Характер напластования грунтов определяется путем бурения разведочных скважин и прохождения шурфов. При этом необходимо определить толщину слоя набухающих грунтов. На стадии технического проекта расстояние между разведочными скважинами может составлять около м, при изыскании под рабочие чертежи это расстояние должно быть уменьшено до м. Число скважин и расстояние между ними устанавливают в зависимости от характера напластования грунтов. Для выдержанного по толщине слоя набухающего грунта это расстояние может приниматься равным 100 м. Образцы для лабораторных испытаний грунтов отбирают из шурфов. На образцах должна быть обозначена ориентация слоев, отвечающая их природному расположению. Для отборов монолитов допускается использование тонкостенных грунтоносов. При этом диаметр отобранного монолита должен быть в 1,5 раза больше диаметра кольца прибора, на котором будет производиться испытание данного образца. Кроме определения физико-механических характеристик, для набухающих грунтов производятся дополнительные исследования с целью определения расчетных характеристик. К последним относятся относительное набухание при различных давлениях, давление набухания и влажность набухания. Эти характеристики определяют в лабораторных и полевых условиях.

Образец грунта закладывается в компрессионный прибор, после чего на грунт передается определенное давление. После стабилизации осадки от действия этого давления образец замачивается до полной стабилизации набухания грунта. Второй образец такого же грунта природного состояния загружается ступенями, т. е. также осуществляется компрессионное испытание. Образец грунта загружается до достижения давления, превышающего давление по подошве фундамента и после стабилизации осадки производится замачивание. В результате замачивания происходит набухание грунта. Затем ступенями уменьшают нагрузку до нуля, продолжая при этом замачивать грунт. По полученным значениям относительного набухания при соответствующем давлении строят кривую зависимости esw = f (р). Проведенные на различных грунтах эксперименты показали, что значение относительного набухания, полученные по этим методикам, оказываются различными.

Прибор компрессионный настольный КПр-1М предназначен для определения показателей компрессионных свойств грунта. Площадь поперечного сечения образца, см 2 60 Высота образца, см 2,5 Сжимающее давление на образец, МПа 0,006…1,0 Габариты, мм: - длина ширина высота 1180 Масса с грузами, кг 96

Технические характеристики Параметр Значение Угол конуса,град.30 Высота конуса, мм 25 Масса прибора,г 76

Для решения практических вопросов следует применять методику, отражающую характер работы грунта в основании сооружений. В основании набухающий грунт проходит через две фазы деформаций: уплотнение под действием нагрузки от сооружений и набухание при увлажнении грунта в процессе эксплуатации сооружений. Более соответствует поведению грунта в основании сооружений, и поэтому она должна быть основной при определении относительного набухания. Однако методика, определения esw по методу одной кривой, имеет недостаток, состоящий в необходимости производить испытание на нескольких образцах. На практике это приводит к увеличению сроков изысканий, что не всегда оправдано, особенно на стадии технического проекта. Поэтому можно применять упрощенную методику, состоящую в том, что один образец грунта замачивается без нагрузки до полной стабилизации набухания, а другой загружается ступенями до 0,3 0,4 МПа, после чего производят его замачивание. Полученные точки наносят на график esw-p и соединяют между собой плавной кривой. Крайние значения этой зависимости полностью совпадают со значениями, полученными по методу одной кривой, в то время как промежуточные значения могут отличаться. Наибольшее значение давления набухания получается при испытании набухших без нагрузки образцов с последующим обжатием их до начальной пористости, а наименьшее при использовании кольцевых динамометров с небольшой жесткостью. При этом следует отметить, что разница В значениях psw, определенных по различным схемам, возрастает в грунтах, обладающих большой способностью к набуханию.

Давление набухания в лабораторных условиях следует определять методом одной кривой, который отражает реальную работу грунта в основании. Допускается использовать приборы, имеющие жесткие динамометры, деформации которых при развиваемых давлениях практически отсутствуют. Между относительным набуханием, полученным в компрессионном приборе и в приборе Васильева, существует линейная зависимость. При этом относительное набухание грунта, определенное в компрессионном приборе, составляет примерно 60% набухания, определенного в приборе Васильева. Эти данные показывают, что на абсолютное значение набухания влияет тип применяемых приборов. Поэтому при выборе расчетных значений давления набухания грунтов необходимо использовать только те, которые получены в одинаковых приборах. В лабораторных условиях практически невозможно провести испытания грунтов по методике, которая полностью соответствует их работе в натурных условиях. Поэтому характеристики, отражающие особенности набухающих грунтов, полученные в лабораторных условиях, отличаются от аналогичных полученных в полевых условиях. Сопоставление лабораторных и полевых значений позволяет найти между ними зависимость, например для относительного набухания. Это позволяет использовать данные лабораторных исследований для определения возможной величины подъема фундамента. Однако наиболее достоверные расчетные характеристики могут быть получены путем проведения специальных полевых исследований. Целью этих исследований является определение относительного набухания при различном давлении, вызванном внешней нагрузкой и действием собственного веса грунта; глубины зоны набухания и давления набухания.

С целью упрощения загрузки целесообразно предусматривать два фундамента, на которые устанавливаются специальные балки или загрузочная платформа. Платформа загружается грузом ступенями до заданного давления по подошве штампа. Для получения зависимости относительного набухания от внешней нагрузки следует устраивать не менее трех опытных фундаментов, давление по подошве которых равно 0,05 1,5 и 0,2 0,25 МПа. В основании штампов должны быть установлены глубинные марки, позволяющие фиксировать перемещение слоев на расстоянии 0,5; 1 и 1,5 м от подошвы фундамента. С этой целью во время бетонирования штампа в центре следует устанавливать отрезки труб, через которые в дальнейшем пропускаются обсадные трубы глубинных марок. Для определения относительного набухания от действия собственного веса в центре котлована устанавливают глубинные марки через 1 1,5 м по глубине. На поверхности дна котлована и вне его пределов устанавливают поверхностные марки на расстоянии 1 м одна от другой. За пределами котлована эти марки располагают на участке длиной м, начиная от бровки котлована.

С целью уменьшения времени, необходимого для замачивания массива грунта, следует устраивать дренажные скважины диаметром мм, которые заполняют щебнем или крупным песком. Дно рекомендуется засыпать тонким слоем щебня, хотя последнее не всегда обязательно. Перемещение марок определяется нивелированием относительно одного-двух неподвижных реперов, установленных в непосредственной близости от опытных котлованов. Точность замера должна быть ±1 мм. Нивелировка производится в первые 5 7 сут после начала замачивания ежедневно, а в дальнейшем циклы уменьшаются и через 1520 сут отсчеты можно делать 1 раз в 5 6 сут и даже реже. По перемещениям глубинных марок в основании опытных фундаментов строят зависимость относительного набухания от действия внешней нагрузки, а по перемещениям марок, установленных в массиве, строят аналогичную зависимость, но от действия собственного веса грунта. Нижняя граница зоны набухания принимается на таком расстоянии от дна опытного котлована, где перемещения слоев практически отсутствуют.

Устройство для измерения напряжений в грунтах: 1 – баллон для сжатого воздуха; 2 – система управляющих клапанов; 3 – подающие штанги; 4 – трос; 5 – вертикальный гидроцилиндр; 6 – обсадная труба; 7 – клин; 8 – горизонтальный гидроцилиндр; 9 – марка-мессдоза; 10 – обойма; 11 – направляющие; 12 – провода; 13 – измерительный прибор; 14 – лебедка