— Все документы — Справочные пособия к СНиП — РУКОВОДСТВО ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

РУКОВОДСТВО ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

РУКОВОДСТВО ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОССТРОЯ СССР

РУКОВОДСТВО
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИЧЕСКИХ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

МОСКВА-1973

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И НОМЕНКЛАТУРА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

КРИОГЕННАЯ ТЕКСТУРА

ОТБОР, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ ОБРАЗЦОВ МЕРЗЛОГО ГРУНТА

2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ВЛАЖНОСТЬ

ЛЬДИСТОСТЬ

ОБЪЕМНЫЙ ВЕС

засоленность

3. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ТЕПЛОЕМКОСТЬ

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТЬ

ТЕМПЕРАТУРА НАЧАЛА ЗАМЕРЗАНИЯ ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ПРИБОРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

4. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ ГРУНТА И ТРЕБОВАНИЯ К ИХ ЛАБОРАТОРНЫМ ИСПЫТАНИЯМ

СЖИМАЕМОСТЬ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

СЖИМАЕМОСТЬ ОТТАИВАЮЩЕГО ГРУНТА

СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ НОРМАЛЬНОМУ ДАВЛЕНИЮ

СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕРЗЛЫХ И ОТТАЯВШИХ ГРУНТОВ СДВИГУ

СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕРЗЛОГО ГРУНТА СДВИГУ ПО БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ФУНДАМЕНТА

КАСАТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ

ВЯЗКОСТЬ ВКЛЮЧЕНИЙ ЛЬДА

ПРЕДИСЛОВИЕ

При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах необходимо знать их физические, теплофизические и механические характеристики, определяемые в лабораторных и полевых условиях при инженерных изысканиях для строительства.

Перечень характеристик, обязательных для выполнения расчетов оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах, приводится в действующих главах СНиП II-Б.6-66 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования» и СНиПII-А.13-69 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения». Однако в настоящее время не существует документа, содержащего унифицированные методики определения физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов.

Настоящее Руководство восполняет указанный пробел и является первым документом такого рода. Оно разработано в развитие действующих глав СНиП с целью унифицировать методики определения указанных выше характеристик. При этом рекомендуемые в Руководстве методики впервые учитывают зависимость физических, теплофизических и механических свойств мерзлых грунтов от их криогенного строения. Мерзлые грунты, как правило, характеризуются резко выраженной анизотропией и неоднородностью распределения свойств, для оценки которых используют обычно осредненные значения характеристик. В связи с этим возникает необходимость расчленения неоднородного мерзлого массива на объемы (слои, горизонты), в пределах которых распределение данного свойства принимается однородным, что в свою очередь потребовало введения некоторых новых понятий.

Был обобщен опыт практики строительства на Севере и учтены предложения и замечания ряда научно-исследовательских, изыскательских, проектных, строительных организаций и высших учебных заведений страны.

Подразделы Руководства составлены следующими авторами; Литвиновым А.Я. и Пчелинцевым А.М. - «Основные понятия и номенклатура мерзлых грунтов», «Криогенная текстура»; Литвиновым А.Я. и Нерсесовой З.А. - «Отбор, упаковка, транспортирование и хранение - образцов мерзлого, грунта», «Льдистость»; Литвиновым А.Я., Нерсесовой З.А. и Кроником Я.А. - «Влажность», «Объемные вес»; Нерсесовой З.А. и Гришиным П.А. - «Засоленность»; Федоровичем Д.И. - «Теплоемкость», «Теплопроводность и температуропроводность», «Рекомендации по изготовлению основных узлов и деталей прибора для определения теплофизических характеристик грунта»; Нерсесовой З.А. и Саркисяном Р. М. - «Температура начала замерзания засоленного грунта»; Зацарной А.Г. - «Подготовка образцов грунта и требования к их лабораторным испытаниям»; Зацарной А.Г. - «Сжимаемость мерзлого грунта»; Парщиковой И.А., Григорьевой В.Г. и Водолазкиным В.М. - «Сжимаемость оттаивающего грунта»; Цытовичем Н.А., Вяловым С.С., Зацарной А.Г. и Пекарской Н.К. - «Сопротивление мерзлого грунта нормальному давлению»; Пекарской Н.К. и Григорьевой В.Г. - «Сопротивление мерзлых и оттаивающих грунтов сдвигу»; Садовским А.В. - «Сопротивление мерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности фундамента»; Орловым В.О., Садовским А.В., Саркисяном Р.М. и Дубновым Ю.Д. - «Касательные силы пучения»; Вяловым С.С., Докучаевым В.В., Пекарской Н.К. и Шейпкманом Д.Р. - «Вязкость включений льда».

