В отечественной практике для оценки трудности разработки грунтов используется один из следующих показателей: сопротивление образцов грунта сжатию; удельное сопротивление грунта копанию; удельная работа внедрения в грунт плоского штампа (табл. 2).
Таблица 2
Классификация грунтов по трудности разработки
|
Название грунта |
Категория |
Объемная масса, т/м3 |
Сопротивление сжатию, МПа |
Сопротивление копанию, МПа |
Работа, число ударов |
|
|
Грунт растительного слоя |
I |
1,20 |
58,9 |
0,07 |
1-4 |
|
|
Песок |
I |
1,60 |
58,9 |
0,07 |
1-4 |
|
|
Супесь |
I |
1,60 |
58,9 |
0,07 |
1-4 |
|
|
Суглинок: |
||||||
|
легкий |
II |
1,70 |
78,5 |
0,10 |
5-8 |
|
|
тяжелый |
III |
1,75 |
98,1 |
0,15 |
9-15 |
|
|
Глина: |
||||||
|
мягкая |
III |
1,80 |
98,1 |
0,15 |
9-15 |
|
|
тяжелая ломовая |
IV |
2,05 |
147,2 |
0,17 |
16-35 |
|
При планировании земляных работ чаще всего прибегают к понятию «категории грунта», для земляных сооружений используют грунты I-IV категорий, отличающиеся друг от друга сопротивлением сжатию. Строительные нормы и правила содержат подробные рекомендации, какими машинами следует разрабатывать грунты каждой из категорий.
Более универсален показатель работы, не зависящий от типа землеройного органа и других особенностей машин для земляных работ. В качестве единицы измерения прочности грунта принимается энергия удара груза массой 2,5 кг, падающего с высоты 0,4 м, которая равна 9,81 Дж. Экспериментально доказано, что работа, затраченная на погружение круглого стержня сечением 1 см 2 в грунт на глубину 10 см, пропорциональна прочности последнего. Для экспресс-оценки прочности грунта этим методом применяется плотномер ДорНИИ (рис. 1), названный по имени института, в котором был разработан.
Получили распространение следующие способы разрушения грунтов:
механический
гидравлический
- взрывной , при котором грунт разрушается давлением газов, выделяющихся при взрыве;
термический,
Применяются и комбинированные методы разработки грунтов. Например, гидравлический способ может сочетаться с механическим, механический с термическим и т. д.
Основным объектом разработки в строительстве являются песчаные и глинистые, а также крупнообломочные и полускальные грунты, покрывающие большую часть земной поверхности.
Землеройные машины рассчитаны на разработку главным образом этих грунтов. грунт горный порода разрыхление
Мерзлыми называют все виды грунтов, если они имеют отрицательную температуру и содержат лед. К многолетнемерзлым относятся грунты, находящиеся в непрерывно мерзлом состоянии в течение более 3 лет. По существующей классификации мерзлые грунты делятся на твердомерзлые (обладающие наибольшей механической прочностью), пластично-мерзлые, которые сжимаются под нагрузкой сыпучемерзлые. Разработка рассмотренных мерзлых грунтов требует определенных затрат энергии. При этом применяются три группы способов разработки; защита от замерзания, оттаивание и механическое разрушение.
Разработка рассмотренных мерзлых грунтов требует определенных затрат энергии. При этом применяются три группы способов разработки; защита от замерзания, оттаивание и механическое разрушение.
Основными показателями мерзлых
Грунты характеризуются многокомпонентным составом и минерально-дисперсным строением, а также непрерывным изменением физико-механических свойств. Грунт состоит из совокупности твердых минеральных частиц (зерен), находящихся во взаимном контакте. Цементирующий материал между частицами отсутствует, так как грунт имеет поровое строение. Поры заполнены жидкой (вода) и газообразной (воздух, водные пары, углекислый газ) фазами, находящимися в свободном и связанном состоянии. Вода может быть и в твердом состоянии (лед), что резко изменяет свойства грунта. В полностью водонасыщенном грунте не содержится газа, такой грунт является двухкомпонентной системой. Неводонасыщенный грунт представляет трехкомпонентную систему. В природе наиболее распространены трехкомпонентные неоднородные грунты, представленные твердыми частицами и заполнителями пор между ними, что затрудняет их разработку. Совокупность твердых частиц и связанной воды составляет скелет грунта, определяющий свойства всей системы. Существенное влияние на свойства грунта оказывает минералогический состав твердых частиц, их форма, размеры и степень окатанности. Грунты состоят из частиц одной или нескольких фракций. Количественное соотношение минеральных частиц различной формы характеризует гранулометрический состав грунтов (таблица 3)
Таблица 3
Классификация пород по гранулометрическим элементам (по В.В. Охотину)
|
Фракции |
Размер частиц |
Отдельные фракции |
||
|
название |
размер частиц |
|||
|
Валуны окатанные и камни угловатые |
120 см |
крупные средние мелкие |
180 см 80…40 40…20 |
|
|
Галька окатанная, щебень угловатый |
20…4 см |
крупный щебень щебень, крупная галька мелкий щебень, мелкая галька |
20…10 см 10….6 6…4 |
|
|
Гравий окатанный |
40…2 мм |
крупный средний мелкий очень мелкий |
40…20 мм 20…10 10…4 4…2 |
|
|
Песок |
2…0,5 мм |
грубый крупный средний мелкий тонкий |
2…1 мм 1…0,5 0,5…0,25 0,25…0,1 0,1…0,05 |
|
|
Пыль |
0,05…0,001 мм |
|||
|
Глина |
< 1 мкм |
|||
Проходка траншей для прокладки трубопроводов осуществляется в горных породах разнообразного состава и свойств. Основной объем проходки траншей выполняется в рыхлых горных породах , называемых грунтами , значительно меньше проходится в крепких скальных породах. Скальные породы отличаются высокой крепостью, большой сопротивляемостью деформациям, имеющим в основном упругий характер.
Основные физико-механические свойства грунтов
гранулометрический состав, плотность, влажность;
- гранулометрический состав, плотность, прочность, разрыхляемость.
Гранулометрический состав является одним из основных показателей физического состояния грунтов.
Грунтовые частицы крупностью менее 0,005 мм называют глинистыми;
0,005…0,05 мм — пылеватыми;
0,05…2 мм — песчаными; зерна м куски грунта крупностью 0,2…20 мм — гравием;
20…200 мм — галькой или щебнем и более 200 мм валунами или камнями.
Гранулометрический состав определяет метод и способ разработки грунта, а также применение его при возведении земляных сооружений и объектов.
Плотностью грунта принято считать массу 1 м 3 грунта в естественном состоянии. Плотность песчаных и глинистых пород обычно составляет 1,5…2, полускальных — 2…2,5 и скальных — более 2,5 т/м3 .
Прочность грунтов, Разрыхляемость, Коэффициент первоначального разрыхления
Коэффициент остаточного разрыхления К р.о характеризует остаточное увеличение объема грунта после его уплотнения. под действием массы вышележащих слоев, дождя, движения транспорта, механического уплотнения.
Плотность грунта влияет на выбор механизмов для разработки транспортирования его. Так, разработка песчаных и глинистых грунтов может производиться скреперами, бульдозерами, грейдерами полускальных и скальных — экскаватором после предварительного разрыхления.
Влажность грунта определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта (в процентах).
При влажности до 5% грунты считаются сухими, при влажности более 30% — мокрыми как правило, влажные грунты разрабатываются экскаваторами со сменным оборудованием драглайном или обратной лопатой.
По трудности разработки грунты делятся на группы. При этом деление на группы учитывает разработку грунтов с применением средств механизации и вручную в немерзлом и мерзлом состояниях.
Так, при разработке немерзлых грунтов механизированным способом в зависимости от трудности их разработки они разделены на шесть групп:
1 — гравийно-галечные грунты с частицами размером до 80 мм (p=1,75 т/м 2 ), грунты растительного слоя, песок, суглинок;
2 — гравийно-галечные грунты с частицами размером более 80 мм (p = 1,95 т/м 2 ), глина жирная, песок барханы, строительный мусор, торф с корнями;
3 — глина мягкая (p=1,96 т/м 2 ), супесок, суглинок, ракушечник, сцементированный строительный мусор;
4 — смесь гальки, тяжелая глина (p=1,95…2.15 т/м 2 ), песок с содержанием валунов массой более 50 кг — 10…15%;
5 — суглинок тяжелый с валунами массой более 50 кг — до 15% известняк;
6 — супесок и суглинок с содержанием валунов массой более 50 кг — 15…30% по объему.
Разработка мерзлых грунтов в разрыхленном виде одноковшовыми экскаваторами предусматривает деление их на три группы
При разработке вручную немёрзлые грунты разделены на семь групп, мерзлые — на четыре.
В зависимости от группы установлены нормы времени и расценки на разработку грунта в измерителях, указанных в ЕНиРе.
