Дружинин М.К. Наставление по испытаниям грунтов в массивах

Подождите немного. Документ загружается.

крыльчатки в грунт и исключения их трения о стенки скважины или обсадные

трубы через каждые 2-3 м по длине плети штанг устанавливают центрирующие

шайбы.

В отличие от установки ЦНИИС в установке СП-52 нет измерителя угла

поворота гарнитуры с крыльчаткой, что резко снижает информативность

получаемых в испытании результатов.

2.22. Сдвигомер-крыльчатка Калининского политехнического института СК-10

(рис. 21) предназначен для вращательного среза торфа, илов и глинистых грунтов

от текучей до мягкопластичной консистенции, снабжен набором лопастных

наконечников в соответствии с требованиями ГОСТа и описан в источнике [19].

Рис. 21. Сдвигомер-крыльчатка СК-10:

1 - крыльчатка; 2 - устройство для отключения крыльчатки от штанги с целью

исключения влияния трения гарнитуры о грунт в стенках скважины; 3 - трубчатые

штанги; 4 - втулка; 5 - рукоятка сдвигомера; 6 - упор; 7 - вилка закрепителя

переходника штанг к упору и втулке; 8 - призма; 9 - винт закрепления пластины на

упоре; 10 - упругая измерительная пластина; 11 - стрелка индикатора усилий

сдвига; 12 - индикатор усилий сдвига

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Техническая характеристика

Номинальная глубина испытания, м 10

Максимальный реализуемый в испытании грунтов крутящий момент, Н·м 100

Максимальная величина определяемого удельного сопротивления грунта

сдвигу, кПа 100

Масса прибора в комплекте, кг 15

Длина отдельной штанги, м 1

Обслуживающий персонал:

техник 1

рабочий 1

Прибор тарируют, прилагая усилия к рукоятке и через нее и призму к

пластинчатой пружине (см. рис. 21). По результатам тарировки строят график

зависимости деформации l пластины от величины прилагаемого крутящего

момента M и вычисляют параметр удельной деформируемости

, являющийся постоянной характеристикой данной пружины сдвигомера.

2.23. При невозможности учета анизотропии прочности грунтов вдоль и поперек

напластования и расчленения комплексной характеристики прочности на

сцепление и внутреннее трение по результатам вращательного среза в массиве

надлежит выполнять лабораторные испытания на сопротивление

неконсолидированно-недренированному сдвигу различно ориентированных

образцов грунта ненарушенного и нарушенного сложения под нагрузками,

меньшими и большими бытового давления. Последнее определяется по выражению

, (16)

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

где P

- бытовое гидростатическое давление в массиве на глубине H, м, от

поверхности, кПа;

g - ускорение силы земной тяжести;

- средняя объемная масса грунта в изучаемом i-м интервале толщи, кг/м

;

- мощность i-го слоя грунта, м.

2.24. Мощные (более 10 м) толщи озерных, лиманных, лагунных, дельтовых и

других илов, например иольдиевых глин, прикаспийских отложений и т.п., часто

характеризуются выдержанностью состава, сложения, состояния и свойств по

простиранию и разрезу залежи. В этом случае при постепенном нарастании

бытовых напряжений в однородной толще по глубине увеличивается за счет

влияния внутреннего трения (часто весьма малого по величине) и сопротивление

грунта сдвигу. Вращательный срез на разных глубинах позволяет составить ряд

уравнений Кулона, решаемых как системы:

τ’

макс

= С + P’

tgφ’; (17)

τ’’

макс

= С + P’

tgφ’; (18)

τ’

уст

= С

+ P’

tgφ’’; (19)

τ’’

уст

= С

+ P’’

tgφ’’; (20)

стр

= С - С

, (21)

где С - суммарное сцепление в грунте ненарушенного сложения;

φ’ - угол внутреннего трения в грунте ненарушенного сложения;

φ’’ - угол внутреннего трения в грунте нарушенного сложения;

стр

, С

- сцепление в грунте соответственно за счет структурных и водно-

коллоидных связей;

, H

- глубины испытаний грунта в массиве на сопротивление

вращательному срезу.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Испытания грунтов на сопротивление срезу в

шурфах

2.25. Полевые испытания грунтов на сопротивление срезу в шурфах позволяют

определять параметры природной (быстрый неконсолидированный сдвиг),

ожидаемой (консолидированный сдвиг), возникающей при замачивании,

приданной насыпным и намытым грунтам и контактной по плоскости

напластования, поверхности оползневого смещения и т.п. прочности

крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов, кроме специально

оговоренных в ГОСТ 23741-79 их разновидностей.

Существуют методы сдвига по заданной плоскости, обрушения и выпирания

призм грунта. В практике изысканий шире применяется первый метод, дающий

более определенные результаты и не требующий сложных вычислений величин

усилий, действующих на грунт в разных точках сечения поверхности обрушения,

выпирания, нередко имеющей сложную форму.

