673

Рис. 8. Буровые наконечники: а – змеевик; б – ложка

Глубина забуривания должна соответствовать длине змеевика (ложки), т.е. не более 30 см. При поднятии бурового комплекта после забуривания разрешается его вращать только по часовой стрелке (слева направо). После подъема наконечника на поверхность, с его поверхности (змеевика) или из ложки отбирается проба грунта с нарушенной структурой, но с естественной влажностью (в бюкс с плотной крышкой). В журнале указывается номер скважины, глубина отбора, номер пробы, вид грунта и мощность слоя.

Механическое бурение.

Механическое бурение осуществляется легким буровым станком с двигателем «Дружба». В качестве бурового снаряда вместо штанг применяются шнеки (спирали длиной до 1 м) и забойный наконечник, армированный прочным металлом. При бурении грунт разрыхляется в забое наконечником и по шнеку (спирали) поднимается на поверхность.

После заглубления скважины на длину шнека бурение приостанавливается, шнек извлекается на поверхность, описывается грунт, задержавшийся на шнеке и наконечнике, отбираются пробы в бюксы, определяется глубина отбора, заносится в журнал. Операция повторяется при каждом наращивании очередного шнека. При появлении воды в скважине определяется глубина ее появления. Все отчеты и замеры глубины слоев, уровня воды ведутся от поверхности устья скважины. После завершения буровых работ скважины засыпаются грунтом с тщательным трамбованием.

31

Рис. 9. Колонка буровой скважины: vQIII–IV – эоловые верхнечетвертичные голоценовые отложения; lQIII – озерные верхнечетвертичные отложения; aQII – аллювиальные среднеквадратичные отложения

32

6.2. Поиск и разведка естественных строительных материалов

Для обеспечения строительства необходимыми строительными материалами ведется поиск их в районе трассы проектируемой железной дороги, а впоследствии и разведка месторождения. Под разведкой месторождения понимается: установление места, качества, количества и условий залегания строительных материалов (грунтов).

При дорожном строительстве используются карьеры, расположенные вдоль дорожных трасс, имеющих форму вытянутых площадей (резервы) – рис. 10. Часто используется грунт для насыпи из выемок.

Рис. 10. Схема разведки месторождений строительных материалов (песок с галечником):

а – план; б – разрез по АБ; С – скважины;

h – мощность вскрытия; H – мощность полезной толщи

Разведку месторождения начинают с разбивки территории на

сетку с ячейками 50 50 м. На пересечении линий сетки проходят скважины. По скважинам строят геологические разрезы, по которым определяют поле распространения строительного материала, мощность полезной толщины Н и вскрышных пород h, м. Объем строительных материалов при дорожном строительстве производят среднеарифметическим методом. Определяют среднюю мощность полезной толщи Нср и площадь полезной толщи S, м2, а также объем строительного материала V = S Hср из

33

фундаменты опор прежнего моста. Вследствие донной эрозии углубилось русло речки, произошел подмыв опор моста, которые затем обрушились под действием собственной силы тяжести. Пришлось возводить новые опоры с учетом базиса эрозии.

Результаты разрушительной работы водного потока и суффозии оставили свой след на речке Крутиха в 200 м выше устья. Спуск с бетонной лестницы от геолагеря и поворот налево выведут к сохранившейся насыпи плотины. Пройдя по насыпи к речке Крутиха, можно наблюдать бетонные блоки, разбросанные на расстояние до 5 м друг от друга. На месте разбросанных блоков был забетонированный слив через речку. При строительстве бетонной конструкции в ее основании оставили разнозернистые грунты: дресву, песок, глинистую фракцию. Был создан искусственный водоем с глубиной до 5 м. Под давлением водной массы из водохранилища возник поток воды, направленный под бетонную конструкцию, развился процесс суффозии (вынос мелких частиц через пустоты между крупными обломками). В итоге основание плотины было ослаблено, плотина под действием силы тяжести и напора воды из водохранилища обрушилась, а бетонные блоки были разбросаны по руслу Крутихи.

С упрочнением склонов высоких насыпей можно познакомиться на участке железной дороги через долину р. Крутиха.

Длина участка насыпи составляет 250 м. Высота насыпи 14 м (отметки поверхности 110 м, основания 96 м).

Тело насыпи возведено из местных лёссовых суглинков второй надпойменной террасы.

В связи с увеличением массы подвижного состава происходит снижение несущей способности грунтов насыпи.

Для упрочнения грунтов насыпи были отсыпаны контрбанкеты из гранитного щебня (рис. 11).

По правому склону (Геодезическая – Восточная) отсыпан контрбанкет шириной 4 м, высотой 10 м. По левому склону насыпи (Восточная – Геодезическая) контрбанкет шириной 8 м и высотой 8 м.

При написании отчета следует рассчитать объемы щебня, используемого для отсыпки контрбанкетов, и сделать фотографии.

35

Рис. 11. Схема строения насыпи железной дороги через долину р. Крутиха (М 1 : 500):

1 – суглинок в теле насыпи; 2 – щебень балластного слоя (а) и контрбанкетов (б)

Контрольные вопросы

1.Какие инженерно-геологические процессы, вызванные деятельностью человека, встречаются в районе практики?

2.Как проявляется морозное пучение на полигоне?

3.Какая причина разрушения на речке Крутихе?

4.Для чего отсыпаны контрбанкеты на участках насыпи через долину р. Крутихи? Какой объем грунта контрбанкетов?

8.ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ

8.1.Определение гранулометрического состава грунтов

(ГОСТ 12536–79)

Под гранулометрическим составом (или механическим составом) грунта понимается относительное содержание частиц различной крупности, выраженной в процентах по отношению к массе всей породы.

Метод определения гранулометрического состава зависит от крупности частиц: крупнозернистые фракции (крупнее 0,25 мм) выделяются на ситах (ситовой метод), а мелкие – методом отмучивания и набухания (полевой метод).

36

8.1.1. Ситовой метод гранулометрического анализа грунтов

При определении гранулометрического состава грунтов на ситах выполняются следующие операции.

Берется набор сит с отверстиями диаметром 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25 мм в свету.

Для анализа грунта отбирается средняя проба по методу квадратов. Для этого предварительно высушенный грунт рассыпают тонким слоем на листе бумаги, делят на квадраты и из каждого квадрата отбирают образцы. Масса средней пробы колеблется от 100 до 2 000 г. Для грунтов, не содержащих частиц крупнее 2 мм, – 100 г; для грунтов, содержащих менее 10 % частиц крупнее 2 мм, – 500 г; для грунтов, содержащих от 10 до 30 % частиц крупнее 2 мм, – 1 000 г; для грунтов, содержащих более 30 % частиц крупнее 2 мм, – не менее 2 000 г.

Средняя проба помещается в верхнее сито и просеивается, затем сита разъединяются и остатки пробы на каждом из них взвешиваются. Результаты взвешивания записываются в табл. № 94 журнала лабораторных работ.

Если потери грунта при просеивании составляют больше 1 %, то точность анализа считается недостаточной и опыт повторяется. Если же потери будут меньше 1 %, то они распределяются пропорционально остатку грунта на каждом сите; для этого

где Ai – остаток на сите, %; ∑Аi – сумма остатков на ситах, %. Фракции менее 0,25 мм разделяются полевым методом Рут-

ковского.

8.1.2. Определение содержания песчаных частиц (частицы крупнее 0,05 мм)

В цилиндр емкостью 250 см3 насыпается 50 см3 грунта, просеянного через сито с отверстиями 0,25 мм. Наливается вода до 100 см3, грунт размешивается и отстаивается в течение 90 с. После этого неосевшие частицы грунта осторожно сливаются. Опыт повторяется до полного осветления жидкости.

37

Врезультате гранулометрического анализа грунта в журнале лабораторных работ составляется итоговая таблица, дающая возможность построить кривую гранулометрического состава.

Всистеме прямоугольных координат по вертикальной оси наносится шкала процентов от 0 до 100, по горизонтальной оси – логарифм диаметров частиц. Затем на поле графика наносятся точки, соответствующие суммарному содержанию частиц, %, мельче данного диаметра. Полученные точки соединяют плавной кривой.

По кривой гранулометрического состава определяют степень неоднородности грунта:

u d10

где d60 и d10 – диаметры частиц, меньше которых в грунте содержится 60 и 10 % частиц.

По данным гранулометрического анализа определяется тип грунта.

8.2. Определение физических характеристик грунта

При лабораторном исследовании во время практики определяются природная влажность и плотность грунта из монолита.

Порядок определения этих характеристик для строительных целей регламентирован ГОСТ 5180–84 [2]. Каждую характеристику следует определить в двух повторностях.

8.2.1. Определение влажности грунта

Влажностью грунта W называется отношение массы воды в грунте к массе сухого грунта в долях единицы. Влажность грунта определяется высушиванием образца до постоянной массы. Для этого образец грунта помещается в бюкс, взвешивается на технических весах и ставится в сушильный шкаф. Высушивание ведется при температуре 105–120 °С.

Образец считается высохшим, если за последний час сушки он не уменьшился в массе. Высохший образец охлаждается в эксикаторе, взвешивается, после чего определяют его влажность: