Контроль качества уплотнения насыпей

Контроль качества уплотнения грунта в насыпи осуществляют путем сравнения требуемой плотности по табл. 1.9.1 с плотностью скелета грунта насыпи. Ориентировочно берется один образец на каждой захватке и с каждого слоя. Контроль плотности верхнего слоя следует производить не реже чем через 50 м. При неоднородных грунтах число образцов увеличивают. Контроль осуществляют также за влажностью грунта, толщиной слоев и числом проходов уплотняющих средств. Из лабораторных методов контроля наиболее часто используют режущее кольцо («метод кольца»). В полевых условиях расчищают площадку, на слое уплотняемого грунта ставят режущее кольцо объемом около 500 см³ с приспособлением, позволяющим забивать кольцо в грунт без нарушения его структуры (рис. 1.12.1)

Плотность влажного грунта (г/см³) определяют по формуле

(1.12.1)

где р ₁ - масса кольца с грунтом;

р ₂ - масса кольца;

V - объем кольца.

Рис. 1.12.1. Режущее кольцо с приспособлением для отбора проб грунта:
1 - режущее кольцо; 2 - крышка; 3 - насадка; 4 - направляющий цилиндр

Влажность грунта (%) определяют высушиванием его в термостате

(1.12.2)

где р ₁ - масса навески грунта до высушивания;

р ₂ - масса навески грунта после высушивания.

Зная плотность влажного грунта и влажность, по формуле определяют плотность скелета грунта

(1.12.3)

Недостатком этого способа определения плотности является длительность процесса высушивания грунта в термостате (не менее 7 ч для глинистых грунтов и 5 ч для песчаных). Для ускоренного приближенного определения плотности и влажности грунтов используют плотномер - влагомер Ковалева (рис. 1.12.2), основанный на принципе двухкратного измерения объема воды, вытесняемой при погружении в нее образца грунта: в первый раз ненарушимой структуры, во второй растертого в воде.

Рис. 1.12.2. Плотномер-влагомер Ковалева:
1 - крышка футляра; 2 - замок футляра; 3 - ведро-футляр; 4 - стальная насадка; 5 - нож; 6 - трубка поплавка; 7 - поплавок; 8 - крючки; 9 - сосуд; 10 - тарировочный груз; 11 - резиновое кольцо; 12 - крышка поплавка; 13 - замок поплавка; 14 - режущий цилиндр

Плотность влажного грунта определяют в следующей последовательности:

1. По оси земляного полотна и на расстоянии 1, 5...2, 0 м от бровки отбирают образцы грунта ненарушенной структуры с помощью режущего цилиндра 14 и насадки 4;

2. Цилиндр с грунтом 1 помещают в поплавок 7, закрывают крышкой поплавка 12 и защелкивают замками 13;

3. Определяют плотность влажного грунта по шкале d_w прибора, погружая в воду, налитую в ведро-футляр 3, поплавок 7 вместе с цилиндром, заполненным грунтом.

Плотности скелета грунта определяют следующим образом:

1. Цилиндр с грунтом 14 извлекают из поплавка 7, грунт выталкивают в сосуд 9, наливая в него воду на 3/4 его объема и тщательно перемешивают до исчезновения комков.

2. Сосуд 9 подвешивают к поплавку на крючки 8 и погружают в ведро-футляр с водой. Вода через щель между поплавком 7 и сосудом 9 заполняет остальное его пространство, вытеснив оттуда воздух, поплавок с грунтом погружается в воду. После этого по шкале 6 берут отсчет плотности скелета грунта

В верхней части трубки поплавка 6 нанесены применительно к различным грунтам четыре шкалы. Одна шкала для определения плотности влажного грунта d_w и три шкалы для плотности скелета грунтов: Ч - гумусовых, П - песчаных и Г- глинистых.

Влажность грунта (%) определяют по формуле

(1.12.3)

где d_w - плотность влажного грунта, г/см³;

d - плотность скелета грунта, г/см³.

При сооружении земляного полотна из крупнообломочных и скальных грунтов контроль плотности осуществляют методом «лунки». Этот метод заключается в том, что в уплотненном слое выкапывают лунку глубиной 10...15 см и объемом 3...5 л. Объем лунки измеряют, заполняя ее одномерным сухим песком, высыпаемым в лунку из мерного сосуда. Зная массу содержимого лунки и ее объем, определяют плотность грунта.

Однако этот способ весьма трудоемок и имеет ряд недостатков. В частности, на конечный результат влияют такие факторы, как крупность песка, высота и скорость засыпки лунки песком и др.

Чтобы повысить точность измерения объема лунки, в настоящее время пользуются денситометром, который снабжен резиновым мешком, куда нагнетают воду из мерного сосуда. Мешок заполняет лунку, достаточно плотно прилегая к ее стенкам. Объем лунки определяют по расходу воды. Влажность грунта определяют путем высушивания всей пробы либо ее части мельче 5 мм, внося поправку на содержание более крупных частиц по формуле

(1.12.4)

где W ₁ - влажность грунта, просеянного через сито с отверстиями 5 мм, %;

q - содержание в грунте частиц крупнее 5 мм, %.

Для измерения плотности и влажности грунтов в полевых условиях без отбора проб применяют радиометрические методы. Гамма-плотномеры позволяют определить степень рассеяния в грунте гамма-излучения радиоактивных изотопов, что дает возможность оценивать плотность грунта в слое глубиной 20 см и более с точностью ±0, 05 г/см³.

Сущность измерения плотности грунта просвечиванием гамма-лучами заключается в том, что определяют изменение интенсивности радиации при прохождении гамма-лучей через просвечиваемую среду (рис. 1.12.3).

Рис. 1.12.3. Схема расположения прибора при контроле плотности:
1 - стальная обсадная трубка d=40 мм; 2 - внутренняя труба контейнера; 3 - изотоп кобальта 60 (С_о⁶⁰); 4 - счетчик гамма-квантов; 5 - регистратор импульсов

Радиационный источник 3 помещают в рабочем контейнере 2 диаметром 30 мм из стали или свинца. В качестве источника гамма-лучей применяют С_о⁶⁰. Регистратором количества импульсов в минуту служит пересчетная схема, питаемая от сети переменного тока с выходом на электромагнитный счетчик импульсов. Падение гамма-лучей при проникновении через какую-либо среду толщиной х определяется

J_x = J ₀e^{-m´ d}, (1.12.5)

где J_x - интенсивность излучения на выходе импульсов в 1 мин. на 1 см²;

J ₀ - интенсивность излучения на входе импульсов в 1 мин. на 1 см²;

m - массовый коэффициент ослабления гамма-лучей средой.

Плотность скелета грунта

(1.12.6)

Влажность грунтов с точностью до 1...2 % определяют нейтронными влагомерами. Принцип их действия основан на учете перехода активных нейтронов в медленные под влиянием атомов водорода, присутствующих во влажном грунте.

Глава 2.
Строительство водоотводных устройств и сооружений