Обзор программного комплекса "ПДУ-Грунт" для обработки результатов измерений, выполненных приборами ПДУ-МГ4 и ПДУ-МГ4.01

Программа «ПДУ-ГРУНТ» разработана ООО «СКБ Стройприбор» и предназначена для обработки результатов проведенных измерений приборами  ПДУ–МГ4 «УДАР» и ПДУ–МГ4.01 «УДАР».

Программа позволяет значительно уменьшить трудоемкость по обработке полученных с помощью этих приборов измерений, сделать необходимые расчеты, провести визуализацию числовых данных, позволяющую наглядно представить особенности площадки для строительства, выявить аномальные участки грунта.

С помощью программы «ПДУ-ГРУНТ» можно выполнить следующие действия:

1. Рассчитать коэффициенты уплотнения грунта

Большая экспериментальная работа по исследованию влияния влажности и степени уплотнения грунтов на показатели механических свойств выполнена В.М. Сиденко, О.Т. Батраковым и Ю.А. Покутневым. В результате получены эмпирические формулы, связывающие модуль упругости с относительной влажностью и коэффициентом уплотнения грунта. 

Известно, что с увеличением плотности сухого грунта показатели прочности и деформируемости грунтов возрастают. В количественном отношении зависимость показателей механических свойств грунтов от коэффициента уплотнения и влажности можно представить эмпирической формулой О.Т. Батракова.

Лабораторные методы определения коэффициента уплотнения, регламентируемые государственными стандартами обладают высокой трудоемкостью отбора проб и требуют значительных затрат времени на лабораторное определение плотности и влажности грунта. Поэтому возникает острая необходимость в развитии методов экспресс оценки степени уплотнения грунтов, выполняемой непосредственно на строительном объекте.

Программа позволяет рассчитать коэффициент уплотнения глин, суглинков, оснований из песка (крупного, среднего, мелкого, пылеватого и однородного по указаниям СНиП “Автомобильные дороги”) по известному модулю упругости Eи относительной влажности W. В программе имеются функции для расчета относительной влажности грунта, а также поправочных  коэффициентов при проведении параллельных измерений с помощью прибора ПДУ–МГ4 «УДАР» модуля упругости E и коэффициента уплотнения с помощью прибора стандартного уплотнения. 

2. Расчет коэффициента уплотнения щебеночных оснований 

Коэффициент уплотнения щебня по известному модулю упругости рассчитывается по известной для данной фракции щебня минимальной пористости nmin и по расчетной пористости n, исходя из модуля упругости.

Зависимость между пористостью щебня n, модулем упругости Е, размером фракций и дробимостью щебня описывается эмпирическим уравнением полученным на основе экспериментальных данных Санкт-Петербургского филиала СоюздорНИИ (Салль А.О.).

3. Вычисления коэффициента уплотнения грунта пользователя

Пользователь может установить свою зависимость между модулем упругости измеренным прибором ПДУ-МГ4 «УДАР» и коэффициентом уплотнения. Для чего проводятся параллельные измерения модуля упругости Е и коэффициента уплотнения с помощью прибора стандартного уплотнения ПСУ.

Результаты измерения заносятся в таблицу программы, по которой рассчитывается зависимость в виде полинома, порядок полинома задается пользователем. Чем выше порядок полинома, тем точнее аппроксимируются табличные значения. 

4. Вычисление высоты падения груза 

В некоторых случаях возникает потребность в уменьшении глубины вовлекаемых в измерения слоев (переувлажненный грунт; измерение модуля упругости только верхнего слоя; измерение модуля упругости над водоотводными трубами и т.д.). Глубина вовлекаемых в измерения слоев связана с высотой падения груза и модулем упругости грунта. Программа, по введенным пользователем параметрам, рассчитает высоту падения груза и погрешность измерения модуля упругости в соответствии с рассчитанной высотой падения.

5. Перевод измеренного модуля упругости в показания других приборов

Часто бывает, что перед приобретением ПДУ-МГ4 «УДАР» для измерения модуля упругости использовались приборы изготовленных на других предприятиях. В программы имеется возможность перевода измеренного значения модуля упругости ПДУ-МГ4 «УДАР» в значения модуля упругости германского прибора ZFG (и его модификаций) или в значения модуля упругости при статическом испытании грунта. Введенные коэффициенты перевода получены по результатам испытаний проведенных на предприятии изготовителе.

Пользователь может откорректировать зависимость на основе собственных параллельных испытаний двух приборов.

6. Расчет общего модуля упругости многослойной конструкции

Расчет модуля упругости многослойной конструкции производится в соответствии с межгосударственными отраслевыми дорожными нормами "ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД" МОДН 2-2001 двумя методами:

«Расчет по известным Е_i». Расчет общего модуля упругости рассчитывается исходя из известного модуля упругости каждого слоя и его толщины. Задается количество слоев от 2 до 4, модуль упругости для каждого слоя Е1, Е2, Е3, Е4 и толщина слоя h1, h2, h3 (толщина последнего слоя не задается);

«Расчет по типу грунта». Расчет общего модуля упругости когда задается тип грунта каждого слоя, толщина, его механические характеристики и влажность. Например: Трехслойная конструкция. Третий слой – глина, коэффициент уплотнения 0,98, относительная влажность 0,55; Второй слой песок крупный, коэффициент уплотнения 0,98, h2 = 30 см; Первый слой щебень, фракция 40 - 70 мм, дробимость 300, коэффициент уплотнения 0,98, h1 = 50 см. По введенным данным рассчитывается вначале модуль упругости каждого слоя, а затем общий модуль упругости.

7. Вычисления коэффициентов постели грунта С1 и С2 

В программе имеется возможность приближенно рассчитать коэффициенты постели грунта С1 и С2. Расчеты проводятся в соответствии с СП 50-101-2004 по измеренным силе и деформации и установленном для данного грунта коэффициентом Пуассона. Границу сжимаемой толщи рассчитывается по глубине вовлеченных в измерение слоев грунта. Глубина, вовлеченных в измерение слоев грунта, определяется по рассчитанным напряжениям, возникающим в грунте при вертикальном нагружении круглым жестким штампом ПДУ-МГ4 «УДАР».

8. Построение 3D-изображения модуля упругости на строительной площадке

При контроле степени уплотнения целесообразно сгущение сетки контроля, то есть уменьшения расстояния между определением модуля упругости грунта. Сгущение сетки контроля дает преимущество, связанное с возможностью выявления мест с неоднородным уплотнением, то есть с резко отличающимся  модулем упругости и коэффициентом уплотнения. Наличие таких участков негативно сказывается на ровности покрытий. Связано это с тем, что грунт с более высоким коэффициентом уплотнения испытывает остаточные деформации меньшей величины, по сравнению с грунтом с меньшей степенью уплотнения. Как известно глубина неровности в рассматриваемой точке покрытия обусловлена разностью остаточных деформаций в этой точке и точке с наименьшей деформацией. Поэтому устранение участков с неоднородным уплотнением в процессе строительство земляного полотна позволяет уменьшить интенсивность деградации ровности покрытия при эксплуатации дороги.

Программа имеет возможность построения 3D-изображения распределения модуля упругости по поверхности строительной площадки, при помощи которого становятся видимыми:

• участки, содержащие пустоты;
• подземные коммуникации, заложенные на малой глубине;
• участки грунта после засыпки;
• участки с прочими аномальными характеристиками.

Для построения 3D-изображения на поверхности строительной площадки наносится сетка. Расстояния между узлами сетки (шаг сетки) должно быть одинаковое и задаваться в диапазон от 1,5 до 250 метров. В узлах сетки проводятся измерения модуля упругости в соответствии с руководством по эксплуатации прибора ПДУ-МГ4 «УДАР».

В программе указывается количество строк, количество столбцов, а так же шаг сетки в метрах. Минимальное количество узлов сетки 5 х 5, максимальное 50 х 50. Программа вычисляет промежуточные значения модуля упругости с помощью сплайн интерполяции, строятся как плоское так и 3D-изображение. При построении плоского изображения числовое значение модуля упругости отображается цветом. Минимальное значение модуля упругости отображается темно синим цветом, максимальное - темно красным, промежуточные значения отображаются в соответствии с установленной в программу палитрой цветов.

В качестве примера приведен участок площадки с засыпанной траншеей. На рисунках хорошо видны габариты траншеи и ее расположение на площадке.

Рисунок 1 - Вид траншеи после засыпки грунта. Сетка с количеством узлов 10 х 10. Шаг сетки 1,5 метра.



Рисунок 2 – Вид засыпанной траншеи изображенной в виде 3D-поверхности.

 

Стоимость программного комплекса "ПДУ-Грунт" составляет 54 000 рублей

Все публикации
Архив по годам: 2006; 2008; 2013; 2015; 2016; 2018; 2019; 2020; 2021; 2022; 2023;