Углы естественного откоса грунтов и отношение высоты откоса к заложению. Определение угла естественного откоса песчаного грунта в сухом и влажном состоянии Угол естественного откоса песка снип

Общие положения

Назначение и виды земляных сооружений

Объем земляных работ очень большой, он имеется при строительстве любого здания и сооружения. Из общей трудоемкости в строительстве земляные работы составляют 10%.

Различаются следующие основные виды земляных сооружений :

Планировка площадки;

Котлованы и траншеи;

Земляные полотна дорог;

Плотины;

Каналы и др.

Земляные сооружения делятся на :

Постоянные;

Временные.

К постоянным относятся котлованы, траншеи, насыпи, выемки.

К постоянным земляным сооружениям предъявляются требования :

Должно быть прочным, т.е. сопротивляться временным и постоянным нагрузкам;

Устойчивым;

Хорошо сопротивляться атмосферным влияниям;

Хорошо сопротивляться размывающим действиям;

Должны обладать безосадочностью.

Основные строительные свойства и классификация грунтов

Грунтом называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. К ним относятся: растительный грунт, песок, супесь, гравий, глина, суглинок лессовидный, торф, различные скальные грунты и плывуны.

По крупности минеральных частиц и их взаимной связи различают следующие грунты :

Связные – глинистые;

Несвязные – песчаные и сыпучие (в сухом состоянии), крупнообломочные несцементированные грунты содержащие более 50% (по массе) обломков кристаллических пород размером более 2 мм;

Скальные – изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земляных работ относятся :

Объемная масса;

Влажность;

Размываемость

Сцепление;

Разрыхленность;

Угол естественного откоса;

Объемной массой называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии в плотном теле.

Объемная масса песчаных и глинистых грунтов 1,5 – 2 т/м3, скальных не разрыхленных до 3 т/м3.

Влажность – степень насыщения пор грунта водой

g b – g c – масса грунта до и после сушки.

При влажности до 5% - грунты называются сухие. При влажности от 5 до 15% - грунты называются маловлажными. При влажности от 15 до 30% - грунты называются влажные.
При влажности более 30% - грунты называются мокрые.

Сцепление – начальное сопротивление грунта сдвигу.

Сила сцепления грунтов : - песчаных грунтов 0,03 – 0,05 МП- глинистых грунтов 0,05 – 0,3 МП- полускальных грунтов 0,3 – 4 МПа- скальных более 4 МПа.

В мерзлых грунтах сила сцепления значительно больше.

Разрыхляемость – это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке, вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентом разрыхления К р. После уплотнения разрыхленного грунта называется остаточной разрыхленностью К ор.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта. Величина угла естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев. При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса. Крутизна откосов выемок и насыпей характеризуется отношением высоты к заложению m – коэффициент откоса.

Углы естественного откоса грунтов и отношение высоты откоса к заложению

Размываемость грунта – унос частиц текучей водой. Для мелких песков наибольшая скорость воды не должна превышать 0,5-0,6 м/сек, для крупных песков 1-2 м/сек, для глинистых грунтов 1,5 м/сек.

Лабораторная работа №1

Определение гранулометрического состава песка и степени его однородности

Цель работы: определение свойств грунта (песка) по его гранулометрическому составу. Зная его состав и содержание в нем определения фракций, можно судить о его свойствах и применении в практике строительства (растворы, песчаные подушки, фундаменты и т.п.).

Задачи работы : получить навыки определения процентного содержания каждой фракции, квартования, определения однородности и неоднородности грунтов по графику.

Обеспечивающие средства: сита, электронные весы, навеска воздушно-сухого песка.

U = d60/d10 = 0,35/0,14 = 2,5 ≤ 3

Заключение (вывод): Так как U< 3 – песок по составу однородный. Согласно ГОСТ песок средней крупности, так как содержание фракций крупнее d 0,25 больше 50 %.

Исполнители:Сельков Д.М., Старченко В.П., Яковлева Н.В.

Лабораторная работа №2

Определение угла естественного откоса песчаного грунта в сухом и влажном состоянии

Цель работы: исследовать зависимость изменения величины угла естественного откоса песка от его влажности.

Задачи работы : получить навыки работы с прибором Литвинова, научиться правильному взятию отсчетов и определению угла естественного откоса в градусах.

Обеспечивающие средства: прибор системы Литвинова, совок, сосуд с водой, песчаный грунт.

Таблица определения угла естественного откоса

Заключение (вывод):

Угол естественного откоса, угол внутреннего трения (в механике грунтов)- угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего вещества с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внешнего трения».

Частицы вещества, находящиеся на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние предельного (критического) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости зёрен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала.

Угол естественного откоса грунта является параметром прочности почв, и он используется для описания сопротивления трения при сдвиге почвы вместе с нормальным эффективным напряжением.

По углам естественного откоса определяются максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.

При разработке (резании) грунты разрыхляются, структура их нарушается, и они теряют связность. Также изменяются силы трения и сцепления, уменьшаясь с увеличением влажности. Поэтому устойчивость незакрепленных откосов также непостоянна и сохраняется временно до изменения физико-химических свойств грунта, связанного в основном с атмосферными осадками в летнее время и последующим увеличением влажности грунта. Так, угол естественного откоса φ для песка сухого 25...30°, песка влажного 20°, глины сухой 45° и глины влажной 15°. Установление безопасной высоты уступа и угла откоса является важной задачей. От правильного выбора угла откоса зависит безопасность разработки котлована, карьера.

