Страница 14: СН 449-72. Указания по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог (31365)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Метод стандартного уплотнения грунтов в лабораторных условиях

Таблица 41

Целью стандартного уплотнения является определение практически максимальной плотности ??ск.макс и оптимальной влажности Wo грунта, при которой достигается максимальная плотность.

В качестве стандартного принят метод уплотнения образцов грунта с использованием приборов Союздорнии или ЦНИИС (рис. 41 и 42, табл. 41).

Прибор Союздорнии следует применять для испытания грунтов с содержанием до 5% частиц размером более 5 мм, прибор ЦНИИС — для ускоренного испытания грунтов с содержанием до 5% частиц размером более 2 мм.

Образец исследуемого грунта уплотняют 4 — 6 раз при систематически увеличиваемой влажности. Уплотнение целесообразно начинать при влажности несколько большей, чем влажность грунта в воздушно-сухом состоянии, но отличающейся не менее чем на 8 — 10 от оптимальной, ориентировочно равной: для песков — 8 — 13%; супесей — 9 — 15%; суглинков — 12 — 22%; глин — 16 — 26%.

Количество воды Q, необходимое для получения требуемой влажности грунта, определяют по формуле

Рис. 41. Схема прибора Союздорнии для стандартного уплотнения грунтов

1 — подстаканник; 2 — разъемный цилиндр; 3 — верхний стакан; 4 — стойка с уплотнителем; 5 — груз; 6 — ограничительное кольцо; 7 — зажимное кольцо; 8 — зажимной винт

Рис. 42. Схема прибора ЦНИИС для стандартного уплотнения грунта

1 — подстаканник; 2 — металлическая пластина; 3 — кольцо; 4 — зажим; 5 — насадка; 6 — штамп; 7 — гиря; 8 — стержень; 9 — ограничительное кольцо

Q = P (Wтр - Wн) 0,01, (14)

где Р — вес грунта, подлежащего уплотнению, в г;

Wтр, Wн — влажность, соответственно требуемая и начальная, в %.

Опыты по уплотнению выполняют в следующем порядке. Вначале берут образец грунта в воздушно-сухом состоянии, размельчают и просеивают через сито с отверстиями 5 мм (для прибора Союздорнии) или 2 мм (для прибора ЦНИИС). Грунт, прошедший через сито, увлажняют до требуемой влажности, перемешивают, закладывают в цилиндр или кольцо прибора и уплотняют.

При использовании прибора Союздорнии уплотнение выполняют последовательно в три слоя. Каждый из слоев уплотняют ударами груза носим 2,5 êã, падающего с высоты 300 мм. Количество ударов назначают в зависимости от вида грунта (см. табл. 41).

При использовании прибора ЦННИС ударами падающего груза уплотняют одновременно весь образец грунта, укладываемого в кольцо и насадку пятью слоями, с уплотнением каждого из слоев вручную пестиком. Объемный вес уплотненного грунта ?? определяют по формуле

(15)

где P1 — общий вес разъемного цилиндра или кольца с уплотненным грунтом в г;

Р2 — вес пустого цилиндра или кольца в г;

V — объем цилиндра или кольца р см.

Для определения влажности уплотненного грунта отбирают пробы по 15 — 20 г из верхней, средней и нижней частей образца.

Следующий опыт начинают с размельчения уплотненного в предшествующем опыте образца грунта и увеличения его влажности на 2 — 3% посредством добавления 50 — 70 г воды на каждые 3 кг грунта.

Объемный вес скелета или плотность грунта ??ск в каждом опыте определяют по формуле

(16)

где ??, W — соответственно объемный вес в г/см3 и весовая влажность в % уплотненного грунта.

По полученным данным строят кривую стандартного уплотнения (рис. 43), а по ней определяют максимальную плотность и соответствующую ей оптимальную влажность.

Рис. 43. Кривая стандартного уплотнения

Для грунтов, содержащих от 5 до 40 % частиц размером более 5 мм, максимальную плотность ??ск.макс и оптимальную влажность w'0 определяют расчетным способом по формулам:

??'ск.макс = ??ск.макс К??; (17)

w'0 = Wo KW. (18)

где ??ск.макс, Wo — соответственно максимальная стандартная плотность в г/см3 и оптимальная влажность в % отсеянного грунта с размером частиц менее 5 мм;

К??, KW — коэффициенты, учитывающие влияние наличия крупных частиц соответственно на плотность и влажность грунта; их значения принимают по табл. 42.

Таблица 42

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Характеристика грунтов особых разновидностей

Илы — глинистые грунты, имеющие в естественном состоянии влажность, превышающую границу текучести, и коэффициент пористости для супесей и суглинков ?? > 1, для глин ?? > 1,5.

Илы в естественном сложении отличаются сильной сжимаемостью, низкой прочностью и тиксотропными свойствами. Поэтому в случаях использования ила в качестве естественного основания необходимо предусматривать мероприятия, устраняющие его выдавливание, а также учитывать осадку насыпи.

