ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО*НССЛЕДОВАТЕЯЬСКН Й. ПРОЕНТНО-НЭЫСКАТЕЛЬСКНЙ Н КОЙСТРУКТОРШ-ТЕЙЙОЯОГИЧЕСШ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ •ими Н.М. ГЕРСЕВАИОВА ГОССТРОЯ СССР ГПИ -ФУНДАМЕНТПРОЕНТ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ, ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ И ОТТАИВАЮЩИХ

КРУПНООБЛОМОЧНЫХ, ПОЛУСКАЛЬНЫХ И СИЛЬНОВЫВЕТРЕЛЫХ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ

МОСКВА-1990

удк 624.i39.ee

Б Рекомендациях изложена методика проведения полевых испытаний мерзлых и оттаивающих крупнообломочных, нолускальных и сильно-выветрелых скальных грунтов размером обломков свыше 15 см о целью получения расчетных характеристик юс прочности и деформируемости, используемых в инженерной практике.

Рекомендации предназначены для использования их при строительстве в районах распространения вечномерзлых крупнообломочных, полуовальных и скальных грунтов.

Применение Рекомендаций дает возможность повысить качество изысканий, сократить их сроки и полноценнее использовать вечномерзлые грунты при возведении сооружений.

Рекомендации составлены институтом Оснований и подземных сооружений Госстроя СССР (докт.техн«наук С.С.Вялов, кавд.геол.-минерал. .наук Н.К.Пекарская, канд.геол.нминерал.наук Р.В.Максимяк)и институтом Фундаментпроакт Минмоятажспецстроя СССР (канд.техн.наук А.А.Колесов, А.И.Кузаняткин, М.А.Ро, Н.Ф.Веоелова) на основании опыта работ института Фундаментпроект с учетом материалов других организаций, выполняющих работы по данной тематике.

Рекомендации одобрены решением секций Научно-технического совета ВИИ оснований и подземных сооружений и рекомендованы к изданию.

Замечания и предложения следует направлять по адресу: 109428, Москва, 1-389, 2-я Институтская улица, д.6, ВНШОСП.

Ордена Трудового Красного Знамени Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт

оснований и подземных сооружений

имени Н.М.Герсевансва, 1990

ных) о размером отверстий 10, 5, 2, 1, 0,5» 0,25 мм; кюветы металлические (используемые при транспортировке и высушивании) или любые другие сосуды емкостью не менее 0»! ад³; весы рычажные передвижные марки РП-Х00-Ш13, грузоподъемностью до 100 кг; весы технические с разновесами на I кг; весы технические с разновесами на 200 г; кисточка*

4.3.    Проведение испытаний

4.3.1. Для определения гранулометрического состава полевым методом отбирается проба грунта квартованием. Вес пробы для анализа зависит от содержания в грунте обломков крупных фракций и колеблется от 30 до 60 кг*

4.3*2. Для грунтов, содержащих частицы размером крупнее 100ш от 10 до 305? (по весу), проба должна составлять не менее 30 кг; при содержании 40-5C# - навеска должна быть не менее 50 кг.

4.3.3.    Цри разделении грунта на фракции без промывки проба грунта* высушенная до воздушно-сухого состояния и взвешенная, просеивается черев набор сит (грохота) с размером ячеек: 200, 100, 60, 40,20,10,5,2 и I мм. При наличии в составе исследуемого грунта отдельностей размером Солее 200 мм их размеры определяются посредством измерения линейкой. Фракции, оставшиеся на каждом сите после просеивания, взвешиваются, результаты записываются в рабочий журнал (прил,Х,в).

4.3.4.    Процентное содержание фракции размером менее X мм определяют в лабораторных условиях по методам, изложенным в ГОСТ 12536-79 Грунты. Метода лабораторного определения гранулометрического и мшсроагрегатвого состава (М, «Издательство стандартов,1980). Для этого проба весом 100 грамм отбирается (квартованием) из той части грунта, которая при просеивании (см.п.4*3.3) прошла через сито I ш.

4.3.5.    Разделение грунта на фракции с промывкой можно производить как после высушивания при определении суммарной влажности, так и при естественной влажности на образцах, отобранных для определения гранулометрического состава.

