Показатель текучести грунтов что это
SGround.ru
Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов
Определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории
Возможно изучить характеристики грунта без лаборатории?
1. Введение
Важнейшим этапом проектирования фундамента являются инженерно-геологические изыскания которые позволяют определить во всех подробностях какие характеристики у грунтов, залегающих под будущим фундаментом. Эти данные позволят запроектировать максимально дешевый и экономичный фундамент с сохранением необходимых показателей надежности.
[Недостаток сведений о грунтах при проектировании фундамента можно перекрыть только большими запасами по прочности и, как следствие, перерасходом финансов, но и это не дает гарантии надежности]
Всегда, прежде чем отказаться от геологических изысканий, оцените риски от неверного принятия решения по фундаменту и сравните их с экономией на отказе от изысканий. В моем регионе бурение одной скважины и лабораторные исследования образцов грунта обойдутся в 30-40 тысяч рублей (с выдачей официального отчета о инженерно-геологических изысканиях).
Если на заказ изысканий в специализированной организации нет денег, и вы приняли решение самостоятельно запроектировать фундаменты, то необходимо определить характеристики грунтов хотя бы примерно, по визуальным признакам. Об этом читайте в ниже в данной статье.
2. Классификация грунтов
Для классификации грунтов полезно пользоваться нормативным документом – ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация» — в нем указано все что необходимо знать о классификации грунтов строителю.
Самые крупные классы грунтов:
Скальные грунты, пожалуй, любой, даже абсолютно неподготовленный, человек сможет отличить от всех остальных типов грунта. На скальных грунтах из-за их высокой прочности проблем с фундаментом, с точки зрения несущей способности основания, не возникает – они часто сами могут служить фундаментом здания или сооружения.
Мерзлые грунты схожи по прочности со скальными и бывают сезонномерзлыми или многолетнемерзлыми. Сезонномерзлые грунты весной превращаются в талые и как основания фундаментов не могут использоваться.
Многолетнемерзлые грунты (ММГ) — это специфические грунтовые условия, проектирование фундаментов на которых одна из самых сложных задач и заниматься этим без помощи профессионалов не рекомендуется. В некоторой степени вопросы проектирования фундаментов на ММГ затронуты в соответствующей статье.
Техногенные грунты (свалки строительного или бытового мусора, грунтовые отвалы, отвалы отходов производств, золошлаковые насыпи) – так же очень специфические условия строительства. Проектирования фундаментов, опирающихся на такие грунты — задача для профессионалов и требует большой осторожности. Строить частный дом на таких грунтах обычно не приходится.
Биогенные грунты и почвенно-растительный слой не следует использовать как основание для фундамента т.к. помимо их очень низкой исходной несущей способности, органическая составляющая со временем разлагается, сильно уменьшаясь в объеме. Это вызывает большие неравномерные осадки фундамента и увеличивает среднюю осадку фундамента. Биогенные грунты как правило заменяют на другие более стабильные и прочные привозные грунты.
Развернутая классификация грунтов, если она вам интересна, будет рассмотрена в отдельной статье, а сейчас остановимся подробно на дисперсных грунтах, которые в подавляющем большинстве случаев служат основанием для фундаментов зданий и сооружений.
Дисперсные грунты делятся на два больших типа:
Крупнообломочные грунты состоят в основном из очень крупных каменных частиц (от 2 до 200 мм и более). Если пространство между каменными частицами крупнообломочного грунта заполнено песком или глинистым грунтом, и такого заполнителя более 30% по массе (для песчаного заполнителя более 40%), то характеристики грунта определяются только характеристиками заполнителя, без учета каменных включений.
[Частицы крупнообломочных грунтов одинакового размера могут называться по-разному: если их грани окатаны, округлые — то их называют валуны, галька, гравий; если не окатаны (заостренные рубленные грани), то частицы называют глыбы, щебень или дресва.]
По гранулометрическому составу (см. ГОСТ 12536) крупнообломочные грунты и пески подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:
[Число пластичности Ip – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp. Простыми словами Ip это значение диапазона влажности в котором грунт является пластичным (может быть раскатан в шнур диаметром 3 мм). Чем больше значение Ip тем сильнее связи между частицами, для несвязных грунтов (песков) Ip
По мере увеличения влажности от сухого до водонасыщенного глинистые грунты проходят три состояния: твердое, пластичное и текучее.
По показателю текучести IL (показателю консистенции) глинистые грунты подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:
По деформируемости дисперсные грунты подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей:
Разновидность грунтов | Модуль деформации E, МПа |
---|---|
Очень сильно деформируемые | E ≤ 5 |
Сильнодеформируемые | 5 50 |
3. Основные характеристики дисперсных грунтов для проектирования фундамента
Чтобы сказать, что фундамент выдерживает нагрузки, передаваемые на него, нужно чтобы выполнялись 3 условия:
Для проверки устойчивости основания необходимо вычислить расчетное сопротивление R, а для этого в свою очередь нужны следующие характеристики:
[Возможно для предварительных расчетов фундаментов использование табличных значений расчетного сопротивление грунта R0, определяемых по коэффициенту пористости и типу/консистенции глинистого грунта или типу по крупности песчаного грунта]
Для расчета по деформации (расчеты осадок) нужны дополнительно: модуль деформации грунта Е.
Попытаемся определить все эти характеристики без обащения к помощи геологов и лаборатории.
Последовательность расчетов столбчатых и ленточных фундаментов на естественном (не свайном) основании подробно описана здесь. Там же можно посмотреть допускаемые осадки, крены и неравномерные деформации фундаментов по нормативной документации.
Кроме того, необходимо будет собрать нагрузки на фундаменты — в этом вам поможет эта статья.
4. Какие характеристики грунта можно и нужно определить без лаборатории?
Итак, если вас интересует как определить характеристики грунта без лаборатории, то речь скорее всего идет о строительстве дачи или небольшого частного дома. Но все равно есть возможность принять более-менее правильные решения по фундаменту.
Для этого нам нужно определить для грунта под подошвой будущего фундамента:
План у нас такой: определив вышеперечисленные показатели грунта мы сможем по таблицам «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений к СНиП 2.02.01-83» получить табличные физико-механические характеристики грунта (φ, с), включая его модуль деформации Е, а также предварительно посмотреть табличное расчетное сопротивление грунта основания R0. А это позволит нам выполнить все необходимые расчеты по фундаменты.
И хотя результат будет примерным, все же это лучше, чем строить наугад!
[Обратите внимание! Характеристики грунта, связанные с влажностью, такие как показатель текуческти IL или степень влажности Sr, определяют для природного состояния грунта, но эти показатели меняются при изменении влажности — например, при замачивании. Глинистый грунт, твердый в природном состоянии, может превратиться в жидкую грязь (IL > 1) при водонасыщении из-за подъема грунтовых вод или прорыва коммуникаций]
Если у Вас на участке оказались крупнообломочные грунты (более половины массы грунта — это камешки размером от 2 до 200 мм в поперечнике) то радуйтесь – лучшего основания для фундамента не найти (разве что лучше будут скальные грунты, но они создадут очень много проблем при необходимости откопать какой-либо котлован). Правда необходимо понять какой заполнитель между крупнообломочными частицами и сколько его:
5. Отбор образцов грунта
Для начала важно правильно выбрать глубину заложения фундамента – это будет либо глубина заложения ниже расчетной глубины промерзания грунта, либо малозаглубленный фундамент который заранее обречен на перекосы от пучения и приспособлен к этому. Вопрос выбора глубины заложения фундамента подробно расписан в этой статье.
После того как с глубиной заложения фундамента определились нужно сделать шурф или котлован (вертикальная горная выработка квадратного, круглого или прямоугольного сечения, небольшой глубины)
или проще говоря выкопать яму на глубину 0,5-1,5 метра больше чем глубина заложения будущего фундамента (копать можно с помощью дешевой рабочей силы). Размеры шурфа в плане можно делать минимальными, такими чтобы только можно было работать лопатой а стенки вертикальными (это безопасно только при глубине не более 2 м, дальше смотрите по обстоятельствам) или ступенчатыми – ступенчато уменьшая шурф с глубиной.
После откопки шурфа на его стенках будут видны слои грунта и можно будет определить их толщины. Но больше всего нас интересует грунт на глубине, равной глубине заложения фундамента и чуть ниже него – берем оттуда образцы грунта, если возможно ненарушенной структуры (не разрыхляя его).
Образцы грунта отбирать следует на глубине, равной глубине заложения фундамента и далее с шагом 20-50 см по глубине отберите еще несколько образцов. Минимальное количество образцов – 3 шт. Масса образцов нарушенной структуры (согласно ГОСТ 12071-2014):
Монолиты (образцы ненарушенной структуры) связных (глинистых) грунтов Обычно отбирают в виде куба со стороной 10-20 см при помощи ножа, лопаты и т.д. Монолиты из песчаных грунтов отбирают в тонкостенные стальные трубы диаметром 100-200 мм. Погружение трубы осуществляется путем надевания ее без больших усилий на столбик грунта, подрезываемого с краев внизу трубы.
Так же очень важно знать есть ли на этих глубинах грунтовые воды. Грунтовые воды появляются не сразу – необходимо выдержать паузу 30-60 минут. Если грунтовая вода появилась необходимо точно замерить глубину от дневной поверхности земли до зеркала воды.
6. Определяем характеристики дисперсного грунта самостоятельно без лаборатории
После отбора образцов (проб) грунта с ними придется повозиться — необходимо выполнить следующие манипуляции и эксперименты:
[Пылеватые частицы – это частицы размером 0,05…0,001 мм, глинистые – размером менее 0,001 мм, песчаные частицы – размером более 0,05 до 2 мм.]
Далее если вы определили, что грунт является песком необходимо определить его зерновой состав. Гравелистый песок или крупнообломочный грунт вы скорее всего определите сразу по внешнему виду и наличию крупных камней.
Проверим грансостав песка. Воспользуемся ГОСТ 8735-88 «Песок для строительных работ. Методы испытаний». Для этого пробу грунта массой 2 кг полностью высушивают (по ГОСТ в сушильном шкафу, но мы сушим в помещении при комнатной температуре).
Нам понадобятся стандартные сита с отверстиями размером 0.5; 0.25 и 0.1 мм (сита № 063; 0315; 016) и как можно более точные весы (можно кухонные, лучше лабораторные).
Теперь рассмотрим случай, когда грунт оказался глинистым (таких случаев будет большинство). В этом случаем мы по таблице выше уже определили суглинок, глина или супесь перед нами:
и теперь необходимо определить показатель текучести грунта IL (консистенцию) в природном состоянии, то есть при той влажности которая была у него до отбора пробы (природная влажность).
Т.к. точно определить показатель текучести без лабораторного оборудования достаточно сложно (необходимо точно определить влажность грунта в трех состояниях, в сухом – после прокаливания грунта температурой 105°С), то придется определять этот показатель приблизительно по косвенным признакам пользуясь таблицей:
Консистенция глинистого грунта | Косвенные признаки состояния | Показатель текучести JL |
---|---|---|
Супесь | ||
Твердое | При ударе рассыпается на куски. При растирании пылит, ломается на куски | JL 1,00 |
Суглинок и глина | ||
Твердое | При ударе распадается на куски, при сжатии в ладони рассыпается, при растирании пылит, тупой конец карандаша вдавливается с трудом | JL 1,00 |
Из таблицы для надежности лучше принимать IL по верхней границе диапазона в последнем столбце, но можно принять и среднее значение диапазона.
Коэффициент пористости е, д. е. и для песчаных и для глинистых грунтов определяется одинаково; определяют по его формуле:
где ps — плотность частиц грунта, г/см3;
pd — плотность сухого грунта, г/см3.
