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
Показатель структурной прочности грунта при срезе |
Структурная прочность грунта при срезе |
=1 |
Отсутствует |
1 2 |
Низкая |
2 5 |
Средняя |
5 |
Высокая |
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
Состав аппаратуры и ее характеристика |
Основные параметры аппаратуры при испытании грунтов методами |
|
|
кольцевого среза |
поступатель ного среза |
1. Распорный штамп размерами, мм: высота (длина) минимальный диаметр (ширина) максимальный диаметр (ширина) 2. Лопасти размерами, мм: толщина высота (длина) рабочая ширина 3. Расстояние между соседними лопастями по вертикали, мм 4. Устройство для создания нормального давления; максимальное нормальное давление, МПа (кгс/см ), не менее 5. Устройство для измерения нормального давления; погрешность измерения нормального давления, МПа (кгс/см ), не менее |
200-300 87 146 0,5-1 200-300 10 - 0,6(6) 0,01(0,1) |
240-320 87 146 0,5-1 20-146 5-10 40 0,6(6) 0,01(0,1) |
6. Устройство для создания крутящего момента; максимальный крутящий момент, кН·см (кгс·см), не менее 7. Устройство для измерения крутящего момента; погрешность измерения крутящего момента, кН·см (кгс·см), не менее 8. Устройство для создания срезающего давления; максимальное срезающее давление, МПа (кгс/см ), не менее 9. Устройство для измерения срезающего давления; погрешность измерения срезающего давления, МПа (кгс/см ), не менее 10. Прибор для измерения деформации сжатия грунта; погрешность измерения деформации сжатия грунта, мм, не менее 11. Прибор для измерения деформации среза грунта; погрешность измерения деформации среза грунта, мм, не менее |
20(2000) 0,4(40) - - 0,1 0,1 |
- - 0,5 (5) 0,01 (0,1) 0,1 0,1 |
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
Вид и состояние грунта |
Испытания на глубине, м |
Нормальное давление , МПа (кгс/см ) |
Ступени давлений, , МПа (кгс/см ) |
||
|
|
|
|
|
|
Песчаные: пески крупные средней плотности и рыхлые; средней крупности |
1-5 |
0,05 (0,5) |
0,15 (1,5) |
0,25 (2,5) |
|
средней плотности; мелкие средней плотности. |
5-10 |
0,10 (1,0) |
0,20 (2,0) |
0,30 (3,0) |
0,05 (0,5) |
Глинистые с показателем консистенции 0 0,50 |
10-20 |
0,15 (1,5) |
0,25 (2,5) |
0,35 (3,5) |
|
Песчаные: пески средней крупности и мелкие рыхлые; пылеватые средней |
1-5 |
0,05 (0,5) |
0,10 (1,0) |
0,15 (1,5) |
0,0025 -0,05 |
плотности и рыхлые. |
5-10 |
0,05 (0,5) |
0,15 (1,5) |
0,25 (2,5) |
(0,25-0,5) |
Глинистые с показателем консистенции 0,50 0,75 |
10-20 |
0,10 (1,0) |
0,20 (2,0) |
0,30 (3,0) |
|
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
Вид и состояние грунта |
Время, мин, условной стабилизации деформации |
|
|
сжатия |
среза |
Песчаные: пески крупные со степенью влажности 0 0,8; средней крупности и мелкие - с 0,5 |
30 |
1 |
Песчаные: пески средней крупности и мелкие со степенью влажности 0,5 0,8; пылеватые - с 0,5. Глинистые с показателем консистенции 0 0,25 |
60 |
3 |
Песчаные: пески пылеватые со степенью влажности 0,5 0,8. Глинистые с показателем консистенции 0,25 0,75 |
120 |
5 |