Способ определения зоны возможного провалообразования в грунтах Советский патент 1992 года по МПК E02D1/02 G01N33/24 

Изобретение относится к инженерным изысканиям преимущественно для промышленного и гражданского строительства и может быть использовано при строительном освоении районов развития опасных геологических процессов, в частности карста и суффозии, а также на подрабатываемых территориях.

Цель изобретения - повышение точности определения, снижение трудоем- (Кодти, расширение области применения и прогнозирования провалообразования.

На фиг. 1 представлен план про- валоопасного участка (масштаб 1:1000); на фиг. 2 - графики динамического

зондирования мелких, средней крупное- ти и крупных песков, выполненного на опытном участке.

Способ осуществляют следующим образом.

На исследуемой площадке в несколь- точках производят опробование грунта путем зондирования. Определяют сопротивление проникновению конуса зонда в грунт и по полученным данным рассчитывают координаты (х0, у0 ) центра круговой зоны, внутри которой будет находиться центр возможного провала, и ее радиус (R) по формулам:

г-кл

31752869

yl IrElD+IiCH-BI fU BF-CE) ,ной плоскости,

(EG-mi) + ()+W(Bn-AE)

I,; -|(х;

Ы -чКх: 0 r - коэффици

УЬ

и (Qr2l)±YlAllCG) iW(CD-AF )

(EG-nil)-t-V (ЛП-BG) +W (ВП-АЕУ

I,; -|(х;

Ы -чКх: 0)/ + (у;-у0) ; r - коэффициент регрессии;

Изобретение относится к инженерным изысканиям,преимущественно для про- s мышленного и гражданского строительства, и может быть использовано при строительном освоении районов развития опасных геологических процессов, в частности карста и суффозии, а также на подрабатываемых территориях. Целью изобретения является повышение точности определения, снижение трудоемкости, расширение области применения и npoi позирование провалообразова- ния. Способ включает опробование грунта зондированием с определением при этом сопротивления проникновению конуса зонда в грунт в нескольких точках площадки, расчет по Формулам местоположения круговой зоны путем нахождения координат ее центра и размера с помощью нахождения радиуса и оценку возможности образования провала. 2 ил., 1 табп.

llEl v

R («n

L;)4,

,B,C,D,E,F,G,H,I,U,V,W - величины, пределяемые из выражений:

ЛУ , Л2 Т . 2

А S5il rSr5i.

nZx- |S

В .1х1.

С J ZfeaJ3ii:2 Јiixi-±:Li.L. 2° х;

D ..

n y; 25

P (y;) .

nXy;

т .X i ISi±ZlirS Xii5i±Zil.30

пГу;

. ч. z г -. г 2Ч r +Yilln.x;(

nZCxf :-yf У

H ..n),i5L±y-Ll. „ n(x -fyf) 35

т - l lilllrB xL tXill. 1 nZ( yf)

40

TJ ...

u - .Е1У; .

« 45

w ELlM±Ylbn EL(SiiY)

n2T(xf+yf) n - число точек зондирования;

i - порядковый номер точки зондирования (от 1 -до n) ;nSO 2L - сумма элементов (); У, координаты i-й точ°ки зондирования;

р1 - сроднее значение сопротивления грунта проникновению зонда в i-й точке;

Lj -расстояние от центра зоны возможного провала до той же точки зондирования в горизонталь™

Т -

.nl-Lc iJi i.

0

S

°

5

0

5

0

5

O

5

(Sp, )z.-Jri2L -(2L; )4

при этом образование провала считают невозможным при ,6.

Появление в массиве горных пород возмущающего объекта (естественная или искусственная подземная полость) приводит к деформации не только физических полей, но и поля напряжений. Изменение напряженного состояния массива вызывает изменение свойств грунтов, в частности их прочностных характеристик. В максимальной степени ежи- маюшие напряжения разряжаются, а растягивающие концентрируются на контуре полости, что приводит к потере грунтом прочности. Это закономерное разу прочнение, развивающееся с затуханием от контура полости к периферии массива, Фиксируется по данным статического или динамического зондирования, показатели которого характеризуют прочность грунта .

Поверхность тренда среднего значения показателя зондирования в этих условиях должна представлять собой некую, обращенную вниз своей вершиной, куполообразную поверхность вращения, которая аналитически может быть представлена случайной функцией в виде полинома второго порядка. Координаты минимума этой функции соответствуют координатам геометрического центра полости, дальнейшее развитие которой может привести к образованию провала на земной поверхности, а центр провала совпадает по вертикали с центром полости.

Отклонения Фактических значений среднего показателя зондирования от поверхности тренда определяют существование в горизонтальной плоскости круговой зоны, внутри которой будет располагаться центр ожидаемого провала, причем, чем больше размер зоны, тем больше вероятность попадания в нее центра провала. Радиус этой зоны рассеяния определяется заранее заданной вероятностью и теснотой связи между

параметрами уравнения тренда: чем сильнее связь,тем меньше радиус зоны. Если рассеяние достаточно велико, то следует считать образование провала практически невозможным. Провалообра- зование невозможно также и в том случае, когда рассеяние мало, но поверхность тренда, имея куполообразный характер, обращена вершиной вверх.

Пример. На участке жилых домов осуществляют ретроспективный прогноз провальной опасности. В основу положены результаты инженерных изысканий, . выполненных на участке для строитель- ства двух семнадцатиэтажных зданий.

На представленном плане (фиг. 1) показано расположение точек динамического зондирования 1 и разведочных скважин 2, вскрывших на глубине от 1,5 до 11,0 м (интервал зондирования) четвертичные пески различного гранулометрического состава.Пятью скважинами 3 в указанном интервале встречены про слои гравелистых песков и гравийно- галечного грунта.

Поскольку оценка состояния и свойств гравелистых песков и гравийно- галечного грунта на основе динамического зондирования не производится, средние величины условного динамического сопротивления грунта погружению зонда определены по данным динамического зондирования только для тех восьми точек, где ближайшими скважинами вскрыты мелкие, средней крупности и крупные пески. На фиг. 2 представлены графики динамического зондирования а и результаты осреднения Ъ.

Затем на план (фиг, 1) произвольно наносят систему прямоугольных координат Ц, а всем восьми расчетным точкам присвоены порядковые номера (5), Каждая точка, кроме собственной средней величины условного динамического соп- ,ротивления грунта, приобретает абсциссу и ординату, т.е. все необходимые для прогнозных расчетов параметры, сведенные в таблицу.

В результате расчетов получают еледующие значения величин: , м В 26, м; С -63, и2; D - 19,768987 м; Е -29,631329 м; F ,23259 м2, с 0,65737105 м; Н -11,521573 м; т -791,07976 м2; U - Т,925862П7 МПа; ,59050633 МПа; W О,I) 19855 43 МПа.

Согласно прогнозу, центр зоны возможного провалообразовакия 6 находит

JQ

J5

20 25

3035

40 45 50; 55

сяУО

координатами ее

36

в точке с

k } м, а ее радиус составляет 30 м. Поскольку величина г равна 0,6, провал возможен. Его центр должен располагаться в пределах зоны 6 с вероятностью 95%.

Позднее на рассматриваемом участке образовался карстово-суффозионный продал 7, центр которого находился в пределах зоны, определенной прогнозом г возможного провалообразоваНИР, и 12 м к юго-западу от ее центра.

Определение зоны возможного npccd- „лообразования я грунтах в пределах о,, ной площадки, даже в случае .- ного сопровождения каждой точки зондирования неглубокой скважиной, потребует, как минимум, в 2 раза меньших затрат по сравнению с известным. Кроме того, предлагаемый способ позволяв; отказаться от специфических лабораторных исследований свойств грунтов, требующих специального оборудования и не входящих в состав изыскательских работ, предусмотренных существующими 1- нормативными документами.

Формула изобретение

Способ определения зоны возмох но-, го провалообразовачип в грунтах, включающий опробование грунта в нескольких точках исследуемой площади, определение его харэктеоистик, их математическую обработку и определение местоположения и размеров провальной зоны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, снижения трудоемкости, расширения области применения и прогнозирования провалообразования, опробование грунта производят путем зондирования с определением сопротивления проникновению конуса зонда в грунт и определяют координаты центра круговой зоны, внутри которой будет находиться центр возможного провала.

llHltliCH SlllH IrCE) Х0 2 U7in-DH)-i-v (AH-BG)+W(BD-AEy 5

H(FG-DI)+V(AH-CG)+W(CD-AF) Уо (lG-BHy+V(AH::BG)+u (BD-AETJ

R ,

где XQ, y0 - координаты центра зоны;

A,B,C,D,E,F,G,H,I,U,V,W - величины, пределяемые из выражений

Л « 2 А jZxiЈr«IjEi - .

(Јхи5лг; - П2х:у; в « -- - « iA-:

С . IjSilOciizllrS iMt))

„ jiilz; .

nZ У,

, (Ziiiz L...

, Is llLzbL- IzJ&iizU .

q „ as li siMuii.

n2l(xV yV

..E.ixblglznSixb)2.

1 nS(x yf)

H „ &S35i±4i Zil lzil. Hn(xf+y|)

TT , .

nZ-xv .ЕхЖх1 Г 2Жп121.

П- Р и м е ч а н и е. Приведенные величины р поедставлены ппаскалях

х и у в метрэх„

w ILP ISL±JЈi)(iiY). (xft yf)

n - число точек зондирования;

i - порядковый номер юмки зондированил (от 1 до п); п 21- сумма п элементов (.21); xj, у. - координаты i-и точки зонди- ропзиия;

Р сре/тнсе значение сопротивления грунта проникновению ко нуса зондг, в г-и тоике;

Я - радиус зоны возможного провала ;

Т , - расстояние от центра провальной зоны до -и точки зондирования в горизонтальной плоскости, определяемое из выражения

s

0

Ц -- ()2+(); г - коэффициент регрессии;

.J&JL i л ...,--.

n2pf - ( -&L;

. .2 /

при этo образойамие провала считают невозможным при г 1,6.

Ус/iofaae динамическое сопротивление грунта, погружению зонда., нло.

Фиг. 2

Фиг.1

Q 10 20