Способ определения напряженного состояния грунтового массива Советский патент 1990 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству и горному делу, в частности к способу исследований напряжений в грунтовом массиве, преимущественно в насыпных грунтах под действием работающих горнотранспортных машин, и может быть использовано для решения практических задач при определении осадок и несущей способности грунтовых оснований.

Цель изобретения - расширение информативности способа за счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве.

На Фиг. 1 показаны эпюры распределения напряжений по глубине: кривая 1 - нормальных 6(по показаниям датчиков), кривая - эквивалентных 6,(по Данным статического зондирования) , кривая 3 - приведенных касательных С пр. Фиг. 2 - распределение сопротивлений зондированию (q) по глубине массива (Z), на фиг.З - зависимость сопротивления зондированию (q) от нормальных напряжений (6) в одометре; на фиг. 4 - зависимость относительных осадок от нормальных и касательных напряжений е f (&„,).

ел 1

35 ЭЭ ЗЭ

Способ осуществляют следующим образом.

До установки машины в массиве размещают датчики давления посредством i горных выработок (щели, скважины, шурфы) на разной глубине в пределах активной зоны сжатия, фиксируют показания датчиков в процессе передвижения машины по месту размещения дат- чиков, по среднемаксимальным давлениям строят эпюру распределения нормальных напряжений по глубине (фиг.1. кривая 1). Данные напряжения считаются приведенными нормальными компо- нентами, действующими равномерно по горизонтальным площадкам.

После того, как машина проработала на месте установки датчиков некоторое время и сместилась в сторону, вблизи от датчиков производят статическое зондирование массива и по ре- зультатам строят графики q f(Z) распределения сопротивления зондированию (q) по глубине массива (Z). Затем отбирают из отвала образцы, помещают в крупногабаритный компрессионный прибор (одометр) и производят многократное статическое зондирование через отверстие в штампе одометра при разных ступенях сжимающего давления (6 ) По результатам испытаний строят зависимость q f(6h) сопротивления зондированию от нормальных напряжений (фиг.З).

При помощи графиков q f(Z) и q f() определяют в разных точках по глубине значения эквивалентных- напряжений (6Э), при этом для разных глубин находят значения q по графику q - f(Z), а затем соответствующие им значения 6 s по графику (Ј) и строят график (у ъ f(Z) (фиг.1, кривая 2).

На образцах, отобранных из того же отвала, проводят серию компрессионно- сдвиговых испытаний в скашивающем приборе. При разных ступенях нормального

давления (& -)в процессе перекашивания образца Фиксируют нарастающие касательные напряжения (f,) и соответствующие им нарастающие относительные осадки (е .) образца. Го результатам испытаний строят зависимость е Ј(( 1))« Затем с помощью эпюр распределения нормальных и эквивалентных напряжений (Фиг.1, кривые 1 и 2) и деформативно-прочностной характеристики е f (6„, С) определяют приве

5

Q

-

0

денные касательные напряжения на раз-i ных глубинах и строят соответствующую эпюру (фиг.1, кривая 3). Для этого на графике распределения напряжений (фиг.1) определяют для разных глубин (через 0,5-1,0 м, начиная от поверхности) величины приведенных „нормальных (по кривой 1) и эквивалентных (по кривой 2) напряжений.

На графике е f (6П, ) откладывают найденные значения эквивалентных напряжений 6Э- по оси абсцисс и от каждого из них проводят вертикаль до пересечения с нижней обертывающей (компрессионной) кривой, а затем через точки пересечения их - горизонтали в направлении оси ординат. На том же графике е f(6 , 0) откладывают значения приведенных нормальных напряжений (по оси абсцисс), а от них проводят вертикали до пересечения с горизонталями, отвечающими эквивалентным напряжениям для соответствующих глубин. Полученные точки пересечения будут находиться между верхней и нижней обертывающими графика е f(Ь , С) в поле кривых (пунктирных) равных касательных напряжений (изо- Ј) , каждая из которых имеет определенное значение Ъ и позволяет найти промежуточные значения (между соседними линиями) путем интерполяции. По значениям ближайших или пересекающих найденные точки линий изо- V определяют касательные напряжения для соответствующих глубин и строят график (Фиг.1, кривая 3) .

Например, на глубине 0,55 м (фиг.1) по кривым 1 и 2 определяются величины

6Э 0,3 МПа, bh 0,2 МПа. Эти значения откладывают на графике (фиг.4), а затем по направлениям, указанным стрелками, на графике находят точтсу, в которой D п„ 0,054МПа.

Каждому значению эквивалентных напряжений могут отвечать разные соотношения нормальных и касательных напряжений, равноценных по эффекту уплотнения. Однако в каждом ряду единственное значение приведенного касательного напряжения определяется известным значением приведенного нормального напряжения (измеренного датчиками) .

Указанные исследования достаточно провести один раз на любом однородном грунте, например, в период промыпшенных испытаний машины. Полученные эпюры можно считать паспортными данными машины и в дальнейшем использовать в решениях по осадкам грунтов на любых других породах, для которых будут получены в скашивающих приборах де- , формативно-прочностные характеристики.

Использование предлагаемого спо- соба позволяет определять приведенные касательные напряжения, с помощью которых вычисляются действительные объемные деформации, как отдельных слоев, так и осадки массива в целом под ходовыми устройствами машин.

Формула изобретения

Способ определения напряженного состояния грунтового массива, включающий статическое зондирование массива с определением сопротивления зонд отбор образцов грунта, компрессион- ное уплотнение с последующим зонди- рованием тем же наконечником с определением сопротивления зонду, построение графиков зависимости удельного сопротивления зонду от сжимающих давлений и по результатам зондирования массива определение по гра- фикам эквивалентных по .эффекту уплотнения напряжений в массиве, о т- личающийся тем, что, с це- лью расширения информативности способа за счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве, дополнительно измеряют нормальные на- пряжения в массиве по глубине и уплотняют дополнительные образцы грунта в скашивающем приборе при ступенях нормального давления, соответствующих ступеням в компрессионно- зондировочных испытаниях, производят сдвиг этих образцов после уплотнения на каждой ступени, измеряют осадки образцов в процессе уплотнения и сдвига до величины его предельного значения с последующим построением графика зависимости измеренных осадок от нормальных и касательных напряжений при сдвиге,а касательные напряжения в массиве по глубине определяют по указанным графикам с учетом найденных эквивалентных и измеренных нормальных напряжений.

Изобретение относится к области строительства, а именно к исследованию напряжений в грунтовом массиве под действием работающих горнотранспортных машин. Цель изобретения - расширение информативности способа за счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве. Для этого производят статическое зондирование массива и дополнительно измеряют нормальные напряжения в массиве по глубине. На отобранных образцах производят компрессионно-зондировочные испытания и дополнительно сдвигают образцы в скашивающем приборе после уплотнения их на каждой из ступеней давления, величины которых соответствуют ступеням в компрессионно-зондировочный испытаниях. По измеренным данным строят графики зависимости осадок от нормальных и касательных напряжений при сдвиге. Касательные напряжения в массиве по глубине определяют по этим графикам с учетом измеренных нормальных и найденных по данным статического зондирования эквивалентных напряжений. 4 ил.

цог

ЦЫ

0.2

ОМ

д

ФиП 1

Q06QOS .

0.60,6 бл, /Wd

Редактор А. Мотыль

0.1

Фиг. 4Составитель Г. Мартынова

Техред Л. Сврдюкова Корректор О.Ципле

Заказ 1835

Тираж 542

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

--.-.-..

-1роизводственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное