченой дистиллированной воды такой же температуры, как и суспензия в пикнометре.

В случае применения пикнометра с капилляром доливают кипяченую дистиллированную воду, имеющую температуру суспензии, примерно до середины шейки пикнометра, закрывают пикнометр пробкой и удаляют фильтровальной бумагой выступившую из капилляра воду так, чтобы край мениска был на уровне верхнего конца капилляра. Проверяют отсутствие пузырьков воздуха под пробкой, слегка наклоняя пикнометр. При наличии пузырьков воздуха пробку снимают, доливают воду до прежнего уровня и вновь закрывают пробкой.

Тщательно вытирают пикнометр фильтровальной бумагой снаружи; в пикнометре с мерной чертой протирают шейку внутри до мерной черты при помощи куска фильтровальной бумаги, свернутой в трубку; после чего пикнометр с суспензией взвешивают (m_3,g).

7.10.2.8. Выливают из пикнометра суспензию, тщательно ополаскивают его, наливают в него кипяченую дистиллированную воду и охлаждают в ванне с водой до температуры суспензии.

Выполняют операции, указанные в п.7.10.2.7 и взвешивают пикнометр с водой (m₃).

При проведении большого количества опытов рекомендуется заранее составлять таблицу масс пикнометров с водой для различных показателей температуры воды. Таблица масс пикнометров с водой может быть составлена для воды, температура которой 20 °С; в этом случае при выполнении операций, указанных в пп.7.10.2.6, 7.10.2.7, температуру суспензии и воды необходимо доводить до 20 °С.

7.10.2.9. Величину плотности частиц грунта r_s, г/см³, вычисляют по формуле:

r_s = (m_o,g · r_W) / (m_o,g + m₃ - m_3,g),                                             (32)

где m_o,g - масса навески грунта с поправкой на гигроскопическую воду, г; m_3,g - масса пикнометра с водой и грунтом, г; m₃ - масса пикнометра с водой, г; r_W - плотность воды, г/см³.

Результат выражают с точностью до 0,01 г/см³.

 

7.10.3. Определение плотности частиц засоленных грунтов

 

7.10.3.1. Для определения плотности частиц засоленных грунтов (солончаков, грунтов с видимыми выцветами солей и т.д.), а также высокодисперсных и сильнонабухающих глин применяют нейтральную жидкость - керосин. Керосин подготавливают к опыту в соответствии с п.7.10.1.5.

7.10.3.2. Выполняют операции, указанные в пп.7.10.2.1, 7.10.2.2. Высушивают взятую навеску в сушильном шкафу до постоянной массы при 100-105 °С (ГОСТ 5180-84).

7.10.3.3. Переносят сухую навеску при помощи воронки в заранее высушенный и взвешенный пикнометр. Пикнометр с грунтом взвешивают; вычитая из массы пикнометра с грунтом массу пикнометра, определяют массу грунта в пикнометре (m₀).

7.10.3.4. Наливают в пикнометр с грунтом керосин примерно до половины; последовательно выполняют операции, указанные в пп.7.10.2.5-7.10.2.8, применяя керосин вместо дистиллированной воды и вакуумирование вместо кипячения; степень разряжения при вакуумировании определяется началом выделения пузырьков воздуха; вакуумирование продолжают до прекращения выделения пузырьков, но не менее 1 часа. Температура керосина должна быть постоянной при всех взвешиваниях в пределах ±1 °С.

7.10.3.5. Величину плотности частиц грунта r_s, г/см³, вычисляют по формуле:

r_s = [m₀ / (m₀ + m₃ – m_3,g)] · r_к,                                              (33)

где r_к - плотность керосина, г/см³; m₀ - масса навески грунта, высушенного до постоянной величины, г; m_3,g - масса пикнометра с керосином и грунтом, г; m₃ - масса пикнометра с керосином, г.

Примечание. Для ориентировочных расчетов допускается принимать плотность частиц для песков равной 2,66 г/см³; для супесей - 2,70 г/см³; для суглинков - 2,71 г/см³ и для глин - 2,74 /см³.

 

7.10.4. Особенности определения плотности частиц крупнообломочных пород [82]

 

7.10.4.1. Для пород, содержащих в своем составе грубые и крупные обломки (d > 2 мм), следует различать плотность частиц крупнообломочного материала (d > 2 мм), плотность частиц мелкозема (d < 2 мм) и валовую плотность частиц, т.е. плотность частиц породы в целом, включая все составляющие ее гранулометрические фракции. Плотность частиц крупнообломочного материала и плотность частиц мелкозема определяются по методике, описанной выше (см. 7.10.2 и 7.10.3). Отличие заключается только в том, что для определения плотности частиц мелкозема проба отбирается из фракций с d < 2 мм, а для определения плотности частиц крупнообломочного материала из фракций с d > 2 мм. В том случае, если крупнообломочный материал представлен различными петрографическими типами пород, сильно отличающимися по плотности частиц, определения r производятся для каждого петрографического типа обломков.

7.10.4.2. Валовая плотность частиц может быть определена по формуле:

,                                                 (34)

где r_s,v - валовая плотность частиц;  - средневзвешенная плотность крупных частиц материала; r_s,m - плотность частиц мелкозема; Q - содержание щебня и дресвы в процентах.

7.10.4.3. Средневзвешенная плотность частиц крупнообломочного материала (валуны, щебень, дресва) определяется по формуле:

,                                             (35)

где r_s1, r_s2, ..., r_sn - плотность частиц различных петрографических фракций; Ф₁, Ф₂, ..., Ф_n - содержание различных петрографических фракций в процентах (берется суммарно по всем гранулометрическим фракциям).

7.10.4.4. В тех случаях, когда крупность частиц крупнообломочного материала и мелкозема мало отличается друг от друга, рекомендуется определять плотность частиц для породы в целом по обычным методам, описанным выше, и при расчетах пористости мелкозема и крупнообломочных включений использовать эти данные.

В приложении 2 приведено описание специального конусного устройства для определения плотности крупнообломочного материала.

 

7.11. Определение плотности грунта

 

7.11.1. Общие положения

 

7.11.1.1. Под плотностью грунта понимается масса единицы его объема. Различают:

- плотность влажного грунта (r, г/см³), равную отношению массы образца грунта к его объему;

- плотность сухого грунта (r_d, г/см³), равную отношению массы образца грунта, высушенного при 100-105 °С до постоянной массы, к его первоначальному объему (т.е. до высушивания).

7.11.1.2. Плотность образцов песчаного и глинистого грунтов, доставленных в лабораторию и на месте их отбора, определяется по ГОСТ 5180-84.

7.11.1.3. Для определения плотности применяют два метода: метод режущего кольца и метод парафинирования.

Метод режущего кольца применяют для связных грунтов, легко поддающихся вырезке, а также в тех случаях, когда объем и форма отбираемого образца грунта могут быть сохранены только при помощи жесткой тары.

Метод парафинирования применяют для связных грунтов, трудно поддающихся вырезке или склонных к крошению.

Плотность песчаного грунта ненарушенного сложения и природной влажности определяют на месте отбора образца методом режущего кольца.

7.11.1.4. Для определения плотности применяют следующую аппаратуру: режущие кольца из некоррозирующего металла внутренним диаметром не менее 50 мм, высотой не более диаметра и не менее половины диаметра, со стенками толщиной не более 0,02 мм диаметра и не менее 1,5 мм; режущее кольцо из некоррозирующего металла внутренним диаметром 40 мм, высотой не более диаметра и не менее половины диаметра, со стенками толщиной до 0,3 мм; нож с прямым лезвием; технические весы; стеклянный сосуд для воды; подставку; два плоских стекла или пластинки с гладкой поверхностью из плексигласа или металла для накрывания кольца с грунтом; стеклянный стаканчик для взвешивания по ГОСТ 23932-79Е или алюминиевый стаканчик с крышкой.

7.11.1.5. Взвешивание должно производиться с точностью до 0,01 г.

7.11.1.6. Для каждого образца грунта количество параллельных определений устанавливают в зависимости от степени неоднородности грунта, но не менее двух (независимо от метода определения):

Расхождение в результатах параллельных определении для однородных грунтов более 0,03 г/см³ не допускается.

7.11.1.7. За плотность образца грунта принимают среднее арифметическое значение результатов параллельных определений.

Окончательный результат выражают с точностью до 0,01 г/см³.

7.11.1.8. Результаты определений плотности должны сопровождаться указанием метода определения (метод режущего кольца или парафинирования), сложения грунта (ненарушенное природное, грунт из тела насыпи и т.д.), величины влажности, при которой было выполнено определение.

 

7.11.2. Метод режущего кольца

 

7.11.2.1. Определение плотности этим методом выполняется с помощью режущего кольца (рис. 5, п.7.2). Внутренний диаметр режущего кольца должен быть не менее 50 мм для глинистых грунтов и не менее 100 мм для песчаных. При определении плотности однородных глинистых грунтов допускается применять режущее кольцо с внутренним диаметром 40 мм и толщиной стенок до 0,3 мм. Высота режущего цилиндра должна быть не менее 50 мм и более 10d₉₀. На каждом цилиндре выбивается номер и объем рабочей части без насадки.

7.11.2.2. Порядок проведения определения плотности:

а) выравнивают ножом поверхность грунта и ставят на него кольцо острым краем вниз; придерживая кольцо левой рукой, вырезают ножом под кольцом столбик грунта высотой 1-2 см, диаметром несколько большим, чем диаметр кольца; одновременно с этим слегка нажимают сверху на кольцо, насаживая его на столбик грунта, не допуская перекосов кольца; вырезание столбика грунта и погружение кольца в грунт продолжают до полного заполнения кольца грунтом; в песчаные грунты, из которых не удается вырезать столбик, кольцо вдавливают; срезают ножом избыток грунта, выступающий над кольцом, зачищают поверхность грунта в уровень с краем кольца и накрывают грунт плоским стеклом, пластинкой из плексигласа или металла;

подрезают столбик грунта на расстоянии 10 мм ниже уровня края кольца; если в песчаный грунт кольцо вдавливалось, обкапывают грунт вокруг ножом и подхватывают снизу лопаткой;

перевертывают кольцо с грунтом, зачищают поверхность грунта с этой стороны и также накрывают плоским стеклом, пластинкой из плексигласа или металла;

Примечание. При массовом отборе проб содержащийся в цилиндре грунт может быть для удобства помещен в полиэтиленовый мешочек или бюкс, масса которого известна. При этом необходимо вести параллельный отбор проб на влажность.

 

б) взвешивают кольцо с образцом грунта и покрывающими его стеклами или пластинками из плексигласа или металла;

в) определяют влажность грунта, содержащегося в кольце, согласно ГОСТ 5180-84; для этого из средней части образца грунта отбирают не менее двух проб или высушивают весь грунт, находящийся в кольце, перенеся его в заранее взвешенную тару;

г) плотность влажного грунта, г/см³, вычисляют по формуле:

r = (m_1,к - m_к - m_pl) / V,                                                     (36)

где m_1,к - масса влажного образца грунта с кольцом и покрывающими его стеклами или пластинками, г; m_к - масса кольца, г; m_pl - масса стекол или пластинок, г; V - объем грунта, заключенного внутри кольца, см³.

Плотность сухого грунта, г/см³, вычисляют по формуле:

r_d = r / (1 + 0,01 · W),                                                       (37)

где W - влажность грунта, %.

 

7.11.3. Метод парафинирования

 

7.11.3.1. Метод парафинирования применяется для определения плотности глинистых, суглинистых или плотных песчаных грунтов, из которых можно взять нерассыпающийся кусок любой формы и массы.

7.11.3.2. Порядок проведения определения плотности:

а) образец грунта объемом не менее 30 см³ обрезают ножом, удаляя острые выступающие части и придавая ему овальную форму, и взвешивают;

б) покрывают образец парафиновой оболочкой, погружая на 1-2 с сначала одной, потом другой стороной в парафин, нагретый до температуры несколько выше точки его плавления (обычно 57-60 °С). Парафин не должен содержать посторонних примесей. Пузырьки воздуха, обнаруженные в застывшей парафиновой оболочке, удаляют, прокалывая над ними оболочку и заглаживая место прокола нагретой иглой; таким же образом покрывают образец вторым слом парафина и взвешивают образец;

в) взвешивают запарафинированный образец грунта в воде: для этого устанавливают над чашей весов на подставке (в виде скамеечки) сосуд с водой так, чтобы нагрузки от него не передавались на коромысло весов; делают на концах тонкой нити петли; надевают одну петлю на образец грунта, другую на серьгу коромысла весов; длина нити должна обеспечить полное погружение образца в воду;

