Испытание грунтов статическим и динамическим зондированием. Определение прочностных свойств лопастным срезом и сдвигом целиком в шурфах.

Полевые методы определения характеристик деформируемости грунта в шурфах и скважинах (испытание штампом и прессиометром).

Для определения характеристик деформационных свойств грунтов испытания проводят в шурфах или скважинах инвентарными жесткими штампами в первом случае площадью 0,5…1,0 , во втором - 600 .

На дно выработки 1 устанавливают плотно притертый к основанию штамп 2, к которому через стойку 3 прикладывают возрастающую ступенями нагрузку F. Каждую следующую ступень нагрузки прикладывают после стабилизации осадок от предыдущей ступени. Осадки грунтов основания под штампом s измеряют с помощью прогибомеров 4, крепящихся к независимой раме. В различных конструкциях установок используют разные схемы приложения нагрузок и измерения осадок.

Зная давление по подошке штампа p=F/A и соответствующее ему значение стабилизированной осадки s, можно построить опытную зависимость s=f(p) как при возрастании давления (ветвь нагружения), так и при его уменьшении (ветвь разгрузки) – на рис.4.18,б. Поскольку начальный участок кривой этой зависимости соответствует модели линейной деформируемости, модуль деформации грунта основания определится по формуле: , где w-коэффициент, зависящий от формы жесткого штампа (для круглого штампа w=0,78, для квадратного – 0,88); b-ширина или диаметр штампа; -коэффициент Пуассона грунта, принимаемый обычно 0,25; - соответственно приращение давления и осадки в пределах линейной зависимости s=f(p).

 

Полевые испытания методом прессиометра.

Испытания проводят в буровых скважинах 1 (рис.4.22,а) диаметром обычно d =76…130 мм и глубиной до 25…30м. одна из конструкций прессиометра, погружаемого в скважину, представляет собой трехкамерное цилиндрического устройство, где средняя камера 2 является рабочей, а крайние камеры 3 предназначены для обеспечения в среднем горизонтальном сечении рабочей камеры условия осесимметричной плоской деформации. Прессиометр крепится на штанге 4, внутри которой имеется канал, служащий для передачи давления в камеры устройства. Оболочка прессиометра изготовляется из прочной вертикально армируемой резины, а после начального обжатия боковая поверхность всех трех камер плотно прилегает к стенкам скважины.

Испытание заключается в следующем. Через канал в штанге в камеры прессиометра под давлением с помощь. Компрессора подается рабочая жидкость. Давление жидкости в камерах передается на стенки скважины, что вызывает обжатие окружающего грунта. Для каждой ступени обжатия в стабилизированном состоянии измеряется с помощью манометра давление р и по величине расхода жидкости – увеличение диаметра скважины в середине рабочей камеры d. График деформаций грунта, окружающего скважину, при возрастании давления показан на рис.4.22,б.

Модуль деформации окружающего грунта:

, где d-диаметр, а р-давление

 

 

Испытание грунтов статическим и динамическим зондированием. Определение прочностных свойств лопастным срезом и сдвигом целиком в шурфах.

Статическое зондирование заключается в медленном задавливании в грунт с помощью домкратов стандартного зонда – конического наконечника с углом при вершине 60 . Применяются различные конструкции зондов, позволяющие получать информацию как о лобовом сопротивлении, так и о сопротивлении трению по боковой поверхности, что важно, в частности, при проектировании свайных фундаментов. В простейшем случае измеряют удельное сопротивление погружению конуса зонда q (МПа) и строят график изменения этой величины по глубине исследуемой толщи грунта (рис. 4.21,а). зная величину q можно определить модуль деформации:

Для глинистых грунтов Е=7q

Для песчаных грунтов Е=3q .

Характеристики сопротивления сдвигу глинистых грунтов по данным статического зондирования определяют по эмпирическим формулам:

tg =0,045q +0,26;

c=0,0116q +0,125.

Динамическое зондирование производится путем забивки или ударно-вращательного погружения в грунт зонда из колонки штанг также с коническим наконечником. При этом определяется показатель зондирования N, равный числу ударов, необходимых для погружения зонда на 10 см. Результаты зондирования отображаются на графике (рис 4.21,б). Зная из опыта величину N, удельную энергию зондирования, зависящую от параметров установки, и ряд коэффициентов, учитывающих динамический процесс зондирования, можно определить динамическое сопротивление грунта q . В свою очередь, величина q позволяет судить о плотности песчаных грунтов, значении их прочностных и деформационных показателей, а также об ориентировочном значении модуля деформации суглинков и глин.

 

 

Полевые испытания методом вращательного среза.

Используют для определения сопротивления сдвигу в глинистых грунтах, илах и заторфованных грунтах на глубинах до 10…12 м. Для этого в забой скважины 1 (рис. 4.23,а) погружается четырехлопастная крыльчатка 2 на глубину более высоты крыльчатки h от отметки забоя. Крыльчатка соединена штангой 3 со специальным вращающим устройством 4. Обычно диаметр крыльчатки d составляет 60…100 мм при соотношении h/d=2. Вращая крыльчатку вокруг оси, производят срез грунта по всей поверхности образующегося цилиндра. Достижение при некотором угле поворота рад наибольшего значения крутящего момента Mmax свидетельствует о срезе грунта, находящегося в ненарушенном состоянии. Последующее вращение крыльчатки (обычно 4…5 полных оборота) приводит к установлению постоянного значение крутящего момента Mmax (рис.4.23,б), что соответствует сопротивлению сдвигу грунта нарушенного состояния. Физически это соответствует понятиям пикового и остаточного сопротивления сдвигу

Тогда пиковое и остаточное сопротивления сдвигу могут быть определены по формулам:

, где В= .

Сопротивление сдвигу, полученное методом вращательного среза, представляет собой обобщенный показатель прочности грунта, включающий и сцепление, и трение. С некоторым приближением можно считать, что для жирных глин при <5 =с. В остальных случаях, полагая, что при достижении остаточного сопротивления сцепление практически равно нулю (с=0), величину можно определить из формулы , где -коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя; -природное давление вышележащих слоев грунта в уровне середины крыльчатки. В последнем случае величина сцепления составит с= - .

Модуль деформации определяется по формуле Е=М/( d ), где - угол поворота крыльчатки при крутящем моменте М.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: