книги / Проектирование фундаментов в стесненных условиях городской застройки

делений не должна превышать допустимых значений, приведенных в прил. А ГОСТ 5180 (прил. 9 настоящего пособия).

Если разница между параллельными определениями превышает допустимую, количество определений следует увеличить. При изготовлении глинистой пасты превышение разницы параллельных определений допустимых значений может являться следствием неравномерного распределения влаги в замешиваемом грунте. Данное явление может наблюдаться вследствие неравномерного размешивания глинистой пасты или недостаточного времени ее выдерживания после изготовления

(см. подразд. 4.1.1).

Пример оформления результатов определения влажности грунта приведен в подразд. 4.1.3.1. Пример определения числа пластичности грунта представлен в подразд. 4.1.3.2.

4.1.3.1. Пример оформления результатов определения влажности глинистой пасты

В табл. 43 приведен пример оформления результатов определения влажности грунта.

Таблица 43

Пример оформления результатов определения влажности глинистой пасты

4.1.3.2. Пример определения числа пластичности грунта

Задача:

Найти число пластичности грунта. Определить тип грунта.

Решение:

Для определения числа пластичности Iр необходимо предварительно определить влажность грунта на границе текучести wL и влажность грунта на границе раскатывания wр согласно подразд. 4.1.3.1, 4.1.3.2 настоящего пособия.

Пример оформления результатов определения значений влажности wL и wр представлен в табл. 44.

Таблица 44 Результаты определения значений влажности грунта wL и wр

Число пластичности грунта определяется по формуле (11) (см. подразд. 4.1.2):

I p wL wp 0,38 0,19 0,19 д.е.

182

Согласно прил. Б ГОСТ 25100 (см. прил. 3 настоящего пособия), грунт с Ip = 0,19 классифицируется как глина.

4.1.4. Методика определения количества воды для получения глинистой пасты требуемой консистенции

Свойства глинистых грунтов существенно изменяются в зависимости от их влажности. Сильно увлажненный глинистый грунт обладает способностью растекаться, при подсушивании он переходит в пластичное состояние, а при дальнейшем уменьшении влажности – в твердое (см. рис. 54). Таким образом, влажность грунта определяет его консистенцию – степень подвижности частиц грунта при механическом воздействии.

Согласно ГОСТ 25100, консистенция глинистых грунтов определяется показателем текучести IL (см. табл. П.3.2 прил. 3).

Показатель текучести Il, д.е., рассчитывается по формуле

где w – влажность грунта, д.е.; wр – влажность грунта на границе раскатывания, д.е. (определяется согласно подразд. 4.1.2.1); Iр – число пластичности грунта, д.е. (определяется согласно под-

разд. 4.1.2).

Из формулы (12) следует, что влажность грунта можно рассчитать по формуле

Согласно прил. В ГОСТ 30416–2012, для получения заданного значения влажности в грунт необходимо добавить расчетное количество воды Qр, см3, определяемое по формуле

183

где mг – масса исследуемого грунта при влажности wисх, г; wз и

wисх – соответственно заданная и исходная влажность грунта, д.е.; ρw – плотность воды, равная 1 г/см3.

Высушенный грунт в процессе остывания способен забирать влагу из воздуха, таким образом, значение исходной влажности сухого грунта всегда отлично от нуля. Для получения наиболее достоверного значения расчетного количества воды Qр следует определять исходную влажность грунта wисх.

Для этого следует просушить небольшую порцию просеянного грунта, дать ему остыть и определить его влажность методом высушивания до постоянной массы (см. подразд. 4.1.3). Для приготовления глинистой пасты в дальнейшем следует пользоваться полученным значением исходной влажности wисх.

После получения глинистой пасты необходимо проконтролировать, соответствует ли ее консистенция требуемой. Для этого делается контрольный замер влажности глинистой пасты методом высушивания до постоянной массы согласно подразд. 4.1.3.

Пример определения количества воды для получения глинистой пасты требуемой консистенции представлен в подразд. 4.1.4.1.

4.1.4.1. Пример определения количества воды для получения глинистой пасты требуемой консистенции

Задача:

Определить количество воды, необходимое для изготовления образца глинистого грунта нарушенной структуры мягкопластичной консистенции с Il = 0,68. Число пластичности грунта Iр составляет 0,19 д.е., влажность грунта на границе раскатывания wр равна 0,19 д.е., начальная влажность сухого грунта составляет 0,02 д.е.

Решение:

Влажность грунта определяется по формуле (13) настоящего пособия.

Для значения Il = 0,68 влажность грунта:

184

w Il I p wp 0,68 0,19 0,19 0,32 д.е.

Для получения глинистой пасты с заданным значением влажности, равным 0,32 д.е., необходимое расчетное количество воды на 1000 г сухого грунта, определяемое по формуле (14), составит

4.1.5. Формирование образцов грунта заданными характеристиками плотности и влажности

При проведении испытаний необходимо формировать образцы грунта такими, чтобы они обладали одинаковыми физическими свойствами.

Для лабораторных испытаний образцы грунта нарушенного сложения формируют непосредственно в кольцах компрессионных и сдвиговых приборов. При этом необходимо контролировать плотность изготавливаемых образцов.

Плотность грунта ρ, г/см3, определяется по формуле

Vm ,

где m – масса образца грунта, г; V – объем грунта, находящегося в полости кольца (внутренний объем кольца), см³.

Масса образца грунта m, г, определяется по формуле

m m2 m1,

где m1 – масса кольца, г; m2 – масса кольца с грунтом, г; Внутренний объем кольца определяется по формуле

V d 2h , 4

где d – внутренний диаметр кольца, см; h – высота кольца, см.

185

Внутренний диаметр кольца компрессионного прибора, входящего в состав испытательного комплекса «АСИС», составляет 71,4 мм, высота кольца равна 20 мм.

Внутренний диаметр кольца сдвигового прибора составляет 71,4 мм, высота кольца равна 35 мм.

В промежутках времени между формированием образцов следует герметично накрывать емкость с глинистой пастой во избежание потери влаги грунтом.

Значения плотности образцов для испытаний грунта сводятся в табл. 45.

Таблица 45 Физические характеристики опытных образцов

Значение характеристик плотности грунта ρ вычисляют как среднее арифметическое значение результатов параллельных определений (количество повторений опытов в одной серии испытаний должно составлять не менее 3 раз, для обработки методами математической статистики по ГОСТ 20522 – не менее 6 раз). Разница между результатами параллельных определений не должна превышать допустимых значений, приведенных в прил. А ГОСТ 5180 (прил. 8 настоящего пособия).

4.1.6. Определение характеристик физического состояния грунтов

Физические характеристики грунта, определяемые опытным и расчетным способами, служат для оценки физического состояния и определения типа, вида и разновидности грунтов.

186

К физическим характеристикам, определяемым опытным путем, относятся: плотность, плотность частиц грунта, влажность. К расчетным физическим характеристикам относятся: удельный вес, плотность скелета грунта, пористость, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения, полная влагоемкость.

Оформление результатов определения опытных и расчетных физических характеристик грунта может быть представлено в виде табл. 46.

Примечание: g – ускорение свободного падения.

Опытные физические характеристики грунта определяются в соответствии с ГОСТ 5180. Основные расчетные физические

187

характеристики грунта определяются согласно прил. А

ГОСТ 25100.

Плотность частиц грунта ρs определяют пикнометрическим методом согласно ГОСТ 5180 по формуле

m

s Vs ,

s

где ms – масса частиц грунта, г; Vs – объем частиц грунта, см³. Разница между параллельными определениями ρs не долж-

на превышать значений по прил. А ГОСТ 5180 (см. прил. 9). Исходные данные для выполнения расчетной работы по определению допустимого расстояния, при котором забивка свай не оказывает воздействие на существующее здание, указаны в прил. 8 настоящего пособия.

Осредненное значение ρs для глинистого грунта допускается принять равным 2,74–2,76 г/см3.

4.2.Экспериментальные исследования

вобласти геотехники

Под экспериментальными исследованиями подразумевается практическая проверка разработанных теоретических положений в специально созданных условиях в зависимости от различных факторов. При этом эксперимент может быть математическим (например, проверка на ЭВМ по собственной программе предложенных теоретических решений для конкретных различных условий и факторов), лабораторным, на моделях, натурным и производственным.

Постановка эксперимента требует организационных усилий и материальных затрат и еще не говорит о творческом вкладе исследователя. Более существенным становится планирование эксперимента и разработка методики его проведения. Прежде всего следует четко сформулировать цели и задачи будущего

188

эксперимента на основе предлагаемой теории и определить его характер.

Во многих случаях экспериментировать приходится на моделях, отражающих процесс или конструкцию лишь в определенном масштабе. При этом, естественно, встает вопрос о том, насколько получаемые на модели результаты применимы в действительности. Без ответа на него все результаты экспериментов могут оказаться под сомнением. Таким образом, при разработке методики испытаний существенны вопросы моделирования, которые отражают то, с каким масштабным соотношением, в какой форме и как результаты экспериментов на модели можно применять к действительным процессам, конструкциям, технологиям и т.п. В этом основная сложность экспериментирования на моделях. Вместе с тем достоинство модельных и лабораторных экспериментов состоит в возможности их многократного повторения.

Вопросам экспериментального моделирования, разработке критериев подобия во многих отраслях технических знаний посвящены специальные работы, которые должны быть тщательно изучены и максимально использованы.

При планировании натурных экспериментов, ценность которых обычно выше, чем модельных и лабораторных, необходимо помнить, что роль и значение эксперимента в научном исследовании заключаются в том, чтобы выявить функциональную зависимость только определенных факторов, влияющих на изучаемый процесс. Зачастую мы имеем целую комбинацию неотделимых друг от друга факторов, от которых зависит данное явление. Чтобы выделить какой-либо из них, необходимо исключить или снизить влияние остальных, создав тем самым искусственную обстановку. Получение на практике такой обстановки обычно весьма затруднительно. Но даже создав ее, исследователь должен ответить на вопрос, насколько искусственная обстановка влияет на характер изучаемого явления или процесса.

189

В ряде случаев эксперимент может быть заменен проверкой результатов теоретического исследования на практике применительно к реальным процессам, технологиям, конструкциям и т.п. При такой постановке исследований должен быть обоснован целый ряд положений: возможность и область применения данного метода, оценка факторов, влияющих на достоверность, и др.

Планирование экспериментального исследования начинается с выбора базы эксперимента. Под этим подразумеваются приборы, стенды, экспериментальные площадки, объекты наблюдений и тому подобное, на которых предполагается проводить экспериментальные работы.

Следует особо подчеркнуть, что неверно ограничиваться существующей экспериментальной базой, если она не подходит к условиям предполагаемого исследования. В этом случае ее необходимо дооборудовать, переоборудовать или создать новую. Вопрос выбора экспериментальной базы в тексте диссертации должен быть тщательно обоснован и описан исходя из целей и задач как эксперимента, так и всего исследования.

Значительную роль при планировании следует уделить составлению подробной методики эксперимента, чертежей и планов размещения установок, приборов и оборудования, методике настройки, проверки и тарировки приборов и снятия показаний, установлению их точности и чувствительности, регулярности и последовательности измерений и т.п. Тщательная и обоснованная методика значительно облегчит проведение самого эксперимента и поможет получить надежные результаты, отвечающие целям работы.

Количество экспериментов для получения каждой зависимости должно быть достаточным для проведения анализа получаемых результатов методами математической статистики. Это тем более необходимо тогда, когда явление зависит от многих факторов. В таком случае проводится многофакторный анализ.

190