г) вынимают из воды запарафинированный образец, вытирают его фильтровальной бумагой и еще раз взвешивают для того, чтобы проверить, не проникла ли внутрь оболочки вода; если обнаружится приращение массы более чем на 0,02 г по сравнению с первоначальной массой запарафинированного образца, образец забраковывают;

д) производят определение влажности образца грунта согласно ГОСТ 5180-84, для чего удаляют парафиновую оболочку и переносят весь образец в заранее взвешенный стеклянный или алюминиевый стаканчик;

е) плотность влажного грунта вычисляют по формуле

,                                          (38)

где m₁ - масса образца грунта до парафинирования, г; m_1,p - масса образца грунта с парафиновой оболочкой, г; m_1,W - масса образца грунта в воде, г; r_p - плотность парафина, принимаемая равной 0,9 г/см³; r_W - плотность воды, принимаемая равной 1,0 г/см³.

Плотность сухого грунта (г/см³) вычисляется по формуле (37).

 

7.11.4. Определение минимальной плотности песка

 

7.11.4.1. Для измерений необходимо иметь сосуд цилиндрической формы диаметром 5-6 см и объемом не менее 250 см³ или металлический стакан (СУГ-1) без съемной части. В стеклянный сосуд или металлический стакан вставляют стеклянную воронку с длинным носиком или надетый на ее нижний конец кусок резиновой трубки. Предварительно следует высушить и просеять через сито с диаметром отверстий 2 мм пробу грунта объемом примерно в 1,5 раза больше объема стакана; крупные и гравелистые пески следует просеять через сито с диаметром отверстий 5 мм.

7.11.4.2. Песок в воздушно-сухом состоянии необходимо насыпать в воронку. Затем воронку медленно поднимают так, чтобы конец воронки все время находился на расстоянии не более 1 см от поверхности песка. После заполнения стакана избыток песка необходимо удалить ножом или металлической линейкой вровень с краями стакана, не допуская при этом уплотнения песка. Определение следует выполнять на массивном столе, чтобы избежать влияния вибрации и случайных ударов. Стакан с песком взвешивается с точностью до сотых грамма. Результаты взвешиваний записываются в журнал (приложение 1, форма 7).

7.11.4.3. Плотность песка в предельно рыхлом сложении (r_d,min, г/см³) вычисляют по формуле:

r_d,min = (m₂ – m₁) / V,                                                       (39)

где m₂ - масса стакана с песком, г; m₁ - масса стакана, г; V - объем стакана, см³.

 

7.11.5. Определение максимальной плотности песка

 

7.11.5.1. Подготовку к испытаниям следует проводить в соответствии с п.7.11.4.1.

7.11.5.2. Песок в воздушно-сухом состоянии следует насыпать в стакан равными порциями. Уплотнение каждой порции необходимо производить постукиванием о стенки стакана деревянным пестиком с резиновым наконечником в течение 5 мин. Уплотнение пылеватых песков необходимо производить слоями во влажном состоянии трамбованием в металлическом стакане объемом 1000 см³ на копре СоюздорНИИ (рис. 12) или вручную гирей массой 2 кг при высоте подъема 30 см. Толщина уплотняемого слоя 1-2 см. После наполнения стакана избыток песка следует удалить ножом или линейкой, поверхность грунта зачистить вровень с краем стакана и взвесить стакан с грунтом с точностью до сотых грамма. Результаты взвешиваний записываются в журнал (приложение 1, форма 7).

 

 

Рис. 12. Схема прибора СоюздорНИИ для стандартного уплотнения грунтов

1 - поддон; 2 - разъемный цилиндр емкостью 1000 см³; 3 - кольцо; 4 - насадка; 5 - наковальня;

6 - груз массой 2,5 кг; 7 - направляющий стержень; 8 - ограничительное кольцо;

9 - зажимные винты.

 

Для пылеватых песков после уплотнения грунт необходимо перемешать и определить влажность в соответствии с п.7.6.

7.11.5.3. Максимальную плотность песка r_d,max, г/см³ вычисляют по формуле:

r_d,max = (m₂ – m₁) / V;                                                       (40)

а для пылеватых песков

r_d,max = (m₂ – m₁) / [V (1 + 0,01 W)].                                            (41)

 

7.11.6. Контроль качества уплотнения глинистого грунта с крупнообломочными включениями по плотности мелкозема

 

7.11.6.1. В контрольной точке укатанного слоя грунта из нижней части этого слоя отбирают монолит массой 3-5 кг. Отбор монолита производят из стенки ранее подготовленного шурфа вручную с помощью кирки и лопаты. Подготовку шурфа можно механизировать, применив экскаватор "обратная лопата" типа "Беларусь".

Одновременно из того же грунта, откуда отбирается монолит, оттирают на сите № 5 мелкозем в количестве 1-2 кг для определения его влажности объемометрическим методом, а также процентного содержания в нем фракций с диаметром частиц менее 0,25 мм экспрессным методом, разработанным НИСом Гидропроекта.

Отобранный монолит и мелкозем к месту исследования следует транспортировать только упакованными в водонепроницаемую пленку. Исследования этих образцов должны начаться не более, чем через 15 минут с момента окончания отбора образцов грунта.

7.11.6.2. После отбора монолита шурф-лунку засыпают грунтом слоями по 10-15 см, уплотняют ручной трамбовкой до заданной проектом плотности сложения.

7.11.6.3. После доставки на место исследования монолит обрезают ножом, удаляя острые выступающие части и придавая ему форму, близкую к овальной, заглаживают имеющиеся волосяные трещины легким поглаживанием.

7.11.6.4. Подготовленный таким образом монолит взвешивают в воздухе на лабораторных весах.

7.11.6.5. Затем монолит погружают в масло (вазелиновое или веретенное) по схеме, приведенной на рис. 13. Снова взвешивают. Образец должен находиться в масле не более 3 мин. С помощью ареометра определяют плотность масла.

 

 

Рис. 13. Схема размещения оборудования для взвешивания монолита в масле

1 - монолит; 2 - масло; 3 - емкость; 4 - подвеска; 5 - стол с прорезью;

6 - подставка с прорезью; 7 - весы лабораторные 5 кг; 8 - уравновешивающий груз.

 

7.11.6.6. Вынув монолит из масла, дают ему стечь с образца, который промокают фильтровальной бумагой и снова взвешивают на воздухе. Если обнаружится приращение в массе монолита более 10 г по сравнению с первоначальной массой, монолит бракуется из-за нарушения его сплошности. Вся выполненная работа производится заново с другим монолитом, отобранным рядом с той же контрольной точкой.

7.11.6.7. Монолит разрушают и рассеивают на сите № 5 с промывом мелких фракций. Остаток, получившийся на сите, высушивают до постоянной массы и после охлаждения взвешивают на технических весах.

7.11.6.8. Определяют содержание мелкозема в монолите по формуле:

m_s = (m – m_ост) / [m_ост (1 + W) + (m – m_ост)],                                  (42)

где m - масса монолита в воздухе, г; m_ост - масса в воздухе сухого остатка на сите № 5 после рассева и промывки монолита, г; W - влажность мелкозема грунта, определенная объемометрическим методом, доли единицы.

7.11.6.9. Определяют плотность сухого грунта монолита по формуле:

r_d = m r_м / [(m - m_м) (1 + W m_s)],                                               (43)

где m r_м / [(m - m_м) = r - плотность грунта монолита, г/см³; m_м - масса монолита в масле, г; r_м - плотность масла, г/см³.

7.11.6.10. Определяют плотность мелкозема в монолите по формуле:

r_s = (2,6 r_d m_s) / [(2,6 - r_d (1 + m_s))],                                          (44)

где 2,6 - плотность частиц грунта крупностью более 5 мм, г/см³; m_s - содержание мелкозема в монолите в долях единицы.

Результаты всех определений записывают в форме табл. 28.

7.11.6.11. Определяют степень уплотнения мелкозема грунта по формуле:

I_d = r_s / r_tr,                                                               (45)

где r_tr - требуемая плотность сложения мелкозема в грунте.

Требуемая плотность сложения мелкозема в грунте и допустимая степень уплотнения I_d устанавливаются техническими условиями в зависимости от вида грунта и конструкции плотины.