Требованиям ГОСТа к аппаратуре отвечают срезное оборудование и установки

сдвига грунтов по заданной плоскости, разработанные в ЦНИИСе Минтрансстроя,

Уральском тресте инженерно-строительных изысканий (УралТИСИЗе),

трехсекционная установка Фундаментпроекта и др. В последней сразу на три

целика грунта в обоймах прикладываются различные вертикальные обжимающие

давления, под которыми и происходит сдвиг [3].

Принципиальная схема сдвига целика грунта при заданной в опыте

обжимающей нагрузке показана на рис. 22. Установка для испытаний состоит из

цилиндрической (или прямоугольной) обоймы, надеваемой на целик грунта,

штампа, устройств для создания и приложения к грунту вертикальных

обжимающих и горизонтальных сдвигающих усилий и приборов, измеряющих эти

усилия [20]. Примером может служить установка УралТИСИЗа УИ-00.

Техническая характеристика

Глубина испытаний, м:

минимальная 1,5

максимальная 5

Размеры срезаемого цилиндрического целика, мм:

диаметр 392

высота 200

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

площадь поперечного сечения, см

1200

Габариты установки, мм:

длина 1200

ширина 600

высота 700

Предельное давление, кПа:

по вертикали 300

по горизонтали 300

Площадь поперечного сечения прямоугольной обоймы ЦНИМС также равна

1200 см

(30 × 40 см). Диаметр цилиндрической обоймы должен превышать размер

крупных включений в грунте не менее чем в 5 раз. Таким образом, применяя

описанные установки, можно испытывать глинистые, песчаные и гравийные

грунты с включениями, наибольший размер которых не превышает 80 мм.

2.26. После отрытия шурфа в его стенках или за его пределами с помощью

анкерных свай укрепляют опорную балку с направляющими. Если этого для

уравновешивания заданной в опыте вертикальной нагрузки недостаточно, балку

пригружают дополнительно.

На поверхность испытуемого грунта ставят штамп его большим основанием и

домкрат. Вдавливают домкратом цилиндрическую стальную обойму в грунт и

убирают отжимаемый вокруг нее грунт на всю глубину вдавливания. Под катком

обоймы укладывают направляющие пластины. С противоположной от катков

стороны у стенки шурфа устанавливают опорную плиту на таком расстоянии от

обоймы, чтобы между ней и плитой можно было разместить параллельно

поверхности сдвига домкрат и динамометр. Усилие от домкрата следует

прикладывать к обойме в месте не выше 1/3 ее высоты от поверхности сдвига.

На грунт, заключенный в обойме, устанавливают штамп его меньшим

основанием, на котором монтируют тележку, при этом тележка должна упираться в

направляющие упорной балки. Затем домкратом через штамп на поверхность

грунта задают нормальное давление P, величину которого контролируют по

динамометру. Заданное нормальное давление выдерживают в течение 15-20 мин,

после чего горизонтальным домкратом создают сдвигающее усилие S, измеряемое

динамометром. Горизонтальное усилие прикладывают ступенями с интервалами,

достаточными для взятия отсчета.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Испытание грунта на сопротивление сдвигу повторяют на другом целике при

новом значении нормального давления, которое должно отличаться от принятого в

первом испытании на менее чем на 50 кПа.

При сдвиге призмы (а не цилиндрика) грунта испытание ведут так же, но грунт

срезают подвижной стенкой, устанавливаемой вертикально, перпендикулярно

горизонтальной поверхности сдвига.

Значения удельного сцепления С и угла внутреннего трения φ находят при

решении системы двух уравнений:

= σ

tgφ + C; (22)

= σ

tgφ + C. (23)

Величины τ и σ находят из выражений

; (24)

; (25)

где τ

1,2

- значения удельного сопротивления грунта сдвигу при сдвигающих

усилиях S

и S

, кПа;

1,2

- значения удельной вертикальной нагрузки при общих вертикальных

давлениях P

и P

, кПа;

F - площадь кольца или прямоугольной обоймы (поверхности среза грунта),

см

Применяя установку Фундаментпроекта, по трем опытным точкам строят

график сдвига, по которому и находят значения параметров или вычисляют

последние с помощью метода наименьших квадратов.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Прессиометрия

2.27. На инженерных изысканиях применяют прессиометры Уральского

политехнического института (УПИ) и УралТИСИЗа (П-89, П-89-Э, ПЭВ-90/127) [1,

3, 4, 20, 21], Фундаментпроекта (ПФ-3), Всесоюзного научно-исследовательского

института гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) (ИГП-21) [3, 17,

18], НИИоснований и подземных сооружений (НИИОСП) (Д-76) [3, 4], ЦНИИС

Минтрансстроя [22-24].