Исполнители:Мелехин С.А., Морохин А.В.

Угол естественного откоса - это наибольший угол, который может быть образован откосом свободно насыпанного грунта в состоянии равновесия с горизонтальной плоскостью.

Угол естественного откоса зависит от гранулометрического состава и формы частиц. С уменьшением размера зерен угол естественного откоса становится положе.
В воздушно-сухом состоянии угол естественного откоса песчаного грунта равен 30-40°, под водой - 24-33°. Для грунтов, не обладающих сцеплением (сыпучих), угол естественного откоса не превышает угла внутреннего трения

Для определения угла естественного откоса песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии используют прибор УВТ (рис. 9.11, 9.12 ), под водой - ВИА (рис. 9.13 ).

Согласно рис. 9.12 при наклоне ящика песок осыпается и, разрыхляясь, образует откос с углом, который можно определить транспортиром или по формуле

Понятие об угле естественного откоса относится только к сухим сыпучим грунтам, а для связных глинистых оно теряет всякий смысл, так как у последних он зависит от влажности, высоты откоса и величины пригрузки на откос и может изменяться от 0 до 90°.

Рис. 9.11. Прибор УВТ-2: 1 - шкала; 2 - резервуар; 3 - мерительный столик; 4 - обойма; 5 - опора; 6 - образец песка

Рис. 9.12. Определение угла естественного откоса вращением емкости (а) и медленным снятием пластинки (б): А - ось вращения емкости

Рис. 9.13. Прибор ВИА: 1 - ящик ВИА; 2 - образец песка; 3 - емкость с водой; 4 - транспортир; 5 - ось вращения; 6- пьезометр; 7- штатив

При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну плоских откосов земляных сооружений, траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл. 9.2. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.

Таблица 9.2. Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов, град.

Откосы насыпей постоянных сооружений выполняют более пологими, чем откосы выемок.

РЕСПУБЛИКАНСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА.
ПРОИЗВОДСТВО ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

РСН 51-84

Госстрой РСФСР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР ПО ДЕЛАМ
СТРОИТЕЛЬСТВА

Разработаны трестами инженерно-строительных изысканий МосЦТИСИЗ, УралТИСИЗ, ТулаТИСИЗ Производственного объединения по инженерно-строительным изысканиям («Стройизыскания») Госстроя РСФСР.

Исполнители: И.Н. Шишелов, канд. тех. наук Ю.В. Сырокомский, И.Б. Когос, Т.Д. Белоглазова, Р.А. Меньшикова, Л.И. Подкорытова, А.С. Романова.

Внесены и подготовлены к утверждению Производственным объединением по инженерно-строительным изысканиям («Стройизыскания») Госстроя РСФСР.

Вводятся впервые.

Настоящие Республиканские строительные нормы распространяются на организации, выполняющие исследования грунтов при инженерных изысканиях для строительства объектов промышленного, жилищно-гражданского и сельскохозяйственного назначения и устанавливают основные требования к производству лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Лабораторные исследования грунтов следует выполнять в соответствии с требованиями государственных стандартов, строительных норм и правил, а также настоящих Республиканских строительных норм.

1.2. Состав лабораторных исследований грунтов должен устанавливаться в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и программ на производство изыскательских работ.

1.3. Лабораторные исследования грунтов должны выполняться с применением прогрессивных методов, современных приборов и оборудования, обеспечивающих высокое качество испытаний грунтов, наибольшую производительность труда и сокращение продолжительности лабораторных работ.

1.4. При производстве лабораторных исследований грунтов следует осуществлять мероприятия по экономии материалов и электроэнергии, а также обеспечивать бережное отношение к оборудованию, приборам, инструменту и инвентарю.

1.5. Стоимость лабораторных работ определяется согласно Сборнику цен на изыскательские работы для капитального строительства.

1.6. При производстве лабораторных работ необходимо выполнять требования, предусмотренные правилами и инструкциями по охране труда и технике безопасности.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

2.1. Лабораторные работы следует проводить в соответствии с планом-графиком и заданиями на их выполнение.

План-график составляется начальником лаборатории и согласовывается с начальником инженерно-геологических производственных подразделений - заказчиками лабораторных исследований грунтов.

Задани е на лабораторные исследования грунтов составл яется подразделением-заказчиком эти х работ. Задани е должно быть подпи сано на чальни ком подраз деления и главным геол огом производственного подразд еления-заказчика.

2.2. Контроль качества лабораторных исследовани й грунтов - вход но й, операционный, приемочный - следует осуще ствлять в соответстви и со станда ртом предприятия комплексной си стемы управ лени я качеством инжене рных из ысканий в строительстве (К СУКИИС) на всех стади ях работ.

Входному конт ролю следует подвергать образцы грунта, поступающие на исследования, з адани я з аказчика, вновь поступающи е оборудование, при боры, и нструменты. Входной контроль должен быть сплошным и осуществляться н ачальн иком лаборатори и или специа льн о уполномоченным работником.

Операци он ный контроль следует проводи ть в п роцессе произ водства лабораторных иссл едований грунтов и ведения пе рви чной документаци и. Особому контролю подлежат сле дующие рабочи е процессы: отбор средней пробы, вырезка образ цов грунта, поддержание темпе ратуры при определенной влажности, периодическая тари ровка аре ометра при определении гранулометрического состава, подсче т нагрузок при определении сопротив ления срез у.