4.3.6.    Разделение грунта на фракции после высушивания производится в следующей последовательности:

а)    проба высушенного грунта после взвешивания помещается в сосуд и замачивается водой на сутки с периодическим перемешиванием;

б)    весь грунт после суточного замачивания промывается водой

II

на сите с размером ячеек I мм до полного осветления воды;

в) фракции, оставшиеся на сите 1 мм, высушиваются до постоянного веса, затем просеиваются через набор сит, после чего вычисляется процентное содержание каждой фракции (п.4.4.1)*

4.3.7. Разделение на фракции грунта с естественной влажностью производится в такой последовательности:

а)    проба грунта естественной влажности, отобранная из горной выработки квартованием, после взвешивания помещается в сосуд с водой на 6-8 час. По истечении этого времени производятся все вида работ, описанные в пн.4.3.6,6 и в;

б)    при отборе пробы крупнообломочного грунта для определения гранулометрического состава без высушивания параллельно отбирается проба для определения влажности (суммарной и заполнителя), а также проба (квартованием) для определения в лабораторных условиях Фракций размером менее I мм.

4.4. Обработка результатов

4.4.1.    По результатам разделения грунта на фракции (п.п.4.3.3, 4*3.6) вычисляется по формуле процентное содержание каждой фракции размером более I мм:

Д =-р-• «о»

где - вес данной фракции, г(кг); - вес взятой для анализа навески грунта в воздушно-сухом состоянии, г (кг).

4.4.2.    При разделении на фракции грунта естественной влажности (как описано в п.4.3.7) процентное содержание фракций размером более X мм вычисляется по формуле

где - вес данной фракции, высушенной до постоянного веса, г (кг);    -    вес    взятой    для    анализа навески с поправкой на ес

тественную влажность, г(кг);

марная влажность исследуемого грунта,

4.4,3. Процентное содержание фракции размером менее I мм, определение которой выполняется в лабораторных условиях, вычисляется 12

*TJLL

где    -    вес    данной    фракции,    высушенной до постоянного веса,

г;    - вес взятой для анализа навески с поправкой на гигроско

пическую воду,г; К - суммарное содержание фракций размером Солее I мм, %.

Результаты вычисления выражаются с точностью до 1%.

4.4,4* Результаты анализа представляют в виде таблицы (црил.

1,в).

5. ОПЬВДЙЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ ЦЕЛИКОВ ГРУНТА

БД. Исходные положения

БД Л. Полевые испытания грунтов на сдвиг заключаются в сдвиге (срезе) не менее трех целиков при различных нормальных нагрузках. Способ подготовки и условия испытания для всех целиков должны быть идентичными.

БД.2. Установки позволяют проводить срез целиков грунта в заданной (фиксированной) зоне с одновременным приложением нормальной и сдвигающей нагрузок.

5.1.3. Нагрузки (нормальные и сдвигающие) прикладываются гидравлическими домкратами.

БД.4. Реактивные силы от нормальной нагрузки на пелик воспринимаются упорно-анкерным устройством.

5.1.5.    Упором, воспринимающим реактивные силы от сдвигающих нагрузок, является отенка шахты.

5.1.6.    Нолевые испытания на сдв^г методом фиксированного среза целиков грунта рекомендуется выполнять с помощью одной из двух установок конструкции института Фундаментпроект , а именно; УС1Ы250 или УСП-10000.

Характеристика установок для полевых испытаний на сдвиг приведена в црил. 2.

БД.7. Для испытаний грунтов с величиной обломков до 15 см в поперечнике рекомендуется использовать установку У СП-1250; при наличии в составе грунтов более крупных обломков - установку УСП-10000.

БД.8. Учитывая аналогичность конструкции установок (УСП-1250

13

и УСП-IOOOO) е рекомендациях даны подготовка целиков и порядок проведения испытаний для установки УСП-1250.

5,1.9, По результатам испытаний определяют характеристики сопротивления сдвигу <7Г,С } ^), необходимые для расчетов по первому предельному состоянию - по несущей способности грунта.

5.2. Оборудование

5.2.1.    Установка для испытания грунта на сдвиг включает (рис.

2) упорно-анкерное устройство, устройство для подготовка (врезки) целиков грунта; нагрузочно-контрольно-измерительное устройство .позволяющее создавать и фиксировать нормальные и сдвигающие нагрузки, а также измерять деформации грунта (вертикальные, горизонтальные)

в процессе сдвига.

Упорно-анкерное устройство состоит из: разъемной упорной балки (центральной части -3£ и двух концевых - 3,6 под анкеровку трубами, вмороженными в грунт или заделанными в ниши стенок выработки), анкерных свай 2, шарнирных хомутов 3, упорных стоек 4 и двух пар швеллеров 5*

Устройство для подготовки (врезки) целиков грунта включает кольца-обоймы 6, монтажные штампы 7, штамп на шарнирной основе 8, вертикальный винтовой упор 9 на подвижной каретке

Нагрузочно-контрольно-измерительное устройство состоит из вертикального 10 и горизонтального II тидродомкратов в комплекте о манометрами 12, реперных стоек 13 о црогибомерами 14, регистрирующими вертикальные и горизонтальные деформации.

5.2.2.    Перечень л техническая характеристика оборудования, входящего в комплект установок, приведены в црил.2.

5.3. Выбор варианта анкеровки и монтаж упорно-анкерного устройства

5.3.1.    Реактивные силы в процессе испытания воспринимают упорно-анкерное устройство, анкеровка которого в зависимости от состава и состояния грунтов, а также от глубины, на которой проводятся испытания, может осуществляться сваями или концевыми опорами, заделанными в ниши стенок выработки.

5.3.2.    Анкеровка сваями применяется при производстве испытаний на поверхности дна котлоезнов, карьеров, в расчистках и шахтах до глубины 3-4 м.

5.3.3.    Цри производстве испытаний в выработках глубже 3-4 м

14

анкеровка упорно-анкерного устройства осуществляется концевыми опорами.

5.3*4. Анкеровка сваями в зависимости от состава и состояния грунтов может проводиться бетонированием или вмораживанием анкерных труб в предварительно пробуренные скважины.

5.3.5. При анкеровке сваями за контуром горной выработки (на расстоянии I м от ее проектируемых стенок) бурятся скважины для бетонирования или вмораживания анкеров.

5.3*6. После установки анкеров проходится запроектированная выработка до глубины на 15-20 см вше отметки горизонта наметенного испытания.

5.3.7.    В пределах устья выработки на монтажных подкладках 17 (см.рис.2) укладывается упорная балка, которая с помощью двух пар швеллеров 5 и шарнирных хомутов 3 жестко связывается в единую конструкцию с анкерными сваями 2.

5.3.8.    Смонтированная балка (по нижней полке) должна быть строго горизонтальна как в направлении продольной оси батон, так и перпендикулярно ей (т.е. в направлении сдвига).

5.3.9.    На подвижную каретку 9,а, перемещающуюся но нишей полке центрального звена упорной балки !£, ценится вертикальный винтовой упор 9, к нижнему фланцу которого монтируется (в зависимости от глубины проведения испытания) соответствующей длины набор упорных стоек с шаровой опорой на нижнем конце.

Монтаж упорно-анкерного устройства на этом считается завершен*

ным.

5*3,10. При анкеровке концевыми опорами в ниши стенок выработки производится в следующей последовательности: горная выработка проходится до глубины на 15-20 см вше отметки горизонта намеченного испытания.

5.3.11.    В стенках выработки (параллельно направлению .сдвига) создаются ниши для концевых опор.

Опорные плиты концевых опор должны всей поверхностью прилегать к потолку ниш, а нижняя полка центрального звена упорной балки (после ее сбалчивания о установленными в ниши концевыми опорами) должна быть строго горизонтальна.

5.3.12.    На подвижную каретку 9а крепится вертикальный винтовой упор 9 с шаровой опорой на нижнем конце, после чего приступают к подготовке целиков грунта.

16

5.4, Подготовка целиков грунта к испытанию

5.4.1,    На выровненном забое выработки (на отметке 15-20 см выше горизонта проведения испытания) намечаются места врезки целиков грунта. Центры их располагаются на одной прямой* Расстояние между краями соседних целиков должно составлять 20-25 см. Место расположения каждого целика (кольца) намечается по отвесу, опущенному от центра шаровой опоры или продольной оси нижней полки центрального звена упорной балки.

5.4.2,    На отмеченное место ставится кольцо 6 с отверстиями для крепления бокового упора 15, повернутыми в сторону, противоположную направлению сдвига (см.рио.2,а и б).

5.4.3,    На кольцо устанавливается монтажный штамп 7 и гидродомкрат 10, Опирающийся поршнем в упорную балку через вертикальный винтовой упор 9.

5.4*4. Кольцо вдавливается в грунт путем постепенного заглубления его без перекосов и с соблюдением вертикальности стенок по уровню (рис.З).

После заполнения грунтом внутренней полости кольца на 2-3 см ниже его верхнего края заглубление кольца прекращается.

5.4.5.    Поверхность грунта в кольце выравнивается горизонтально (по уровню). На выровненную поверхность грунта засыпается буферный слой средней крупности, слегка увлажненного песка (1-2 см). Поверхность песка также тщательно выравнивается (по уровню).

5.4.6.    Б основании целика (по его окружности) - между нижним краем кольца и поверхностью грунта на забое выработки - делается зазор высотой 1-2 см, по которому должна пройти поверхность среза целика.

Поверхность грунта вокруг целика (в его основании) должна бытз строго горизонтальна, а в передней части в направлении сдвига тщательно выровнена на расстоянии не менее 15-20 см от края целика. Н? этом подготовка целика грунта считается завершенной.

5.5, Монтаж установки

5.5.1.    После подготовки целиков грунта-производится монтаж ус таяовки е следующей последовательности: на выровненную поверхность целика с буферным слоем песка устанавливается штамп на шариковой основе 8, на штамп (в специальное гнездо) ставится гидродомкрат 10 для создания вертикальных нагрузок.

5.5.2.    Верхняя плита штампа вместе с домкратом ставится в

17

крайнее переднее (по направлению сдвига) положение, обеспечивая тем самым возможность перемещения грунта в процессе сдвига. Специальное гнездо на верхней плите штампа делается с таким расчетом, чтобы центр плунжера, установленного на штамп гидродомкрата, был на 4-5 см смещен от центра верхней плиты, т.е. совпадал с центром целика грунта. Такое расположение домкрата и приложение нагрузки строго по центру целика исключают о прокидав шций эффект в процессе сдвига.

5.5.3. Если целик грунта подготовлен правильно (кольцо врезано строго вертикально, поверхности грунта и буферного слоя песка выровнены строго горизонтально), то верхняя подвижная плита установленного штампа в любом положении будет оставаться неподвижной, в противном случае она будет смещаться в сторону имеющегося уклона. Неровности на поверхности трунта должны быть устранены, после чего производится завершение монтажа установки.

18

5-5.4. Зазор меящу поршнем домкрата и шаровой опорой на конце вантового упора выбирается винтовым вертикальным упором» жестко связанным с упорной балкой.

5.5.5.    Для регистрации вертикальных деформаций по обеим сторонам целика в грунт забиваются реперные стойки 13» к которым с помощью струбцин крепятся прогибомеры 14 (по 2 на каждый цалик^).

Прогибомеры соединяются со штампом стальной проволокой диаметром 0,4 мм; положение проволоки при этом должно быть строго вертикально. Ось барабана закрепленного прогибомера должна быть горизонтальная. По окружности барабана проволока должна быть горизонтальная. Но окружности барабана проволока должна иметь двойную огибающую петлю, а противовес прогибомера подаевшэаетоя на проволоке длиной не менее 15-20 см от головки противовеса до касательной барабана. Подготовленные к испытанию прогибомеры устанавливают по обеим шкалам на "нулевое" положение.

5.5.6.    Монтаж устройства для оттаивания заклинается в установке специальных обогревательных насадок 16 (см.рис.2) на каждый из трех целиков мерзлого грунта. Внутренняя полость насадки заполняется рабочей жидкостью (водой, в которую погружаются электронагреватели) либо паром, пропускаемым через обогревательные насадки.

5.5.7.    При оттаивании с помощью электронагревателей последние подключаются к электросети; при использовании для оттаивания пара подключается система подачи его от источника (парообразователь, котельная и т.п.).

5.5.8.    Процесс оттаивания, грунта контролируется щупом или по показаниям термометров, устаназливаемых непосредственно около кольца на глубине 10-15 см ниже забоя о двух сторон у основания кольца-обоймы,

5.5.9.    Вертикальную деформацию грунта измеряют как среднее арифметическое значение из показаний двух нрогибомеров, фиксирущих осадку двух противоположных сторон штампа.

5.5.10.    Для создания с двигающих усилий в подготовленной (фиксированной) плоскости целика грунта на кольцо прикрепляется боковой упор, через который на целик передается сдвигающее усилие, создаваг

х) При невозможности забивки реперных стоек необходимо использовать винтовые упоры, распирающиеся в стенки выработок.

19

емое хвдодомкратом. Упором для гидродомкрата служит вертикально выровненная стенка выработки» Между домкратом и стенкой выработки устанавливается подкладная плита 18 размером 400X300x10 мм (см. рис.2,6).

5.5Л1.„Для регистрации горизонтальных деформаций (перемещения грунта) в щюцеоое сдвига на реперные стойки, погруженные в грунт по обеим сторонам целика, в его задней нести устанавливаются прогибомерн (по два на каждый целик). Проволока, соединяющая про-гибомеры с кольцом (целиком грунта), должна быть строго горизонтальна и параллельна направлению сдвига. На шкалах црогибомеров устанавливаются "нулевые" значения*

5.5,12, На атом монтаж установки для проведения испытания считается законченным. По одной из схем (см.раэдел 5.6), принятых программой работ, проводится испытание на сдвиг (с предварительным выполнением дополнительных работ по подготовке грунта (оттаивание, замачивание и др.),

5.6. Методика проведения испытаний целиков грунта на сдвиг но различным схемам

5.БД. Испытания на сдвиг всех видов грунтов, на которые распространяются данные рекомендации (п.1.3), осуществляются путем неконсолидированного среза - по ускоренной методике.

5.6.2.    В зависимости от состава и состояния грунтов, а также условий, в которых они будут работать в качестве основания сооружений, испытания на сдвиг должны доводиться по различным схемам.

Каждая схема испытаний моделирует определенное состояние грунта при строительстве или эксплуатации сооружения, что позволяет получить значения прочностных характеристик грунта, соответствующие условиям работы сооружения.

5.6.3.    В зависимости от способа подготовки грунтов к испытаниям и условий их проведения различают следующие схемы сдвига:

а)    без специальной подготовки, т.е. сдвиг при естественной плотности-влажности грунта (талый по талому, мерзлый по мерзлому);

б)    с предварительным оттаиванием вечномерзлого грунта (оттаянный по оттаянному; оттаянный по мерзлому);

в)    с предварительным замачиванием талого или оттаянного грунта;

г)    повторный сдвиг по срезанной поверхности (возврат) в условиях природной влажности (в талых и в мерзлых грунтах) или после 20

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЕ

1Д, Полевые методы испытаний грунтов разработаны впервые и ставят целью унификацию методов определении расчетных характеристик прочности и деформируемости.

1.2.    Настоящие Рекомендации предназначены для использования их при изысканиях для строительства сооружений на крупнообломочных, полускальных и сильнсвыветрелых скальных грунтах о размерами обломков свыше 15 см.

1.3.    Действующе в настоящее время нормативные документы не распространяются на вечномерзлые грунты, содержащие обломки размером более 15 см (ГОСТ 23253-79).

На методы полевых испытаний на сдвиг указанного вида грунтов нормативные документы до настоящего времени вообще отсутствуют.

1.4.    Полевые испытания проводятся в соответствии о техническим заданием на проведение инженерно-геологических исследований для определения комплекса физических, прочностных и деформативных свойств грунтов, а именно: плотности; суммарной влажности; гранулометрического состава; сопротивления сдвигу (по результатам испытаний целиков грунта); осадки при оттаивании для расчета модуля деформации, а также коэффициентов оттаивания и сжимаемости (по результатам испытаний грунтов горячим штампом).

2. опрдашиЕ ПЛОТНОСТИ

2.1.    Исходные положения

2.1.1.    Плотность однородных песчаных и глинистых грунтов (глин, суглинков, супесей, песков) с содержанием 1фупнообломочного материала до I# определяется согласно ГОСТ 5182-78 (методы режущих колец и парафинирования).

2.1.2.    Плотность грунтов с содержанием щзупнообломочного материала более 10# и размером обломков до 20 см, сшгьнотрещиноватых, неоднородных по составу грунтов следует определять полевым методом на достаточно больших объемах грунта (порядка 20000 сья⁸).

2.2.    Оборудование.

2.2.1. Для определения плотности грунтов в полевых условиях применяется следующее оборудование: прибор-плотномер конструкции института фувдаментпроект Ш-2 (рисД), весы рычажные передвижные

3

замачивания (в талых и в оттаянных грунтах);

д)    но контакту природных поверхностей скольжения (по прослоям слабых пород или зонам повышенной трещиноватости) в условиях природной влажности или после замачивания как в талых грунтах» так и в предварительно оттаянных;

е)    испытания на сдвиг насыпных крутюобломочных грунтов по основанию» представленному выветрелыми породами в естественном залегании (насыпкой грунт по оттаянному основанию» насыпной грунт по мерзлому основанию),

5.6.4.    Бее схемы испытаний в талых грунтах используются для получения прочностных характеристик хрунтов на участках развития таликов и в слое сезонного промерзания-оттаивания,

Бее схемы испытаний с предварительным оттаиванием вечномерзлых грунтов применяются для получения характеристик оснований» используемых при строительстве по принципу Я согласно главе СНиП П-18-76. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах (М,,Строй-издат 1977).

5.6.5.    Результаты испытаний на сдвиг грунта естественной плотности-влажности по схеме пункта 5.6.3,воспользуются для оценки прочностных свойств грунтов е массивах (оценка устойчивости склонов, откосов выемок в условиях их природного состояния).

При испытаниях по схеме мерзлый по мерзлому фиксируется температура грунта по показаниям термометра, установленного на контакте среза вблизи целика.

5.6.6.    Срез грунта после предварительного замачивания по схеме п.5.6.3,в) проводится в тех случаях, когда в процессе строительства или эксплуатации сооружения будет происходить дополнительное водо-насыщение грунта в основании сооружения (при развитии чаши оттаивания под отапливаемыми зданиями, при мокрых технологических процессах в эксплуатируемых сооружениях, при возможных утечках промышленных вод из коммуникаций и т.п.).

5.6.7.    Повторный сдвиг по срезанной поверхности согласно схеме п.5.6.3т) и сдвиг по контакту природных поверхностей скольжения согласно схеме п.5.6.3д) осуществляются с целью получения прочностных характеристик для оценки устойчивости оползнеопасных участков склонов, откосов, сложенных трещиноватыми разностями грунтов с напластованием слоев, имеющих падение по склону.

Эти схемы сдвига моделируют также движение оползневого массива по ослабленным трещиноватостью зонам либо по прослоям слабых

21

марки РП-IOO Ш13 грузоподъемностью до 100 кг; контейнеры для транспортировки грунта к месту высушивания и грохочения (кюветы или любая тара); специальная лопатка (ложка) для отрытия лунки при определении плотности; зубило (рыхлитель); молоток; кисточка (щетка) щетинная*

2*2*2* Прибор для определения плотности (рис.1) состоит из цилиндра, механизма, приводящего в движение поршень; воздухосборника, устройства для измерения объема жидкости, требуемой для замещения грунта; механизма крепления резиновой оболочки; шаблона; свайки (штыри)*

2,2,3. Цилиндр I, вмещающий рабочую жидкость (в качестве которой летом используется вода, зимой - антифриз), имеет диаметр 309 мм (площадь поперечного сечения 750 см²), высоту 350 мм* В нижней торцевой части цилиндра имеется наружная выточка, куда закрепляется резиновая оболочка II, верхняя торцевая часть цилиндра закрывается крышкой*

2*2*4. Механизм, приводящий в движение поршень, состоит из ведущей гайки 5, помещенной между подшипниками в специальной втулке, жестко связанной с крышкой прибора, и винтового полого штока 3, жестко связанного с поршнем 2 стопорной гайкой. Один оборот ведущей гайки обеспечивает поступательное движение поршня (через винтовой шток) на I см. Вращение гайки осуществляется штурвалом 4, жестко связанным с ведущей гайкой.

2*2.5* Воздухосборник € резьбовым соединением через переходник связан с полым штоком и служит для сбора воздуха из внутренней полости цилиндра и выпуска его посредством отвинчивания на 2-3 оборота пробки 7 воздухосборника (воздух в цилиндр попадает в процессе заправки прибора жидкостью).

2*2*6. Устройство для измерения объема жидкости, замещающей грунт, взятый для опыта, состоит из нижнего лимба 8, по окружности которого нанесены 27 делений (цена каждого деления составляет 750 см³, и верхнего лимба-нониуса 9 с ценой деления 7,5 см³. Нониус жестко связан с ведущей гайкой 5, поворот которой на один оборот (зубчатым сектором через зубчатый венец и промежуточную шестеренку) обеспечивает поворот нижнего лимба на одно деление. Положение лимба после каждого оборота фиксируется специальным шариковым фиксатором*

2.2,7. Механизм крепления резиновой оболочки состоит из прижимного кольца 10, шпилек с гайками и бобышек, приваренных к крышке прибора. Надетая на цилиндр (в его нижней тощеаой части) резиновая

4

оболочка II вплотную прижимается к торцу цилиндра прижимным кольцом*

2.2.8. Шаблон 12 служит для ограничения в плане размера лунки (зумпфа) при отборе грунта для опыта» а также является основанием прибора при определении объема грунта» взятого для опыта.

2.2.9. Свайкичптыри 13 предназначены для крепления шаблона к грунту с целью предотвращения смещения шаблона в процессе отрытия зумпфа и проведения испытания.

2.3. Проведение испытаний

2.3.1.    На забое выработки (расчистки» шахты) выравнивается площадка размером 50 х 50 см» на которой устанавливается и крепится к грунту штырями шаблон 12. Шаблон должен плотно прилегать к грунту, особенно в пределах его внутренней окружности. В тех случаях, когда забивка штырей становится невозможной, крепление прибора следует осуществлять с помощью специального распорного устройства.

2.3.2.    Прибор, подготовленный к проведению испытания (залитый жидкостью и заправленный резиновой оболочкой), устанавливается на шаблон и крепится к последнему стопорными винтами (см.рис.1,а).

При установке прибора на шаблон необходимо следить, чтобы резиновая оболочка была заправлена во внутрь цилиндра в исключалась возможность защемления ее между шаблоном и прижимным кольцом.

2.3.3.    Вращением штурвала поршень в цилиндре перемещается вниз до тех пор» пока на манометре 14 не будет зафиксировано давление 0,1 - 0,2 кг/см².

2.3.4.    На шкалах мерного лимба 8 и нониуса 9 берется отсчет ^-_с . Ори этом резиновая оболочка под действием давления в жидкости плотно облегает все неровности поверхности грунта, ограниченного окружностью шаблона.

В воздухосборнике 6 при взятии отсчета на лимбе не должно быть воздуха; при наличии последнего он удаляется открытием пробки воздухосборника.

2.3.5.    Поршень поднимается вверх, при этом жидкость в цилиндре поднимается в верхнюю его часть, увлекая за собой резиновую оболочку.

2.3.6.    Прибор снимается с шаблона и устанавливается на подставку.

2.3.7.    Грунт, ограниченный окружностью шаблона, выбирается ло~

6

латкой на глубину 25-30 см (см.рис Л,б). Сцементированные крупно-обломочные отдельности шеи мерзлые разности грунтов предварительно взрыхляют зубилом или отбойным молотком. При извлечении грунта из лунки следует соблюдать предосторожности с тем, чтобы не разрыхлить стенок лунки, избежать образования в них глубоких ниш и острых выступов обломков скальных пород. Острые углы и грани обломоков в стенках лунки притупляют (сглаживают) легкими ударами молотка.

2.3.8.    Весь грунт, извлеченный из лунки, собирается в кювет

(тару) с крышкой и взвешивается. Вес грунта Ру^ записывается в рабочий аурнал (црил,1,а).    '

2.3.9.    На шаблон вторично устанавливается прибор, создается

давление и берется отсчет    ,    &ак    описано    в    пп.2.3.2-2.3.4.

(см.рис.1,в).

2.3.10.    Поршень прибора поднимается вверх. Црибор снимается

с шаблона и устанавливается на подставку. На этом определение плотности считается завершенным.

2.4. Обработка результатов

2.4.1. По полученным результатам полевых определений (    ,

Ф ж Рхр) вычисляется плотность грунта, кг/м³, по формуле:

р „ Ргр ^J “ (1Км-%)*50

где ftp - вес грунта, извлеченного из лунка, кг; Т?о - "нулевой объем", соответствующий объему жидкости, заполняющей все неровности Поверхности грунта в пределах внутренней окружности шаблона.ем³;

объем внутренней полости лунки, соответствующий объему грунта, взятого для опыта, см³.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУШАРНОЙ ВЛАЖНОСТИ

3.1.    Исходные положения

3.1.1.    Методика определения влажности грунтов с включениями обломочного материала менее 10$ стандартизирована (ГОСТ 5180-84, Грунты. Метод лабораторного определения физических характеристик. (М. .Издательство стандартов, 1985).

3.1.2.    Влажность крупнообломочных, полуовальных и сильновывет-релых скальных грунтов обусловлена количеством воды, содержащейся

7

б обломках скальных пород и в заполнителе, и определяется в соответствии с указаниями пункта 3.1*3,

3.1.3. При оценке влажности указанного вида грунтов необходимо определять два вида влажности: I) суммарную - влажность всего образца (крутообломочных включений вместе с заполнителем), 2)влаж-ность заполнителя. Суммарная влажность крупнообломочшх, а также полускальных и сильновыветрелых скальных грунтов определяется в соответствии с указаниями разд.3.2-3.4. Влажность заполнителя определяется по ГОСТ 5180-75.

3.2. Оборудование

3.2.1.    Для определения суммарной влажности крупнообломочных грунтов применяется следующее оборудование: сушильный шкаф (размер сушильной камеры 0,8 х 0,6 х 0,6 м); кюветы (тара), предназначенные для транспортировки и высушивания грунта; весы рычажные передвижные РП-ЮСМШЗ грузоподъемностью до 100 кг; весы технические с разновесами на I кг; весы технические с разновесами на 200 г; бюксн алюминиевые для определения влажности мелкозема (заполнителя); термометр с ценой деления 0,5-1°С и со шкалой до 150°С.

3.2.2.    Сушильный шкаф и кюветы могут быть изготовлены по чертежам, разработанным институтом фундаментпроект. В качестве источника тепла в сушильном шкафу могут быть использованы электронагреватели с терморегулятором или любые другие устройства. Температура в сушильном шкафу должна поддерживаться Ю5Ш0°С.

Кюветы, в которых высушивают грунт, вмещают навеску весом 30--40 кг, если эти кюветы используются в качестве тары для транспортировки грунтов от места отбора к месту высушивания, то они должны иметь крышки с надежным креплением, исключающим потерю частиц грунта в пути.

3.3. Проведение испытаний

3.3.1.    Для определения суммарной влажности используется грунт, отобранный при определении плотности. В тех случаях, когда плотность не определяют, для определения суммарной влажности в горной выработке отбирают пробу грунта весом 80-100 кг, из которой квартованием составляется проба весом 20-30 кг.

3.3.2.    Если для транспортировки грунта от места отбора к месту высушивания используются кюветы, в которых будет производиться

и высушивание грунта, то вес влажного грунта следует определять

8

в поле на месте отбора.

3.3.3.    Если грунт в поле (на месте отбора) не взвешивается, то транспортировка его к месту высушивания должна производиться в таре, обеспечивающей сохранность природной влажности. Б этом случае взвешивание грунта производится перед установкой пробы в сушильный шкаф. Результаты взвешивания заносятся в журнал испытаний (прил.1,6).

3.3.4.    Каждый кювет должен иметь четко выбитые (написанные краской): номер (в двух местах - на корпусе и на крышке) и вес (вес кювета должен проверяться периодически, не реже I раза в три месяца),

3.3.5.    Образец грунта, предназначенный для определения суммарной влажности, должен иметь этикетку, завернутую в восковую бумагу или помещенную в алюминиевый бикс, гидроизолированный клейкой пленкой. На этикетке должно быть отмечено: наименование экспедиции (партии) ; название объекта; наименование горной выработки и ее номер; глубина отбора образца грунта; краткая визуальная характеристика грунта (состав, процентное содержание обломочного материала, заполнителя, и т.д.; вес образца грунта вместе с тарой; дата отбора образца; подпись исполнителя, отобравшего образец и выполнившего взвешивание грунта в поле). Этикетка должна сохраняться до окончания камеральных работ по данному объекту.

3.3.6.    Перед установкой в сушильный шкаф с кювета (тары) снимается крышка, извлекается этикетка и согласно ее содержанию заполняется журнал по определению суммарной влажности (см.прил.1,6).

3.3.7.    Высушивание грунта производится в течение 6 час при температуре Ю5°С, после чего грунт охлаждается, взвешивается и вновь ставится в сушильный шкаф не менее чем на 2 часа. Затем грунт вновь взвешивается; сушка производится до получения постоянного веса навески при двух последующих взвешиваниях.

3.4. Обработка результатов

3.4.1.    Суммарная влажность вычисляется по следующему выраже-тУ Ли — Р&ук _ ,

где /*£.< “ ^вес влажного грунта с кюветом, г(кг); /^_х- вес высушенного грунта с кювет см, г(кг); Ркн>ё~ ^вес кювета, г(кг).

3.4.2.    Параллельно определяется влажность мелкозема (заполнителя) по методике, изложенной в ГОСТ 5180-84.

9

4, ОЛРВДЕШЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ГРУНТА

4.1.    Исходные положения

4.1.1.    Определение гранулометрического состава песчано-глинистых грунтов, в том числе с содержанием обломочного материала до 30$, производится в лабораторных условиях по методам, изложенным в ГОСТ 12536-79, Метода лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава (М. Издательство стандартов,1980), Эти метода дозволяют разделить грунт на гравийно-галечные, песчаные, пылеватые и глинистые фракции,

4.1.2.    Метод полевого определения гранулометрического состава грунтов о содержанием крупнообломочного материала более 30$ и крупнообломочных грунтов позволяет дополнительно определить щебенисто-галечниковые, валунные и глыбовые фракции, содержание которых в составе этих грунтов часто превышает содержание фракций, определяемых

в лабораторных условиях.

4.1.3.    Для полной оценки гранулометрического состава крупнообломочных грунтов анализ следует проводить полевым и лабораторным методами.

4.1.4.    В зависимости от состава заполнителя (песчаный, глинистый) разделение крупнообломочного материала на фракции может производиться без промывки или с промывкой водой.

4.1.5.    Разделение на фракции можно производить как после высушивания при определении суммарной влажности на пробе грунта, отобранной в процессе определения объемной массы, так и в условиях естественной влажности на пробах, отобранных специально для определения гранулометрического состава.

4.1.6.    Разделение грунта на фракции без промывки производится для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем.

Разделение грунта на фракции с промывкой производится дзет крупнообломочного грунта с глинистым заполнителем с целью отделения глинистых частиц от поверхности крупных обломков.

4.2. Оборудование

4.2.1. Для определения гранулометрического (зернового) состава грунтов применяется следующее оборудование; комплект сит (грохота) с размером отверстий 200, 100, 60,40,20 мм; комплект сит (лаборатор-

10