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.Руководство включает методики лабораторных и некоторых полевых определений физических, теплофизических и механических свойств мерзлых грунтов и предназначено для инженерно-геологических изысканий для строительства на вечномерзлых грунтах.

1.2. В главах СНиП II-Б.6-66 и II-А.13-69 указан комплекс основных расчетных характеристик мерзлых грунтов. Настоящее руководство содержит рекомендации методик определения таких характеристик.

1.3. В разделе «Физические свойства» даны методики определения суммарной влажности, льдистости, незамерзшей воды и объемного веса, засоленности; в разделе «Теплофизические свойства» приведены методики определения теплоемкости, теплопроводности и температуропроводности, а также температуры начала замерзания засоленных грунтов; в разделе «Механические свойства» рассмотрены вопросы подготовки образцов и требования к их испытаниям, а также методики определения сжимаемости мерзлого и оттаивающего грунта, сопротивления мерзлого грунта нормальному давлению, сопротивления мерзлого и оттаивающего грунта сдвигу, сопротивления сдвигу по боковой поверхности фундамента, касательной силы пучения при промерзании грунта и вязкости льда.

1.4. Состав необходимых характеристик, определяемых в лабораторных и полевых условиях, устанавливается программой или заданием на инженерные изыскания, составляемой в соответствии с требованиями главы СНиП II-А.13-69.

Экспериментальное определение характеристик, приведенных в таблицах главы СНиП II-Б.6-66, также может быть предусмотрено программой или заданием на инженерные изыскания для сложных мерзлотно-грунтовых условий при строительстве уникальных зданий и сооружений. К числу таких свойств, определяемых главой СНиП II-Б.6-66, относятся: содержание незамерзшей воды (табл. 1), нормативное сопротивление мерзлого грунта сдвигу (табл. 5) и нормальному давлению (табл. 6), теплофизические характеристики (табл. 10) и касательные силы пучения (п. 5.15).

1.5. Документация, прилагаемая к доставляемым в лаборатории образцам и монолитам мерзлых грунтов, должна содержать кроме общепринятых также сведения о криогенной текстуре той части мерзлого массива, из которой произведен их отбор.

1.6. В лабораторных условиях определяют точечные характеристики свойств мерзлого грунта, т.е. характеристики, отражающие свойства ограниченного объема грунта.

Количество, вес и объем отбираемых образцов мерзлого грунта устанавливаются программой работ на производство инженерных изысканий.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И НОМЕНКЛАТУРА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

1.7. Согласно главе СНиП II-Б.6-66 грунты всех видов называют мерзлыми, если они имеют отрицательную или нулевую температуру и содержат в своем составе лед; грунты называются вечномерзлыми, если они находятся в мерзлом состоянии в продолжение многих (от 3 и более) лет.

1.8. Наименование видов мерзлых грунтов принимают по номенклатуре грунтов главы СНиП II-Б.1-62* «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования» в соответствии с характеристиками этих грунтов после их оттаивания.

В соответствии с главой СНиП II-Б.6-66 к номенклатурному наименованию мерзлого глинистого грунта добавляют прилагательное пылеватый, если он содержит больше 50 % частиц размером 0,05-0,005 мм.

В соответствии с главой СНиП II-Б.1-62 нескальные грунты подразделяют на:

крупнообломочные- несцементированные грунты, содержащие более 50 % по весу обломков кристаллических или осколочных пород с размерами частиц более 2 мм;

песчаные - сыпучие в сухом состоянии грунты, не обладающие свойством пластичности (Wn < l), содержащие менее 50 % по весу частиц крупнее 2 мм;

глинистые- связные грунты, для которых число пластичности Wn≥ 1.

По числу пластичности глинистые грунты подразделяются на:

супеси, для которых 1 ≤ Wn≤ 7;

суглинки, для которых 7 < Wn < 17;

глины, для которых Wn > 17.

Примечания: 1. Числом пластичности грунта Wn называется разность весовых влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: на границе текучести WTи на границе раскатывания Wp,; выраженная в процентах.

2. Крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты объединяются общим наименованием - нескальные грунты.

1.9. В соответствии с главой СНиП II-Б.6-66 мерзлые грунты по их состоянию подразделяют на:

твердомерзлые- прочно сцементированные льдом, характеризуемые относительно хрупким разрушением и практической несжимаемостью под нагрузками от сооружений; к твердомерзлым относятся песчаные и глинистые грунты, если их температура ниже:

для пылеватых песков - 0,3 °С;

для супесей - 0,6 °С;

для суглинков – 1 °С;

для глин - 1,5 °С;

пластичномерзлые- сцементированные льдом, но обладающие вязкими свойствами (вследствие содержания в них значительного количества незамерзшей воды), способные сжиматься под нагрузками от сооружений;

сыпучемерзлые- несцементированные льдом вследствие малой влажности песчаные и крупнообломочные грунты.

Примечание. Крупнообломочные мерзлые грунты могут находиться в твердомерзлом или сыпучемерзлом состоянии в зависимости от их температуры, состава и свойств заполнителя, а также от условий залегания этих грунтов в массиве.

1.10. Помимо характеристик, предусмотренных для талых грунтов главой СНиП II-А.13-69, для мерзлых и оттаивающих грунтов согласно главе СНиП II-Б.6-66 определяют дополнительные характеристики физических, теплофизических и механических свойств:

суммарную влажность;

льдистость;

влажность за счет незамерзшей воды;

объемный вес;

теплоемкость;

теплопроводность и температуропроводность;

коэффициенты оттаивания и сжимаемости оттаивающего грунта;

коэффициент сжимаемости и модуль деформации мерзлого грунта;

сопротивление мерзлого грунта сдвигу;

касательные силы пучения;

угол внутреннего трения и сцепление мерзлого и оттаявшего грунта;

сопротивление мерзлого грунта нормальному давлению;

вязкость включений льда;

засоленность.


Таблица 1

Форма

Перечень необходимых характеристик исследуемых образцов грунтов

№ пп

Лабораторный №

Геологический индекс

№ выработки

Глубина взятия образца в м

Номенклатурное название грунта

Криогенная текстура мерзлого грунта.

Удельный вес минеральных частиц грунта γч, г/см3

Пластичность в %

горизонта (интервала глубин) в мм

слоя в мм

граница раскатывания Wр

граница текучести WТ

число пластичности Wп

Продолжение таблицы 1 (правая часть)

Гигроскопическая влажность в %

Зерновой состав мерзлого грунта [распределение частиц по крупности (d, мм) в % к весу сухого грунта]

метод подготовки к анализу

> 10

10-2

2-0,5

0,5-0,25

0,25-0,1

0,1-0,05

0,05-0,01

0,01-0,005

0,005-0,001

< 0,001


1.11. Водно-физические свойства, удельный вес и гранулометрический состав мерзлых грунтов определяют после их оттаивания по методикам для талых грунтов, согласно ГОСТ 5179-64 «Грунты. Метод лабораторного определения влажности»; ГОСТ 5183-64 «Грунты. Метод лабораторного определения границы раскатывания»; ГОСТ 5184-64 «Грунты. Метод лабораторного определения границы текучести»; ГОСТ 5180-64 «Грунты. Метод лабораторного определения количества гигроскопической воды»; ГОСТ 5181-64 «Грунты. Метод лабораторного определения удельного веса»; ГОСТ 12536-67 «Грунты. Метод лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава». Перечисленные характеристики записывают по форме (табл. 1).

КРИОГЕННАЯ ТЕКСТУРА

1.12.Под криогенной текстурой понимают строение мерзлого грунта, обусловленное замерзанием содержащейся в нем воды и характеризуемое размерами, формой и пространственным распределением льда. Лед в мерзлом грунте подразделяют на:

поровой лед(лед-цемент), который находится в порах мерзлого грунта и цементирует его частицы или их агрегаты;

ледяные включения -прослойки, линзы и другие формы льда. В зависимости от толщины ледяные включения подразделяют на тонкие (менее 2 мм),средние (2-20 мм) и толстые (более 20 мм).

Примечание. Прослойки и линзы льда толщиной более 0,3 м в зависимости от характера залегания называют пластом или жилой; эти образования рассматриваются как элементы сложения массива мерзлого грунта и в понятие «криогенная текстура» не входят.

1.13. В соответствии с главой СНиП II-Б.6-66 различают массивную, слоистуюи сетчатуюкриогенные текстуры мерзлого грунта:

массивная криогенная текстура характеризуется равномерным распределением порового льда, а льдистость за счет ледяных включений не превышает 3 % общего объема мерзлого грунта (Лв ≤ 0,03);

слоистая криогенная текстура характеризуется наличием ледяных включений в виде прослоек и линз (Лв > 0,03). Ледяные включения могут быть расположены горизонтально, косо, вертикально и распределены равномерно или неравномерно;

сетчатая криогенная текстура характеризуется расположением ледяных включений в виде сетки (Лв > 0,03). Ледяная сетка может быть правильной, завершенной или неправильной, незавершенной и т.п.

1.14. При описании криогенной текстуры необходимо приводить данные о размерах ледяных включений и расстояниях между ними.

Слоистую криогенную текстуру по расстоянию между ледяными включениями (толстыми, средними или тонкими) подразделяют на частослоистую(менее 10 мм), среднеслоистую(10-100 мм) и редкослоистую(более 100 мм).

Сетчатую криогенную текстуру в зависимости от размера ячеек подразделяют на мелкосетчатую(менее 10 мм), среднесетчатую(10-100 мм)и крупносетчатую(более 100 мм).

Наименование криогенной текстуры мерзлого грунта включает оба указанных признака - толщину ледяных включений и расстояние между ними (и поэтому имеет двучленный характер, например, тонкочастотослоистая, толстокрупносетчатая и т.п.).

1.15. В природных условиях часто встречаются переходные разновидности криогенных текстур: прерывисто- и неполнослоистая, слоисто-сетчатая, беспорядочно- и неполносетчатая и т.д. Иногда криогенную текстуру лишь условно можно отнести к определенному типу. Нередко можно наблюдать сложное строение мерзлого массива, вследствие наложения и чередования двух или более криогенных текстур; в этих случаях следует выделять криогенные текстуры различного порядка, образованные ледяными включениями, которые отличаются друг от друга размерами и интервалом между ними.

1.16.Оценка среднего показателя какого-либо свойства определенной части неоднородного мерзлого массива предполагает его расчленение на объемы, в пределах которых распределение данного свойства с известным приближением можно считать однородным. Величину показателя определяют для каждого из выделенных объемов; полученные значения используют для характеристики всего массива или его части.

1.17. Изучение разрезов мерзлого грунта, отличающихся сложным криогенным строением, следует начинать с расчленения разреза на горизонты, которые характеризуются криогенной текстурой первого порядка, образованной системой наиболее крупных для данного разреза ледяных включений. Внутри горизонтов выделяют слои,заключенные между наиболее крупными включениями льда. Каждый слой характеризуется криогенной текстурой второго порядка, связанной с более мелкими ледяными включениями; между ними расположены минеральныепрослойкиили отдельности,сцементированные поровым льдом.

1.18. Отбор образцов мерзлого грунта и определение показателей их физических, теплофизических и механических характеристик необходимо производить таким образом, чтобы охарактеризовать каждый из выделенных слоев мерзлого грунта и обобщить эти показатели для горизонта или его части.

1.19. При определении физических, теплофизических и механических свойств мерзлых грунтов необходимы следующие сведения об их криогенном строении:

а) характеристика элементов криогенной текстуры горизонтов и слоев мерзлого грунта: форма ледяных включений (прослойки, линзы, гнезда и т.д.), их размер (толщина, протяженность, выдержанность по простиранию), характер залегания (горизонтально, косо, вертикально, равномерно или неравномерно), интервалы между ледяными включениями;

б) льдистость за счет ледяных включений: в случае слоистой криогенной текстуры с ледяными включениями толщиной более 10 мм необходимы данные непосредственных измерений их толщины и суммарной мощности на 1 м разреза; в случае сетчатой криогенной текстуры подсчет суммарной толщины ледяных включений производят по глубине и по простиранию разреза и относят к 1 м2его площади. Подсчет суммарной толщины ледяных включений производят для каждого горизонта или его части в случае, если мощность горизонта превышает 1-1,5 м;

в) характеристика минеральной или органо-минеральной составляющей мерзлого грунта: размер и форма минеральных прослоек и отдельностей, литологический состав, цвет, гумусированность и содержание растительных остатков, оглеенность, включения и новообразования, текстурные признаки (слоистость, пористость, трещиноватость), характер залегания.

ОТБОР, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ ОБРАЗЦОВ МЕРЗЛОГО ГРУНТА


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости