11.4.5 Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени касательной нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части грунта по отношению к другой или общая деформация среза превысит 50 мм.

При проведении среза с постоянной скоростью за окончание испытаний принимают момент, когда касательная нагрузка достигнет максимального значения, после чего наблюдается некоторое ее снижение, или установлено постоянство значения деформации среза, или если общее значение деформации среза превысит 50 мм. После окончания испытания целики грунта следует разгрузить и отобрать из зоны среза две пробы грунта для определения влажности.

11.4.6 Для испытания глинистых грунтов в условиях полного водонасыщения необходимо замочить целики грунтов.

Замачивание должно производиться после завершения работ по подготовке целиков к испытаниям и монтажа установки. На поверхность забоя выработки следует уложить слой песка (мелкого или средней крупности) толщиной не менее 5 см.

Замачивание следует производить грунтовой водой с места испытаний или питьевой водой рассредоточенной струёй, подаваемой на забой выработки. Высота слоя воды над нижней частью кольца должна быть 10 - 15 см.

После завершения замачивания вода из выработки должна быть откачана, после чего проводят испытание на срез.

Время насыщения грунта водой должно быть не менее, ч:

12 - для песков;

24 - » супесей;

36 - » суглинков;

72 - » глин.

Количество воды, используемой для замачивания (за вычетом откачиваемой из выработки воды после завершения замачивания), необходимо фиксировать в журнале испытаний.

После проведения испытаний и демонтажа установки отбирают пробы грунта из зоны среза для определения влажности и степени водонасыщения. Если степень водонасыщения грунта окажется меньше, чем предусмотрено заданием, то испытание следует повторить с увеличением времени замачивания.

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

11.5 Проведение испытания по схеме неконсолидированного среза

11.5.1 На целик грунта передают сразу в одну ступень нормальные давления р, при которых будут производить срез целиков грунта. Значения р указаны в таблице 11.4.

Таблица 11.4

Если при этих значениях будет происходить выдавливание грунта в зазор между кольцом и поверхностью выработки, то испытание необходимо повторить на других целиках при меньших значениях давлений.

11.5.2 Сразу после передачи нормальной нагрузки производят срез целика грунта не более чем за 5 мин с момента приложения нормальной нагрузки.

При передаче касательной нагрузки ступенями их значения не должны превышать 10 % значения нормальной нагрузки, при которой производят срез (11.5.1), и приложение ступеней должно следовать через каждые 15 - 30 с.

При передаче непрерывно возрастающей касательной нагрузки скорость среза принимают в интервале 5 - 20 мм/мин так, чтобы срез произошел в течение указанного времени.

11.5.3 Момент окончания испытания устанавливают в соответствии с указаниями 11.4.5. По окончании испытания следует зафиксировать максимальную касательную нагрузку в процессе испытания и произвести операции, предусмотренные 11.4.5.

11.6 Проведение испытания по специально подготовленным поверхностям (способ «плашек») и методом повторного среза

11.6.1 При проведении испытаний по способу «плашек» необходимо произвести подготовку грунта в плоскости среза в следующей последовательности:

- после испытания на срез целика грунта природного сложения установка должна быть частично демонтирована (кроме анкерного устройства);

- целик грунта в кольце следует перевернуть срезанной поверхностью вверх;

- поверхность среза должна быть зачищена и выровнена заподлицо с краями кольца;

- в выработке следует зачистить поверхность грунта и выровнять в пределах площади, диаметр которой на 20 - 30 см должен превышать диаметр кольца.

11.6.2 В случае испытания с предварительным замачиванием грунт в кольце и на зачищенной поверхности выработки замачивают до заданного значения влажности.

11.6.3 После завершения подготовки грунта в плоскости среза целик грунта следует снова перевернуть и установить на зачищенную поверхность выработки.

Далее следует поднять кольцо вверх на 5 - 10 мм для образования в плоскости среза зазора между кольцом и поверхностью грунта выработки, смонтировать установку в целом и проводить испытание.

11.6.4 Испытание следует продолжать до тех пор, пока сопротивление срезу t не достигнет постоянного значения.

11.6.5 При проведении испытаний по способу повторного среза специальная подготовка грунта в плоскости среза не требуется.

После завершения среза целика природного сложения установку частично демонтируют, давление в домкратах снижают до нуля, снимают прогибомеры, регистрирующие вертикальные деформации. Показания горизонтальных прогибомеров остаются неизменными, т.е. фиксируют деформации сдвига, полученные при испытании целика.

11.6.6 В передней части сдвинутого целика устанавливают упор для возврата целика и гидродомкрат, опирающийся через подкладную плиту в стену выработки. Создавая в домкрате давление, перемещают сдвинутый целик в исходное положение, которое он занимал до начала сдвига. При достижении целиком исходного положения прогибомеры, фиксирующие горизонтальные деформации, покажут нулевые значения.

11.6.7 Домкрат и упор для возврата целика снимают и вновь монтируют установку. Производят сдвиг целика по ранее срезанной поверхности в соответствии с требованиями 11.4.

11.7 Обработка результатов

11.7.1 По измеренным в процессе испытаний значениям нормальной и касательной нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения t и s, МПа, по формулам:

_{; (11.1)}

_{, (11.2)}

где Q и Р - соответственно касательная и нормальная нагрузки к плоскости среза, кН;

А - площадь среза, см².

По измеренным в процессе испытаний значениям деформаций среза Dl, соответствующим различным напряжениям t, строят график зависимости t = f(Dl) (см. приложение Л).

За сопротивление грунта принимают максимальное значение t, полученное по графику t = f(Dl) при значениях деформаций Dl, не превышающих 50 мм.

11.7.2 Угол внутреннего трения j и удельное сцепление с определяют по графику t = f(p) (см. приложение Л), построенному по результатам не менее чем трех испытаний целиков грунта (11.1.3).

Значение с определяют как отрезок, отсекаемый осредняющей прямой графика, проведенной методом наименьших квадратов или графическим методом, на оси ординат, a tgj - как угол наклона этой прямой к оси абсцисс.

11.7.3 По графику t = f(p) проводят контроль испытаний. При разбросе опытных данных относительно осредняющей прямой более чем на 30 % среднего значения t результаты испытаний признают неудовлетворительными и испытания повторяют.

12 Методы вращательного, поступательного и кольцевого срезов

12.1 Сущность методов

12.1.1 Испытания грунта вращательным, поступательным и кольцевым срезами проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления грунта срезу t, угла внутреннего трения j, удельного сцепления с и оценки пространственной изменчивости прочности грунтов для песков, глинистых, органоминеральных и органических грунтов, в том числе с крупнообломочными включениями размерами 2 - 10 мм в количестве не более 15 % по массе.

Условия применения методов приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1

12.1.2 Характеристики определяют по результатам испытаний грунта в скважинах и в массиве вдавливающими и касательными нагрузками, передаваемыми на грунт через колонну штанг и рабочий наконечник различной конструкции в зависимости от способа передачи срезающего усилия.

12.1.3 Испытание вращательным срезом проводят в условиях практического отсутствия дренирования путем приложения горизонтальной касательной нагрузки и смещения грунта по цилиндрической поверхности, образуемой вращением крыльчатки ниже забоя скважины или в массиве.

Испытание поступательным срезом предварительно уплотненного или неуплотненного нормальным давлением грунта проводят путем приложения вертикальной касательной нагрузки и смещения грунта по боковой поверхности, образуемой в скважине вертикальным перемещением рабочего наконечника с поперечными лопастями.

Испытание кольцевым срезом предварительно уплотненного или неуплотненного нормальным давлением грунта проводят путем приложения горизонтальной касательной нагрузки и смещения грунта по цилиндрической поверхности, образуемой в скважине вращением рабочего наконечника с продольными лопастями.

12.1.4 Испытания поступательным и кольцевым срезами проводят по следующим схемам:

- консолидированный срез - для определения характеристик прочности песков средней плотности и рыхлых маловлажных и влажных, а также глинистых и органоминеральных грунтов с показателем текучести 0 £ I_L £ 0,75 в стабилизированном состоянии;

- неконсолидированный срез - для определения характеристик прочности водонасыщенных глинистых грунтов (S_r ³ 0,85) с показателем текучести I_l > 0,50 в нестабилизированном состоянии.

12.2 Метод вращательного среза

12.2.1 Оборудование и приборы

12.2.1.1 В состав установки для испытания грунта вращательным срезом должны входить:

- рабочий наконечник с лопастями (крыльчатка);

- штанги;

- устройства для создания и измерения крутящего момента;

- устройство для вдавливания крыльчатки в грунт.

Для испытания грунта в массиве установку дополняют устройством для отключения крыльчатки от штанг, позволяющим измерять трение штанг о грунт при неподвижной крыльчатке.

12.2.1.2 Конструкция установки должна обеспечивать:

- вдавливание крыльчатки в грунт ниже забоя опытной скважины или в массив и фиксацию ее на заданной глубине;

- передачу крутящего момента на крыльчатку;

- градуировку устройства для измерения крутящего момента;

- фиксирование штанг на заданной глубине, исключающее самопроизвольное вертикальное и горизонтальное перемещения штанг и крыльчатки.

12.2.1.3 Установки должны иметь технический паспорт, инструкцию по эксплуатации и градуировочную таблицу предприятия-изготовителя измерительного устройства.

12.2.1.4 Поверки измерительного устройства необходимо выполнять при получении его с предприятия и перед выездом на полевые работы, но не реже одного раза в 3 месяца, а также после выявления и устранения неисправностей измерительного устройства или замены его деталей. Результаты поверок следует оформлять актами.