Способ определения плотности мерзлого комковатого грунта Советский патент 1991 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству и может найти применение при строительстве насыпных сооружений для контроля плотности насыпей, сооружаемых из мерзлых комковатых (разрыхленных) грунтов в зоне вечной мерзлоты.

Цель изобретения - снижение трудоемкости способа.

Способ осуществляют следующим образом.

В слое мерзлого комковатого грунта образуют несколько лунок заранее известного суммарного объема, соответствующего обь- емупредставительной пробы. Лунки могут быть образованы путем бурения скважин, при этом их количество (п) определяют в зависимости от максимального диаметра

грунтовых комьев (D) и заданных размеров скважин (радиуса R и глубины Н) из соотношения

„2-ЦлрР2 Н

(1)

о ю

Я-Л

$± о

где а - коэффициент, характеризующий распределение объема крупных комьев грунта, а 50 г/см2;

р- прогнозируемое минимальное значение плотности мерзлого грунта, г/см3.

Для избежания смещения мерзлых грунтовых комьев во время бурения участки образования скважин предварительно подвергают тепловой обработке до оттаивания комьев с поверхности (например, паром, паяльной лампой и т.д.). После тепловой обработки комья на морозе быстро смерзаются, чем достигается их закрепление, Выбуренный грунт собирают, взвешивают и определяют плотность (как отношение суммарной массы выбранного, грунта к суммарному обьему лунок) или по каждой скважине (/Э|) с последующим суммированием и определением средней плотности по всему слою ( рс) и ее неоднородности (v) по известным формулам математической статистики

PI

е ;.

Щг-я

где рс , оп ,v, e - соответственно средняя плотность, среднеквадратичное отклонение, неоднородность и точность определения плотности в грунтовом массиве;

mi, vi - соответственно масса и объем грунта, выбранного из скважины.

t2 - коэффициент.

Пример реализации способа.

Радиус буровой коронки 6 см, диаметр максимальных мерзлых комьев 40 см, глубина каждой скважины (лунки), равная толщине отсыпанного слоя грунта,50 см, среднее значение плотности мерзлого грунтового комка 2,0 г/см3.

Известно, что объем пустот между комьями мерзлого или крупнообломочного грунта (пустотность) не может превышать 50%, поэтому прогнозируемую плотность по массиву в первом приближении принимаем на 50% меньше, чем в комь.3

ях, т.е. р 2,0x0,5 1,0 г/см4

Подставляя имеющиеся данные в формулу (1), находим необходимое количество скважин

50 х 402

п

14

3.14 х 1,

При необходимости количество скважин можно увеличить или уменьшить, применяя буровые коронки других диаметров.

По полученным расчетным данным любой имеющейся в наличии буровой установкой, включающей набор коронок различного диаметра, проводят бурение необходимого количества скважин. При использовании шнекового рабочего органа буровой установки работу выполняют следующим образом. На выровненную и закрепленную грунтовую поверхность укладывают геотекстильное полотно с круглым отверстием диаметром, равным диаметру буровой коронки. После бурения скважины на расчетную глубину собирают и взвешивают грунт, выбуренный из скважины и поданный шнеком

на геотекстильное полотно. Заранее зная ее объем, вычисляют плотность грунта по каждой скважине, а затем среднюю плотность всего массива (слоя).

При использовании колонкового способа определения плотности мерзлого комковатого грунта обеспечиваются следующие преимущества: снижается трудоемкость определения плотности комковатого грунта за счет обеспечения возможности исключить

ряд операций по замеру объема лунки; отбор проб из скважин, расположенных в различных местах слоя, позволяет более точно определить среднюю плотность всего грунтового массива с одновременной оценкой

ее неоднородности, при этом появляется возможность выявить неуплотненные участки и места, имеющие скрытые пустоты; в холодный период устраняется возможность подвижки мерзлых комьев при бурении и

отборе грунта из скважин, что повышает точность определения плотности; способ осуществляется с помощью серийного бурового оборудования, необходимого для механизации работ, и не требует применения

специальных дорогостоящих приборов для определения плотности мерзлого комковатого грунта.

Формула изобретений 1. Способ определения плотности мерзлого комковатого грунта, включающий выравнивание грунтовой поверхности, образование лунки, определение массы извлеченного грунта и объема лунки и опре- деление плотности по их отношению, отличающийся тем, что. с целью снижения трудоемкости способа, образуют несколько лунок заранее известного объема, суммарный объем которых соответствует объему представительной пробы.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что образуют лунки цилиндрической формы путем бурения скважин в количестве, определяемом из соотношения

п aD2

Я/О FT H где п - количество скважин; R - радиус скважины, см; Н - глубина скважины, см;

а - коэффициент, характеризующий распределение объема крупных комьев грунта, а 50 г/см2;

D - диаметр максимальных грунтовых комьев, см;

р - прогнозируемое минимальное зна-3. Способ по п.2,отличающийся

чение плотности мерзлого грунта, г/см3тем, что перед образованием лунок грунтовые комья подвергают тепловой обработке для их закрепления.

Изобретение относится к строительству и может использоваться для контроля плотности насыпей из мерзлых комковатых грунтов. Цель изобретения - снижение трудоемкости способа. В способе, включающем выравнивание грунтовой поверхности, устройство лунки, определение объема лунки и массы извлеченного из нее грунта, устраивают, например, бурением несколько лунок заранее известного объема, суммарный объем которых соответствует объему представительной пробы. При этом лунки устраивают цилиндрической формы с радиусом R, глубиной Нив количестве п, определяемом из соотношения п aD2/ яр R H, где а - коэффициент, характеризующий распределение объема крупных включений, (а 50 г/см2); О -диаметр максимальных грунтовых комьев, см; р- прогнозируемое минимальное значение плотности комковатого грунта, г/см3. При отрицательной температуре воздуха перед бурением мерзлые грунтовые комья подвергают тепловой обработке для их закрепления. 2 з.п. ф-лы. (Л С