Способ испытания грунта прессиометром Советский патент 1990 года по МПК E02D1/02 

Изобретение относится к инженерно- строительным изысканиям и используется для определения характеристик механических свойств грунтов оснований зданий и сооружений.

Целью изобретения является повышение достоверности определяемых характеристик за счет исключения перенапряжения грунта при нагружении и разгрузке.

На чертеже изображено устройство для реализации способа.

Устройство содержит зонд 1 с эластичной оболочкой, магистраль 2, емкость известного объема 3, источник давления 4, манометры 5, 6 и 7, вентили 8, 9 и 10. Вентиль 8 имеет шкалу, проградуированную на скорость перепускания воздуха. Вентиль 10

предназначен для выпуска воздуха из емкости 3 в атмосферу.

Способ испытания грунта прессиомет- ром реализуется следующим образом.

Зонд 1 помещают внутрь скважины на заданную глубину и во внутреннюю его полость передают ступенчато-возрастающее давление Предварительно в емкость 3 известного объема от источника давления 4 передают давление, достаточное для передачи 8-10 ступеней давления в полости зонда 1. Затем вентиль 8 ставят в положение отсчета по шкале, соответствующее заданной скорости перепускания воздуха из емкости 3 в магистраль 2 зонда 1 прессиометра.

После достижения заданного давления в магистрали 2, контролируемого по манометру 5, вентиль 8 закрывают и продолжают

сл

чд

4 v| Ю

о

наблюдение до стабилизации деформаций грунта в соответствии с известными критериями быстрого или медленного режимов, после чего прикладывают очередную ступень давления. Уменьшение давления в магистрали 2 (разгрузку) осуществляют следующим образом.

В емкости 3 через вентиль 10 уменьшают давление, закрывают вентиль 10, затем открывая вентиль 8, перепускают воздух из зонда 1 и магистрали 2 в емкость 3 в течение фиксированного времени.

Радиус зонда 1 прессиометра вычисляют после завершения нагружения по формуле .

R. vRo2 i (go-go-vr-Pi-УМ

HI HO + J7rE(Pi-Pa)

где Ro - радиус зонда прессиометра в начальном состоянии, си;

Qo и qi - давление в емкости 3 известного объема соответственно начальное и после передачи данной ступени давления j магистраль 2, КПа;

PI - давление воздуха в магистрали 2 и зонде 1 прессиометра на даннбй ступени нагружения, кПа;

Ра - атмосферное давление, кПа;

Уг- объем резервуара (емкости 3 известного объема);

VM - объем магистрали 2, см3; - длина зонда 1 прессиометра, см.

Для определения радиуса зонда 1 при разгрузке необходимо предварительно зафиксировать объем воздуха Vp в зонде 1 при максимально достигнутом давлении Р в магистрали 2, а давление qi в емкости 3 уменьшить, например, до атмосферного Ра. В этом случае радиус зонда 1 прессиометра вычисляется по формуле

о -V г()УмТ(Р + Р1уУг+дГУ7 R| Ro +пЪ(Р + Ра)

где PI - давление воздуха в магистрали 2 и в зонде 1 прессиометра на данной ступени разгрузки, кПа.

Далее по полученным в опыте значениям давления Pi и радиусов RI зонда 1 прессиометра вычисляют характеристики механических свойств грунта.

Пример. Испытание суглинка тугопла- стичной консистенции выполняют прессио- метром ПВ-60 в четырех скважинах диаметром 7,0 см на глубине 1 м от поверхности. В емкости 3 объемом см3 создают начальное давление кПа, которое передают в зонд 1 прессиометра и производят нагружение грунта с помощью

зонда 1 в течение времени, которое рассчитывают по формуле

t гл m 1 m z -J L 4 + 30 (е - 0,5),

где mi - коэффициент, равный 1 при нагрузке грунта;

гп2 - коэффициент, равный 1 для медленного режима испытания и равный 0,3 для быстрого режима испытания;

JL - показатель текучести грунта, равный 0,92;

е - коэффициент пористости, равный 1,13. Это время составляет 15с.

Таким образом, в течение 15с производят нагружение грунта до давления Р 150 кПа. Далее производят выдержку этого давления на грунт до стабилизации де- формации и разгрузку грунта.

Разгрузку грунта от давления Р 150 кПа до давления Р| 50 кПа проводят в течение времени, которое рассчитывают по формуле

t гл m 1 m z 3 L 4 + 30 (е - 0,5),

где mi - коэффициент равный 0,5-0,31 при разгрузке грунта;

mz- коэффициент равный 1 для медленного режима испытания и равный 0,3 для быстрого режима испытания;

GL показатель текучести грунта, равный 0,92;

е - коэффициент пористости грунта,

равный 1,13.

В таблице приведены результаты испытаний двух разновидностей грунтов, которые можно характеризовать как почти

противоположные представители (по содержанию воды и фильтрационной способности) общей совокупности грунтовых сред: маловлажного среднезернистого песка средней плотности (коэффициент пористости ,7) и текучепластичной глины (коэф- фициент пористости е 1,13, показатель текучести ,92).

Испытания выполнены при одной ступени давления (200 кПа для песка и 100 кПа для глины) в быстром и медленном режиме,

а также при последующей разгрузке.

1-05,

где Р - начальное давление;

Pst - установившееся давление. Анализ данных таблицы показывает следующее,

Оптимальное время to передачи давления на грунт при нагружении в медленном режиме составляет 5 мин для песка и 24 мин - для глины. Время to при быстром режиме испытаний уменьшается до 1,5 мин для песка и до 9 мин для глины. Превышение времени t0 передачи давления сверх оптимальных значений не влияет на результаты опытов: запредельный режим существует только при значениях времени передачи давления, меньших оптимального, при этом, возникает недопустимое перенапряжение грунта, характеризуемое отношениями ц 1,05, что усложняет обработку результатов опытов. Значение времени to при разгрузке меньше, чем указанные в таблице, в 2-5 раз.

Таким образом, создание нагрузки и разгрузки на грунт в течение оптимального времени t0 исключает перенапряжение грунта (возможное при времени передачи воздуха, меньшем to), а также сокращается продолжительность испытания. При этом повышается достоверность определения искомых характеристик грунтов и упрощается расшифровка экспериментальных данных за счет создания более определенного, чем в известном способе режима нагруже- ния.

Формула изобретения

Способ испытания грунта прессиомет- ром в скважине, включающий нагрузку

грунта путем передачи воздуха из емкости известного объема в емкость зонда пресси- ометра, выдержку грунта под давлением до стабилизации деформации и разгрузку грунта путем передачи воздуха из емкости зонда прессиометра в емкость известного объема, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определяемых характеристик за счет исключения пе- ренапряжения грунта при нагружении и разгрузке, нагружение и разгрузку осуществляют в течение времени, определяемого по формулам

tn mi гп2 (е-0,5); 1гп mi,m2lL 4+30 (е-0,5) ,

где tn - время нагружения и разгрузки песчаных грунтов, мин;

Тгл - время нагружения и разгрузки пы- левато-глинистых грунтов, мин; mi - коэффициент, равный 1 при нагрузке грунта и равный 0,5-0,3 при разгрузке грунта;

т2 - коэффициент, равный 1 для медленного режима испытания и равный 0,3 для быстрого режима испытания;

тз - коэффициент, равный 1 для крупно-, средне- и мелкозернистых песков и равный 2 для пылеватых песков;е - коэффициент пористости грунта; | показатель текучести грунта ,25).

Изобретение относится к области инженерно-строительных изысканий и используется для определения характеристик механических свойств грунтов оснований зданий и сооружений. Целью изобретения является повышение достоверности определяемых характеристик за счет исключения перенапряжения грунта при нагружении и разгрузке. Для достижения этой цели способ испытания грунта прессиометром, включает нагрузку грунта путем передачи воздуха из емкости известного объема в емкость зонда прессиометра, выдержку грунта под давлением и разгрузку путем передачи воздуха из зонда прессиометра в емкость известного объема, при этом нагружение и разгрузку осуществляют в течение времени, которое определяют по формулам, для грунтов различной консистенции. 1 ил., 1 табл.