Плотность частиц Ps практически не меняется для всех грунтов и принимается по таблице:
Грунт | ρs, Т/м 3 | |
---|---|---|
диапазон | средняя | |
Песок | 2,65—2,67 | 2,66 |
Супесь | 2,68—2,72 | 2,7 |
Суглинок | 2,69—2,73 | 2,71 |
Глина | 2,71—2,76 | 2,74 |
Плотность сухого грунта Pd (плотность скелета грунта) определяем следующим способом:
Теперь по полученным данным можем используя таблицы 26..28 и 45..50 пособия определить все необходимые для расчетов устойчивости основания фундамента и его осадок физико-механические характеристики:
Нормативные значения удельного сцепления сп, кПа (кгс/см 2 ), угла внутреннего трения φn, град, и модуля деформации Е, МПа (кгс/см 2 ), песчаных грунтов четвертичных отложений.
Нормативные значения удельного сцепления сп, кПа (кгс/см 2 ), угла внутреннего трения φn, град, пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений
Нормативные значения модуля деформации пылевато-глинистых нелессовых грунтов
Примечания к таблицам:
Можно так же для предварительных расчетов воспользоваться табличными значениями расчетного сопротивления грунта R0, тогда не придется вычислять его по формуле, но можно сильно потерять в точности:
Предварительные размеры фундаментов должны назначаться по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R0 в соответствии с таблицами. Значениями R0 допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов зданий и сооружений III класса, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1) выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не увеличивается в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.
При использовании значений R0 для окончательного назначения размеров фундаментов пп. [2.182, 3.41, 8.28 (2.42, 3.10 и 8.4)] расчетное сопротивление грунта основания R, кПа (кгс/см 2 ), определяется по формулам:
где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м (см); g‘II — расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 (кгс/см 3 ); k1 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k1 = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k1 = 0,05; k2 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k2 = 0,25, супесями и суглинками k2 = 0,2 и глинами k2 = 0,15.
Примечание. Для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной db ³ 2 м учитываемая в расчете глубина заложения наружных и внутренних фундаментов принимается равной: d = d1 + 2 м (здесь d1 — приведенная глубина заложения фундамента, определяемая по формуле (34 (8)) настоящих норм). При B > 20 м принимается d = d1.
Расчетные сопротивления R0 крупнообломочных грунтов
Расчетные сопротивления R0 песчаных грунтов
Показатель текучести грунта
При производстве инженерно-геологических исследований на участке с преобладанием глинистой почвы, предназначенном под застройку, проводятся работы по определению показателя текучести грунта. Такая информация позволяет определить другие технические характеристики грунтов, что необходимо для оценки несущей способности основания под фундамент сооружения, прогнозирования изменений в геологической среде под воздействием строительных работ и эксплуатации здания.
Формула расчета текучести грунта
Значения Wl, Wp, Wустанавливаются в лабораторных условиях по специальным технологиям.
Таблица текучести глинистых грунтов
Показатель текучести IL
Особенности глинистых грунтов
На показатель текучести значительно влияет природная влажность почвы. При изменении процента влажности показатель может быть как отрицательным – для твердого грунта, так и положительным – для текучей консистенции, а также находится в промежуточном состоянии пластичности. При переходах из одного состояния в другое происходит изменение свойств почвы, что учитывается при застройке территории и позволяет избежать ситуаций, когда в результате подтоплений из-за обильных дождей и снегов, коммунальных аварий и пр. основание под сооружением превращается в плывун.
Глинистые грунты в текучем состоянии обладают слабой несущей способностью. Здание, построенное на участке с таким грунтом, подвергнется сильной усадке, деформации, смещению конструкций, что не позволит его использовать по назначению и вскоре приведет к полному разрушению строения. Избежать неприятных последствий можно только при устройстве прочного и надежного фундамента.
Где используется показатель текучести
Благодаря расчету показателя текучести грунта проектировщики выполняют следующие задачи:
Компания «GeoCompani» качественно, быстро и по выгодным ценам выполнит геологические изыскания в Москве и Московской области. У нас можно заказать как комплексные, так и отдельные услуги. Лаборатория оснащена современным высокоточным оборудованием и позволяет проводить все необходимые исследования. Консультации предоставляются по телефону +7-495-777-65-35 или WhatsApp.
Показатель текучести и консистенция – основные физико-химические показатели состояния грунтов
В преддверии конференции «Грунтовая лаборатория – 2018» редакция журнала «ГеоИнфо» запускает серию публикаций, посвященных лабораторным исследованиям грунтов.