Иольдиевые глины — особая разновидность морских илов, представленных глинами и суглинками. Верхние слои иольдиевых отложений общей мощностью от 0б3 до 2 м имеют сравнительно высокую плотность и прикрывают нижележащую толщу отложений, характеризующихся высокой влажностью (>60%), малыми значениями объемного веса скелета грунта (??ск<1), резкой потерей несущей способности после разрушения естественной структуры, тиксотропными свойствами.

Лёссы, лессовые и лёссовидные грунты являются разновидностью глинистых пылеватых грунтов. Они отличаются столбчатой призматической текстурой, повышенной пористостью, превышающей, как правило, 40%, наличием крупных пор, видимых невооруженным глазом. В V дорожно-климатическом районе и других районах с засушливым климатом вертикальные откосы выемок в лёссах оказываются устойчивыми. При увлажнении лёссы быстро размокают; они подвержены просадкам при замачивании и сильному уплотнению под нагрузкой, легко размываются, причем устойчивость вертикальных откосов нарушается.

Пористость и влажность лёссовых и лёссовидных грунтов изменяется в более широких пределах, чем у лёссов. Поэтому размокание, размываемость, просадочность при замачивания, устойчивость в вертикальных откосах у лессовидных грунтов выражены в меньшей степени, чем у лессов, но в большей степени, чем у пылеватых нелёссовых грунтов.

Аргиллиты — группа твердых, камнеподобных глинистых пород в естественном залегании. Строительные свойства аргиллитов разнообразны. Они зависят от их состава, генезиса и стадий диагенеза. Аргиллиты в ряде районов страны подвержены интенсивному разрушению в откосах под воздействием природных факторов.

Алевролиты — осадочные породы с преобладанием частиц размером 0,1 — 0,01 мм. Они так же как аргиллиты, подвержены интенсивному разрушению в откосах выемок под воздействием природных факторов.

Мергели — переходная порода от известняков к глинам. При воздействии отрицательных температур мергели растрескиваются и разрушаются. Они обладают способностью к набуханию и интенсивному размокаю. Откосы, воженные мергелями, при увлажнении оползают. Кремнистые мергели содержащие примеси кремнезема отличаются большей устойчивостью против выветривания.

Трепел — слабо сцементированная порода белого или желтоватого цвета, состоящая из мельчайших части кремнезема с примесью пылеватых или глинистых частиц Трепелы имеют большую пористость, объемный вес их колеблется в пределах 0,5 ?? 1,0 г/см3, при увлажнении трепелы размокают, резко снижают прочность, сопротивление сдвигу.

Тальковые и пирофиллитовые грунты ?? группа глинистых пород, обладающих свойством к сильному набуханию при увлажнении.

Меловые грунты представляют собой осадочную породу в виде тонкозернистой массы и обломков известковых организмов меловых грунтов является мел. При содержании в меловой породе более 10 % глинистых примесей она называется мергелистым мелом или меловым мергелем.

Пористость меловых грунтов достигает 50 %. При насыщении водой эти грунты быстро размокают, превращаются в пластичную массу. Увлажнение и замораживание-оттаивание вызывают быстрое выветривание грунта в откосах.

Сланцеватые глины ?? плотные в естественном залегании слоистого сложения, способные расслаиваться на тонкие пластинки. В воде быстро разрушаются, превращаясь в рыхлую массу, состоящую из обломков пластинчатой формы. Они плохо уплотняются при возведении насыпей.

Торф представляет собой органо-минеральную массу, содержащую более 60 % (по весу) растительных остатков и отличающуюся большой сжимаемостью, малым удельным (от 1,3 до 1,6 г/см3) и объемным весом (табл. 43). Заторфованными называют грунты при содержании в них растительных остатков от 10 до 60 %, а грунтами с примесью органических веществ ?? при содержании растительных остатков меньше 10 %.

Черноземы ?? грунты с содержанием гумуса и разложившихся растительных остатков, достигающим в верхнем слое 10 %, имеющие зернистую и комковатую структуру. Чернозем содержит большое количество пылеватых и глинистых частиц, отличается повышенной влагоемкостью, липкостью, пластичностью; при увлажнении резко набухает и снижает прочность на сжатие.

Подвижные (барханные) пески по составу относятся к одноразмерным пескам с преобладанием частиц размерами 0,1 ?? 0,25 мм и почти полным отсутствием пылеватых и глинистых фракций. Они распространены преимущественно в пустынях V дорожно-климатического района и приморских районах. Подвижность и характер передвижения песков зависят от форм рельефа, силы и направления ветров, степени заращенности поверхности растительностью и размеров частиц (гранулометрического состава).

К засоленным относятся грунты, содержащие в количестве более 0,3% веса сухого грунта легкорастворимые соли (хлористый натрий, хлористый кальций, хлористый магний, сернокислый магний, углекислый натрий и двууглекислый натрий), а также ?? в больших количествах труднорастворимый сернокислый кальций (гипс) и практически нерастворимый углекислый кальций. Засоленные грунты при увлажнении резко снижают прочность на сжатие.

Таблица 43

Характеристики болотных отложений