Примерная (рекомендуемая) форма журнала наблюдений

Таблица 41

На получение значении v и I заканчивается первичная обработка результатов испытаний.

7.19.3.13. Определение значений K и I.

График зависимости v от I приведен в выпускной карточке (приложение 1, форма 16).

Аналитическое определение K и I₀ сводится к вычислению выражений:

m = 1773; m² = 865587; (m)² = 3143529;

mv = 9196,6 · 10^-6; mv = 32729,6 · 10^-6

и подстановке значений этих сумм в формулы (103) и (104)

Нормативное значение K₁₀ = 0,8 · 10^-8.

Основные физические характеристики исследованного образца грунта, а также фильтрационные показатели приводятся в выпускной карточке испытаний на фильтрацию связного грунта.

Форма выпускной карточки и образец ее заполнения приведены в приложении 1, форма 16.

7.19.3.14. Нормативные и расчетные значения коэффициента фильтрации для каждого инженерно-геологического элемента (слоя грунта) определяют методом статистической обработки результатов испытаний в соответствии с ГОСТ 20522-75.
7.19.4. Фильтрационный прибор вертикального типа с электрическими контактами
7.19.4.1. Во ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева сконструирован фильтрационный прибор с электрическими контактами. С помощью данного прибора можно более точно проследить за процессами, которые протекают в грунте под воздействием фильтрационного потока. Конструкция прибора предусматривает вертикальную фильтрацию сверху вниз.

7.19.4.2. На рис. 36 представлена схема вертикального фильтрационного прибора. Прибор состоит из прозрачного цилиндра 1 диаметром 150 и высотой 250 мм, крышки 2, в которой установлен термометр 3. С внутренней стороны цилиндра заподлицо вмонтированы девять серебряных контактов. Контакты 1’-1" расположены выше верхней сетки 4, а контакты 9’-9" - ниже нижней сетки 5. Контакты 2’-2", 3’-3", 4’-4", 5’-5", 6’-6", 7’-7", 8’-8" расположены по вертикали между верхней и нижней сетками в пределах загруженной грунтом части прибора. Пьезометры установлены по высоте испытываемого образца и в верхней части цилиндра. Нижняя грань нижней сетки имеет уклон в сторону нижнего бьефа (рис. 36) для того, чтобы воздух, выделившийся под сеткой или вытесненный фильтрационным потоком из грунта, увлекался в слив.

Резервуар нижнего бьефа установлен таким образом, что образец грунта всегда находится в затопленном состоянии. В нижней части прибора имеется конический отстойник 6 с патрубком, на который надевается мензурка (песколовка). С помощью электроконтактов и электрической схемы, представленной на рис. 37, можно измерять действительные скорости движения воды, фильтрующейся в порах грунта.

Прибор применяется для определения как местных коэффициентов фильтрации, так и средних по всему объему. Кроме того, в этом приборе можно исследовать фильтрационно-суффозионную прочность грунтов.

8.1.2. При уплотнении грунтов в условиях естественного залегания и устройстве грунтовых подушек необходимо руководствоваться основными положениями раздела 10 и приложения 4 СНиП 3.02.01-87 [55], а также приложением 10 настоящего пособия.

Опытные участки по уплотнению грунтов, как правило, следует организовывать в пределах профильных объемов сооружений и оснований, размеры которых могут быть больше, чем предусмотрено вышеуказанным СНиП при соответствующем обосновании.

8.1.3. Полевые испытания грунтов, уложенных в тело плотины, производятся для получения их характеристик при той структуре и плотности, которые грунт приобрел при его уплотнении в процессе укладки.

В месте, где требуется произвести определение плотности грунта, на выровненной поверхности уложенного и уплотненного слоя грунта отрывается лунка (шурф).

Объем и размеры лунки зависят от крупности отдельных включений, состава грунта и должны соответствовать данным, приведенным в табл. 42.
Таблица 42

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

8.2.2. Плотность грунта определяется по формуле:

 = m_p / V (т/м³), (106)

где m_p - масса грунта, вынутого из шурфа, т; V - объем шурфа, м³.

8.2.3. Взвешивание вынутого из шурфа грунта производится в зависимости от объема пробы на простых торговых или автомобильных весах. Экспериментальным путем был определен оптимальный размер шурфа. Установлено, что объем пробы (шурфа) должен зависеть от гранулометрического состава исследуемого грунта и удовлетворять следующим условиям:

V_min  V  (5d₉₀)³, (107)

где V_min = 3 л - минимальный объем шурфа; V - объем шурфа, л; d₉₀ - диаметр частиц, соответствующий 90% обеспеченности по кривой гранулометрического состава.

Например, при максимальном диаметре частиц крупнообломочного материала 200 мм и d₉₀ = 190 мм объем пробы (шурфа) будет

V = (5 · 0,19) = 0,8 м³.

Шурф может иметь форму цилиндра, куба или полусферы, линейные размеры которых должны быть:

где D_ц - диаметр шурфа, имеющего форму цилиндра; a - сторона куба; R - радиус полусферы; h - высота шурфа, имеющего форму цилиндра.

Определение объема шурфа может осуществляться двумя способами:

1) с помощью засыпки шурфа тарировочным однородным сухим крупнозернистым песком или гравием;

2) с помощью воды и тонкой водонепроницаемой пленки, выстилающей стенки и дно шурфа.

Первый способ определения объема шурфа при наличии в изучаемом грунте мелких и крупных пор (в зависимости от раскладки частиц грунта) может привести к искаженным результатам, поскольку тарировочный грунт может просыпаться в поры, увеличивая тем самым объем вынутого грунта. Увеличение объема шурфа занижает определяемую величину плотности.

Тарировочный грунт должен подбираться из условия непросыпаемости; при этом должно выполняться соотношение:

, (109)

где d_t,g - диаметр частиц тарировочного грунта; K_60,10 - коэффициент разнозернистости тарировочного грунта:

должно соблюдаться соотношение 1  K_60,10  5 (при K_60,10 < 5 обеспечивается однородная плотность укладки тарировочного грунта в шурф); d₁₇ - диаметр частиц, соответствующий 17% обеспеченности по кривой гранулометрического состава; e - коэффициент пористости изучаемого грунта, определяемый по формуле:

где n - пористость грунта, определяемая по формуле

где _s - плотность частиц грунта;

По формуле (109) можно запроектировать состав тарировочного грунта в зависимости от крупности частиц изучаемого грунта, значения его пористости и коэффициента разнозернистости.

Замер объема шурфа с помощью тарировочного грунта производится двумя способами.

Первый способ (рис. 38): а) если шурф имеет небольшие размеры (~0,5х0,5х0,5 м), дно и стенки его выстилают марлей 1 и заполняют тарировочным грунтом 2. Тарировочный грунт должен находиться вблизи от шурфа в специальном мерном баке;

б) если размеры шурфа больше, чем 0,5х0,5х0,5 м, замер его объема производится следующим образом: с помощью тарировочного грунта 6 выравнивается дно шурфа; края шурфа закрепляются металлической рамкой 4; в шурф опускается мерный бак - цилиндр 3 (размеры бака должны быть немного меньше размеров шурфа); пространство между стенками шурфа и мерным баком засыпается тарировочным грунтом 5, взятым из мерного бака. Засыпка должна производиться с высоты 25 см.

Рис. 38. Схема определения плотности грунта методом шурфа (лунки) с помощью тарировочного грунта
Объем шурфа в этом случае вычисляется по формуле:

V = V_c + V_t,g, (114)

где V_c - объем мерного цилиндра; V_t,g - объем тарировочного грунта, выравнивающего дно шурфа и заполняющего пространство между стенками шурфа и баком.

Второй способ определения объема шурфа заключается в следующем (рис. 39): на площади будущего шурфа делают небольшое углубление 1, которое выстилают пленкой 2; в углубление наливают воду до произвольного уровня, замеряют отметку этого уровня и объем налитой воды V₁; пленку 2 удаляют, вынимают грунт из основного шурфа 3 и определяют его массу G₀; выстилают дно и стенки шурфа пленкой 4, наливают воду до прежней отметки и определяют объем налитой воды в шурф V₂; искомый объем шурфа, соответствующий взвешенному грунту G₀, определяется формулой:

V = V₂ – V₁. (115)

В приложении 2 изложено предложение НИС Гидропроекта им. С.Я.Жука по ускоренной и упрощенной методике определения плотности крупнообломочного грунта методом лунки.

Таким образом, возможность использования сейсмического метода для целей геотехконтроля базируется на существовании достаточно устойчивой корреляционной связи скорость-плотность, которая устанавливается в начале работ для данного конкретного материала отсыпки.

Сейсмический метод дает принципиальную возможность вести контроль как за послойной отсыпкой и укаткой грунта, так и оценивать плотности насыпей на глубине в несколько десятков метров.
Оперативная методика послойного контроля
8.3.2. Наблюдения в этом варианте выполняются с высокоточной портативной двух-четырехканальной сейсмической аппаратурой, допускающей возможность измерения времени в несколько миллисекунд с точностью до 1-2 сотых миллисекунды.

Сущность методики состоит в измерении времени пробега упругой волны, возбуждаемой ударом молота на некоторой постоянной базе, определяемой опытным путем. Наблюдения ведутся непрерывно вдоль прямолинейных профилей. Шаг перемещения вдоль профиля равен базе наблюдений. Для оценки состояния уплотненного слоя грунта на площади исследований размещают систему параллельных профилей. Количество профилей определяется требуемой детальностью исследований и производительностью работ.

Чем больше детальность, тем больше времени требуется на обработку площади. Исходя из необходимой детальности контроля и допустимого времени на его выполнение, выбирается схема наблюдений.

Для характеристики верхней части разреза - отсыпанного и утрамбованного слоя - используют одну постоянную базу измерений. Эффективное значение скорости вдоль профиля для данной базы наблюдений находят из соотношения

где x - база измерений или расстояние между приборами; t - время пробега между сейсмоприемниками.

Измеренное значение скорости характеризует слой, мощность которого связана с длиной зарегистрированной волны

h   / 4, (117)

где  - длина волны.

Так, при скорости v = 400 м/с частота зарегистрированной волны f = 100 Гц

 = v / f = 400 : 100 = 4 м,

а мощность контролируемого слоя

h = 4 : 4 = 1 м.

Управлять частотой возбуждаемых и регистрируемых волн можно путем использования подставок из разных материалов, по которым наносится удар, или применяя различные фильтрации, если ими снабжена регистрирующая аппаратура.

В сейсмическом методе при работах с возбуждением колебаний ударами кувалды последние обычно наносятся по специальной подставке (подложке) для улучшения качества и унификации условий удара. Подставка обычно представляет собой или отрезок ствола дерева твердых пород диаметром 15-20 см и такой же высоты, или металлический диск того же диаметра. Применение в качестве подложки металлического диска существенно повышает частоту возбуждаемых колебаний (уменьшает длину регистрируемой волны) и, соответственно, уменьшает мощность характеризуемого слоя. Использованием фильтраций можно как понижать, так и повышать частоту регистрируемой волны. Таким образом, сейсмический метод принципиально располагает возможностью характеризовать слой требуемой мощности.