---

2-й этап - уплотнение оттаявшего грунта ступенчато-возрастающей нагрузкой. Общее количество ступеней давления должно быть не менее пяти.

10.4.2 На 1-м этапе испытаний включают обогрев штампа с помощью обогревающего устройства.

Обогрев штампа производят до тех пор, пока глубина оттаивания под штампом не станет равной 25 - 30 см. После этого обогрев прекращают, и дальнейшее оттаивание грунта до глубины 0,5 диаметра штампа (примерно 40 см) происходит за счет запаса тепла в оттаявшем слое.

При понижении температуры грунта на глубине 40 см ниже 0 °С следует производить кратковременный обогрев штампа, обеспечивающий поддержание оттаивания грунта под штампом в течение испытания до глубины, равной 0,5 диаметра штампа.

10.4.3 Отсчеты по температурным датчикам необходимо производить на 1-м этапе испытания сначала через каждый час, а по мере приближения границы оттаивания к глубине 40 см - через каждые 15 мин. На 2-м этапе испытания отсчеты по температурным датчикам снимают один раз перед приложением очередной ступени давления.

10.4.4 Замеры глубины оттаивания грунта металлическим щупом следует производить на 1-м этапе испытания дважды: после прекращения прогрева и при достижении нулевых температур на глубине 40 см, а на 2-м этапе - каждый раз перед приложением очередной ступени давления.

10.4.5 После стабилизации осадки оттаявшего грунта при напряжении s_zg,0 (1-й этап испытаний) на штамп дают ступенчато-возрастающие нагрузки (2-й этап испытаний). Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа).

10.4.6 За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за 2 ч для глинистых грунтов и 0,1 мм за 1 ч - для песков, крупнообломочных и сильновыветрелых скальных грунтов.

10.4.7 Отсчеты по приборам для измерения деформаций производят на обоих этапах испытаний через 10, 20, 30 и 60 мин от начала испытания и далее - через каждый час до условной стабилизации осадки штампа на каждой ступени нагружения.

10.4.8 Значения ступени давления на штамп на 2-м этапе испытаний следует принимать: для песков и глинистых грунтов - 0,05 МПа, для крупнообломочных грунтов - 0,1 МПа, для сильновыветрелых скальных грунтов - 0,2 МПа.

10.4.9 После окончания испытания установку следует демонтировать, с поверхности оттаявшего грунта под штампом удалить верхний слой толщиной 10 см и отобрать два-три образца для лабораторных определений необходимых характеристик оттаявшего и уплотненного грунта. После этого следует удалить талый грунт, замерить и зарисовать чашу оттаявшего грунта под штампом.

10.4.10 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Б.

10.5 Обработка результатов

10.5.1 По данным испытаний вычисляют среднее значение глубин оттаивания грунта (под центром и краями штампа) Н и приращение абсолютной осадки штампа DS_i для каждой ступени давления.

10.5.2 Для каждой ступени давления вычисляют среднее значение приращения относительной осадки Dd_i и полного значения относительной осадки слоя по формулам:

_{; (10.1)}

_{. (10.2)}

10.5.3 По вычисленным значениям строят график зависимости относительной осадки штампа от давления d = f(p) (приложение Н).

На графике проводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом.

За начальные значения р и d (первая точка, включаемая в осреднение) принимают давление, равное напряжению s_zg,0, за конечные значения р_n и d_n - такие, при которых нагрузка вызывает приращение осадки, превышающее ее значение на предыдущей ступени не более чем в два раза.

10.5.4 Коэффициент оттаивания А_th по графику d = f(p) принимают равным отрезку, отсекаемому осредняющей прямой на оси ординат. Коэффициент сжимаемости m, МПа, вычисляют по формуле

_{, (10.3)}

где Dd- устанавливаемое по графику приращение значения относительной осадки на осредняющей прямой, соответствующее интервалу Dр;

К - безразмерный коэффициент напряженного состояния грунта, который принимают равным для крупнообломочных грунтов и сильновыветрелых скальных грунтов - 1,35, для песков и супесей - 1,30, для суглинков - 1,20, для глин - 1,0.

При необходимости по полученным значениям m вычисляют модуль деформации грунта Е по формуле

_{, (10.4)}

где b - коэффициент, значения которого принимают равными для крупнообломочных грунтов и сильновыветрелых скальных грунтов - 0,8; для песков и супесей - 0,74; для суглинков - 0,62; для глин - 0,40.

Коэффициент А_th определяют с точностью до 0,001, коэффициент m - до 0,0001.

11 Метод среза целиков грунта

11.1 Сущность метода

11.1.1 Испытание целиков грунта на срез проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления грунта срезу t, угла внутреннего трения j, удельного сцепления с для крупнообломочных грунтов, песков и глинистых грунтов.

11.1.2 Характеристики определяют по результатам среза целика грунта в выработке (расчистке, котловане, шурфе, штреке и т.п.) по фиксированной плоскости касательной нагрузкой при одновременном нагружении целика грунта нагрузкой, нормальной к плоскости среза.

Для глинистых грунтов по специальному заданию могут быть проведены срез по специально подготовленной плоскости (способ «плашек») и повторный срез. Эти способы применяют для определения характеристик грунта при наличии в исследуемом массиве плоскостей скольжения или трещиноватости.

11.1.3 Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором целик грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном давлении. Для определения j и с необходимо провести не менее трех испытаний целиков грунта при различных значениях нормального давления при испытании однородного грунта в одной выработке и на одной глубине.

11.1.4 Испытания можно выполнять для следующих состояний грунта:

- природного сложения и природной влажности;

- природного сложения с замачиванием до полного водонасыщения;

- насыпных и намывных грунтов независимо от влажности.

11.1.5 Испытания проводят по следующим схемам:

консолидированный срез - для определения характеристик прочности крупнообломочных грунтов, песков и глинистых грунтов с показателем текучести I_L < 1 (независимо от степени влажности) в стабилизированном состоянии;

неконсолидированный срез - для определения характеристик прочности водонасыщенных глинистых грунтов (при S_r > 0,85) с показателем текучести I_L ³ 0,5 в нестабилизированном состоянии.

11.2 Оборудование и приборы

11.2.1 В состав установки для испытания целика грунта методом среза должны входить:

- кольцо с внутренним диаметром D = 400 мм и высотой Н =220 мм;

- жесткие штампы размерами, соответствующими внутреннему диаметру кольца;

- устройство для вертикального нагружения целика грунта;

- устройство для создания касательной нагрузки с анкерным устройством;

- устройства для измерения деформаций целика грунта и прикладываемой нагрузки.

11.2.2 Конструкция установки должна обеспечивать:

- приложение касательной нагрузки в фиксированной плоскости среза или не более чем на 30 мм выше этой плоскости;

- передачу нормальной и касательной нагрузок ступенями или в виде непрерывно возрастающей нагрузки с постоянной скоростью;

- градуировку измерительных приборов и установления поправок на преодоление трения при перемещении кольца (целика) относительно неподвижной части установки.

11.2.3 Для создания нормальных и касательных нагрузок применяют домкраты или тарированные грузы.

11.2.4 Приборы (прогибомеры, индикаторы и др.) для измерения деформаций сжатия и среза целика грунта с погрешностью не более 0,1 мм должны быть надежно закреплены на металлической реперной системе.

11.3 Подготовка к испытанию

11.3.1 На отметке испытания в выработке вырезают целик грунта с помощью кольца в следующем порядке:

- кольцо смазывают с внутренней стороны тонким слоем вазелина или консистентной смазки;

- кольцо устанавливают на выровненную и зачищенную горизонтальную поверхность грунта в заранее намеченное положение и постепенно, не допуская перекосов, вдавливают кольцо вручную или с помощью домкрата, обрезая грунт вокруг кольца;

- поверхность грунта в кольце выравнивают и на выровненную поверхность укладывают слой маловлажного песка (мелкого или средней крупности) толщиной 1 - 2 см для глинистых грунтов и 3 см - для крупнообломочных грунтов.

В нижней части целика между краем кольца и поверхностью грунта в основании выработки оставляют зазор размером 1 - 2 см, по которому должна пройти плоскость среза при испытании. Этот зазор должен быть восстановлен в случае его нарушения при подготовке к срезу грунта.

11.3.2 После вырезания целика грунта на кольцо устанавливают штамп и монтируют устройство для передачи нормальной и касательной нагрузок и реперную систему с приборами (прогибомерами, индикаторами) для измерения деформаций сжатия и среза целика грунта.

11.3.3 Деформации целика грунта следует определять как среднеарифметическое показаний двух приборов, фиксирующих:

- смещение противоположных сторон кольца в направлении приложения касательной нагрузки в плоскости среза;

- осадку противоположных сторон штампа от нормальной нагрузки.

11.3.4 После монтажа установки и измерительной системы записывают начальные показания приборов (или устанавливают на нулевые деления).

11.4 Проведение испытания по схеме консолидированного среза

11.4.1 Предварительное уплотнение целика грунта проводят нормальными давлениями р, при которых определяют сопротивление грунта срезу t.

Нормальные давления передают на целик грунта последовательно ступенями; значения давлений и их ступеней указаны в таблице 11.1.

Таблица 11.1

11.4.2 Каждую ступень давления при предварительном уплотнении необходимо выдерживать не менее:

- для крупнообломочных грунтов и песков - 5 мин;

- для глинистых грунтов - 30 мин.

Конечную ступень выдерживают до условной стабилизации деформации сжатия целика грунта.

За критерий условной стабилизации деформации сжатия принимают приращение осадки целика, не превышающее 0,1 мм за время, указанное в таблице 11.2.

Таблица 11.2

11.4.3 В процессе предварительного уплотнения целиков грунта, а также в период замачивания и при дальнейшем испытании необходимо записывать в журнале испытаний значения деформаций сжатия целиков.

Отсчеты по приборам на каждой ступени нагружения следует производить:

- при испытаниях крупнообломочных грунтов и песков - на промежуточных ступенях давления в начале и конце ступени и на конечной ступени давления через 10 мин в течение первого получаса и через 15 мин в течение второго получаса, далее через 30 мин до условной стабилизации деформации грунта;

- при испытаниях глинистых грунтов - на промежуточных ступенях давления через 10 мин и на конечной ступени через каждые 15 мин в течение первого часа и 30 мин в течение второго часа и далее через 1 ч до условной стабилизации деформации грунта.

11.4.4 После предварительного уплотнения грунта и восстановления зазора (11.3.1) производят срез целика грунта при ступенчатом или плавном увеличении касательной нагрузки.

При передаче касательной нагрузки ступенями их значения не должны превышать 10 % значения нормальной нагрузки, при которой производят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций среза через каждые 2 мин до ее условной стабилизации.

За критерий условной стабилизации деформаций среза принимают приращение перемещения кольца в плоскости среза, не превышающее 0,1 мм за время, указанное в таблице 11.2.

При непрерывно возрастающей касательной нагрузке скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в таблице 11.3.

Деформации среза фиксируют не реже, чем через 2 мин.

Таблица 11.3