Способ прессиометрических испытаний грунта в скважине и прессиометр для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК E02D1/00 G01N3/10 

емкости посредством распределитель-ть. 1086066 поочередного их под ючения

1. Способ прессиометрических испытанш грунта п скважине, включающий нагружение стенок скважины ступенями возрастающего давления до стабилизации деформаций грунта на каждой ступени, измерение их и определение по полученным данным деформативных характеристик грунта, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности прессиометрических испытаний, нагружение производят заданным объемом воздуха, сжатого в емкости известного объема до начального на данной ступени давления, а после стабилизации деформации грунта регистрируют изменившееся давление воздуха и определяют радиус зонда по формуле g Уо-(р;-.Рс)4т crVj - приршдение объема зонда на всех ступенях, предшествующих рассчитываемой, , h - длина (высота оболочки зонда. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжатие воздуха для нагружения грунта двумя последующими ступенями производят одновременно в двух емкостях известного идентичного объема. 3.Прессиометр для испытаний грунта в скважине, включающий зонд с корпусом и эластичной оболочкой, источник высокого давления, магистраль и измерительные приспособления , отличающ и и СП тем, что он снабжен двумя емкостями известного

Изобретение относится к инженер геологии, в частности к исследованию физико-механических свойств грунтов при инженерно-геологически изысканиях дпя строительства. Известен способ прессиометричес ких испытаний грунта в скважине, включающий нагружение стенок скваж ны ступенями возрастающего давлени выдерживание каждой ступени давлен до условной стабилизации деформаци измерение радиальных перемещений оболочки камеры зонда и определени характеристик грунта. Дпя осуществления способа используют зонд-пре сиометр, включающий рабочую камеру с тастичной оболочкой, источник высокого давления и измерительные приспособления для измерения давления и радиальных перемещений оболочки С 1 D. Недостатком указанных способов испытаний и устройства является зна чительная длительность одного испытания, время которого составляет несколько часов, а иногда и более суток. Наиболее близким техническим ре,шением к предлагаемому являются прессиометр для испытания грунта в скважине, включающий зонд с корпусом и эластичной оболочкой, источник высокого давления, магистраль и измерительные приспособления и способ прессиометрических испытаний грунта в скважине, реализуемый с помощью данного прессиометра, включакиций нагружение стенок скважи

fp-p v-(P-p )Vt(p p).

n n P n / 0 n-1 0 - 1

Fo

Rp

радиус корпуса зонда,

см: P. атмосферное давление, кгс/см ;

ITMP; PO)

- избыточное давление в емкости известного объема на п-й ступени нагружения. ВЫ ступенями возрастающего давления до стабилизации деформаций грунта на каждой ступени, измерение их и определение по полученным данным деформативных характеристик грунта Г2Д. Недостатком данного способа и устройства является дпительность испытаний вследствие того, что способ предусматривает поддержание постоянного давления до стабилизации деформации, заключающееся в многократной подаче сжатого воздуха от источника высокого давления к зонду. Указанная регулировка давления приводит к возникновению колебаний грунта и, как следствие, к значитальной дпительности процесса стабилизации грунта. Цель изобретения - повьшение произ водительности прессиометрических испытаний. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прессиометрических испытаний грунта в скважине, включающему нагружение стенок скважины ступенями возрастающего давления до стаб|шизации деформации грунта на каждой ступени, измерение их и определение по полученным данным деформативных характеристик а грунта, нагружение производят заданным объемом воздуха, сжатого в емкости известного объема до начального на данной ступени давления, а после стабилизации деформации грунта регистрируют изменившееся давление воздуха и определяют радиус зонда по формуле P| - избыточное давление после деформации грунта на п-й ступени нагружения, кгс/см избыточное давление после стабилизации деформации грунта (п-1)-й ступени нагружения, кгс/см, внутренний объем воздушной полости емкости известного объема, см, VP - внутренний объем магистраirn-1 ли к зонду, см, - приращение объема зонда на всех ступенях, предшествующих рассчитываемой, см, b - длина (высота) оболочки зонда. Причем сжятие воздуха для нагружения грунта двумя последующими сту нями давлений производят одновремен но в двух емкостях известного идентичного объема. Прессиометр для испытаний грунта в скважине, включающий зонд с корпу сом и эластичной оболочкой, источни высокого давления и измерительные приспособления, снабжен двумя емкос тями известного идентичного объема с приспособлениями для регулирования воздушного объема и контроля давления, при этом емкости посредст вом распределительных устройств сое динены с источником высокого давления, атмосферой и магистралью с зон дом с возможностью поочередного их подключения. На фиг. 1 изображена схема прессиометра для испытания грунта в скважине, на фиг. 2 - Прессиометр, общий вид; на фиг. 3 - прессиометрическая кривая. Прессиометр состоит из зонда 1 с эластичной оболочкой, магистрали 2, которая через регулирующие венти ли 3 и 4 соединена с одной из двух емкостей 5 и 6, известного и иденти ного объема, а через вентиль 7 с атмосферой. Емкости 5 и 6 через регулирующие вентили 8-10 и редукци онный клапан 11 соединены с источни ком 12 высокого давления, например баллонами со сжатым газом, а также с манометрами 13 и 14 соответственн и через вентили 15 и 16 - с атмосферой. Каждая из емкостей 5 и 6 выполне на с возможностью регулирования воздушного объема, например, с помо 64 ью добавления или слива |не показао известного объема жидкости. Способ прессиометрических испытаий грунта в скважине реализуется ледуюпщм образам. Перед началом работы объем воздушных полостей емкостей 5 и 6 путем на лива и слива Ж1 дкости устанавливают определенном известном отношении к объему магистрали 2, который предварительно измеряют. Перед опусканим зонда 1 в скважину емкости 5 и 6 магистраль 2 через вентили 15, 16 и 7 соединяются с атмосферой, ри этом эластичная оболочка зонда 1 прижата т корпусу, т.е. камера зона 1 имеет нулевой объем. Зонд 1 магистралью 2 опускают в скважину, после чего осуществляют нагружение грунта заданным объемом воздуха, сжатого до начального для данной ступени цавления Рп (т.е. Р, Р Р; , -, Р.,) в емкостях 5 J, ..., Pj) в емкостях 5 и 6 известного объема. На каждой из ступеней заданньй объем воздуха перепускается из емкостей 5 и 6 известного объема в магистраль 2 с зондом 1 так, что по мере де(1юрмирования грунта давление в системе, емкость известного объема магистраль-зонд снижается до конечной величины Р (т.е. Р , р Р Р) f 2 , . .. , 1 . , . . . , i п; Нагружение грунта производят ступенями возрастающего давления, этого в одной емкости 5 создают избыточное давление Р, а в емкости 6 - избыточное давление Р + - , при Вентили 8 и 9 закрываэтом Р| Р; ют. Затем давление PJ из емкости 5 через вентиль 3 перепускают в магистраль 2 с зондом 1. По окончании процесса де(; юрмации на данной ступени нагружения с помощью вентиля 3 отключают магистраль 2 и зонд t от емкости 5 и вентилем 4 подключают емкость 6 с избыточным давлением Р-+-, т.е. перепускают давление в магистраль 2 и зонд 1. Во время протекания процесса деформации грунта на данной ступени создают избыточное давление на следующей ступени нагружения. По окончании исследований вентилем 7 сбрасывают давление в зонде 1, эластичная оболочка возвращается в свое исходное положение, и устройство готово для испытаний грунта на новой глубине. На каждой ступени нагружения фиксируются величина начального Р и ус тановившегося после стабилизации деформации Р давления и расчетным способом находят суммарное приращение объема зонда . что поз1(p-pMv 2 In п/ Р о Используя полученные данные, рассчитывают деформативные характеристи ки грунта, например модуль деформации грунта Е по формуле LJ - К. Г- I где г - начальный радиус скважины , см; ДР - приращение давления на стен

ку скважины между двумя точками на линейном участке приращения деформаций АВ (фиг. 3), причем

,| , кгс/см,

прирашение перемещении стеАТС ки скважины, соответствующее Др, см.

k - корректируквдий множитель. Пример конкретной реализации способа прессиометрических испытаний грунта в скважине.

Испытания проводятся с зондом диаметром 108 мм в скважине диаметром П2 мм на глубине 6,25 м при уровне грунтовых вод 2,7 м, в до7 и после перепуска, достижения стабилизированного состояния и выдержки фиксируется давление Р . Давление Pj, и Р фиксируется манометрами 13 и 14с ценой деления 0,064 кгс/см , что обеспечивает необходимую точность измерения приращения радиуса, т.е. 0,1 мм. В процессе опыта на программном

микрокалькуляторе (ввод Рр и Г,,

в делениях) на каждой из ступеней

п

определяется cAV cAv n

.14

(как внутренш й под оболочкой, так и наружный с учетом утоньшения резины) воляет контролировать его объем при провед(шии испытания „ Окончательный радиус зонда R на п-й ступени нагружения находят по IVWP 4Р1 пи/ о п-1 o/j. Р) ломитовом грунте. В емкостях известного объема 5 и 6 (фиг. 1 и 2 установлен объем см, равный внутреннему объему Vp магистрали 2 к зонду 1. На каждой из ступеней нагружения в емкостях известного оГтзема последовательно н попеременно (для каждой из 2-х ис:пользуемых емкостей) устанавливается давление

Модуль деформации грунта вычисляется по значениям линейного участка прессиометрической кривой (ступени 4-8; соответственно, 34,1; 34,2; 34,2; 34,2)

° 5:850-j765 - / В прототипе аналогичные измерения занимают около 4 ч вместо 40 мин-по предлагаемому.способу. ю

Использование предлагаемого изобретения позволяет сушественно повысить производительность прессиометрических испытаний путем уменьшения времени проведения исш 1таний в несколько раз, а также уменьшения трудоемкости операций контроля cHHMaefUx параметров.

Фиг.

5,г

2 I Г S W Рп кго/сн 2

8 Фиг.З