Рис. 22. Схема установки для проведения испытаний на сдвиг обоймы с грунтом в

заданной плоскости:

1 - груз; 2 - упорная балка с направляющими; 3 - тележка; 4, 10 - динамометры; 5,

11 - домкраты; 6 - штамп; 7 - обойма; 8 - каретки; 9 - направляющие пластины; 12 -

упорная плита

Требованиям ГОСТ 20276-74 "Грунты. Метод определения модуля деформации

прессиометрами" наиболее отвечают прессиометры П-89, Д-76, ЦНИИС (рис. 23) и

ИГП-21 (рис. 24).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

2.28. Прессиометр П-89 снабжен воздушно-гидравлической системой создания

давления с помощью ручного автомобильного насоса и гидравлической системой

замеров деформаций стенок скважины под прилагаемым к ним давлением.

Прессиометр П-89-Э снабжен электрической системой замеров деформаций стенок

скважины и воздушной системой создания давления.

Рис. 23. Прессиометр ЦНИИС

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 24. Схема прессиометра ИГП-21:

а - вид сбоку; б - вид спереди; А - блок измерений; Б - скважинный снаряд; В -

устройство для спуско-подъемных операций; 1 - баллон со сжатым воздухом; 2 -

электрический разъем; 3 - штатив; 4 - ручная лебедка; 5 - высоконапорные шланги;

6 - электрокабель; 7 - рабочий снаряд с резиновой оболочкой; 8 -

предохранительные гильзы; 9 - ручки настройки схемы; 10 - микроамперметр; 11 -

манометр; 12, 13 - вентили подачи воздуха; 14 - металлический ящик

Грунты испытывают давлениями до 500 кПа в скважинах диаметрами 90-100 мм

на глубины от 5 м (П-89) до 15 м (П-89-Э).

2.29. Прессиометр Д-76 выпускает серийно Угличский экспериментально-

ремонтный механический завод. Прибор работает по воздушно-гидравлической

схеме, при которой давление в прессиометре создается азотом, а деформации

резиновой оболочки зонда и сжатия грунта в стенке скважины устанавливают по

изменению уровня жидкости (воды, антифриза), подаваемой из баллона в

центральную камеру зонда прессиометра.

Техническая характеристика

Диаметр скважины, мм 76 и 106

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Максимальная глубина испытания, м 25

Давление распора, МПа До 2,5

Точность отсчета по шкале давлений, мм 0,1

Точность измерения деформации грунта, мм 0,1

Измеряемое радиальное перемещение стенки зонда, мм До 40

Длина нагружаемого участка скважины, мм 460

Значения измеряемого модуля деформации, МПа 1-2000

2.30. Прессиометр ЦНИИС построен по газово-жидкостной схеме: давление

воздуха передается в измерительную камеру через воду. По изменению объема

жидкости в измерительном цилиндре устанавливают деформацию грунта.

Прибор состоит из следующих основных узлов (см. рис. 23): ручного

воздушного насоса, баллона для сжатого воздуха, измерительного устройства,

соединительных шлангов, зонда прессиометра и защитных труб.

Насос 1 автомобильный марки РН-1. Баллон 3 снабжен вентилем 2 для

соединения с насосом и штуцером 4, связывающим баллон с помощью шланга с

измерительным устройством.

Измерительное устройство представляет собой дюралевый цилиндр 8,

герметически закрытый снизу приваренным днищем, а сверху крышкой,

закрепляемой болтами. На крышке установлен образцовый манометр 11 на 0,6 МПа

для измерения давления воздуха в цилиндре. Цена деления манометра 6 кПа. На

боковой поверхности цилиндра имеется водомерная трубка 7 с миллиметровой

шкалой для определения объема жидкости, поданной в измерительную камеру

зонда. Одно деление шкалы соответствует 2 см

воды. Точную цену деления

устанавливают тарировкой. Для очистки водомерной трубки изнутри служит

отверстие 15.

Измерительное устройство снабжено пятью вентилями. К вентилю 10

подводится сжатый воздух из баллона. Через вентиль 9 в краевые камеры зонда

подается воздух, через вентиль 5 в измерительную камеру зонда - вода. Вентиль 14

служит для выпуска воды и воздуха. Через вентиль 16 с помощью воронки 13

цилиндр заполняют водой. Воронка прикреплена к крышке винтом 12. Во время

работы измерительное устройство устанавливают на треноге 6. Зонд прессиометра,

опускаемый в буровую скважину, состоит из корпуса 35 и надетой на него

эластичной оболочки 34. Корпус изготовлен из дюралевой трубы, герметически

закрытой с торцов. На поверхности трубы имеются четыре кольцевые проточки 29,

База нормативной документации: www.complexdoc.ru