Обоснование пригодности грунта для укрепления вяжущими материалами

Введение

Все грунты по степени пригодности для укрепления вяжущими материалами подразделяются на три группы (рис. 3.1): пригодные, условно непригодные, непригодные.

Пригодные грунты подразделяются на четыре подгруппы: IA, 1Б, IB, 1Г.

Подгруппа IA включает крупно- и мелкообломочные грунты в естественном виде, наиболее пригодные для укрепления любыми материалами (характеризуются наиболее высокими показателями прочности).

Подгруппа 1Б включает песчаные, супесчаные и легкосуглинистые грунты, а также песчано-глинистые смеси оптимального гранулометрического состава.

Подгруппа IB включает суглинистые и тяжелосуглинистые грунты пылеватых и непылеватых разновидностей, характеризуемые ограниченной пригодностью для укрепления вяжущими мате-

Классификация грунтов по степени пригодности для укрепления вяжущими материалами риалами

Рис. 3.1. Классификация грунтов по степени пригодности для укрепления вяжущими материалами риалами (для них рекомендуется применять комплексные методы укрепления). Для тонкого размельчения этих грунтов необходимо использовать однопроходные грунтосмесительные машины или стационарные установки.

Подгруппа 1Г включает песчанистые и пылеватые глины, которые являются условно пригодными для укрепления. Грунты, входящие в эту подгруппу, допускается подвергать укреплению лишь при использовании добавок активных веществ.

Условно непригодные грунты включают крупнообломочные несвязные каменные породы, непригодные для укрепления лишь по причине малого содержания песчано-глинистых фракций. Крупные обломки могут вызвать поломку рабочих органов грунтосмесительных машин.

Непригодные грунты представлены жирными высокопластичными глинами, обладающими большой связностью в сухом состоянии. Такие грунты требуют колоссальных затрат механической энергии на обработку и чрезмерного расхода вяжущего материала, что экономически невыгодно.

При сооружении земляного полотна все грунты классифицируются по пригодности в зависимости от их дорожно-строительных свойств и рекомендуются для использования в инженерной конструкции (табл. 3.1). Верхнюю часть земляного полотна следует устраивать преимущественно из непучинистых и слабо- пучинистых грунтов на толщину 1,2 м от поверхности цементобетонных покрытий и 1,0 м от поверхности асфальтобетонных покрытий.

Крупнообломочные грунты, к которым относятся щебенистые (галечниковые), дресвяные (гравийные) грунты, а также гравелистый песок, являются весьма пригодными для сооружения земляного полотна автомобильной дороги. К этой же категории относятся песок гравелистый и супесь легкая крупная.

Песок крупный и средний относится к категории пригодных. К этой же категории относится песок мелкий, однако он менее устойчив по сравнению с крупным и средним. Пригодными для сооружения земляного полотна также являются супесь легкая, суглинок легкий и тяжелый, глина песчанистая.

Наличие большого количества пылеватых частиц придает грунтам естественного сложения неустойчивые свойства из-за того, что пылеватые частицы при увлажнении приобретают текучие свойства. Пылеватые разновидности образуют категорию малопригодных грунтов, к которой относятся песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинки легкий пылеватый и тяжелый пылеватый, а также глина пылеватая.

Таблица 3.1

Классификация грунтов по пригодности для сооружения земляного полотна автомобильной дороги

Вид грунта

Весьма пригодный

Пригодный

Малопригодный

Непригодный

Крупнообломочный

Щебенистый

Галечниковый

Дресвяный

Гравийный

Песчаный

(песок)

Гравелистый

Крупный

Средний

Мелкий

Пылеватый

Пылеватоглинистый:

супесь

Легкая крупная

Легкая

Пылеватая

Тяжелая

пылеватая

суглинок

Легкий

Легкий пылеватый

Тяжелый

Тяжелый пылеватый

глина

Песчанистая

Пылеватая

Жирная

Из всех разновидностей грунтов только два вида образуют категорию непригодных, к которой относятся супесь тяжелая пылеватая и глина жирная.

В производственных условиях границей между гравийными и песчаными частицами принято считать не 2, а 5 мм. Это связано с тем, что при просеивании частиц через грохоты с отверстиями 5 мм получение песчаных фракций происходит более быстро и качественно, чем через грохоты с отверстиями 2 мм. При этом присоединение частиц размером 2...5 мм к песчаным фракциям существенно улучшает физические и механические свойства песка. С другой стороны, удаление частиц размером 2...5 мм из массы гравия улучшает физические и механические свойства этих материалов.

Задание

Определить вид песка по модулю крупности.

Определить однородность грунта по коэффициенту максимальной неоднородности.

Определить максимальную плотность и оптимальную влажность грунта.

Определить пригодность грунта для укрепления вяжущими материалами.

Исходные данные приведены в табл. 3.2.

Исходные данные к практической работе № 3

Таблица 3.2

варианта

Вес отдельных фракций (остатки на ситах) mh г

Размер частиц, мм

Плотность грунта, г/см3

Влажность грунта, %

2,5

1,25

0,63

0,315

0,16

<0,16

Pi

Р2

Рз

щ

1

50

100

150

120

30

50

1,9

2,2

2,3

3

5

7

2

60

90

140

120

35

55

1,5

1,7

1,8

5

7

10

3

70

70

130

75

75

80

1,6

1,8

1,9

4

8

12

4

80

80

120

85

70

65

1,85

2,3

2,4

3

5

8

5

90

100

110

75

65

60

1,8

2,1

2,0

3

4

7

6

100

45

160

50

70

75

1,5

1,9

2,0

4

6

8

7

50

85

165

45

40

115

1,8

2,0

2,1

6

8

14

8

55

65

145

100

50

85

1,5

1,8

1,9

4

7

12

9

65

70

135

105

45

80

1,7

1,9

2,1

7

9

13

10

75

80

125

75

50

95

1,4

1,7

1,9

6

8

11

11

85

105

115

75

20

100

1,8

2,2

2,3

3

5

7

12

95

60

165

110

30

40

1,6

1,8

1,9

5

8

12

13

105

55

125

95

75

45

1,7

1,9

2,0

10

12

14

14

90

95

120

95

70

30

1,9

2,3

2,4

4

5

7

15

85

90

135

110

65

35

1,8

2,2

2,3

4

6

8

16

95

75

130

85

60

60

1,9

2,3

2,4

4

6

8

17

70

65

145

100

55

65

1,6

1,9

2,0

7

9

11

18

75

95

150

80

50

50

1,55

1,85

1,95

6

8

13

19

60

60

160

120

45

55

1,4

1,6

1,7

10

12

14

20

65

65

165

90

40

75

1,5

1,7

1,8

6

8

12

21

75

55

100

150

70

50

1,5

1,8

1,9

9

11

12

22

95

40

90

155

75

45

1,4

1,6

1,7

10

12

15

23

85

50

70

160

80

55

1,5

1,7

1,8

8

11

14

24

65

80

105

165

50

35

1,4

1,6

1,7

8

12

15

25

55

65

110

170

60

40

1,4

1,7

1,8

10

12

14

Примечание. Средняя проба массой 500 г.

Пример расчета

Исхолные ланные

Вариант — 26.

Содержание частиц, г, размером, мм: 2,5 мм — 45 г; 1,25 — 75; 0,63 — 155; 0,315 — 95; 0,16 — 50; менее 0,16 мм — 80 г.

Плотность грунта р, г/см3, при влажности W, %: pi = 1,8 г/см3 при Wl = 6 %; р2 = 2,0при W2 = 8; р3 = 2,1 г/см3 при W3 = 14 %.

Порялок расчета

1. Определяют вид грунта по модулю крупности. Для этого осуществляют обработку результатов лабораторных исследований. Результаты исходных данных переносят в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Результаты обработки лабораторных исследований

Размер отвер

Остатки на

Частные

Полные

Полные про

п/п

стий сит, мм

ситах, rrii, г

остатки, а,, %

остатки, Д, %

севы ПП, %

1

2

3

4

5

6

1

2,5

45

9

9

91

2

1,25

75

15

24

76

3

0,63

155

31

55

45

4

0,315

95

19

74

26

5

0,16

50

10

84

16

6

Менее 0,16

80

16

100

0

1.1. Определяют частные остатки at по формуле

где m-j — масса остатков на ситах, г; m — масса навески, отобранной для просеивания, г (сумма чисел 3-й графы табл. 3.3).

