Грунты. Методы полевых испытаний на срез в скважинах и в массиве

Далее для получения установившегося крутящего момента необходимо продолжить вращение крыльчатки с угловой скоростью 2-3 градуса в секунду (2-3 рад/мин) до полной стабилизации значений крутящего момента в процессе 2-3 полных оборотов и зафиксировать установившееся показание измерительного устройства .

2.4.2. При испытаниях грунтов в скважинах допускается трение штанг крыльчатки о грунт не учитывать и крутящий момент за счет трения штанг принимать равным нулю.

2.4.3. При испытаниях грунтов в массиве для получения крутящего момента за счет трения штанг следует с помощью отключающего устройства отключить крыльчатку от колонны штанг и определить величину по методике, изложенной в п. 2.4.1 для получения .

2.4.4. Испытания в массиве (во избежание больших погрешностей) допускается производить до глубины, где 0,5. При 0,5 испытания необходимо производить в скважинах.

2.4.5. Результаты испытаний следует заносить в "Журнал полевых испытаний грунтов методом вращательного среза" (рекомендуемое приложение 3).

2.4.6. После окончания испытаний грунтов на срез опытную скважину необходимо тампонировать грунтом и закреплять знаком с соответствующей маркировкой.

2.5. Обработка результатов

2.5.1. Обработку результатов испытаний следует выполнять по данным, внесенным в журнал (п. 2.4.5).

2.5.2. Максимальный крутящий момент , установившийся крутящий момент и крутящий момент за счет трения штанг в кН·см (кгс·см) надлежит вычислять на основании исходных данных по формулам:

; (2)

; (3)

, (4)

где - постоянная измерительного устройства, определяемая по формуле (1), кН (кгс);

- максимальное показание измерительного устройства, см;

- установившееся показание измерительного устройства, см;

- показание измерительного устройства, характеризующее трение штанг о грунт при отключенной крыльчатке, см.

2.5.3. Максимальное сопротивление грунта срезу и установившееся сопротивление грунта срезу в МПа (кгс/см ) вычисляют по формулам:

; (5)

; (6)

где - постоянная крыльчатки, определяемая по формуле (1) справочного приложения 1, см .

2.5.4. Для глинистых грунтов с в нестабилизированном состоянии определяют по полученным значениям удельное сцепление в МПа (кгс/см ), принимая и =0.

2.5.5. Показатель структурной прочности грунта при срезе надлежит вычислять по формуле

. (7)

Структурную прочность грунта при срезе следует определять по табл. 3.

Таблица 3

2.5.6. Характер пространственной изменчивости сопротивления грунта срезу в МПа (кгс/см ) определяют по полученным значениям в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-75.

3. МЕТОД КОЛЬЦЕВОГО СРЕЗА

3.1. Испытания грунтов методом кольцевого среза следует производить для определения прочностных характеристик - угла внутреннего трения в градусах и удельного сцепления в МПа (кгс/см ).

3.2. Значения прочностных характеристик грунта и следует устанавливать по величинам нормального давления в МПа (кгс/см ) и сопротивления грунта срезу и МПа (кгс/см ), относящегося к одному инженерно-геологическому элементу (слою) в соответствии с ГОСТ 20522-75, по уравнению

. (8)

Величину надлежит определять не менее чем при трех различных значениях для инженерно-геологического элемента (слоя).

3.3. Аппаратура

3.3.1. Для испытания грунта методом кольцевого среза необходимо применять установки, состоящие из следующего основного оборудования:

рабочего наконечника, состоящего из распорного штампа с продольными лопастями;

штанг;

устройств для создания и измерения нормальною давления;

устройств для создания и измерения крутящего момента;

приборов для измерения деформации сжатия и среза грунта.

3.3.2. Аппаратура для испытания грунта методом кольцевого среза должна отвечать основным требованиям, изложенным в табл. 4.

Таблица 4

3.3.3. Конструкции установок должны обеспечивать:

вдавливание продольных лопастей в грунт;

фиксирование штанг по заданной глубине, исключающее самопроизвольное вертикального перемещение продольных лопастей и штанг в процессе испытания грунта на срез;

передачу и измерение нормального равномерного давления на распорный штамп;

передачу и измерение ступенчатого или непрерывно возрастающего горизонтального срезающего давления на продольные лопасти;

тарировку измерительных устройств.

3.4. Подготовка к испытанию

3.4.1. Подготовку к испытанию грунта следует производить в соответствии с требованиями пп. 2.3.1-2.3.4; 2.3.8-2.3.11.

3.4.2. Перед проведением испытания грунта методом кольцевого среза необходимо тарировать:

устройство для измерения крутящего момента (в соответствии с требованиями п. 2.3.5);

устройство для измерения нормального давления. По результатам тарировки следует составлять график (таблицу) зависимости нормальной нагрузки в кН (кгс) от показаний измерительного устройства в атм.

3.4.3. В интервале 1,0 м выше и ниже отметки испытания грунтов опытные скважины необходимо проходить, соблюдая требования п. 2.3.6; при этом наконечник, используемый для проходки скважин вдавливающим или ударно-канатным (забивным) способом кольцевым забоем, должен быть в верхней его части дополнен расширителями для срезания грунта с измененными свойствами после проходки скважины башмаком наконечника.

3.4.4. Подготовленную колонну штанг с рабочим наконечником общей длиной на 0,8-1,2 м больше глубины отметки испытания следует опустить в скважину, постепенно наращивая эту колонну.

3.4.5. Верх колонны штанг надлежит соединить с головкой устройства для создания крутящего момента, а распорный штамп - с головкой устройства для создания нормального давления.

3.4.6. На установке необходимо смонтировать устройства для измерения нормального давления и крутящего момента, приборы для измерения деформации сжатия и среза грунта. Измерительные приборы надлежит защитить от воздействия атмосферных осадков.

3.4.7. Распорный штамп следует нагружать ступенями нормальных давлений по 0,01-0,02 МПа (0,1-0,2 кгс/см ) до его соприкосновения со стенками скважины. При этом каждую ступень давления надлежит создавать за 1-2 мин.

Момент соприкосновения распорного штампа со стенками скважины следует устанавливать по показаниям прибора для измерения деформации сжатия грунта. С учетом величины горизонтального перемещения стенок распорного штампа необходимо определить диаметр скважины после предварительного уплотнения грунта в см.

3.5. Проведение испытания

3.5.1. При толщине инженерно-геологического элемента (слоя) менее 4,5 высоты рабочего наконечника испытания грунта для определения значения и следует производить в нескольких опытных скважинах, расположенных друг от друга на расстоянии 1-3 м.

3.5.2. Испытания грунта в опытных скважинах следует производить при консолидированном или неконсолидированном режимах.

Консолидированный режим испытания необходимо применять для определения прочностных характеристик песков крупных, средней крупности, мелких и пылеватых, средней плотности и рыхлых, маловлажных и влажных, а также глинистых грунтов с показателем консистенции 0 0,75 в условиях стабилизированного состояния.

Неконсолидированный режим испытания надлежит применять для определения прочностных характеристик глинистых грунтов с показателем консистенции 0,50 при степени влажности 0,8 в условиях нестабилизированного состояния.

3.5.3. При консолидированном режиме испытания сначала следует произвести предварительное уплотнение грунта, а затем - срез грунта в процессе ступенчатого или плавного увеличения срезающего давления.

3.5.4. Предварительное уплотнение грунта в стенках скважины следует производить нормальными давлениями , при которых в последующем определяют сопротивление грунта срезу .

Нормальное давление следует передавать на грунт последовательно ступенями ; величины давления и их ступеней указаны в табл. 5.

Таблица 5

Каждую ступень давления при предварительном уплотнении необходимо выдерживать не менее:

для песчаных грунтов - 5 мин;

для глинистых грунтов - 30 мин;

конечную ступень - до условной стабилизации деформации сжатия грунта.

За условную стабилизацию деформации сжатия следует принимать приращение осадки грунта, не превышающее 0,1 мм за время, указанное в табл. 6.

В процессе предварительного уплотнения грунта надлежит записывать в журнал испытаний величины деформации сжатия грунта.

Таблица 6