В настоящей статье рассматриваются термины, описывающие состояния грунта: «показатель текучести» и «консистенция». Доказывается их различная физико-химическая природа. Приводятся способы применения лабораторного пенетрометра Бойченко для определения консистенции, пределов пластичности и выбора вертикальных нагрузок для определения прочностных свойств грунтов при срезных испытаниях.
Автор статьи является руководителем группы по разработке 6 государственных стандартов в области лабораторных испытаний грунтов для строительства.
Показатель текучести, наряду с гранулометрическим составом, естественной (природной) влажностью, плотностью грунта, плотностью частиц грунта, числом пластичности является важнейшим классификационным показателем грунта: свойство грунта I порядка – объективный критерий естественноисторического образования, существующий вне зависимости от применяемого метода его определения.
В настоящее время, как в теоретическом грунтоведении, так и в практике лабораторных исследований грунтов для целей инженерных изысканий широко используется показатель текучести I L
Согласно ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация» (Приложение Б, таб. Б19) по показателю текучести (I L ) в соответствии с частной инженерно-геологической классификация грунтов, все связные дисперсные минеральные грунты разделены согласно таблице 1 [1].
Таблица 1. Классификация глинистых грунтов по показателю текучести
Разновидность глинистых грунтов | I L |
Супесь: | |
твердая | |
пластичная | 0 – 1 |
текучая | >1 |
Суглинки и глины: | |
твердые | |
полутвердые | 0 – 0,25 |
тугопластичные | 0,25 – 0,50 |
мягкопластичные | 0,50 – 0,75 |
текучепластичные | 0,75 – 1,00 |
текучие | > 1,00 |
Но необходимо отметить, что показатель I L расчетный, он характеризует грунты в нарушенном сложении и поэтому не дает правильного представления об их состоянии в естественном сложении. Кроме этого пределы пластичности определяются с определенной лабораторной погрешностью, что влечет за собой неправильное представление о показателе текучести грунтов даже нарушенной структуры.
В связи с вышесказанным ленинградский грунтовед П.О. Бойченко в 1964 году теоретически обосновал и ввел в научный оборот совершенно определенный термин – показатель консистенции (С B ) грунта ненарушенной структуры [2]. Показатель С B – интеграционный показатель, включающий в себя естественную влажность грунта, его плотность, особенности текстуры и микростроения и зависящий, в конечном итоге, прежде всего от типов контактов между отдельными элементами грунтовой системы, а также площади этих контактов. Следовательно, показатель СB по определению объективен (показатель состояния грунта – свойство грунта первого порядка) и определяет природное (исходное) состояние грунта в естественном сложении – первоначальное фациально-генетическое состояние грунтовой системы.
Поэтому равенство терминов «показатель текучести» и «консистенция» на наш взгляд недопустимо, ибо это принципиально разные, по сути, показатели физико-химического состояния грунтов.
Определение консистенции грунта в естественном сложении
Показатель консистенции С B для грунтов ненарушенной структуры определяется при помощи конуса Бойченко методом лабораторной пенетрации (рис. 1). Конус имеет угол раскрытия 30° и вес 300 грамм. Образец грунта загружают в металлическое кольцо и устанавливают на основание пенетрометра. Конус опускают до соприкосновения с зачищенной поверхностью грунта, чтобы он слегка его касался и прочерчивал тонкую линию, нажимают кнопку стопора, дают возможность конусу погрузиться в грунт под действием собственного веса и через 5 секунд берут отсчет с точность до 0,1 мм. В ходе опыта определяют глубину погружения конуса в грунт h мм (3–5 раз), в качестве результата опыта принимают среднее арифметическое глубины погружения конуса, которое и используют для определения показателя консистенции по специальной таблице 2.
