Коэффициент уплотнения грунта представляет собой отношение реальной плотности грунта в насыпи к максимальной плотности (max) того же грунта, достигнутой при стандартной уплотнительной процедуре в лаборатории.
Например: параметр коэффициента уплотнения 0,95 означает, что отношение фактической плотности грунтового образца к максимально возможной составляет 95%.
Как определяется
Формула для расчета:
-
первый параметр — отношение массы грунта (с учетом массы воды в его порах), к занимаемому этим грунтом объему (г/см3);
-
второй параметр — отношение массы грунта (за вычетом массы воды и льда в его порах) к его первоначальному объему (г/см3).
Максимальная плотность определяется в лабораторных условиях с помощью метода стандартного уплотнения. Грунт помещают в цилиндр и сжимают его, нанося удары падающим грузом.
Максимальная плотность зависит от влажности грунта, характер этой зависимости показан на графике:
Для чего требуется определение коэффициента уплотнения грунта
Определение коэффициента уплотнения грунта — геологические исследования, которые проводятся на предпроектном этапе с целью определения пригодности участка к предстоящим строительным работам.
Изучение плотности грунтового покрытия способствует принятию правильных проектных решений.
— Исключают ряд проблем, связанных с проседанием почвы под тяжестью конструкции;
— Минимизируют появление трещин на стенах сооружения, а также его частичное или полное разрушение вследствие проседания грунта.
Особенности процесса
Независимо от породы, любой грунт является пористым. Его пронизывают микроскопические пустоты, которые заполняют влага и воздух.
В процессе строительных работ, при выработке грунтового покрытия, пустоты увеличиваются, что может приводить к повышению его рыхлости. Поэтому чрезвычайно важно определиться с показателем уплотнения почвы для принятия правильных решений.
Важно:
Показатели плотности для утрамбованного грунта и насыпной породы могут существенно разниться. Как правило, второй намного меньше. Поэтому в качестве параметра, определяющего пригодность участка к запланированной работе, рассматривается именно коэффициент уплотнения грунта.
Опираясь на данный показатель, производится подготовка песчаных подушек под фундамент и его основание с целью дополнительного уплотнения грунта. Если своевременно не уделить внимание этой детали, возводимая конструкция может начать разрушаться или деформироваться вследствие проседания грунта.
Методы исследования
Одним из наиболее достоверных методов исследования является весовой. Однако он редко используется на практике в силу своей труднодоступности и сложности (требуется специальное оборудование).
Одним из популярных является метод режущего кольца, который базируется на отборе проб ненарушенной структуры и их дальнейшем исследовании.
Метод режущего кольца
-
В грунте располагают металлическое кольцо с заданными диаметром и длиной. Таким образом, грунтовая порода надежно крепится внутри цилиндра.
-
Затем, чтобы получить чистую массу грунта, отобранные образцы взвешивают, вычитая вес кольца.
-
Далее полученный показатель делят на объем цилиндра, в результате чего получается фактическая плотность почвы.
-
После этого для определения финального показателя (коэффициента уплотнения) полученный результат делят на максимально возможную плотность (которая меняется, в зависимости от вида грунта).
Рассмотрим пример:
-
максимальная плотность скелета грунта — 1,90 г/см3 (Pdmax), в соответствии с графиком (зависимость плотности от влажности);
-
диаметр режущего кольца — 5 см, высота — 3 см.
Определим коэффициент уплотнения по формуле
Допустим, масса грунта — 450 г. При объеме нашего кольца в 235,5 см3, плотность грунта Pd составляет 1,87 г/см3. Соответственно, коэффициент уплотнения грунта — 1,87/1,9 = 0,98.
Метод исследования статическим Пенетрометром (например, ПСГ-МГ4)
Управление грунтовым пенетрометром производится с помощью клавиатуры. Она состоит из 5 кнопок, используемых для выбора режима измерений, а также включения/отключения электронного блока.
Прибор поддерживает 3 режима измерений:
-
К, в данном случае производится измерение коэффициента уплотнения, модуля упругости, угла внутреннего трения, а также удельного сцепления, относительной влажности;
-
Е, осуществляется оценка только модуля упругости;
-
Pm, дополнительный режим, позволяющий измерить максимальное значение удельного сопротивления пенетрации.
Устройство устанавливается в требуемую точку (место определения коэффициента уплотнения грунта). Измерение и подсчет результатов производится автоматически. Прибор обладает встроенной энергонезависимой памятью для хранения выполненных ранее измерений.
Результаты работ
Коэффициент уплотнения, полученный в ходе исследований, является основной для выявления несущей способности почвы. Таким образом, с помощью данного показателя производится оценка пригодности участка для возведения проектируемого сооружения. Полученный результат сравнивают с допустимыми нормативами и требованиями проекта.
Важно знать!
Для масштабных проектов, которые оказывают существенную нагрузку на грунт, наряду с определением несущей способности, обязательно осуществляют расчет значений по предельным деформациям.
Норма коэффициента уплотнения
Норма коэффициента уплотнения задается проектировщиками, в соответствии с задачами, целями и особенностями конкретного проекта. Задача изыскателей — определить, соответствуют ли фактические показатели заявленным требованиям.
Допустимые коэффициенты уплотнения почвы определяет нормативная база СНиП (пункты 3.02.01-87 и СП 45.13330.2012), обновленная в 2013-2014 гг.
Здесь можно найти конкретные данные касательно допустимого уплотнения для определенных видов грунта и грунтовых подушек, которые используются при строительстве разных видов фундамента и строений, в том числе и подземных.
Коэффициент уплотнения варьируется в пределах от 0 до 1. Фактически он отражает уровень уплотненность почвы.
Для закладки основания бетонного ленточного фундамента нормой считается параметр уплотненности в >0,95 балла.
Как определить коэффициент уплотнения?
Коэффициент уплотнения (также известный как коэффициент компактности) используется для определения степени уплотнения грунта. Он определяется отношением плотности грунта в уплотненном состоянии к его естественной плотности.
Существует несколько методов для определения коэффициента уплотнения, но наиболее распространенный из них — это метод проб с ударом.
Для определения коэффициента уплотнения по методу проб с ударом необходимо выполнить следующие шаги:
- Подготовьте две пробы грунта. Одну пробу должны быть взята из области, где грунт естественно расположен, а другую — из области, где грунт уплотнен (например, с помощью трамбовки или виброплиты).
- Измерьте массу каждой пробы и определите объем каждой пробы путем помещения ее в цилиндр с известным диаметром и высотой, затем измерения объема воды, которую она вытесняет.
- Рассчитайте плотность каждой пробы путем деления ее массы на ее объем.
- Сравните плотность уплотненной и естественной проб грунта. Рассчитайте коэффициент уплотнения, поделив плотность уплотненной пробы на плотность естественной пробы.
Коэффициент уплотнения может быть выражен как число или процент. Если полученное значение коэффициента уплотнения больше 1, это означает, что грунт уплотнен, а если значение меньше 1, то грунт не уплотнен. Оптимальный коэффициент уплотнения зависит от типа грунта и технических требований конкретного проекта.
Видео. Стандартное уплотнение грунта