1.2. Определяют полные остатки А; по формуле

1.3. Определяют полные просевы по формуле

1.4. Определяют модуль крупности по формуле

Модуль крупности и полный остаток на сите 0,63 отражают категорию песка (табл. 3.4).

Таблица 3.4

Показатели зернового состава песка

п/п

Тип песчаного грунта

по СТБ 943-2007

Группа песка по ГОСТ 8736-93

Модуль

крупности

Полный остаток на сите 0,63, % по массе

1

Гравелистый

Очень крупный

Свыше 3,5

Свыше 75

Повышенной

крупности

3,0...3,5

65...75

2

Крупный

Крупный

2,5...3,0

45...65

3

Средний

Средний

2,0...2,5

30...45

4

Мелкий

Мелкий

1,5...2,0

10...30

5

Пылеватый

Очень мелкий

1,0...1,5

До 10

Тонкий

0,7...1,0

Не нормируется

Очень тонкий

До 0,7

Не нормируется

По результатам лабораторных данных грунт характеризуется как песок повышенной крупности. Согласно СТБ 943-2007 грунт является гравелистым.

  • 2. Определяют однородность грунта по коэффициенту максимальной неоднородности.
  • 2.1. На основании данных табл. 3.3 строят суммарную кривую гранулометрического состава, где по оси абсцисс откладывают в логарифмическом масштабе диаметр частиц, а по оси ординат — полные просевы (рис. 3.2).
Суммарная кривая гранулометрического состава грунта

Рис. 3.2. Суммарная кривая гранулометрического состава грунта

2.2. Определяют коэффициент неоднородности:

где d60 — диаметр, соответствующий 60%-му содержанию фракций; diQ — действующий (эффективный) диаметр фракций, соответствующий 10%-му их содержанию.

Пески, у которых К > 3, относятся к разнозернистым, К < 3 — к одномерным.

По результатам лабораторных данных грунт характеризуется как песок разнозернистый.

2.3. Определяют показатель максимальной неоднородности по формуле

где — диаметры частиц, содержащихся в грунте соответственно в количестве 5, 50, 95 %.

По показателю максимальной неоднородности песчаные грунты подразделяются:

  • ? на однородные (Птах < 4);
  • ? среднеоднородные (4 < Umax < 20);
  • ? неоднородные (20 < Umax < 40);
  • ? повышенной неоднородности (Umax > 40).

По результатам лабораторных данных грунт характеризуется как песок среднеоднородный.

  • 3. Определяют максимальную плотность и оптимальную влажность грунта.
  • 3.1. Определяют плотность сухого грунта pd по формуле

где р — плотность грунта (исходные данные), г/см3; W — влажность грунта, %.

Результаты расчетов сводят в табл. 3.5.

3.2. Строят график зависимости плотности сухого грунта от влажности (рис. 3.3).

Таблица 3.5

Результаты расчета плотности сухого грунта

Плотность грунта, г/см3

Влажность грунта, %

Плотность сухого грунта, г/см3

1,8

6

1,69

2,0

8

1,85

2,1

14

1,84

График зависимости плотности сухого грунта от влажности

Рис. 3.3. График зависимости плотности сухого грунта от влажности

Максимальная плотность грунта составляет 1,85 г/см3, а оптимальная влажность — 8 %.

4. Определяют пригодность грунта для укрепления вяжущими материалами.

На основании табл. 3.1 грунт относится к весьма пригодной категории для укрепления вяжущими материалами.

Заключение

Лабораторные испытания грунта позволили сделать следующие заключения:

  • 1) грунт гравелистый, разнозернистый, среднеоднородный;
  • 2) максимальная плотность грунта — 1,85 г/см3, оптимальная влажность — 8 %;
  • 3) грунт весьма пригоден для укрепления вяжущими материалами.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >