Измерители характеристик грунта

Дороги и дорожные объекты – это весьма сложные и дорогостоящие технические сооружения, которые требуют постоянного ухода. Проблемы возникают не только при строительстве новых дорог, но и в процессе эксплуатации. На строительство и ремонт дорог выделяются огромные средства. С целью экономии материальных ресурсов и улучшения качества дорожного полотна были разработаны приборы - плотномеры, позволяющие строительным организациям контролировать качество его уплотнения на стадии строительства. Среди большого разнообразия способов определения качества уплотнения наиболее часто используют два: динамический и статический. 
В основу оценки качества уплотнения грунта земляного полотна и подстилающего слоя в России, как известно, положен принцип сравнения плотности, полученной в насыпи или выемке, с плотностью того же грунта в лабораторном приборе стандартного уплотнения. Результат сравнения в виде коэффициента уплотнения (Ку) «примеряют» к нормируемым ГОСТ и СНиП его значениям, чаще всего равным 0,95 (низ земляного полотна) или 0,98–1,0 (верх земляного полотна и подстилающий слой).

Стандартный метод оценки качества уплотнения предусматривает обязательный отбор образца грунта с помощью кольца или лунки, точное его взвешивание, определение влажности путем высушивания при 105–110°С в термостате в течение 6–8 часов. Затем нужно в лаборатории выполнить процедуру стандартного уплотнения предварительно высушенного и измельченного грунта со столь же продолжительным определением оптимальной влажности. В итоге интересующий коэффициент уплотнения грунта и его влажность могут быть выданы минимум через сутки-двое, когда поправить качество уплотнения уже сложно. 

Правда, облегчают или спасают эту ситуацию две альтернативные возможности. Во-первых, россияне часто используют распространенный во многих странах метод контроля не самой плотности грунта, а технологии его уплотнения выбранным средством, установленной, например, при пробном уплотнении. Строгое соблюдение технологических режимов выполнения этой операции, как правило, гарантирует высокую вероятность получения требуемого результата по качеству. Поэтому обязательный отбор проб грунта из насыпи или выемки вместе с лабораторными процедурами можно рассматривать не как оперативный контроль, а как проверочный и не имеющий столь острой необходимости сиюминутной выдачи результата. Однако при возможном изменении типа и разновидности грунта или его состояния, чего исключать нельзя, такой метод контроля может давать сбои. 

В подобном и других случаях дорожники широко используют вторую возможность, дающую им узаконенное СНиП право проводить контроль плотности с обязательным отбором проб грунта в объеме, составляющем не менее 10% от всех положенных измерений. В остальных 90% допускается применять косвенные методы и средства, в том числе и упрощенные, но обеспечивающие соответствующую достоверность результатов. Подобные экспресс-приборы и устройства, достаточно простые, легкие, удобные и дающие быстрый результат. 

Из имеющегося многообразия этих приборов и методов наиболее распространенными оказались так называемые плотномеры-пенетрометры статического и динамического типа. 

За критерий принимают либо удельное сопротивление погружению конуса (cone index), определяемое как отношение общего статического или динамического усилия вдавливания к площади основания конуса, либо глубину погружения наконечника, либо количество ударов для погружения его на заданную глубину. При этом все другие параметры прибора, кроме одной из названных и фиксируемых величин, остаются постоянными. 

Сама по себе контролируемая плотность грунта не столь и важна для оценки устойчивости и долговечности земляного полотна при его эксплуатации в дороге. Не менее важны и такие его характеристики как прочностные и деформативные свойства грунта. Поэтому при проектировании дорожного полотна, помимо коэффициента уплотнения используют модуль упругости или деформации. Проверка значений модуля деформации очень важна при строительстве дорог на щебеночном основании. Динамический модуль деформации (или упругости, если осадка штампа полностью упруга) служит критерием оценки качества уплотнения щебня и фактически является обобщенным или эквивалентным модулем щебеночного основания, подстилающего слоя и частично земляного полотна. Недостаточная прочность и повышенная деформативность (низкая жесткость) основания на щебне, сразу отражаются на состоянии асфальтобетонного покрытия (осадки, волны, трещины, неровности).