МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕФОРМАТИВНОСТИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ АЭРОДРОМОВ АВИАЦИИ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ НО ДАННЫМ ИСПЫТАНИЙ

Москва 2006

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕФОРМАТИВНОСГИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ АЭРОДРОМОВ АВИАЦИИ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ ПО ДАННЫМ ИСПЫТАНИЙ

Утверждены Начальником 26 ЦНИИ МО РФ 27 июня 2006

Москва 2006

1.    Массив грунта

2.    Металлический штамп

3.    Индикатор ИЧ-0,01

Рисунок 1.8. - Схема установки индикаторов на штампе.

10

1,20. Форма журнала испытания грунтовых оснований штампом.

Основное оборудование:

1.    Диаметр штампа - 350 мм.

2.    Площадь штампа - 961,6 см².

3.    Домкрат грузоподъемностью -25тс.

4.    Диаметр поршня домкрата - 78,62 см.

5.    Площадь поршня домкрата-48,62 см².

6.    Манометр 250/160 кг/см².

7.    Манометр 600/600 кг/см².

Таблица 1.1 Оформление результатов измерений

Удельное давление на грунт. Руд (кг/см2) Нагрузка на штамп К (кг) Давление в домкрате, Р (кг/см2) Число делений по манометру 250/160 Число делений по манометру 600/600 0,5 480,8 9,80 . 15,4 9,80 1,0 961,6 19,80 30,9 19,80 2,0 1923,2 39,50 61,6 39,50 3,0 2884,8 59,30 92,5 59,30 4,0 3846,4 79,10 123,4 79,10 5,0 5769,6 98,90 154,0 98,90

Примечание При испытании грунта и песка предельное удельное давление должно быть не более 2,0 кг/см2

Таблица 1.2 Пример оформления журнала проведения измерений Объект

Дата

Испытание №ЛЬ

Т, °С воздуха

Тцас ~ начала испытаний

Т_цас — конца испытаний

ДКЗ

1ТУ

Место проведения

11

ы

СЛ 4* ы to - ступени о Й 1 10 м о К Юм UI К | Юм | 10 м 10 м сл К | Юм i 10 м i 10 м LA £ 1 Юм | Юм | 10 м LA к I 10 м ►-* о к [ Юм | ■ t, час стабилизации О О Ъ О 4* О о о Ui О уз о ы о о о к> о to о to о О о о ь-< О о о о о Чл о Чл о Чл О о v [ 3846 [ 3846 3846 | 2835 | 2835 NJ оо W 1 1923 I 1923 [ 1923 £ ON ю £ OS to О ON to -й- 00 1—» 4*. 00 ►—* и 00 и* Я S4 123,5 NO К) Чл ON t—‘ Os ы о Чо >—• и» V Число делений по манометру, 250/160 Отсчет № 1 Индикаторы - 0,01 мм Разность Отсчет & ю Разность Отсчет ю* СО Разность Средняя осадка по трем индикаторам

Таблица 1.3 Пример оформления результатов измерений

Таблица 2.1. Основные характеристики зонда конструкции СоюзДорНИИ

Состав оборудования Характеристики 1. Наконечник зонда: - угол при вершине, град., 60 - диаметр основания конуса, см. 25 - площадь основания конуса, см7. 4,9 2. Штанга зоцда: - наружный диаметр, мм. 22,8 - длина звена, м. 1,0 - масса штанги, кг. 1,3 - максимальная длина колонны, м. 3,0 3. Ударное устройство: - масса молота, кг. 10,0 - высота падения, м. 0,5 4. Измерительное устройство: - цена деления шкалы, см. Ю,1 5. Относительная погрешность: - относительная погрешность, %. 1,0 6. Абсолютная погрешность, см. +10,0

Динамическое зондирование грунтов производится по следующей методике:

2.1.    Для зондирования грунтов отрывают приямок глубиной 25 см, в котором вертикально устанавливают первую штату зонда с коническим наконечником, затем забивают зонд.

2.2.    При необходимости по мере погружения зонда штанги наращивают.

2.3.    Забивку зоцда выполняют непрерывно с частотой один удар за 2 секунды.

2.4.    Перерывы в забивке допускают только для наращивания штанг и для измерения глубины погружения.

2.5.    Расстояние между точками зондирования должно быть не менее 25 см.

2.6.    Код прочности грунтового основания и его характеристика определяется по таблице 2.2. в зависимости от коэффициента постели, определяемого по формуле:

К_а= 0,019- Е_г

Где: Е_Т~2‘Е - модуль упругости грунта;

Е - модуль деформации грунта.

Для суглинков и песков Е = 15,5 п

14

или Е — 22,79 п - 137,05

Для глин

Е = 6Р_д    (4)

Здесь: п ~ число ударов молота о наковальню в залоге.

Таблица 2.2. Код прочности грунтового основания и его характеристики

Код прочности грунтового основания	Характеристика прочности грунтового основания	Значения Ks грунтового основания жесткого покрытия, МН/м3 (кг/см3)
		Стандартное	Диапазон
А	Высокая	150 (15,0)	Св. (12,0)
Б	Средняя	80 (8,0)	Св. 6 до 12
с	Низкая	40 (4,0)	Св. 2,5 до 6
д	Очень низкая	20(2,0)	2,5 и менее

2.7. По результатам динамического зондирования с помощью эмпирической формулы можно определить влажность грунта

W = 23,3-0,27• Р_а, %

Более точно природная влажность грунта определяется отбором проб грунта через отверстие, высверленное в покрытии по формуле

W = 1^-— — | • 100 %

(т₀-т_г)

Где: т₀ - вес сухого грунта;

mi- вес влажного грунта;

mi - вес бюксы с крышкой.

2.9.    Высушивание образцов производится в сушильном шкафу при температуре 100-105 градусов в течение 8-12 часов до постоянной массы.

2.10.    Ускорить высушивание образцов можно при повышенной температуре. Для этой цели могут быть использованы различные источники тепла(спиртовые, электроплитки и т.п.)

2.11.    Проба грунта массой 10-20 грамм отбирается в бюксы, взвешивается, высушивается до достижения разницы между последующими взвешиваниями менее 0,2 гр.

2.12.    Условное динамическое сопротивление грунта Р& по величине

15

которого определяются основные характеристики грунта, вычисляется по формуле

(7)

Где: А - удельная энергия зондирования, определяемая по формуле (8)

A -    ^    кг/см²

К - коэффициент учета потерь энергии при ударе молота о наковальню и на упругие деформации штанг. Определяется по формуле (9)

+е^г -М,

м+м.

Ф - коэффициент для учета потерь энергии на трение штанг о грунт.

Где: п - количество ударов молота;

Я - глубина погружения зонда, см;

М_м - масса молота (груза), кг;

М₃ - суммарная масса зонда со штангами, кг; е - коэффициент, принимаемый равным 0,56;

F- площадь поперечного сечения конуса, см².

При отсутствии данных о величине трения штанги о грунт, допускается для ориентировочных расчетов пользоваться значениями Ф, приведенными в таблице

2.3..

Таблица 2.3. Значения коэффициентадля учета потерь энергии на трение штанг о грунт_

Интервал глубины зондирования, м Коэффициент для грунта: песчаных глинистых Больше 0,5 до 1,5 включительно 1,00 1,00 Больше 1,5 до 4,0 включительно 0,92 0,83 Больше 4,0 до 8,0 включительно 0,84 0,75

2.13. Условное динамическое сопротивление грунта - Рд определяется по числу ударов груза (молота) о наковальню, необходимого для погружения конуса на каждые 10 см до глубины, равной глубине, при которой напряжение в грунте не

16

должны превышать бытового (природного) давления, равного 0,15 кг/см² до глубины равной 1,6 D_onm Здесь D - диаметр отпечатка пневматика.

2.14. Ориентировочно глубина силового воздействия от различных категорий нормативных нагрузок показана в таблице 2.4.

Таблица 2.4. Глубина силового воздействия от различных категорий нормативных нагрузок __

Категория нормативной нагрузки (КНН). Одноколесная нагрузка для (КНН), т. Глубина зондирования, м И 25,0 1,0 III 17,0 0,8 IV 12,0 0,6

Рисунок 2.2. - Зондирование грунта. 17

2Л5. Величина динамического сопротивления должна быть:    при

зондировании песков средней плотности и суглинков туго пластичной и полутвердой консистенции от 30 до 100 кг/см² при влажности 10-20 %, а число ударов молота о наковальню должно быть в пределах от 5 до 10.

Общий вид динамического зондирования грунтового основания показан на рисунке 2.2.. Результаты динамического зондирования заносятся в журнал зондирования, представленный в Приложении А.

18

РАЗРАБОТАНЫ Федеральным Государственным Унитарным предприятием «26 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации».

Авторский коллектив: кандидаты технических наук Елисин В. А., Пузатов С. А., кандидат физико-математических наук Буянов С. А., инженеры Новосельцев O.IL, Юшков Ф. В.

ВНЕСЕНЫ Военно-научным комитетом службы расквартирования и обустройства Министерства обороны Российской Федерации.

ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ.

Настоящий документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения МОРФ.

2

СОДЕРЖАНИЕ

1. Методика определения расчетных характеристик грунтовых оснований

штампами в натурных условиях.......................... 4

2. Методика определения основных характеристик грунтов с помощью

динамического зондирования. .................................................. 13

Приложение А. Журнал зондирования............................................. 19

3

1. Методика определения расчетных характеристик грунтовых оснований в

натурных условиях.

Надежность расчетов толщин покрытий аэродромов зависит от правильности назначения характеристик прочности грунтов и материалов покрытий. При расчетах покрытий на аэродромах в зависимости от объекта проектирования и этапа изысканий следует применять различные методы установления характеристик грунта.

Испытания грунтов в естественном залегании посредством вдавливания штампа является наиболее надежным методом определения их механических свойств. При опытах с вдавливанием штампов наилучшим образом выявляются строение грунтового основания и неоднородность его механических свойств по глубине.

Механические параметры грунтов могут определяться по результатам полевых испытаний, как самого грунта, так и через покрытие на конкретном аэродроме по следующей методике.

1.1.    Штамповые испытания грунта проводятся с помощью специального оборудования для вдавливания в грунт штампов, состоящего из нагружающих устройств и средств измерения осадок.

1.2.    В качестве нагружающего устройства может быть использован гидравлический, либо механический домкрат грузоподъемностью 25 тс.

1.3.    Упорным мостом для создания необходимой нагрузки могут служить: сварныё металлические козла, на которые укладываются плиты ПАГ или ПДГ, либо автотрал, груженный различными грузами, либо топливозаправщик или автокран с повернуто стрелой на 180 градусов и подвешенного на ней грузами и другие средства, рисунок 1.1., 1.З., 1.4., 1.5., 1.6.

1.4.    Нагружение может осуществляться с помощью насосной станцией с электроприводом типа НСП-4, либо рычажным механическим.

1.5.    При установке штампа на основание должно обеспечиваться плотное прилегание его нижней поверхности. Для этого, после снятия растительного слоя, грунт выравнивается и на него укладывается быстро твердеющий цементный раствор слоем 2-Зсм, на котором плотно устанавливается штамп.

4

Рисунок 1.3. - Основное оборудование при проведении штамповых испытаний грунта: 1 - штамп, 2 - гидродомкрат (грузоподъемность 25 т), 3 -образцовый манометр для регистрации ступеней нагружения, 4 -консоль крепления для держателей индикаторов часового типа, 5 - держатель для установки индикаторов.

1.6.    Если грунт представлен песками, то согласно ГОСТ 20276-99 для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом, должно производиться не менее 2-х поворотов штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направление поворотов.

1.7.    После установки штампа проверяется горизонтальность его положения, а затем устанавливается реперное устройство.

1.8.    В качестве реперного устройства может быть использована небольшая по габаритам сварная ферма, на которую крепятся консоли, к которым с помощью струбцин устанавливаются индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм Опоры фермы должны находиться за пределами деформации поверхности грунта, примерно в радиусе 1,5-2 диаметра штампа.

6

Рисунок 1.4. - Схема испытаний грунтового основания

1.9.    Вместо фермы могут быть использованы другие средства, например чугунные грузы с ручками (монтажными петлями) весом до 20 кг, укладываемые за пределы деформируемой поверхности грунта, к которым с помощью специальных приспособлений крепятся консоли.

1.10.    Измерительная система должна состоять из 3-х индикаторов часового типа ИЧ-0,01, которые устанавливают на поверхности штампа на расстоянии друг от друга под углом 120 градусов. Общий вид испытаний грунта и схема установки показана на рисунках 5.3., 5.4., 5.5..

7

'ферма

(струбцина} Рисунок 1.5. Схема расположения фермы, консолей и индикаторов

Рисунок 1.6. - Схема расстановки приборов при испытании жестких покрытий четырьмя штампами.

1.11.    Нагрузка на штамп прикладывается ступенями от 0,02 до 0,2 МПа. В качестве прибора, регистрирующего нагружение, используется образцовый манометр.

1.12.    После ступени нагружения производится разгрузка для измерения остаточных деформаций грунта.

1.13.    Каждая ступень нагружения должна выдерживаться по времени до

8

условной стабилизации осадки штампа. За условную стабилизацию осадки принимается приращение осадки штампа, не превышающую ОД мм за 10 минут.

1.14.    Осадка определяется как среднее арифметическое показаний трех индикаторов с точностью ОД мм.

1.15.    Для вычисления модуля деформации (упругости) и коэффициента постели строят график зависимости осадки штампа от давления.

1.16.    По оси абсцисс откладываются значения давления, а по оси ординат соответствующие им условно стабилизированные значения осадки штампа.

1.17.    Через нанесенные на график точки, методом наименьших квадратов, проводится осредненная прямая. Пример построения графика показан на рисунке 1.7.. Схема установки индикаторов на штампе показан на рисунках 1.2., 1.5., 1.8..

1.18.    Модуль деформации (упругости) грунта вычисляется для прямолинейного участка графика по формуле

О)

Где: ft - коэффициент Пуассона, принимаемый для песка и супесей - 0,30; для суглинков - 0,35; глин - 0,42;

К - безразмерный коэффициент, принимаемый равным - 0,79 для круглого жесткого штампа;

D - диаметр штампа;

АР - приращение давления на штамп, равное Р_п-Р₀;

AS - приращение осадки штампа соответствующее АР, определяемое по усредненной прямой.

1.19. С помощью тех же графиков по формуле определяется коэффициент постели грунта

F_m

Где:Р_ш - нагрузка на штамп; г - радиус штампа;

S - осадка штампа.

9