Несущая способность грунта cbr – ПНСТ 323-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Грунты. Метод определения Калифорнийского числа (CBR) для оценки несущей способности грунта

Содержание

ПНСТ 323-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Грунты. Метод определения Калифорнийского числа (CBR) для оценки несущей способности грунта, ПНСТ от 16 мая 2019 года №323-2019

ПНСТ 323-2019

ОКС 93.080.20

Срок действия с 2019-07-01
до 2022-07-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Центр метрологии, испытаний и стандартизации» (ООО «ЦМИиС»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 «Дорожное хозяйство»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 мая 2019 г. N 12-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает

сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: tk418@bk.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 109074 Москва, Китайгородский
проезд, д.7, стр.1.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты« и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на грунты, в том числе стабилизированные и укрепленные, предназначенные для строительства, реконструкции и ремонта автомобильных дорог общего пользования, и устанавливает методы определения индекса непосредственной несущей способности (IPI), Калифорнийского числа (CBR) и линейного набухания грунтов.

Настоящий стандарт не распространяется на грунты с зернами крупнее 31,5 мм.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.4.131 Халаты женские. Технические условия

ГОСТ 12.4.132 Халаты мужские. Технические условия

ГОСТ 12.4.252 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук. Перчатки. Общие технические требования. Методы испытаний

ГОСТ Р 12.1.019 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ПНСТ 324-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Грунты. Определение оптимальной влажности и максимальной плотности методом Проктора

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 индекс непосредственной несущей способности; IPI: Величина, характеризующая несущую способность грунта, определяемая на образцах с максимальной плотностью и оптимальной влажностью путем вдавливания в образец штампа диаметром 50 мм при скорости нагружения 1,27 мм/мин.

3.2 Калифорнийское число; CBR: Величина, характеризующая несущую способность грунта, определяемая после насыщения образцов водой путем вдавливания в образец штампа диаметром 50 мм при скорости нагружения 1,27 мм/мин.

3.3 стабилизированный грунт: Грунт, получаемый смешением грунтов со стабилизаторами (или стабилизаторами совместно с вяжущим в количестве не более 2% массы необработанного грунта) в слое механизированным способом на дороге или в смесительных установках с последующим уплотнением при оптимальной влажности, обеспечивающим изменение водно-физических свойств грунтов.

3.4 стабилизаторы: Многокомпонентные системы, включающие в своем составе (в основном) поверхностно-активные вещества как ионогенного, так и неионогенного типов, обладающие свойствами гидрофобизаторов, суперпластификаторов, полимеров и применяемые в строительстве для обработки грунтов с целью изменения их водно-физических свойств.

3.5 укрепленный грунт: Грунт, получаемый смешением грунта с вяжущим в количестве более 2% массы необработанного грунта (с введением или без введения в грунт стабилизатора) в слое механизированным способом на дороге или в смесительных установках с последующим уплотнением при оптимальной влажности.

3.6 водно-физические свойства: Свойства грунта, определяющие его водопроницаемость, пучинистость, набухание, высоту капиллярного поднятия, оптимальную влажность при максимальной плотности.

4 Требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам

4.1 При выполнении испытаний применяют следующие средства измерений и вспомогательные устройства:

— испытательная установка (испытательный пресс) с пределом измерения не менее 50 кН, позволяющая обеспечить равномерное погружение плунжера в образец со скоростью (1,27±0,20) мм/мин;

— нагружающий плунжер (штамп) диаметром (50,0±0,5) мм с основанием из закаленной стали;

— сборная форма типа В для уплотнения грунта, состоящая в соответствии с ПНСТ 324-2019 из съемного удлинительного кольца высотой не менее 50 мм, цилиндрической части и съемного основания. Внутренние части формы должны быть без царапин, вмятин и других видимых дефектов.

Примечание — Допускается применение форм высотой более 120 мм с использованием металлического вкладыша для получения образца при уплотнении высотой (120±1) мм;

— уплотняющий молот с грузом массой (4500±40) г, диаметром основания (50,0±0,5) мм и высотой падения груза (457±3) мм в соответствии с ПНСТ 324-2019;

— основание формы должно иметь перфорацию. Перфорация основания формы должна составлять от 1% до 2% его площади;

— перфорированная пластина диаметром, соответствующим внутреннему диаметру формы, с регулируемым по высоте стержнем. Перфорированная пластина должна свободно перемещаться внутри формы. Типовая конструкция перфорированной пластины представлена на рисунке 1;

— держатель для индикатора часового типа;

— индикатор часового типа с ценой деления не более 0,01 мм;

— емкость для насыщения образцов водой геометрическими размерами, позволяющими устанавливать в нее форму, при этом высота емкости должна быть не менее высоты сборной формы;

— пригрузочный диск. Диаметр диска должен соответствовать внутреннему диаметру формы типа В. Диск должен свободно перемещаться в сборной форме. Пригрузочный диск должен иметь отверстие в центре диаметром (53±1) мм и должен быть массой (2000±50) г.

Примечание — Допускается применение пригрузочных дисков, состоящих из двух равных частей;

— лабораторные сита с ячейками квадратной формы размерами 4; 22,4 и 31,5 мм;

— сушильный шкаф, способный создавать и поддерживать температуру (110±5)°С;

Рисунок 1 — Перфорированная пластина

— лабораторные весы с наибольшим пределом взвешивания не менее 15000 г и с ценой деления не более 5 г;

— бетонная плита массой не менее 50 кг, толщиной не менее 100 мм, с ровной, близкой к горизонтальной поверхностью, обеспечивающей плотное прилегание основания формы. Площадь плиты должна быть больше площади основания применяемой формы.

Примечание — Вместо бетонной плиты может быть применена металлическая горизонтальная плита массой не менее 50 кг и толщиной не менее 20 мм. Площадь плиты должна быть больше площади основания применяемой формы;

— контейнер с герметичной крышкой для хранения материала;

— металлический совок или шпатель;

— металлические противни.

5 Метод испытаний

Сущность метода определения индекса непосредственной несущей способности и Калифорнийского числа заключается в определении зависимости создаваемого усилия и глубины погружения плунжера, погружаемого в образец с постоянной скоростью, непосредственно после изготовления образца и после насыщения его водой.

6 Требования безопасности

При работе с грунтами используют специальную защитную одежду по ГОСТ 12.4.131 или ГОСТ 12.4.132. Для защиты рук используют перчатки по ГОСТ 12.4.252.

При выполнении измерений соблюдают правила по электробезопасности по ГОСТ Р 12.1.019 и инструкции по эксплуатации оборудования.

7 Требования к условиям испытаний

При выполнении измерений температура в помещениях, в которых проводят испытания, должна быть (22±3)°С.

docs.cntd.ru

ПНСТ 323-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Грунты. Метод определения Калифорнийского числа (CBR) для оценки несущей способности грунта, ПНСТ от 16 мая 2019 года №323-2019

ПНСТ 323-2019

ОКС 93.080.20

Срок действия с 2019-07-01
до 2022-07-01

Предисловие

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 «Дорожное хозяйство»

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: tk418@bk.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 109074 Москва, Китайгородский проезд, д.7, стр.1.

1 Область применения

Настоящий стандарт не распространяется на грунты с зернами крупнее 31,5 мм.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.4.131 Халаты женские. Технические условия

ГОСТ 12.4.132 Халаты мужские. Технические условия

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

4 Требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам

4.1 При выполнении испытаний применяют следующие средства измерений и вспомогательные устройства:

— нагружающий плунжер (штамп) диаметром (50,0±0,5) мм с основанием из закаленной стали;

— держатель для индикатора часового типа;

— индикатор часового типа с ценой деления не более 0,01 мм;

Примечание — Допускается применение пригрузочных дисков, состоящих из двух равных частей;

— лабораторные сита с ячейками квадратной формы размерами 4; 22,4 и 31,5 мм;

— сушильный шкаф, способный создавать и поддерживать температуру (110±5)°С;

Рисунок 1 — Перфорированная пластина

— лабораторные весы с наибольшим пределом взвешивания не менее 15000 г и с ценой деления не более 5 г;

— контейнер с герметичной крышкой для хранения материала;

— металлический совок или шпатель;

— металлические противни.

5 Метод испытаний

6 Требования безопасности

7 Требования к условиям испытаний

При выполнении измерений температура в помещениях, в которых проводят испытания, должна быть (22±3)°С.

rdocs3.cntd.ru

ПНСТ 323-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Грунты. Метод определения Калифорнийского числа (CBR) для оценки несущей способности грунта, ПНСТ от 16 мая 2019 года №323-2019

ПНСТ 323-2019

ОКС 93.080.20

Срок действия с 2019-07-01
до 2022-07-01

Предисловие

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 «Дорожное хозяйство»

1 Область применения

Настоящий стандарт не распространяется на грунты с зернами крупнее 31,5 мм.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.4.131 Халаты женские. Технические условия

ГОСТ 12.4.132 Халаты мужские. Технические условия

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

4 Требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам

4.1 При выполнении испытаний применяют следующие средства измерений и вспомогательные устройства:

— нагружающий плунжер (штамп) диаметром (50,0±0,5) мм с основанием из закаленной стали;

— держатель для индикатора часового типа;

— индикатор часового типа с ценой деления не более 0,01 мм;

Примечание — Допускается применение пригрузочных дисков, состоящих из двух равных частей;

— лабораторные сита с ячейками квадратной формы размерами 4; 22,4 и 31,5 мм;

— сушильный шкаф, способный создавать и поддерживать температуру (110±5)°С;

Рисунок 1 — Перфорированная пластина

— лабораторные весы с наибольшим пределом взвешивания не менее 15000 г и с ценой деления не более 5 г;

— контейнер с герметичной крышкой для хранения материала;

— металлический совок или шпатель;

— металлические противни.

5 Метод испытаний

6 Требования безопасности

7 Требования к условиям испытаний

При выполнении измерений температура в помещениях, в которых проводят испытания, должна быть (22±3)°С.

docs2.cntd.ru

Таблица несущей способности грунтов

Несущая способность грунта определяется на основе ряда характеристик почвы. Для того чтобы получить все необходимые показатели, потребуется выполнить ряд тестов. Они дадут возможность узнать точную несущую способность грунта на конкретном участке. Соответствующие эксперименты проводятся с почвой, полученной непосредственно на запланированном месте строительства.

Что такое несущая способность грунта?

Несущая способность грунта — это показатель давления, которое может выдерживать грунт. Его указывают либо в Ньютонах на квадратный сантиметр (Н/см²), либо в киолграмм-силе на 1 сантиметр квадратный (кгс/см²), либо в мегапаскалях (МПа).

Данная величина используется при проектировании фундаментов для сравнения нагрузки, которую оказывает на почву конструкция здания с учётом возможного слоя снега на крыше и давления ветра на поверхность стен. Даже при точном подсчете влияния каждого из указанных факторов на соотношение несущей способности поверхности земли на участке к совокупной нагрузке от конструкции здания, эту цифру берут с запасом.

К содержанию ↑

Таблица средней несущей способности различных грунтов

Далее следует таблица с указанием средних цифр несущей способности или, как её ещё называют, расчетного сопротивления разных типов грунта в кгс/см².

Более точные расчеты с учётом всех коэффициентов, которые отображают влияние каждого существующего в реальных условиях фактора, можно выполнить следуя рекомендациям в нормативном своде правил за 2011 год СП 22.13330.2011 с названием Основания зданий и сооружений. Это официальное издание более старого стандарта СНиП 2.02.01-83*, выполненное научно-исследовательским институтом имени Н.М. Герсеванова.

В приведенной таблице отображены усреднённые результаты расчётов, проведенных с использованием формул и данных, основанных на описанном выше своде правил 2011 года.

Здесь можно видеть, что существует достаточно большой разброс в показателях сопротивления грунта. Это обусловлено в первую очередь влажностью почвы, которая непосредственно зависит от уровня залегания грунтовых вод.

Если нужно получить цифры в МПа или в Н/см², то можно перевести указанные в таблице значение согласно установленным соотношениям величин.

1 кгс/см² = 0,098 МПа или 1 МПа = 10,2 кгс/см²
1 кгс/см² = 9.8 Н/см² или 1 Н/см² = 0.102 кгс/см²

Для удобства существует также таблица, где указаны средние цифры расчетного сопротивления грунта в Н/см²

Аналогичная проблема с таблицами подобного рода — очень существенное различие между минимальными и максимальными значениями. В общем случае рекомендуется брать минимальные показатели, которые указаны в табличных данных. Для примера разместим ещё одну таблицу, наглядно иллюстрирующую подход зарубежных специалистов к обнародованию данных своих исследований.

Очевидно, что табличные цифры используются, как правило, теми, кто принял решение не заказывать профессиональное геологическое исследование почвы на своём участке. Поэтому имеет смысл давать показатели с запасом, чтобы при самостоятельных расчетах, даже если в них закрадется небольшая погрешность, это не привело к непоправимым последствиям.

В то же время даже при значительном запасе по прочности не факт, что конструкция здания будет достаточно стабильно стоять на основании в течение десятков лет. За такой срок качество грунта может измениться, если не были соблюдены соответствующие меры по защите фундамента от скопления осадочных вод. Для этих целей обязательно следует изготавливать отмостку с хорошей гидроизоляцией и дренажную систему по периметру постройки для централизованного сбора стоков.

К содержанию ↑

Уточнённая таблица с поправками на текучесть и пористость грунта

Существет ещё одна таблица несущей способности, позволяющая более точно определить цифры на участке, где известны коэффициенты пористости и показатели текучести почвы.

Влияние коэффициента текучести грунта на его несущую способность указаны в таблице. Средняя текучесть грунта зависит от его типа и коэффициента водонасыщения. Эти расчёты выполнить достаточно трудно, поэтому размещаем таблицы, которые описывают поведение образца грунта, характеризующее его текучесть.

Также расчетное сопротивление зависит от коэффициента пористости Е, который нужно устанавливать с помощью экспериментального взятия проб непосредственно на будущей строительной площадке.

Для теста потребуется взять кубик грунта 10х10Х10 см с объёмом О1 = 1000 см³ так, чтобы он не рассыпался. Далее этот кубик взвешивается и определяется его масса (М), после чего грунт измельчают. Затем, с помощью мерного стакана устанавливается объём измельченного грунта также в кубических сантиметрах (О2).

Далее нужно узнать объёмный вес исходного кубика (ОВ1) и измельченного грунта без пор (ОВ2). Для этого следует определенную вначале массу (М) разделить на (О1), чтобы получить (ОВ1) и затем разделить эту же величину (М) на (О2), чтобы получить (ОВ2). Исходный объём О1 изначально известен и равен 1000 см³, а объём измельченного грунта О2 берется из опыта с мерным стаканом.

ОВ1 = М/О1
ОВ2 = М/О2

Осталось только рассчитать пористость Е, которая равна 1 — (ОВ1/ОВ2)

Теперь, зная коэффициент текучести и пористость грунта, можно исходя из табличных цифр с определенной точностью сказать, какая именно несущая способность является расчетной именно для вашего участка. Если вы использовали экспериментальное выявление пористости, то убедитесь, что было проведено хотя бы 3 опыта, чтобы получить нужную величину с достаточно высокой точностью. При желании получить максимально близкие к реальности данные, используйте специальный калькулятор, где есть возможность указывать все влияющие на конечную цифру коэффициенты вот здесь.

silastroy.com

Определение несущей способности грунта калифорнийским методом

LOADTRAC-II

Нагрузочная рама «LoadTrac-II» обеспечивает проведение целого ряда геотехнических испытаний на сжатие/расширение, при которых необходимо точное управление скоростью перемещения во время приложения нагрузки. Со вспомогательными устройствами этот блок может выполнять определение несущей способности грунта калифорнийским методом, испытания на одноосное сжатие и поэтапное трехосное испытание на сдвиг.

Базовый блок включает в себя шаговый двигатель, ходовой винт, вертикальные несущие стойки и ригель, датчик перемещения, электронные управляющие устройства и сетевые средства связи. Имеются в наличии варианты блока, предназначенные для испытательной нагрузки до 90 килоньютонов (20000 фунт-сила). Может быть установлено любое значение скорости деформирования в интервале от 0,00003 до 15 мм в минуту (от 0,000001 до 0.6 дюйма в минуту). Скорость деформирования при определение несущей способности грунта калифорнийским методом устанавливается программно на уровне 1,27 мм/мин (0,05 дюйма/мин) в соответствии со стандартом ASTM D 1883.

Базовый блок может работать в автономном режиме без компьютера. У него имеется встроенное устройство для сбора данных и возможность вывода информации на дисплей. Показания датчика отображаются в единицах СИ или в английских единицах измерения и сохраняются в памяти.

Дополнительное программное обеспечение, работающее в среде Windows^® 2000, XP, или Vista полностью автоматизирует испытание, предварительно обрабатывая данные и подготавливая результаты испытаний.

ПРЕИМУЩЕСТВА ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

• Выбор моделей с нагрузкой 22, 45 и 90 кН (5000, 10000 и 20000 фунт-сила) для удовлетворения потребностей пользователя

• Полная автоматизация сбора данных и подготовки отчета о результатах испытаний

• Составление таблиц и графиков, пригодных для отчетности, в течение нескольких минут после завершения испытания

• Формирование колонок с данными для их легкого преобразования с помощью имеющегося у вас программного пакета электронных таблиц

• Возможность получать доступ к устройству и управлять им через компьютерную сеть, при использовании опции «Geo-Net»

ПРИМЕНИМЫЕ СТАНДАРТЫ ИСПЫТАНИЙ

• ASTM D-1883

• AASHTO T-193 «Стандартныq метод определения несущей способности грунта калифорнийским методом (CBR) для уплотненных в лаборатории грунтов»

ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ

ДВИГАТЕЛЬ	Шаговый двигатель со встроенным устройством управления
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ	Встроенный датчик перемещения с диапазоном 76 мм (3 дюйма) и дискретностью 0.0013 мм (0.00005 дюйма)
СМЕЩЕНИЕ	Регулирование от 0.00003 до 15 мм в минуту (от 0.000001 до 0.6 дюймов в минуту)
ПИТАНИЕ	110/220В, 50/60Гц, 1 фаза
РАЗМЕРЫ
LoadTrac-II	464 мм x 546 мм x1206 мм
ВЕС
LoadTrac-II	55 кг (120 фунтов)
МОДЕЛИ
Модели LoadTrac- II	Допустимая нагрузка
LTII-5,000	22 кН (5000 фунт-сила)
LTII-10,000	45 кН (10000 фунт-сила)
LTII-20,000	90 кН (20000 фунт-сила)
LTII–50,000	222 кН (50000 фунт-сила)
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
7010	Поршень для калифорнийского метода с адаптером датчика нагрузки.
Geo-NET™	Сетевая карта/адаптер связи и кабель для подключения силовой рамы к ПК.
CBR	Пакет программного обеспечения для автоматического проведения и получения протоколов испытаний по определению несущей способности грунта калифорнийским методом
ОПЦИИ	Модули испытаний на одноосное сжатие, уплотнение и трехосное сжатие

Для просмотра форм отчета и интерфейса управляющей программы щелкните мышью на соответствующей миниатюре.

www.vvs-engineering.ru

Методы экспресс-контроля качества строительства автомобильных дорог. Часть 2. Уплотнение щебеночных оснований

Методы экспресс-контроля качества строительства автомобильных дорог. Часть 2. Уплотнение щебеночных оснований

Стригун Ксения Юрьевна, магистрант

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

В публикации выполнен обзор оборудования и приборов, которые могут быть применены для оперативного контроля степени уплотнения щебеночных оснований. Разработан алгоритм расчета коэффициента уплотнения по показаниям конусного пенетрометра. Применение результатов, полученных в работе, позволит повысить однородность уплотнения щебеночных оснований, и уменьшить величину, накапливаемой ими остаточной деформации. Это позволит повысить ровность покрытий и увеличить межремонтные сроки возобновления ровности.

Ключевые слова: коэффициент уплотнения, экспресс оценка степени уплотнения, динамический пенетрометр.

В работах [1–5] что величина необратимой деформации щебеночных материалов зависит от ряда факторов, в том числе и степени уплотнения. Особенностью щебеночных материалов является, что острые грани минеральных частиц вдавливаются в материал подстилающего слоя, вызывая возникновение достаточно больших напряжений. Этот эффект называют концентрацией напряжений. Вследствие этого фактическая величина напряжений превышает значения, используемые в любом условии пластичности [7–15], применяемом для расчета материала слоя, подстилающего щебеночное основание по сопротивлению сдвигу. Традиционные [16, 17] и современные [18–21] модели расчета главных напряжений не учитывают эффекта концентрации напряжений. Поэтому при расчете по сопротивлению сдвигу, вычисляемые касательные напряжения [22] оказываются недооценены. Аналогичная ситуация складывается при расчете по критерию безопасных давлений [23, 24]. Такое увеличение компонент тензора напряжений приводит к нелинейной зависимости пластических деформаций материала, подстилающего щебеночные основания от напряжений [25–31], вследствие чего показатели ровности дорожного покрытия превышают требуемые значения [32–34]. Одним из мероприятий минимизации такого ущерба является строительство щебеночных оснований высокой плотности при строгом контроле степени уплотнения. Уменьшить трудоемкость контроля можно применением экспресс методов, которые интенсивно разрабатываются в настоящее время [35–38]. Определение максимальной плотности щебня в основаниях дорожных одежд можно при помощи по методу Р. Проктора, используя тест C (Си — англ.) [39].

Исследования, выполненные за рубежом выявили корреляцию между модулем упругости и калифорнийским числом несущей способности (см. табл. 1).

Таблица 1

Эмпирические формулы для определения модуля упругости

Автор или документ	Формула для расчета модуля упругости при измерении в
Автор или документ	psi (фунт/дюйм²)	кПа
W. Heukelom и A. J. G. Klomp [40]
Witczak [41]
Green and Hall [42]
Sukumaran [43]
Powell et al. [44]

Из анализа данных таблицы 1 следует, что модуль упругости и калифорнийское число несущей способности могут быть взаимосвязаны друг с другом линейной или степенной зависимостью.

(1)

(2)

Учитывая связь калифорнийского числа несущей способности с плотностью сухого грунта или коэффициентом уплотнения (см. первую часть публикации [38]) формулы (1) и (2) можно представить в виде:

(3)

Из анализа (3) следует, что для вычисления коэффициента уплотнения грунта достаточно установить его взаимосвязь с модулем упругости или калифорнийским числом несущей способности.

Из анализа исследований [38] следует, что взаимосвязь модуля упругости с коэффициентом уплотнения и влажностью грунта можно представить в обобщенном виде

(4)

Решая (4) относительно коэффициента уплотнения получим

(5)

Подставляя в зависимость (5) формулу (2) получим:

(8)

Формула (8) является наилучшим приближением коэффициента уплотнения от CBR, и параметров щебеночного материала (А, В, a и b). Эта зависимость позволяет определять коэффициент уплотнения грунтов в зависимости от величины CBR, измеренной на месте производства работ. В свою очередь, калифорнийское число несущей способности связано с глубиной проникновения динамического конусного пенетрометра в щебеночное основания от одного удара груза (или как еще говорят с индексом динамического проникновения конуса — DCPI).

В таблице 2 приведены эмпирические формулы, связывающие калифорнийское число несущей способности щебеночных материалов и грунтов (CBR) и сопротивлением проникновению конуса (DSP), равно и индексом динамического проникновения конуса (DCPI).

Таблица 2

Корреляционные зависимости между CBR иDSPI

Автор	Материал	Формула
M. Livneh [45]	Щебеночные материалы
M. Livneh [45]
J. R. Harison [46]
S. L. Webster, R. H. Grau и T. P. Williams [47]	Различные виды дисперсных грунтов

Из анализа данных таблицы 2 следует, что коэффициенты эмпирических формул являются индивидуальными параметрами для каждого грунта, но они могут быть установлены испытаниями непосредственно на строительной площадке.

Результаты исследований [45–47] свидетельствуют том, что корреляционная связь CBR с DCPI может быть записана в общем виде, а именно формулой:

(9)

где, DSPI — индекс проникновения конуса, мм/удар; f и g — параметры уравнения регрессии, зависящие от вида тестируемого материала.

Используя основные свойства логарифмов и применяя правило антилогарифмирования, получим формулу:

(10)

Подставив (10) в (8) получим

(11)

Зависимость (11) позволяет производить оценку коэффициента уплотнения щебеночных материалов и грунта на месте производства работ при помощи динамического конусного пенетрометра.

При применении динамического конусного пенетрометра и предлагаемую нами методику испытаний наконечник прибора устанавливают в точке измерений. Затем выполняют 10–15 сбросов груза, отсчитывая число ударов. После этого снимают отсчет о глубине проникновения и вычисляют ее среднее значение, то есть за один удар. По формуле (11) рассчитывают коэффициент уплотнения. Перемещают прибор к другой точке и повторяют процедуру испытания.

Литература:

1. Семенова Т. В., Гордеева С. А., Герцог В. Н. Определение пластических деформаций материалов, используемых в дорожных конструкциях // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. — 2012. — № 4(37). — С. 247–254.

2. Александров А. С., Киселева Н. Ю. Пластическое деформирование гнейс- и диабаз материалов при воздействии повторяющихся нагрузок // Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2012. — № 6. — С. 49–59.

3. Семенова Т. В., Герцог В. Н. Пластическое деформирование материалов с дискретной структурой в условиях трехосного сжатия при воздействии циклических нагрузок // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. — 2013. — № 1(29). — С. 68–73.

4. Александров А. С. Пластическое деформирование гранодиоритового щебня и песчано-гравийной смеси при воздействии трехосной циклической нагрузки // Инженерно-строительный журнал. — 2013. — № 4(39) — С. 22–34.

5. Wichtmann T., Niemunis A. Triantafyllidis Th. Strain accumulation in sand due to drained cyclic loading: on the effect of monotonic and cyclic preloading (Miner’s rule) // Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2010. Vol. 30, № 8, Pp.736–745.

6. Александров А. С. Применение теории наследственной ползучести к расчету деформаций при воздействии повторных нагрузок: монография. — Омск: СибАДИ, 2014. — 152 с.

7. Александров А. С., Долгих Г. В. Калинин А. Л. Модификация критериев прочности сплошной среды для расчета грунтов земляного полотна по сопротивлению сдвигу // В сборнике: Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации Материалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». — Омск: СибАДИ, 2013. — С. 228–235.

8. Калинин А. Л. Применение модифицированных условий пластичности для расчета безопасных давлений на грунты земляного полотна. // Инженерно-строительный журнал — 2013. № 4(39). — С. 35–45.

9. Александров А. С., Долгих Г. В., Калинин А. Л. Применение критерия Друкера-Прагера для модификации условий пластичности // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2013. № 2. — С. 26–29.

10. Калинин А. Л. Совершенствование расчета касательных напряжений в дорожных конструкциях. Часть 1. Модификация критерия Писаренко-Лебедева и его применение при расчете касательных напряжений // Молодой ученый. — 2016. — № 6(110). — С. 108–114.

11. Александров А. С. Совершенствование расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу. Ч. 1. Состояние вопроса: монография. — Омск: СибАДИ, 2015. — 292 с.

12. Александров А. С. Совершенствование расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу. Ч. 2. Предложения: монография. — Омск: СибАДИ, 2015. — 262 с.

13. Чусов В. В. Перспективы применения эмпирических условий пластичности грунтов и определение их параметров при трехосных испытаниях грунтов Вестник ВолГАСУ. — 2015. № 4(61). — С. 49–57.

14. Александров А. С., Калинин А. Л. Совершенствование расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу. Часть 1. Учет деформаций в условии пластичности Кулона-Мора // Инженерно-строительный журнал. — 2015. № 7(59). — С. 4–17.

15. Калинин А. Л. Применение модифицированного критерия Писаренко — Лебедева для расчета касательных напряжений в земляном полотне // В сборнике: Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации Материалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». — Омск, СибАДИ, 2013. — С. 299–307.

16. Foster С. R., Ahlvin R. G. Stresses and deflections induced by a uniform circular load. // Proc. Highway Research Board. — 1954. — Vol. 33. — P. 236–246.

17. Ahlvin R. G., Ulery H. H. Tabulated Values for Determining the Complete Pattern of Stresses, Strains and Deflections Beneath a Uniform Load on a Homogeneous Half Space, Bull. 342, Highway Research Record, pp. 1–13, 1962.

18. Александров А. С., Александрова Н. П., Долгих Г. В. Модифицированные модели для расчета главных напряжений в дорожных конструкциях из дискретных материалов // Строительные материалы. — 2012. — № 10. — С. 14–17.

19. Александрова Н. П. Модифицированные модели для расчета главных напряжений в грунте земляного полотна // В сборнике: Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации Материалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». Омск, 2013. — С. 236–246.

20. Александров А. С. Один из путей расчета минимальных главных напряжений в грунтах земляного полотна / А. С. Александров // В сборнике: Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации Материалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». — Омск, СибАДИ, 2013. — С. 217–228.

21. Александрова Н. П., Семенова Т. В., Долгих Г. В. Совершенствование моделей расчета главных напряжений и девиатора в грунте земляного полотна // Вестник СИБАДИ. — 2014. — № 2(36). С. 49–54.

22. Александров А. С., Долгих Г. В. Калинин А. Л. Один из путей совершенствования расчета дорожных одежд по условию сопротивления сдвигу в грунте земляного полотна // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. — Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2013. — С. 9–22.

23. Долгих Г. В. Расчет грунтов земляного полотна по критерию безопасных давлений // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. — 2013. — № 6(34). — С. 4349.

24. Александров А. С., Долгих Г. В., Калинин А. Л. О допускаемых давлениях на грунты земляного полотна и слои дорожной одежды // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2012. № 2. — С. 10–13.

25. Александров А. С. Расчет пластических деформаций материалов и грунтов дорожных при воздействии транспортной нагрузки // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. Строительство. — 2009. — № 2. — С. 3–11.

26. Золотарь И. А. К определению остаточных деформаций в дорожных конструкциях при многократных динамических воздействиях на них подвижных транспортных средств / И. А. Золотарь. — Санкт-Петербург: Изд-во ВАТТ, 1999. — 31 с.

27. Александров А. С. Моделирование деформационных процессов, протекающих в связных грунтах // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2002. — № 4. — С. 16–19.

28. Фадеев В. Б. Влияние остаточных деформаций грунта земляного полотна на колееобразование на проезжей части дорог с нежесткими дорожными одеждами: / В. Б. Фадеев // Автореф. канд. техн. наук, М.: МАДИ (ТУ), 1999. — 21 с.

29. Александров А. С. Нелинейное пластическое деформирование материалов при воздействии повторных кратковременных нагрузок / А. С. Александров // Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2008. — № 10. — С. 74–84.

30. Горячев М. Г. Обоснование суммарного размера движения для расчета нежестких дорожных одежд с учетом процесса накопления остаточных деформаций: / М. Г. Горячев // Автореф. канд. техн. наук — М., МАДИ (ТУ), 1999. — 17 с.

31. Жустарева Е. В. Влияние плотности связного грунта в рабочем слое земляного полотна на остаточные деформации нежестких дорожных одежд: / Е. В. Жустарева // Автореф. канд. техн. наук — М.: МАДИ (ТУ), 2000. — 20 с.

32. Александров А. С. Критерии расчета дорожных конструкций по ровности, допускаемые и предельные неровности // Вестник гражданских инженеров. — 2008. — № 4. — С. 97–104.

33. Герцог В. Н., Долгих Г. В., Кузин В. Н. Расчет дорожных одежд по критериям ровности. Часть 1. Обоснование норм ровности асфальтобетонных покрытий // Инженерно-строительный журнал. — 2015. — № 5(57) — С. 45–57.

34. Александров А. С., Гордеева С. А., Шпилько Д. Н. О допускаемых и предельных значениях неровностей асфальтобетонных покрытий дорожных одежд жесткого типа //Автомобильная промышленность. — 2011. — № 2. — С. 31–35.

35. Александрова Н. П., Троценко Н. А. Применение измерителя жесткости грунта Geogauge для оценки качества уплотнения при операционном контроле // Вестник СибАДИ, 2014, № 3 — С. 40–47.

36. Семенова Т. В., Долгих Г. В., Полугородник Б. Н. Применение Калифорнийского числа несущей способности и динамического конусного пенетрометра для оценки качества уплотнения грунта // Вестник СибАДИ, 2014, № 1 — С. 59–66.

37. Александрова Н. П., Семенова Т. В., Стригун К. Ю. Совершенствование методов экспресс оценки качества уплотнения грунтов земляного полотна строительства автомобильных дорог / Н. П. Александрова // Вестник СибАДИ. — 2015. — № 4. — С. 46–57.

38. Стригун К. Ю. Методы экспресс-контроля качества строительства автомобильных дорог. Часть первая. Уплотнение грунтов земляного полотна. // Молодой ученый. — 2016. — № 6(110). — С. 200–204.

39. Александрова Н. П., Семенова Т. В., Долгих Г. В. Методы определения максимальной плотности грунтов земляного полотна автомобильных дорог [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие — Электрон. дан. − Омск: СибАДИ, 2015. — Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/ESD53.pdf, свободный после авторизации. — Загл. с экрана.

40. Heukelom W., Klomp A. J. G. Dynamic Testing as a Means of Controlling Pavements During and After Construction. Proc., of 1st International Conference on Structural Design of Asphalt Pavements. 1962

41. Witczak M. W., Qi X., Mirza M. W. Use of Nonlinear Subgrade Modulus in AASHTO Design Procedure // Journal of Transportation Engineering, Vol. 121, № 3 1995. Pp. 273–282.

42. Green J. L., Hall J. W. Nondestructive Vibratory Testing of Airport Pavements Volume I: Experimental Test Results and Development of Evaluation Methodology and Procedure // Federal Aviation Administration Report №. FAA-RD-73–205–1 (September 1975).p 214.

43. Sukumaran B., Kyatham V., Shah A., Sheth D. Suitability of Using California Bearing Ratio Test to Predict Resilient Modulus // Proceedings: Federal Aviation Administration Airport Technology Transfer Conference, 2002. 9 p.

44. Powell W. D., Potter J. F., Mayhew H. C., Nunn M. E. The Structural Design of Bituminous Roads // Transport and Road Research Laboratory, TRRL Laboratory Report 1132, Department of Transport, Berkshire, United Kingdom.

45. Livneh M. Validation of Correlations between a Number of Penetration Tests and In Situ California Bearing Ratio Tests. Transp. Res. Rec. 1219. 1987 Pp. 56–67.

46. Harison J. R. Orrelation between California Bearing Ratio and Dynamic Cone Penetrometer Strength Measurement of Soils. Proc. Instn. Of Civ. Engrs., London, Part 2, 1987. Pp. 83–87.

47. Webster S. L., Grau R. H., Williams T. P. Description and Application of Dual Mass Dynamic Cone Penetrometer,. Final Report, Department of Army, Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. 1992.

Основные термины (генерируются автоматически): CBR, калифорнийское число, несущая способность, DCPI, коэффициент уплотнения, модуль упругости, формула, динамический конусный пенетрометр, щебеночное основание, динамическое проникновение конуса.

moluch.ru

Несущая способность грунтов | Строим фундаменты

Несущая способность разных типов грунта.

Будете вы сами строить дом, или же будете нанимать строительную бригаду, постарайтесь сами четко понять, какой у вас грунт на участке на глубине заложения фундамента и какова его несущая способность.

Несущая способность грунта – это важнейшая характеристика, от которой вы будете отталкиваться при принятии решения, какой ширины ленточный фундамент делать, сколько свай делать в свайно-ростверковом фундаменте, или же делать монолитную плиту. Итак, зная несущую способность грунта, вы можете расчетным способом проверить, достаточна ли площадь опоры вашего фундамента.

Что бы вам ни говорили строители, что им их опыт якобы подсказывает, вы должны строительное решение подкрепить конкретными цифрами! Стройплощадка – не церковь, чтобы просто верить словам, нужны расчеты.

Несущая способность грунта измеряется в кг/см² (т/м²), и показывает, сколько килограмм (тонн) выдержит 1см² (1м²) горизонтальной поверхности грунта без изменений своих характеристик.

Для разных грунтов несущая способность разная и зависит от:

Типа грунта.
Степени уплотненности.
Влажности грунта.

Плотным можно считать грунт, залегающий на глубине 0,8-1м и более. После обуви на плотном грунте остаются слабо заметные следы, на грунте средней плотности остаются следы до 0,5см глубиной, если больше – рыхлый грунт.

На грунт, залегающий на глубине 1м, тысячелетиями давили вышележащие менее плотные слои грунта. И сколько бы вы не трамбовали подсыпку из ПГС (песчано-гравийной смеси) виброплитами 90-120кг, вы никогда не сделаете ее такой же плотной как естественный грунт на глубине 1 метр, поэтому мы всегда советуем вместо подсыпки делать «подбетонку» низкомарочным бетоном, который никогда не усядет в отличие от ПГС.

Влажность, или насыщенность грунта влагой можно просто проверить: выкопайте яму или пробурите скважину и обратите внимание, если вода откровенно не скапливается, значит грунт не насыщен влагой (сухой, маловлажный), если начинает накапливаться вода, значит грунт влагонасыщенный и близко находятся грунтовые воды.

Типы грунтов и их несущая способность в зависимости от плотности и влажности:

Типы	плотный	средней плотности
Крупный гравелистый песок	6 кг/см²	5 кг/см²
Песок средней крупности	5 кг/см²	4 кг/см²
Мелкий маловлажный песок	4 кг/см²	3 кг/см²
Мелкий песок, насыщенный влагой	3 кг/см²	2 кг/см²
Супеси сухие	3 кг/см²	2,5 кг/см²
Супеси, насыщенные влагой (пластичные)	2,5 кг/см²	2 кг/см²
Суглинки сухие	3 кг/см²	2 кг/см²
Суглинки, насыщенные влагой (пластичные)	3 кг/см²	1,5 кг/см²
Глины сухие	6 кг/см²	2,5 кг/см²
Глины, насыщенные влагой (пластичные)	4 кг/см²	1 кг/см²

До сих пор по причине незнания в большинстве случаев частного строительства на тип грунта и насыщенность его водой не обращали внимание, поэтому до внуков многие дома доходят в плачевном состоянии.

Если вы не хотите копать метровую яму, берите для ваших упрощенных расчетов значение несущей способности грунта – 1-1,5 кг/см².

Как отличить разные типы грунта друг от друга?

Очень крупный песок отличить не проблема – зерна песка до 2мм.
Крупнозернистый песок (1-0,5мм) и песок средней крупности (хорошо различимые глазом песчинки размером от 0,5мм до 0,25мм) также отличить сможет каждый и без дополнительых объяснений.
Мелкий песок тоже знаком всем. Вспомните детскую песочницу, где песок рассыпался в руках и в нем слабо различались глазом отдельные песчинки. В шар можно было скатать только мокрый песок, и тот при небольшом давлении рассыпался. Размер песчинок от 0,25мм до 0,1мм (меньше 0,05мм – это частички пыли и глинистые частицы).
Пылевидный песок. Похож на муку, отдельные частички не чувствуются. Из этого типа грунта (насыщенный водой и с примесью глины) состоят плывуны – при вскрытии вы увидите, как плывун начнет заполнять свободное пространство и сколько вы вычерпывать не будете, плывун будет заполнять возможное пространство – такой грунт не пригоден для основания дома.
Супесь – смесь песка и глины (глины не более 10%). Сухая супесь крохкая. В смоченном состоянии в шар скатать можно, но при легком давлении рассыпается на мелкие кусочки. В жгут не скатывается.
Суглинок – смесь песка и глины (глины от 10 до 30%). В смоченном состоянии шар скатать можно, при раздавливании получается лепешка с трещинами по краям. В жгут скатать можно, при попытке свернуть кольцом разламывается на части.
Глина. В шар скатать можно, при раздавливании получается лепешка с ровными краями без трещин. В жгут скатать можно, при попытке свернуть кольцом сохраняет целостность.
Лёссовые и лёссовидные. Это глинистый грунт со значительной долей пылеватых частиц. Под строительство дома не подходят.
Биогенные грунты, содержащие большое количество органических веществ. Например, торф. Под строительство дома не подходит.

Итак, теперь вы знаете несущую способность грунта. Осталось проверить, достаточна ли площадь опоры вашего фундамента. Для этого нам нужно знать вес вашего будущего дома.

Пример: Ленточный фундамент (для дома весом в 150тонн=150.000кг) в форме квадрата 6м*6м, шириной 0,3м. Общая длина ленты получается 22,8м, это 2280см. Умножаем на 30см, получаем площадь 68.400см². Если несущая способность грунта принимаем равной 2 кг/см², то 68.400см²*2 кг/см²=136.800кг=136,8тонн. А наш дом 150тонн. Для такого дома площадь опоры недостаточна.

Пойдем от обратного: делим 150.000кг на 2 кг/см² и получаем площадь опоры 75.000см². С учетом запаса в 20% получаем требуемую площадь опоры 90.000см².

Есть два варианта как достичь этой площади опоры. 1. Сделать всю ленту не 30см шириной, а 40см. 2. Сделать под лентой «подушку» размерами в сечении 0,2м*0,5м (или даже 0,2м*0,6м), а на подушку уже будет опираться лента, шириной 0,3м.

opalubka5.by

Предисловие

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам

5 Метод испытаний

6 Требования безопасности

7 Требования к условиям испытаний

Предисловие

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам

5 Метод испытаний

6 Требования безопасности

7 Требования к условиям испытаний

Предисловие

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам

5 Метод испытаний

6 Требования безопасности

7 Требования к условиям испытаний

Таблица несущей способности грунтов

Что такое несущая способность грунта?

Таблица средней несущей способности различных грунтов

Уточнённая таблица с поправками на текучесть и пористость грунта

Определение несущей способности грунта калифорнийским методом

Методы экспресс-контроля качества строительства автомобильных дорог. Часть 2. Уплотнение щебеночных оснований

Несущая способность грунтов | Строим фундаменты

Несущая способность разных типов грунта.

Добавить комментарий Отменить ответ