Способ определения прочностных характеристик грунта Советский патент 1981 года по МПК E02D1/02 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

I

Изобретение относится к инженерно-строительным изысканиям и используется для определения характеристик механических свойств водонасыщенных грунтов, расположенных ниже уровня грунтовых вод.

Известен способ испытания грунтов, включающий погружение зонда, измерение нормального давления на ствол и сопротивления грунта сдвигу по боковой поверхности путем поворота зонда вокруг вертикальной оси, причем по полученным даннымсудят о прочности грунта (1).

Недостаток этого способа состоит в сложности установления функциональной связи между нормальным давлением и сопротивлением сдвигу, что затрудняет определение прочностных характеристик грунтов - угла внутреннего трения и сцепления.

Известен также способ испытания грунтов, включающий погружение зонда и одновременно с ним металлических стержневых электродов, причем после замера нормального давления и сопротивления сдвигу на зонд и электроды подают постоянный ток и осуществляют дополнительные измеГРУНТА

рения. При этом изменяется нормальное давление на ствол, что обеспечивает возможность установления функциональной, связи между нормальным давлением и сопротивлением грунта сдвигу 2.

Однако известный способ применим для испытания только глинистых водонасыщенных грунтов.

Цель изобретения - повышение точ-ности определения прочностных параметров песчаных и глинистых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения прочностных характеристик грунта, включающему погружение зонда, измерение нормального давления и сопротивления сдвигу путем поворота зонда вокруг вертикальной оси, после измерения нормального давления и сопротивления сдвига производят откачку воды из грунта с помощью иглофильтров с последующим даполнительным измерением нормального давления и сдвига. ,.

На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого способа, где показано положение зонда на одном из этаnoB измерений. Зонд имеет штангу , индентор 2 в виде цилиндрического ствола с лопастями 3, поворотное устройство 4 и прибор 5 для определения нормального давления и сопротивления сдвигу по поверхности нндентора. Иглофильтры 6, объединенные коллектором 7, предназначень для понижения уровня грунтовых вод. Коллектор 7 на 1 цикле намерений занимает положение 8, на 2 цикле (после понижения уровня грунтовой воды на ЛЬ) - положение 9 и на 3 цикле (после понижения уровня на 2 Ah) - положение 10 Способ осуществляют следующим образом. В процессе испытаний нроизводят погруженне зонда в грунт на заданную глубину и осуществляют первый цикл измерений, включающий определение с помощью прибора 5 нормального давления б и сопротивление грунта сдвигу 1 по поверх. . ности нндентора прн его повороте. Второй и последующие циклы измерений осуществляют после понижения уровня грунтовой воды на Ah - 2-5 м. По полученнон в результате 3-4 циклов измерений функциональнои зависимости между нормальным „.„„.„„... g и сопротнвленнем сдвнгу tr давлением S н сопротивлением сдвнгу tr по цилиндрической поверхности, образу мЬй краями лопастей 3 при повороте зонда, определяют прочностные характеристики исследуемого грунта - угол внутреннего трения и удельное сцепление. Достоинство способа состоит в возможности изменения велнчнны номального давления на ствол и функцнонально связанного с ннм сопротивления грунта срезу, что позволяет определить искомые прочнеетные характернстнки в песчаных и глинистых грунтах, залегающих ниже уровня rpyrtroвых вод. Эффективность применения водопониження в качестве нагрузочного фактора при проведенни испытаний грунтов н оптимальную величину поннжения уровня воды можно оценить по приращенню нормального давленн(| Лб при понижении уровня грунтовых вод на величину t. Величина h должна обеспечивать изменение Аб в пределах .0,1-0,25 кгс/см. Понижение уровня грунтовых вод на величину ДЬ вызывает измененне вертикаль ного давления в грунте на величину йр, определяемую по формуле 7fsse)Ah , гдеV объёмная масса грулта; же, с учетом взвешнвания скелета грунтовой водой. Приращение горизонтального давления Л 6 связано с прнращением вертикального давления Др зависимостью д -дрГ«/Сг-я) f2 гпе f -коэффициент Пуассона. Следовательно, ЛЬ н А б связаны соот шением. д. дбо-) СУ- Ув)/) Из формулы (3) следует, что прн наибоее характерных для грунтов значениях (И ,35; Ц 1,9 т/мЗ; 0.5 т/м для олучения приращения горизонтального давення,Дё 0,1 кгс/см I тс/м требуемое поннжение уровня грунтовых вод составит л.. 1.0-0,35) 1.95 м. (1,9 - 0,95) 0,35 ля получения Дб 0,25 кгс/см требуется понижение уровня воды на величину uh 4,88 м. Таким образом, оптимальное пониженне грунтовой воды перед каждым цнкj, измерений колеблется в пределах 2 „ Минимальная глубина, на которой мо проведено нспытанне, прн7ыпол„ „„ ц„,ц нзмереннй и понижения „ грунтовой воды по 2 м перед вторым н третьим циклами составляет 4 м от уровня воды. Максимальная глубина испытания не ограничена. Для оценкн Эффективности пре.алагаемого изобретения испытанню подвергают водонасышенные мелкозернистые пески на глубине 10 м (9 м ниже уровня грунтовых вод); Испытательный зонд, нндентор которрго нмеет диаметр 60 мм н .олнну 40 см. погвужают на глубину 10 м н проводят первый цикл измерений (определенне нор- / - - -- -мального давления 6 н сопротнвлення сдвигу t при повороте нндентора), в результате котсфого 6|равно 1,4 кгс/см ; ti 0,78 кгс/см. Затеи с помощью иглофильтров произ j тоннженне уровня грунтовой воды „ 3,6 м. Во втором цикле нзмерений «а равио 1,6 кгс/см ; k 0,89 кгс/см. Далее проводят поннженне уровня грунтовой еще на 4,2 м. В третьем цикле измерений 5 равно 1,9 кгс/см ; Tj l,05Krc/CMf О 5работка результатов дала значенне угла внутреннего трения 28,3° и близкое к нулю значенне сцепления. Такнм образом, предлагаемый способ ицеет значительные экономнческне преимущества и существенно расщиряет диапазон испытаний водонасыщенных грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод. .Формула изобретения Способ определения прочностных характеристик грунта, включающий погружение зонда, измерение нормального давления н

сопротивления сдвигу путем поворота зонда вокруг вертикальной оси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки прочностных параметров песчаных и глинистых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, после измерения нормального давления и сопротивления сдвига производят откачку воды из грунта с помощью . иглофильтров с последующим дополнитель

ным измерением нормального д«влення н сдвига.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 601349, кл. Е 02 D 1/02. 1976.

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке № 2653165/29-33, кл. Е 02 D 1/02. 1978.