Таблица 2. Классификация грунтов по показателю консистенции
Таблица 3. Переход от величины погружения конуса (h) к показателю консистенции грунта Св
h мм | Св | h мм | Св | h мм | Св | h мм | Св | h мм | Св | h мм | Св |
1.0 | -0.27 | 4.6 | 0.05 | 8.2 | 0.31 | 11.8 | 0.53 | 17.0 | 0.78 | 35.0 | 1.44 |
1.2 | -0.25 | 4.8 | 0.07 | 8.4 | 0.32 | 12.0 | 0.55 | 18.0 | 0.82 | 36.0 | 1.47 |
1.4 | -0.23 | 5.0 | 0.08 | 8.6 | 0.33 | 12.2 | 0.56 | 19.0 | 0.86 | 37.0 | 1.50 |
1.6 | -0.21 | 5.2 | 0.09 | 8.8 | 0.35 | 12.4 | 0.57 | 20.0 | 0.90 | 38.0 | 1.54 |
1.8 | -0.19 | 5.4 | 0.11 | 9.0 | 0.36 | 12.6 | 0.58 | 21.0 | 0.94 | 39.0 | 1.58 |
2.0 | -0.17 | 5.6 | 0.12 | 9.2 | 0.37 | 12.8 | 0.59 | 22.0 | 0.98 | 40.0 | 1.61 |
2.2 | -0.16 | 5.8 | 0.13 | 9.4 | 0.39 | 13.0 | 0.61 | 23.0 | 1.02 | 41.0 | 1.64 |
2.4 | -0.13 | 6.0 | 0.15 | 9.6 | 0.4 | 13.2 | 0.62 | 24.0 | 1.06 | 42.0 | 1.67 |
2.6 | -0.12 | 6.2 | 0.16 | 9.8 | 0.41 | 13.4 | 0.63 | 25.0 | 1.10 | 43.0 | 1.70 |
2.8 | -0.09 | 6.4 | 0.17 | 10.0 | 0.43 | 13.6 | 0.64 | 26.0 | 1.13 | 44.0 | 1.73 |
3.0 | -0.08 | 6.6 | 0.2 | 10.2 | 0.44 | 13.8 | 0.65 | 27.0 | 1.17 | 45.0 | 1.77 |
3.2 | -0.07 | 6.8 | 0.21 | 10.4 | 0.45 | 14.0 | 0.66 | 28.0 | 1.20 | 46.0 | 1.85 |
3.4 | -0.05 | 7.0 | 0.23 | 10.6 | 0.46 | 14.2 | 0.67 | 29.0 | 1.24 | 47.0 | 1.87 |
3.6 | -0.03 | 7.2 | 0.24 | 10.8 | 0.47 | 14.4 | 0.68 | 30.0 | 1.27 | 48.0 | 1.89 |
3.8 | -0.01 | 7.4 | 0.25 | 11.0 | 0.48 | 14.6 | 0.69 | 31.0 | 1.30 | ||
4.0 | 0.00 | 7.6 | 0.27 | 11.2 | 0.49 | 14.8 | 0.7 | 32.0 | 1.33 | ||
4.2 | 0.01 | 7.8 | 0.28 | 11.4 | 0.5 | 15.0 | 0.71 | 33.0 | 1.37 | ||
4.4 | 0.03 | 8.0 | 0.29 | 11.6 | 0.52 | 16.0 | 0.74 | 34.0 | 1.40 |
где, С B – показатель консистенции, I L – показатель текучести.
По этому простому показателю грунты можно разделить на две группы:
Ксп > 0 – грунты структурно устойчивые, Ксп ≤ 0 – грунты структурно неустойчивые; и Ксп = 0 – грунты структурно однородные
Например, между двумя показателями консистенции I L и С B для грунтов Санкт-Петербурга и Ленинградской области существует взаимосвязь (рис 3).
Определение пределов пластичности грунта
Важнейшим классификационным показателем глинистых грунтов является число пластичности. Понятно, что пределы пластичности в общем виде характеризуют тип структурных связей между отдельными элементами грунтовой системы. Если верхний предел пластичности (предел текучести) характеризует, по всей вероятности, переход структурных связей в грунте от ближних коагуляционных контактов к преимущественно дальним, то нижний, соответственно, переход ближних коагуляционных контактов к переходным (частично цементационным). Вопрос о типе микростроения грунтов при влажностях нижнего и верхнего пределов пластичности и, соответственно, типах контактов между отдельными частицами грунта прояснит применение растровой электронной микроскопии с применением 3D-томографа.
Главным преимуществом применения конуса Бойченко является определение пределов пластичности грунта одним прямым методом (одним усилием), что полностью исключает субъективность лабораторного определения данных показателей разными методами (методом погружения балансировочного конуса Васильева в грунт для предела текучести и методом раскатывания грунта в жгут для определения предела раскатывания).
Консистенция грунта при погружении конуса на 22,5 мм соответствует влажности верхнего предела пластичности, а на 4 мм – влажности нижнего предела пластичности. Одну пенетрацию следует проводить при влажности грунта, соответствующей погружению конуса от 3 до 6 мм, а вторую от 18 до 25 мм, т.к. зависимость между глубиной погружения конуса и влажностью грунта, построенная в логарифмическом масштабе, близка к линейной.
Грунт для определения нижнего предела увлажняют, если он находится в твердой или полутвердой консистенции, или подсушивают, если он слишком влажный. Затем укладывают слоями с послойным трамбованием в стандартное срезное кольцо диаметром 50 и высотой 20 мм. Кольцо устанавливают на основание пенетрометра, подводят конус к поверхности грунта, нажимают кнопку и дают возможность конусу внедрится в грунт в течение 5 секунд. Проводят 3–5 измерений. Глубина погружения конуса в грунт должна находиться в диапазоне от 3 до 6 мм. После проведения пенетрации грунт из кольца отбирают для определения влажности.
Для определения верхнего предела пластичности грунт протирают через сито 1 мм, увлажняют, тщательно перемешивают и укладывают в кольцо диаметром 50 мм и высотой 30 мм. Производят пенетрацию, глубина погружения конуса должна находиться в интервале глубин 18–25 мм. Аналогичным способом отбирают грунт для определения влажности.
После определения влажности грунта строится простая зависимость lgW=f(lgh) и по номограмме определяется верхний и нижний пределы пластичности грунта l g W P =f(lg22,5) и l g W P =f(lg4) (рис. 4).
Конус Бойченко незаменим при определении консистенции грунта в полевых условиях. Это, по существу, единственный объективный показатель состояния грунта при работе с водонасыщенными, тиксотропными и скрытотекучими грунтами, т.е. с теми грунтами, которые могут (и меняют) свое исходное состояние при транспортировке образца в стационарную грунтовую лабораторию. Применение конуса Бойченко снимает многие (если не все) вопросы исходного состояния грунта. Порой это единственный аргумент в бесконечных (и бессмысленных) спорах с проектировщиками, исповедующими устаревшие представления о механических свойствах грунта и пытающихся диктовать схемы определения прочностных свойств грунтов (КН и особенно КД-схемы проведения испытаний водонасыщенных глинистых и пылевато-глинистых грунтов) с учетом т.н. «бытового давления». Применение конуса Бойченко позволяет избавиться от совершенно фантастических чисел, которые выдают некоторые грунтовые испытательные лаборатории в своих отчетных материалах и которые в реальной природной обстановке просто отсутствует.
Определение вертикальных нормальных нагрузок при определении прочностных свойств грунта
Наконец, третьим (по счету, но не по важности) преимуществом показателя СB является методологически правильный, учитывающий естественное сложение грунта выбор нормальных давлений ( σ1 ) для определения прочностных свойств (с и φ ) грунтов при производстве одноплоскостных срезных испытаний по неконсолидированно-недренированной схеме.
Таблица 4. Значения нормальных давлений при одноплоскостном срезе (по данным «Трест ГРИИ»)
IL | СВ | Консистенция | Глубина погружения конуса, мм | ||
по ГОСТу | реальные | ||||
>1,0 | 0,25-0,75-1,25 | 0,25-0,5-0,75? | >0,5 | >22,5-11,3 | |
0,5-1,0 | 0,5-1,0-1,5 | 0,25-0,5-0,75-1,0? | 0,5 – 0,25 | тек/пл – м/пл | 11,3-7,4 |
0,5-0,25 | 0,5-1,0-1,5? | 0,25 – 0 | т/пл | 7,4-4 | |
0,25-0 | 1,0-1,5-2,0 | ≤0 | полутвердая | 4-3 | |