Лабораторные и полевые методы определения характеристик грунтов, применяемых в дорожном строительстве

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Томский государственный архитектурно-строительный университет»

ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ 

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ, 

ПРИМЕНЯЕМЫХ В ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Учебное пособие

Томск

Издательство ТГАСУ

2022

Авторы: А.В. Сухоруков, М.В. Бадина, А.А. Бурлуцкий, 

В.С. Чурилин, А.Э. Трофимов

УДК 625.7/.8.05
ББК 39.33:30.82я7

Л125

Лабораторные и полевые методы определения харак
теристик грунтов, применяемых в дорожном строительстве : 
учебное пособие / А.В. Сухоруков, М.В. Бадина, А.А. Бурлуцкий, 
В.С. Чурилин, А.Э. Трофимов ; под ред. А.В. Сухорукова. –
Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2022. – 128 с. –
Текст : непосредственный.

ISBN 978-5-6048769-2-3

В учебном пособии рассмотрены основные лабораторные и полевые 

методы определения характеристик грунтов, применяемых при строительстве 
земляного полотна автомобильных дорог. Представлены средства измерений 
и вспомогательные устройства, необходимые для проведения испытаний, 
а также даны рекомендации по работе с ними. Рассмотрены нормативные документы, регламентирующие выполнение различных видов испытаний.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по 

направлению подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль подготовки «Автомобильные дороги», а также специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализация «Строительство автомагистралей, аэродромов и специальных сооружений», в рамках практических занятий 
по дисциплине «Дорожное грунтоведение».

УДК 625.7/.8.05
ББК 39.33:30.82я7

Рецензенты:
Е.С. Казанцева, старший преподаватель кафедры инженерной геологии, мостов и сооружений на дорогах ТГАСУ;
Н.Г. Домрачева, начальник лаборатории ГУП ТО «Областное ДРСУ».

ISBN 978-5-6048769-2-3
© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2022

© Сухоруков А.В., Бадина М.В.,

Бурлуцкий А.А., Чурилин В.С.,
Трофимов А.Э., 2022

Л125

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие..................................................................................... 7
Введение............................................................................................ 9
1. Определение влажности грунта методом 
высушивания до постоянной массы ........................................... 10

1.1. Суть метода .......................................................................... 10
1.2. Применяемое оборудование ............................................... 11
1.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 13
1.4. Проведение испытания........................................................ 17
1.5. Обработка результатов испытания .................................... 18
1.6. Оформление результатов испытания................................. 19

2. Определение суммарной влажности мёрзлого грунта ...... 20

2.1. Суть метода .......................................................................... 20
2.2. Применяемое оборудование ............................................... 20
2.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 20
2.4. Проведение испытания........................................................ 21
2.5. Обработка результатов........................................................ 23
2.6. Оформление результатов испытания................................. 23

3. Определение верхнего предела пластичности –
влажности грунта  на границе текучести методом 
балансирного конуса.................................................................... 25

3.1. Суть метода .......................................................................... 25
3.2. Применяемое оборудование ............................................... 25
3.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 27
3.4. Проведение испытания........................................................ 28
3.5. Обработка результатов........................................................ 31
3.6. Оформление результатов испытания................................. 31

4. Определение нижнего предела пластичности –
влажности грунта  на границе раскатывания........................ 34

4.1. Суть метода .......................................................................... 34
4.2. Применяемое оборудование ............................................... 34
4.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 35
4.4. Проведение испытания........................................................ 36

4.5. Обработка результатов........................................................ 39
4.6. Оформление результатов испытания................................. 39

5. Определение границы раскатывания (пластичности) 
методом прессования ................................................................... 42

5.1. Суть метода .......................................................................... 42
5.2. Применяемое оборудование ............................................... 42
5.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 43
5.4. Проведение испытания........................................................ 46
5.5. Обработка результатов........................................................ 50
5.6. Оформление результатов испытания................................. 51

6. Определение плотности грунта методом режущего 
кольца и плотности скелета (сухого) грунта расчётным 
методом........................................................................................... 52

6.1. Суть метода .......................................................................... 52
6.2. Применяемое оборудование ............................................... 55
6.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 56
6.4. Проведение испытания........................................................ 58
6.5. Обработка результатов........................................................ 58
6.6. Оформление результатов испытания................................. 59

7. Определение плотности грунта с применением 
пенетрометра  микропроцессорного ПУС-3 М ....................... 60

7.1. Суть метода .......................................................................... 60
7.2. Применяемое оборудование ............................................... 60
7.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 61
7.4. Проведение испытания........................................................ 62
7.5. Обработка результатов испытания .................................... 65
7.6. Оформление результатов испытания................................. 65

8. Определение плотности грунтов методом замещения 
объёма ............................................................................................. 69

8.1. Суть метода .......................................................................... 69
8.2. Применяемое оборудование ............................................... 70

8.2.1. Оборудование при определении плотности 
грунтов с помощью пескозагрузочного аппарата ............. 70

8.2.2. Оборудование при определении плотности 
грунтов аппаратом с резиновым баллоном........................ 71

8.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 72

8.3.1. Подготовка к проведению испытания 
с помощью пескозагрузочного аппарата ........................... 72
8.3.2. Подготовка к проведению испытания 
аппаратом с резиновым баллоном...................................... 74

8.4. Проведение испытания........................................................ 74

8.4.1. Проведение испытания  с помощью 
пескозагрузочного аппарата................................................ 74
8.4.2. Проведение испытания аппаратом с резиновым 
баллоном ............................................................................... 75

8.5. Обработка результатов испытания .................................... 76

8.5.1. Обработка результатов испытания с помощью 
пескозагрузочного аппарата................................................ 76
8.5.2. Обработка результатов испытания аппаратом 
с резиновым баллоном......................................................... 77

8.6. Оформление результатов испытания................................. 77

9. Определение максимальной плотности 
и оптимальной влажности грунта  методом 
стандартного уплотнения............................................................ 79

9.1. Суть метода .......................................................................... 79
9.2. Применяемое оборудование ............................................... 79
9.3. Подготовка к проведению испытания ............................... 81

9.3.1. Подготовка пробы грунта.......................................... 81
9.3.2. Подготовка установки для испытания ..................... 84

9.4. Проведение испытания........................................................ 84
9.5. Обработка результатов испытания .................................... 88
9.6. Оформление результатов испытания................................. 89

10. Определение оптимальной влажности 
и максимальной плотности методом Проктора ..................... 95

10.1. Суть метода....................................................................... 95
10.2. Применяемое оборудование ........................................... 95
10.3. Подготовка к проведению испытания............................ 99

10.4. Проведение испытания.................................................. 102

10.4.1. Метод А. Уплотнение в форме А........................ 102
10.4.2. Метод В. Уплотнение в форме В ........................ 103
10.4.3. Метод С. Уплотнение в форме С ........................ 104

10.5. Обработка результатов испытания............................... 106
10.6. Оформление результатов испытания........................... 107

11. Определение степени пучинистости грунтов.................. 109

11.1. Суть метода..................................................................... 109
11.2. Применяемое оборудование ......................................... 110
11.3. Подготовка к проведению испытания.......................... 111
11.4. Проведение испытания.................................................. 112
11.5. Обработка результатов испытания............................... 113
11.6. Оформление результатов испытания........................... 114

Заключение .................................................................................. 116
Библиографический список...................................................... 117
Приложение 1. Ускоренные методы определения 
максимальной плотности и оптимальной влажности ............... 120
Приложение 2. Методика расчёта удельной энергии 
при уплотнении грунта................................................................. 127

ПРЕДИСЛОВИЕ

Знания в области грунтов
для инженера-строителя дорог
и аэродромов должны быть
основополагающими, так как
громадное большинство
неприятностей связано
с недооценкой именно роли и условий
работы грунтов в основании или
составе инженерного сооружения.

Владимир Давидович Казарновский,

докт. техн. наук, профессор, академик РАТ

Дисциплина «Дорожное грунтоведение» охватывает широ
кий круг вопросов, связанных с оценкой грунтов для обоснования 
возможности или невозможности их применения как в качестве
естественных оснований автомобильных дорог и объектов придорожного сервиса, так и для устройства земляного полотна автомобильных дорог.

В этой связи практические занятия по дисциплине «Дорож
ное грунтоведение» играют исключительно важную роль при подготовке специалистов для дорожной отрасли Российской Федерации и стран Содружества Независимых Государств, поскольку 
позволяют выработать у студентов навыки применения полученных теоретических знаний для решения практических задач.

Отдельные разделы курса являются развитием и способ
ствуют закреплению теоретического материала дисциплин «Технология и организация строительства автомобильных дорог» 
у студентов, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 
«Строительство», профиль подготовки «Автомобильные дороги», и «Технология и организация строительства автомагистралей, аэродромов и специальных сооружений» у студентов, обучающихся по специальности 08.05.01 «Строительство уникальных 

зданий и сооружений», специализация «Строительство автомагистралей, аэродромов и специальных сооружений».

Результатом освоения дисциплины «Дорожное грунтоведе
ние», станет формирование у студентов инженерного мышления
и мировоззрения в области грунтов, применяемых в дорожном 
строительстве, с учётом новых нормативных требований и научных исследований, а также приобретение навыков оценки физических свойств грунтов.

ВВЕДЕНИЕ

Структура учебного пособия включает 11 разделов и 2 при
ложения, выстроенных исходя из поэтапного освоения методов 
(от простых к более сложным и трудоёмким) определения характеристик грунтов, применяемых в дорожном строительстве. Содержание разделов включает последовательное изложение сути
рассматриваемого метода, применяемого оборудования, процесса подготовки к проведению испытания, требований к проведению испытания, а также обработке результатов испытания и их 
оформлению.

Самостоятельная работа студентов в рамках дисциплины 

«Дорожное грунтоведение» организована путём разработки практических и тестовых заданий на базе системы электронного обучения и тестирования Moodle в одноимённом курсе, а также за счёт 
самостоятельного чтения нормативной и технической литературы.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТА 

МЕТОДОМ ВЫСУШИВАНИЯ ДО ПОСТОЯННОЙ МАССЫ

1.1. Суть метода

В грунтах, как правило, содержится некоторое количество 

воды, которая может находиться в различных состояниях, таких 
как гравитационное, капиллярное, связное, гигроскопическое 
и кристаллизационное. В свою очередь, влажность грунта может 
зависеть от его плотности, пористости и степени водонасыщения. 
Величина влажности грунта определяет его состояние и поведение под нагрузкой. Особое влияние она оказывает на глинистые 
разновидности грунтов, характеристики которых изменяются 
в зависимости от степени увлажнения. Так, при увеличении 
влажности глинистых грунтов значения их прочностных (угол 
внутреннего трения φ, удельное сцепление С) и деформационных
(модуль упругости E) характеристик снижаются [1, 2].

При возведении земляного полотна отношение фактиче
ской влажности (W) уплотняемого грунта к его оптимальной
влажности (Wopt) (см. разд. 9) не должно превышать значений, 
приведённых в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Допустимая влажность грунтов при уплотнении

Разновидность грунта

Допустимая влажность в долях 

от оптимальной влажности 

при коэффициенте уплотнения грунта

Св. 1,0
1,0–0,98
0,95
0,90

Пески и супеси пылеватые, 
супеси легкие
1,30
1,35
1,60
1,60

Супеси легкие и пылеватые
1,20
1,25
1,35
1,60

Супеси тяжелые пылеватые, суглинки легкие и легкие пылеватые

1,10
1,15
1,30
1,50