Способ определения модуля деформации глинистых грунтов Советский патент 1987 года по МПК G01N33/24 

1

ИмоОрет еиир от1Г(1С11 гся к строи гсмц, стну, а именно к мехпмико грунтон я Фуидаме.нтостроенпго.

Цел1, ир обретеиия - повышение то ч- пости определения модуля деформации путем учета npiipoA bix вертикальных II боковых давлений в массиве грунта до я после откопки котлова а с соотношением ширины к глубине не менее 1i5.

На фиг. 1 дана эпюра- природных вертикальных ( ) и боковых (Сз ) давлений по глубине массива; на фиг.2 и 3 - эпюры природных вертикальных и боковых давлений после откопки котлована (С , О ); а фиг.4 - трафики изменения природных давлений по глубине по данным лабораторных испытаний на - эпюры дополнительных вертикальных и боковых давле)1ий от веса сооружений (j nG Jj ), на фиг. 6 - графики изменения вертикальных (С ) и боковых ) давлений при испытани образцов грунта в приборе трехосного сжатия на фиг.7 - эпюра структурной прочности () по глубине; на фиг.8- ;, ьюдуля деформации по глубине (Е); на фиг.9 - послойные перемещения грунта основания согласно способу и по данным полевого эксперимента.

Способ реализуют следующим образом. . .

В массиве грунта под будущим кот- лопаном измеряют природные вертикальные G и боковые (j давления в нескольких точках по глуби е мессдоза- ми с точностью до 0,005 МПа, внедряемыми в грунт при ПОМ01ДИ известных устройств для измерения деформаций п напряжений в основании. Строят эпюры и (5 f по глубине массива грунта. Определяют вертикальное -природное давление после откопки котлована по глубине массива по формуле G - (Н - Н ), где у - удельный вес грунта, Н - глубина рассматриваемой

точки, Н - высота котлована. Строят ,.пгпо

эпюры b

по глубине массива грунта

Затем проводят отбор iiepBoii серии образцов с различных глубин при тю- .мощи грунтоноса либо путем откопки шурфа. Помещают образ1да в стабиломет- ры или 10 компрессионные приборы с регулированием бокового давления. Последние представляют собой жесткое рабочее кольцо, разделенное на два полукольца, которые имеют возможность

0

8У08 .2

гдг игаться и разд11ИГ атГ)СЯ, уне./ шчивая или уменьшая боковое дапление на образец 1-руита.. Рабочее устанав- л1- вают на дно, способное отводить по5 ровую поду, отжимаемую из образца во время его нагружения. Вертикальной давление на образец в рабочем .кольце передают через штампы. Прикладывают к образцам грунта вертикальное и ковое давления, равные природн1,1м давлениям и (Т f на глубине отбора образцов, к выдерживают под давлениями до окончания процесса уплотнения. Затем снижают вертикальное давление от величины О До величины,- соотпетств пошей природному верти-, кальному д,ав1гению после откопки котлована без боковых деформаций образца, и регистрируют соответствующее изменение бокового давления от . величины ( до гзеличины, соответствующей природному боковому давлению

,, после откопки котлована (Т, . , и

« строят эпюры Uy по глубине.

Определяют дополнительное вертикальное G боковое давления от веса будущего сооружения по

0 оси фундамента по глубине массива rpyirra практическим либо теоретическим . Практически: путь заключается в установке опы7 ного штампа в шурфе и последгующем его нагру ;ен}Ш.

эг Штампы устанавливают так, чтобы их ось совпадала с осью внедренных в грунт месс доз. При нагружении штамца мессдоз л фиксируют значения давления

. AO;I ДО

G J, и и . . Затем отбирают вторую серию образцов с тех же глубин, что и первую серию.

О

Рассчитывают последовательности снятия природных давлений на образцы при их отборе, т.е. траекторию разгрузки образцов. Далее к образцам грунта второй серии, помещенным в

приборы, прякла,п;ывают вертикальное и боковое давле ия, равные природным

после откопки котлована Q Р и ,- п р п о

и г по траектор1ш разгрузки образ.цов при ПК отборе с регистрацией вер- тикальной и боковой € деформаций образцов, и выдерживают их под давлениями (5 Р (j до окончания

Л

процесса уплотнения грунта.

Попытают перт1п пл1,иое лаиление на

. прпо

образцы от величины и J до вели- чии1)1 даплеиия предела упругости грунта (структурной прочности) О ступенями по 0,005 МПа с регистрацией бокового давления G,. , вертикальной 2 и боковой и деформации образцов Определяют величины давления предела упругости грунта (5 по появлению дополнительных боковых давлений

Лоппрпо

Ь (, . сверх природных о . после

откопки котлована, необратимых деформаций уплотнения fg и боковых деформаций | и строят эрюры G по глубине. Затем ступенчато прикладывают к образцам дополнительные вертикальные 0 и боковые G давления с регистрацией деформаций у и б до вел1иииы полного вертикального давления, равного сумме природнрго после откопки и дополнительного г и ДО величины полного бокового давления соответственно .

Рассчитывают модуль деформации Е по результатам испытаний по глубине массива грунта в диапазоне вертикаль- .ных давлений от природного после откопки котлована б Р до суммы природного после откопки котлована и дополнительного от веса сооружения прпо . ,3 глубине отбора образцов по формуле

„„е я 1 - 2Л°- Р 1-.

где (Ко - коэффициент р ения, определяемый деформаций образца

где |Uo

-

А on

/е

доп

1 + +

.- сначала происходило резкое снижение G до О и небольшое снижение до Сз (в шурфе), а затем при отборе образца происходило понижение

- коэффициент бокового давления 7 ° ° Р испытании образцов

D ттп TjR лг% iav V UUKX r-uaTionr гг га ТТ1.1И а

в приборах к ним сначала прикладыва ли 6 J от О до G, , а затем одногрунта,

йб

Лоп

г-ДСП

t --J

UU A

е- - боковая деформация, соответствующая интервалу давлений

АОП

.-АОП ч

t J - вертикальная деформация, соответствующая интервалу давлений

После этого строят эпюры модуля деформации по глубине массива грунта.

Пример, ИсслеДованют подвер- гали массив грунта, сложенный лер1точ- ными суглинками текучепластичной консистенции, физико-механические свойства которых пp meдeны в таблице,

Измерения природных давлений производили на глубине ,9, 4,2i.4,6j 4,8, 5,2 м (фиг,1). На этих же глубинах отбирали десять образцов. Определяли вертикальное давление после

с отКопки котлована глубиной 3,5 по глубине массива (эпюра по глубине массива показана на фиг,2). Отобранные образцы размещали в компрессионные приборы с регулированием

- бокового давления и нагружали вертикальной и боковой нагрузкой, равной Р пр

(3 иО 1 по эпюре давлении на

фиг,1. После выдерживания образцов под этими нагрузками сштжали нерти- 5 кальное давление от ц до б- f и регистрировали изменения бокового

пр ™ПРТО J .

давления от Gi./ доОу (фиг,4),

.Строили эпюры по глубине массива (фиг,3). Определяли (3 1° и . доо

0 У ° упругости для фундамента диаметром 80 см и нагрузки н-а него 0,047-, 0,08 0,118 Ша, По результатам расчета строили эпюры

ДСП

И б-Г (фиг, 5),

г у

Затем снова отбирали образцы в количестве 15 шт с тех же глубин, помещали их в компрессионные приборы с регул1фованием бокового давления и прикладывали к ним вертикальное и

боковое давления, равные G

( по траектории разгрузки (фиг, 6), одновременно регистрируя вертикальное и боковое значения деформаций б и „ , Поскольку при откопке шурфа

- сначала происходило резкое снижение G до О и небольшое снижение до Сз (в шурфе), а затем при отборе образца происходило понижение

7 ° ° Р испытании образцов

7 ° ° Р испытании образцов

D ттп TjR лг% iav V UUKX r-uaTionr гг га ТТ1.1И а

в приборах к ним сначала прикладывали 6 J от О до G, , а затем одноJя рр п пряо

временно повышали j „ от О до С

и от (j Р до G fp (линия 0-1-2, фигГб),

Образ1№1 выдерживали под давлением и( в течение 48 ч. Затем повьш али Bfртикально(5 дпплсние от величины до величины предела

упругости (СТРУК1 УР11О 1 П 10Ч110СТи )

грунта с ступенями но 0,005 МПа с

регистрацией бокового давления G,

li

пертикапьпых И боконых f у деформаций. До достижения предела упругости грунта (5 не наблюдалось появления деформаций уплотнения Е ч также боковых дополнительных давлений С

У

сверх природных после откопки

котлована . Поэтому график давлений и де(}х2рмаций до величины

7,

имел BriA прямой, параллельной

оси Q (линия 2-3, фиг.6).

Определение величины давления предела упругости грунта 5 производили но появлению дополнительных давлений O сверх природных после откопки ко тлована G цР и по появлению деформаций уплотнения z тл боковых де- формацш Ей (точка 3, фиг. 6). Затем к обра:зцам грунта ступенчато прикла- дывапи вертикальное и боковое давления от до ( ) с регистрацией деформаций .у и (линия 3-4 фиг.6). После чего рассчитывали модуль деформации по глубине массива Унта п диапазоне давлений У до С 7 Для точки 1

(11 - 3,9 м) Л(Г 0,11 А МПа, лбе 0,37 (фиТ.б)ш 0,35, PI 0,72, Е 2,2 МПа.

Аналогичные вычисления проводили для всех точек отбора образцов. По результатам строили эпгоры модуля деформации по глубине (фиг.8). На фиг.9 показаны величины вертикальных по- слойнь1х перемещений грунта W основания, которые определяли из выражения W где 52 - величина вертикальной деформации образца для данной глубины (фиг.6), h -. высота слоя грунта между соседними точками отбор образца.

Для сравнения результатов, полу- ченных с помощью способа, на графиках приведены данные определения модуля деформации в полевом эксперименте . (фиг.2, 3, 7, 8).

Предлагаемый способ позволяет верно определить природное напряженное состояние гл1шистого грунта по глубине основания и его изменение в результате откопки котлована, учесть деформации набухания и расструктури- вания отбираемых образцов, траекто- pino разгрузки образцов, реальное соотношение вертикальных и боковых дав

18908fS

.пений и ociioiuiiHiii У Л Ч нмггл, четко определить дап.чепие предслл упругости и pa U iianHMHTb упругую и остаточную часть де(1)ормаций г-рунта, т.е. учесть все су1цестпенн1,о факторы, которые влияют на точность определения осадок фундаментов и модуля деформации грунта.

(О Форму -л а изобретения

5

0

5 0

0

5

5

Способ определения модуля деформации глинистых грунтов, включающий отбор нескольких серий образцов грунта, прилож м1ие к ним вертикального и бокового давления в приборах трехосного сжатия, измерение деформаций образцов грунта и расчет по полученным данным модуля деформации, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения модуля деформации путем учета природных вертикальных и боковых давлений н массиве грунта до и после откопки котлована с соотношением ширины к глубине не менее 1:5, перед приложением давления к образцам измеряют пр1 фодные верт1П альные и боковые давления в нескольких точках по глубине массива грунта, затем к образцам пер- вой серии прикладывают вертикальные и боковые давления, равные природнымj вертикальное давление снижают до не- личины, соответств ующей природному вертикальному дaвлe пo после откопки котлована на глубине отбора образцов и фиксируют боковое давление, соот-. ветствующее природному боковому давлению после откопки котлована на глу- бине отбора образцов, а к образцам грунта второй серии прикладывают вер-- тикальные и боковые давления, соответствующие природным давлениям поели от копки котлована, в той же последо- ,вательности, в которой происходило снятие при отборе образцов грунта, и выдерживают при этизч давлениях до окончания процесса уплотнения грунта, затем к этим образцам грунта ступенчато прикладывают вертикальное давление до величины предела упругости грунта, после чего вертикальное и бог ковое давления ступенчато повышают до величины, равной сумме природных дав- лений после откопки котловала н дополнительных давлений от веса сооружения на глубине отбора образцов грунта, при этом фиксируют вертикальные и боковые давления и деформации.

713189088

а модуль деформации грунта рассчл- откопки и дополнительного от веса тывают в диапазоне вертикальных дав- сооружения на глубине отбора образцов. пепт от природного после откопки учетом боковых деформаций образцов котлована до суммы природного после грунта.

19,0

1,02

0,38

О 0.02 0.06 0,08 ,мпа

1,0

0,15 0,02

12

2,21

1

Фиг.1

О о,сг 0,06

прпо

V

. Полебои SKCnefXJMefim.

v

Теорий vx

Фыг.Z

О 1,0

2,0 10 .0 5.0 И,м

0,02 1-

0.06 /7Х

х полевой

эксперимент

По предлоге - вмому способу

Фиг. 3

0.06 /7Х

прпо

0,02 ОМ Фиг.Ц.

,Mna

0,02 0.06

у,.

0,10

7

3

vi/ vy

///

Фиг. 5

}, пу

L

0.04 0.02

О 0.02

0,011

2

Фиг. 6 О 0.01 0,02 0.03 от 0.05 г.МПа

0.02 О.оц 0.0В 0.08 О.Ю ОЛ ,

V F

3.9 kl

4.5

По способу

5.2 н,м

ПолеЗой эксперимент.

Фиг.7

О W 2.0 3.0 Н.О Sfl 6Я 10 8,0 3.0 10.0 е.МПа

Фиг.8

о

5

ПшВой

// эксперимент

/

Редактор А.Шандор

Составитель Г.Мартынова

Техред Н.Глущенко Корректор Г.Решетник

Заказ 3206Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная А

/5

-№

/

Фиг.9

Изобретение относится к области строительства и может использоваться для определения модуля деформации основания. Целью изобретения является повьшюние точности определения модуля деформации путем учета природных вертикальных и боковых давлений в массиве грунта до и после откопки котлована с соотношением ширины К глубине не менее чем 1:5. Для этого перед приложением к образцам грунта давления измеряют природные вертикальные (G ) .и боковые (GU ) давления в нескольких точках по глубине массива. К первой серии образцов прикладывают давления, равные измеренным, затем снижают вертикальное давление до его величины после откопки котлована .г-ПрПО . Vo2 ), фиксируя соответствующее боковое давление после откопки котлована (и °). К образцам второй серии пр1икладывают вертикальные (CJ) и боковые () давления соответствующие лрпо прпо и О в той последовательг г- у ности, в которой происходило их снятие при отборе образцов. Затем к образцам грунта прикладывают 3„, до величины предела упругости грунта и далее (j ивц , равные сумме СУ и СУиР и дополнительных давлений от веса сооружения (( ) на глубине обора образцов. Модуль деформации расчитьгаают в диапазоне давлений прло лрсто дои О - (о 2 Z учетом боковых деформаций. 9 ил. 1 табл. Ф (Л с сиэ СХ) со о оь