Опе раци онный контроль при боров следует п роводить в соответствии с требованиями . Исп ол ни тели раб от должн ы проводить сплошной операционный контрол ь (самокон троль), на ча льник лаборатории ил и специа льно уполномоченный работник - выборочн ый.

Прие мочн ому контролю следуе т подве ргать результа ты лабораторных иссле дований грунтов, подготовленны е к передаче з аказчи ку. Прие мочный кон троль должен быть сплош ным и осуществля ться начальником лаборатории.

2.3. Рез уль таты лабораторных и сследовани й грунтов выдаются з аказ чика м в виде машинно-ориентированных ведомостей при обра ботке данных на ЭВМ или в виде ведомостей паспортов рез ультатов исследований грунтов.

2.4. Информа цию об отклонениях от стандартов при проведен ии лабораторных исследований грунтов начальник лабора тории н ем едленно передает з аказчику лабораторных работ.

3. ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ, ПОМЕЩЕНИЯ

3. 1. Лаборатори и иссл ед овани я грунтов должны быть обеспечены оборудов анием, приборами, инструментом и ин вентарем в соотве тстви и с Табел ями осна щени я из ыскательских и проектно-изыскательских организаций при борами, оборудование м, транспортными средствами, лагерным снаряже нием и средствами связ и.

3.2. Д ля метрологи ческого обеспечен и я производства ла бора торных исследований физ ико-меха нических свойств грунтов оборудование и п риборы грунтовой лаборатории должны подвергаться прове рке в установле нные сроки в соответствии с тре бованиями ГОСТ 8.002 -71 и стандартов предприятия КСУКИИС.

3.3. Д ля обе спече ни я постоянной эксплуатац ионной готовности оборудования и приборов сле дует применять си стему планово - предупредительных ремонтов, предусматривающую проведение компле кса предупредительных ме ро при ятий, направленных на устранени е прогрессирующих изн осов.

3. 4. Техническое обслужи вание, предусматривающее над зор, уход, пров ерку состоя ния оборудования и приборов, за исключением электрооборудования, должно проводиться co гласно год овому плану-графику пе рсоналом г py нтовой лаборатории - препараторами, лаборантами, техниками, инженерами.

3 .5. Текущий рем онт оборуд овани я и приборов, предусматривающи й замену или в осстанов ление дета лей и узлов, операции, устраняющ ие неисправности, и те хни ческое обслужи вание электрооборудования должны пров одиться ремонтно-механической службой из ыскател ьской организаци и.

3.6. В помещени ях лаборатории исслед ования грунтов оборудование след ует группировать исходя из необход имости его совместной работы, а также по принци пу одинакового во здействия на окружающую среду (выделение пыли, тепла, паров; шум и т.п.) и воздействия окружающей с реды (вибрация, температура, влажность).

3.7. Состав помещени й лаборатори и иссле дован ия грунтов устанавлив ают в зависимости от состава, свойств, состояния грунтов; состава и коли чества оборудования. Ми нимальный и максимальный составы помещений приведены в .

3.6. Последовательность распол ожения помещени й устанавливают согласно марш рутам движения грунтов по анализам.

3.9. Площадь помеще ний устанавливают в зависимости от состава и количества оборуд ования, размеров проход ов между оборудованием, количества сотрудни ков.

3.10. Особые требования к пла ниров ке ла бораторий ис следовани й грунтов при вед ен ы в .

3.11. Особые требования к водоснабжению, кана ли заци и, вентиляции, электроснабжению ла бора тории исследования грунтов при ведены в .

4. ХРАНЕНИЕ, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗАМ ОБРАЗЦОВ ГРУНТОВ

4.1. Приемку и х ра нен ие образцов грунтов в л або ратори и исследования грунтов следует производить в соответствии с требова ни ями ГОСТ 12071 -72.

Подразделению-заказчику сле дует доставлять и раскладывать н а полки храни ли ща лаборатории образцы в том порядке, в котором он и вне сены в задание.

Нач ал ьни ку ла боратории и ли спе циально уполномоченному работнику в при сутствии геолога , ве дущего объек т, следует п роверять сохранн ость образц ов , отсутствие механических повреждений упак овки , достаточность и пригодн ость образ цов для производства, предусмотренного заданием состава определений.

4.2. Горизонтальное транспортирование грун та в помещении лаборатории следует осущ ествл ять с помощ ью ручн ых тран спортн ых тележ ек, верти кальн ое - груз овыми лиф та ми или специальными подъемниками.

4.3. Исследование физико-механических свойств грунтов при вскрытии образцов следует на чи нать с визуального изучения и описания образ цов. Описание должно содержать сведения о соста ве, литологических особе нн остя х и состоянии образцов.

4.4. Вырезку обра зцов и подг отовку грунтов к анализам следует производить, как правило, с помощью механизмов.

5. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ

5.1. Классификацию грунтов следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 25100-82.

5.2. Гранулометрический и микроагрегатный состав следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 12536-79. Просеивание грунтов следует производить с п омощью механических с и т, взбалтывание - с помощью механического взбалтывателя.

5.3 . П лот нос ть следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 5180 - 75.

5.4. Плотность грунта следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 5182-78. Плотность грунта в рыхлом и плотном состоянии следует определять в соответствии с требованиями .

5.5. Плотность частиц грунта следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 5181-78.

5.6. Плотность частиц скального грунта следует определять в соответствии с требованиями .

5.7. Границы текучести и раскатывания следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 5183-77.

5.8. При определении границы текучести следует применять механизированные способы опускания конуса (без дополнительного усилия) и автоматизированные способы отсчетов промежутков времени опыта.

5.9. Максимальную молекулярную влагоемкость, следует определять в соответствии с требованиями .

5.10. Характеристики набухания и усадки следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 24143-80.

5.11. Размокаемость следует определять в соответствии с требованиями .

5.12. Характеристики просадочности, следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 23161-78.

5.13. Удельное сопротивление пенетрации, следует определять в соответствии с требованиями .

5.14. Максимальную плотность следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 22733-77. Следует применять механизированный способ поднятия груза и автоматизированный способ отключения прибора после проведения цикла ударов.

Угол естественного откоса следует определять в соответствии с требованиями .

Коэффициент фильтрации следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 25584 -83. Следует применять автоматизированные способы отсчета времени понижения жидкости на заданную величину.

5.17. Суффозионную сжимаемость следует определять по ГОСТ 25585-83.

5.18. Сжимаемость следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 23908-79.

5.19. Сжимаемость элювиальных грунтов, следует определять в соответствии с требованиями .

5.20. Сопротивление срезу следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 12248-78. В приборах с постоянной скоростью среза следует применять механизированные устройства перемещения каретки и автоматизированные средства фиксации максимального усилия динамометра на участке деформации образца 0-5 мм и отключения прибора при достижении деформации 5 мм.

5.21. Предел прочности скальных грунтов от пониженной до весьма низкой прочности при одноосном сжатии образцов правильной формы следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 17245-79.

5.22. Предел прочности скальных грунтов от очень прочных до мало прочных при одноосном сжатии образцов правильной фирмы следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 21153.0-75 * и ГОСТ 21153.2 -75.

5.23. Предел прочности скальных грунтов образцов произвольной формы следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 21941-81.

5.24. Коэффициент выветрелости следует определять в соответствии с требованиями .

5.25. Коррозионную активность следуют определять в соответствии с требованиями ГОСТ 9.015-74 .

5 .26. Относительное содержание растительных остатков и степени разложения заторфованных грунтов следует определять в соответствии с требованиями ГОСТ 23740-79 .

6. ЛАБОРАТОРНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ

6.1. Рабочие журнал ы, выход ные ведомости, паспорта и другие лабора торные документы следует оформлять в соответствии с требованиями государственных стандартов и « Пособия по составлени ю и оформлени ю документац ии инженерных из ысканий д ля строительства».

6.2. Терм ины и опред еления, п ри меняемые в ла бораторной д окуме нтации , должны соотве тствовать п риведенным в государственном стандарте.

6.3. Еди ницы фи зи ческих величин, наи меновани е и обозн ачен ие этих единиц, применяющиеся в лабораторной докуме нта ции, должны соответствовать ед иницам, при вед енным в ГОСТ 8.417 -81 и в СН 528-80 .

ОПЕРАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПРИБОРОВ

Настоящая методика контроля распространяется на: балансирный конус, сита, весы, компрессионные и срезные приборы, приборы предварительного уплотнения. Общим требованием контроля является внешний осмотр. Устанавливают отсутствие на деталях приборов изгибов, вмятин, зазубрин, частиц грунта. Контроль разделяется на ежесменный и ежеквартальный. Для каждого прибора в первом подпункте настоящей методики приведены требования ежесменного контроля, во втором - ежеквартального. Приборы, не удовлетворяющие требованиям методики, к применению не допускаются.

1. Балансирный конус

Острие конуса не должно быть затуплено.

Измерьте глубиномером (штангенциркулем) расстояние от вершины до основания конуса (25 мм) с точностью 0,1 мм. Сверьте показания с полученными при введении конуса в работу. Расхождение показаний не должно превышать 0,2 мм. Конус должен быть прочно соединен с дугой, дуга - с грузами.

2. Сита для просеивания грунтов

Просмотрите сетки сит на свет. Сетки не должны иметь нарушений плетения, смещения и обрыва проволок, разрывов в местах крепления к корпусу.

Просмотрите под микроскопом с сорокакратным увеличением сита № 0,1; 0,25; 0,5 в пяти местах по радиусу сита. Отверстия по форме должны представлять квадрат . Определите размеры отверстий по шкалеокуляpa Гюйгена. Результаты не должны отличаться от номинальных более чем на 20 %.

Определите размеры 5-ти отверстий в ситах № 1 и 2 по радиусу каждого сита. Измерьте штангенциркулем пять отверстий по радиусу каждого сита № 5 и 10. Размеры отверстий сеток не должны отличаться от номинальных более чем на 10 %.

Нажмите рукой последовательно на обруч, диск сверленых сит, диск днища. Детали при нажиме на них не должны качаться.

3. Весы лабораторные квадрантные

3.1. Проверьте положение воздушного пузырька уровня весов. Переведите пузырек в центр контрольной окружности, вращая ножки весов.

Совместите нулевую отметку шкалы с нулевой отметкой на экране. Поместите на чашку весов образцовую гирю, масса которой соответствует диапазону измерения массы по шкале. Операции повторяйте до достижения необходимого предела взвешивания. Разность показаний не должна превышать допустимой погрешности взвешивания.

3.2. Проверьте четкость изображения шкалы на экране, добейтесь четкости перемещением лампы освещения шкалы весов.

4. Компрессионный прибор

4.1. При подготовке прибора к опыту просмотрите на свет днище и штамп. Все отверстия должны пропускать свет.

Канаты механизма сжатия должны лежать в проточенных канавках.

3.5. Допускается использовать воздушно-сухие грунты с поправкой на гигроскопическую влажность по ГОСТ 5181-78.

3 .6. Дистиллированную воду кипятят в течение 1 ч и хранят в закупоренной бутыли.

3.7. Составляют таблицу масс пикнометров с дистиллированной водой при различных температурах. Массы пикнометров с дистиллированной водой при различных температурах вычисляют по ГОСТ 5181-78.

4. Проведение испытания

Соответствует ГОСТ 5181-78.

5. Обработка результатов

МЕ ТОД ОПРЕДЕЛ ЕНИ Я МАКСИМАЛЬНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ВЛАГОЕМКОСТИ

Настоящ ая методик а распространяется на пылевато-глинистые и пе счаные грунты и устанавлив ает метод лабораторного определе ния максимальной молекуля рной влагоемк ости.

1. Общие положения

1.1. Молекулярная влагоемкость грунта - способность частиц грунта удерживать молекулярным притяжением на своей поверхности т о или иное количество волы.

1.2. Максимальную молекулярную влагоемкость, следует определять как влажность грунтовой пасты после, прессования ее до завершения водоотдачи грунта.

1.3. Максимальную молекулярную влагоемкость пылевато-глинистых грунтов определяют на образцах с естественной влажностью.

1.4. Определение максимальной молекулярной влагоемкости проводят с двух кратной повторностью.

2. Аппаратура

1.4. Взвешивания производят с точностью ± 1 г

1.5. Результаты вычисления К вк должны иметь погрешность не более 0,01.

2. Аппаратура

Полочный барабан со скоростью вращения 50-70 об/мин.

Сито с сеткой № 2 по ГОСТ 3584-73 с поддоном.

Весы лабораторные с пределом взвешивания 5 кг по ГОСТ 19491-74.

3. Подготовка к испытания м

3.1. Отбирают среднюю пробу массой 2-2,5 кг, избегая «круглых» значений 2 или 2,5 кг.

3.2. Проводят просеиванием грунта через сито № 2 разделение на мелкозем и обломки.

3.3. Устанавливают массу мелкозема т 1 и обломков т 2 .

4. Проведение испытаний

4.1. Образец загружают в полочный барабан.

4.2. Испытания проводят циклами вращения барабана по 2 мин, устанавливая каждый раз просеиванием массу мелкозема за природную степень разрушения принимают отношение т 1 к т 2 после четырехминутного испытания в барабане.

4.6. В случае увеличения выхода мелкозема более 25 % за К принимают значение, установленное до начала испытания.

4.7. Полученные значения масс мелкозема и обломков, соответствующие различным циклам, заносят в журнал.

5. Обработка результатов

5.1. К вычисляют по формуле ( ).

5.2. Наименование крупнообломочных грунтов по степени выветрелости в зависимости от К вк приведено в табл. 1.

Таблица 1

Наименование крупнообломочных грунтов по степени выветрелости

При строительстве фундаментов или прокладке коммуникаций в грунте требуется рыть котлованы и траншеи. Земляные работы обязательно сопровождаются мероприятиями по технике безопасности. Они определяют правила закрепления боковых сторон и дна. Чтобы определить угол откоса котлована, используется таблица. Ее применение позволяет для грунта на строительном участке подобрать нужный уровень наклона стен вырытого углубления к его дну, чтобы не произошло обрушение.

Виды земляных сооружений

Строительство зданий и коммуникационных сооружений сопряжено с проведением трудоемких земляных работ. Под ними подразумевают разработку грунта при рытье котлованов и траншей, его транспортировку, складирование.

Земляными сооружениями являются насыпи, выемки. Они могут быть постоянного типа и временного. Первые делают для продолжительной эксплуатации. К ним относятся:

• каналы;
• плотины;
• водохранилища;
• дамбы и прочие сооружения.

Временные выемки – это траншеи и котлованы. Они предназначены для проведения последующих строительных работ.

Котлован — это выемка, ширина и длина которой практически не отличаются заметно по размерам. Они необходимы для сооружения фундаментов под постройки.

Траншея же представляет собой борозду большой протяженности по сравнению со своим поперечным сечением. Предназначена она для монтажа коммуникационных систем.

По требованиям ГОСТ 23407-78 рытье котлованов, траншей в населенных пунктах, местах движения транспорта, либо людей, должно сопровождаться созданием защитных ограждений. Их устанавливают по периметру рабочего участка. На них размещают предупреждающие знаки и надписи, а ночью задействуют даже сигнальное освещение. Также специально оборудуют мостики для движения людей.

Откосы – это наклонные боковые стенки выемок или насыпей. Важной характеристикой их является уклон (крутизна). Окружающие откосы горизонтальные поверхности называются бермами.

Под дном выемки понимают ее нижнюю, плоскую часть. Бровка является верхней кромкой созданного откоса, а подошва – нижней частью.

При эксплуатации земляных сооружений они не должны:

• изменять своих очертаний и линейных размеров;
• просаживаться;
• размываться водой или поддаваться действию осадков.

Прокладка водопроводов, подземных линий электропитания, канализации, строительство фундаментов под здания не обходятся без рытья траншей, либо котлованов. В строительстве приняты специальные определения для обозначения элементов конструкций данного типа. Все работы обязательно должны проводиться со строгим соблюдением правил безопасности, чтобы свести к минимуму возможность возникновения несчастных случаев.

Разновидности котлованов

Рытье выемок под основание сооружения – это ответственное дело, требующее больших временных, денежных, трудовых затрат. Котлованы принято разделять сегодня по следующим признакам:

• наличию откосов;
• применению креплений, предназначенных для предотвращения осыпей грунта;
• типу боковых поверхностей (стенок).

Стенки котлованов могут быть:

• вертикальные;
• наклонные;

• ступенчатые.

Чтобы земляные работы выполнить правильно, вначале проводят исследования на стройплощадке. Эти мероприятия включают такие операции:

• анализ свойств грунта: установление его группы и вида;
• определение нагрузок от возводимой постройки;
• вычисление глубины выемки;
• установление наличия старых коммуникаций;
• определение глубины залегания подземных вод;
• анализ погодных условий местности.

Выбор способа проведения работ определяется в зависимости от следующих факторов:

• типа и габаритов строимой конструкции;
• глубины заложения фундамента;
• объема предстоящей деятельности.

Если планируется сооружение мелкозаглубленного основания ленточного, либо столбчатого типа, то грунт можно разрабатывать без привлечения техники, вручную. Когда необходимо построить дом, имеющий подвал, либо цокольный этаж, тогда в работах понадобится задействовать землеройные механизмы.

Для извлечения основной массы грунта из выемки часто используют экскаваторы различных видов, оснащенные обратной, либо прямой лопатой. Работы, связанные с рытьем котлована, следует выполнять, не нарушая при этом плотность грунта на дне фундамента. Это требование реализуется на практике путем его недобора, величина которого составляет от 5 до 20 см.

Зачистку земли с боков и со дна выемки до плановой отметки производят вручную рабочие. При этом следует обязательно следить за укреплением ее стен с помощью откосов, либо за счет монтажа специальных конструкций. Выпадение осадков и подъем грунтовых вод весной, летом, воздействие морозов зимой – все это способствует разрушению котлована.

Грунт из котлована сразу же должен быть вывезен или размещен на стройплощадке не ближе, чем через 1 м от его края. Для отвода почвенных вод создают дренажную систему.

Важным моментом при рытье котлованов является создание рабочего пространства нужных по правилам размеров. Оно должно занимать не менее полуметра от фундаментной опалубки до подошвы уклона. Крутизну откосов котлована выбирают по таблицам или графикам, приведенным в СНиП 3.02.01-87.

Виды и назначение траншей

Прокладка под различные коммуникации траншей – это наиболее распространённый вид земляных работ. Рытье их вручную происходит медленно и обходится недешево, поэтому зачастую используют технику, которую покупают или арендуют.

По назначению выемки данного вида разделяют на такие типы:

• для заземления;
• водопроводные;
• кабельные;
• газопроводные;
• дренажные (водоотводные);
• канализационные.

По конструкции траншеи бывают 3 видов:

• прямоугольные;
• трапецеидальные;
• смешанные.

Внутри траншей без уклонов боковых стенок для повышения уровня безопасности людей устанавливают распорки. Укрепление откосов проводить не требуется, потому что их делают с целью защиты от обвалов. Траншеи, предназначенные для прокладки коммуникаций, вырывают различной глубины, используя разную технику.

Грунт: группы и виды

Из-за того, что земляные сооружения создают в грунтах, обязательно следует знать основные их характеристики. От них напрямую зависит подходящий тип фундамента. Выбор осуществляют с учетом достижения максимально возможного уровня надежности и стойкости возводимого основания.

Основные свойства грунта определяются следующими факторами:

• формой, размером, прочностью, расположением частиц, входящих в его состав;
• степенью взаимосвязи между ними;
• способностью составляющих веществ к растворимости, поглощению влаги.

Грунт характеризуют с помощью таких коэффициентов:

• сжимаемости;
• трения;
• пластичности;
• разрыхления.

Классификация предусматривает деление грунтов по различным критериям. Существуют следующие их виды:

• песчаные;
• пылеватые;
• глинистые;
• скалистые;
• обломочные.

В зависимости от содержания воды выделяют грунт:

• сухой (присутствует до 5% влаги);
• влажный (5-30%);
• мокрый (содержит больше 30 % воды).

Деление по группам представлено в таблице далее.

• плывуны;
• мягкие;
• средние;
• крепкие.

Структура и свойства почвы на строительном участке играют главную роль при проведении расчетов во время проектирования фундамента. Это связано с тем, что в зависимости от вида грунта находится его несущая способность. Также каждая разновидность по-своему реагируют на погодные условия.

План проведения земляных работ, требования к ним

Проведение земляных работ проходит в ряд этапов. Они прописаны в СНиП 3.02.01-87. Основные стадии процесса следующие:

• выполнение подготовительных мероприятий;
• опытно-производственная часть;
• создание котлована или траншеи;
• проведение контрольных мероприятий;
• приемка выполненных работ.

СНиП 3.02.01-87 предусматривает такие требования:

• разрабатывать рабочий проект допускается только специалистами, которые имеют нужную квалификацию, опыт;
• между ними должна быть обеспечена связь и координация действий в вопросах проектирования, строительства, инженерных решений;
• постоянно необходимо контролировать качество производства строительных работ на площадке;
• реализовывать проект должен персонал, имеющий соответствующую квалификацию;
• возведенное сооружение допускается использовать только назначению согласно с проектом;
• мероприятия по техническому обслуживанию конструкции и сопутствующих ей инженерных коммуникаций должны поддерживать ее в безопасном, рабочем состояние все время эксплуатации.

При рытье котлованов и траншей необходимо придерживаться предписаний:

• правил организации их строительства;
• норм проведения геодезических работ;
• нормативов по охране труда;
• разделов правил пожарной безопасности, касающихся проведения строительных работ.

Земляные сооружения должны создаваться строго по действующему проекту.

Ведение работ взрывным метолом требует соблюдения соответствующих правил безопасности при их производстве.

Применяемые в работе материалы, конструкции, изделия должны отвечать требованиям стандартов и проекта. Их замену допускается проводить только после предварительного согласования с организацией, разработавшей документацию, заказчиком.

Выделяют такие виды контроля во время проведения земляных работ:

• входной;
• операционный;
• приемочный.

Контроль осуществляют в соответствии с СП 48.13330.

Приемка работ происходит с оформлением необходимой документации (актов), подтверждающих их выполнение.

Рассмотренные требования в индивидуальном строительстве сильно упрощаются. Небольшие постройки часто возводят без каких-либо проектов, а глубина выемок при этом не превышает 1,5-2 м, но соблюдать технику безопасности необходимо всегда.

Меры безопасности при рытье котлованов

Грунт с боковых стенок котлована или траншеи в результате действия на них силы тяжести может сдвинуться и засыпать дно выемки. Из-за неконтролируемого обрушения земляных масс возможны несчастные случаи с людьми. Также разрушения приводят к возрастанию затрат труда и средств: потребуется восстанавливать плановый контур выемки, делать обратную засыпку основания большим объемом грунта.

Чтобы предотвратить осыпания и свести возможность материальных убытков к минимуму, следует еще на стадии проектирования правильно рассчитать согласно СНиП 111-4-80 крутизну откосов создаваемой выемки.

Если глубина траншеи или котлована, в среднем, превышает 1,25 метра, то необходимо укрепить их стенки с целью предотвращения возможных обрушений, земляных оползней. По контуру вырытых сооружений должны оставаться свободные от вынутой грунтовой массы полосы, минимальная ширина которых составляет более 0,6 м. Земля с выемки не должна скатываться обратно.

Параметры боковых откосов перед разработкой котлована должны быть определены правильно. Это позволит:

• предотвратить возможность возникновения обрушений;
• выполнить оптимальный объем земляных работ;
• избавит от затрат на переделку уклонов во время проведения строительных работ.

Предотвращение оползней – это главная задача обеспечения техники безопасности для персонала.

Соответствие откосов оптимальным углам наклона для данного вида грунта минимизирует денежные и трудовые затраты на проведение обратной засыпки, переделки.

Перед началом работ проводят геологические и гидрологические обследования участка под застройку. При наличии почвенных вод, неустойчивых грунтов, либо при необходимости рытья выемки более 5 м глубиной – создают проект под выявленные индивидуальные условия.

По СНиП 111-4-80 для невлажных грунтов, имеющих равномерную структуру, можно при рытье траншей или котлованов оставлять вертикальные боковые стены. При этом должны отсутствовать сооружения вблизи от выемок и подземные воды. Допустимая глубина выемок для разных грунтов с вертикальными стенами составляет для:

• гравийных, песчаных – 1 м;
• супесей – 1,25 м;
• глинистых и суглинистых – не более 1,5 м;
• сильно плотных – 2 м.

В котлованах, имеющих глубину около 1,25 м, требуется использовать стремянки, которые будут возвышаться над землей на высоты не меньше 1 м. В более глубоких выемках применяют лестничные марши.

Боковые поверхности котлованов допускается укреплять обстройкой. В случае возможности возникновения дополнительных нагрузок, либо вымываний откосов, их укрывают пленкой или проводят торкретирование (бетонирование тонким слоем).

Таблица откосов

Когда нужно выкопать выемку от 1,5 м глубиной, тогда следует принимать угол откоса котлована по таблице, приведенной в СНиП 111-4-80. В ней учтены как разновидность грунта, так и глубина заложения основания.

В строительной литературе, нормативах, правилах крутизна откоса выемки измеряется в градусах (углом), либо отношением его высоты к заложению.

Таблица крутизны откосов для котлованов разной глубины и на различных видах грунта представлена ниже.

Несмотря на наличие откосов, остается вероятность обрушений грунтовой массы под действием веса задействованной техники. Поэтому расстояние от стоянки машин до их подошвы также регламентируется СНиП.

Когда на стройплощадке присутствует грунт разных видов, тогда крутизну откосов выбирают по самой неустойчивой его разновидности.
Имеющиеся включения валунов, камней рекомендуется убирать с помощью экскаватора для предотвращения возможности оползней, обрушений.

Стенки выемок глубиной до 3 м закрепляют согласно проектным указаниям.

Если в худшую сторону изменяется на рабочем участке связность грунта при попадании в него воды, во время высыхания, под действием низких температур, то рекомендуется обустраивать откосы меньшей крутизны, либо с отступами.

Когда формируют боковые поверхности котлованов глубиной до 3 м со ступеньками, то ширина последних должна быть минимум 1,5 м. При этом откосы также должны быть сделаны.

Если проектная глубина выемки превышает 5 м, либо значение крутизны стенки котлована отличается от табличной величины, тогда устойчивость откосов необходимо рассчитывать.

Котлованы, либо траншеи, вырытые в осенние или зимние морозы, во время весенних оттепелей обязательно осматривают и определяют устойчивость их откосов.

При рассмотренных в таблице углах откосов для каждого вида грунта и глубины котлована рабочие могут находиться в выемке без необходимости закрепления уклонов. Если уклоны подверглись увлажнению, то перед началом работ проводят их осмотр на наличие трещин, отслоений.

Способы проведения земляных работ, используемые механизмы

В зависимости от грунта, в работах по обустройству траншей и котлованов используется разная техника, применяются различные методы ведения разработки участков под строительство. Они отличаются трудоемкостью и уровнем требуемых материальных затрат. Согласно СНиП 111-4-80 выделяет такие способы:

• гидромеханический;
• механический;
• проведение взрывных работ.

Механический способ разработки котлованов и траншей является основным. Суть его заключается в рытье грунта с применением землеройных (экскаваторов) машин, либо землеройно-транспортных (скреперов, бульдозеров, грейдеров).

Гидромеханический способ базируется на размывании грунтовой массы струей воды от гидромонитора. Затем происходит всасывание полученного раствора земснарядом.

Взрывные работы применяют в основном при проведении загородного строительства. Предварительно в земле бурят отверстия (скважины). Далее в них закладывают взрывчатку и подрывают ее. Образовавшуюся рыхлую массу вывозят с помощью техники.

Механический способ состоит из ряда этапов:

• рыхления грунта;
• разработки горной массы;
• ее транспортировки;
• выравнивания, уплотнения боковых уклонов и дна.

Работы по созданию выемок гидромеханическим способом проходят в следующей последовательности:

• обозначают с помощью ограждений, надписей, предупреждающих знаков зону рабочего участка;
• по нормам устанавливают гидромонитор, управляемый вручную оператором: расстояние от его насадки до стенки котлована должно быть не меньше высоты выемки, а до ближайшей воздушной ЛЭП – не менее двух промежутков, на которые способна подаваться струя воды данной техникой;
• за охранным периметром линий электропередачи размещают пульпопроводы, водоводы;
• ограждают места отвалов намытой земляной массы;
• производят размывание и выемку.

Управлять гидромонитором при грозе запрещается.

Проведение взрывных работ регламентируется соответствующими правилами.

Когда выполняют механическое разрыхление земляной массы ударным методом, тогда рабочие не должны находиться в радиусе 5 м от места проведения рыхления.

Любая техника должна располагаться при работе согласно действующим нормативам и правилам. Отступление от них часто вызывает возникновение несчастных случаев.

Технологии закрепления грунтов

В зависимости от геологических характеристик строительного участка и климатических особенностей местности, глубины выемки, особенностей сооружаемой или реконструируемой постройки на практике применяют различные способы закрепления грунтов. Технологии позволяют улучшить их в плане сопротивления разрушению. В СНиП111-4-80 выделены следующие способы закрепления:

• термический;
• цементный;
• с помощью цементного раствора.

Очень часто используют различные виды механических креплений. По конструкции различают такие их типы:

• подкосные;
• консольно-распорные;
• распорные;
• консольно-анкерные;
• консольные.

Выбор типа крепления производят на основании вышеизложенных факторов, влияющих на правильное проведение работ.

По исполнению и возможности быстрого монтажа-демонтажа выделяют следующие разновидности крепежа:

• стационарный;
• инвентарный;
• с промежутками;
• сплошной.

Верхняя часть креплений после их монтажа должна возвышаться над бровкой котлована или траншеи более чем на 0,15 м. При этом саму установку выполняют сверху вниз во время выемки земляных масс, а разборку – в обратном направлении при засыпке.

Распорный тип креплений получил наибольшее распространение. Используют данный вариант, если глубина траншеи не превышает 3 м. Состоит конструкция из таких элементов:

• щитов;
• распорок винтовых, либо рам;
• стоек.

Закрепление боковых поверхностей траншей проводят сразу после их отрывки.

На слабых, влажных почвах используют консольно-распорные или консольные типы креплений. Глубина выемок при этом должна находиться в пределах 3 м.

Разновидностью креплений консольного типа являются шпунтовые. Ими закрепляют стены глубоких котлованов, где присутствуют большое давление с боков и тяжелые гидрогеологические условия.

Подкосные ограждения используют редко, потому что они затрудняют проведение работ.

Способ закрепления определяется проектной документацией. При необходимости данных мероприятий во время проведения индивидуальной застройки можно взять различные крепежи в аренду, либо изготовить металлические или деревянные аналоги заводских изделий самостоятельно. Определяться с выбором в пользу того или иного варианта креплений, требуется в зависимости от условий на стройплощадке.

В роликах ниже показаны различные способы закрепления грунта склонов котлована.


Процесс формирования уклона экскаватором продемонстрирован в следующих видео.


Придание устойчивости боковым поверхностям котлованов – это первое требование, которое предъявляется при их создании. С целью обеспечения безопасных условий труда, предотвращения осыпей и соблюдения технологии строительства возводят выемки с откосами требуемой крутизны.

Если глубина котлована не превышает 1 м, то на любом виде грунта уклон на боковых поверхностях не делают, а для твердых пород оставляют вертикальные стены выемки и при заглублениях до 2 м. Откосы котлованов формируют по таблицам СНиП, если глубина до 5 м. После превышения этого значения – выполняют специальные расчеты.