Способ испытания просадочных грунтов Советский патент 1981 года по МПК E02D1/00 G01N3/10 

(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

I

Изобретение относится к инженерностроительным изысканиям и используется для .определения характеристик механических свойств грунтов в полевых условиям,

Известен способ испытания грунтов, включающий установку прессиометра в скважине с начальным давлением в его Kaiieре, равным горизонтальному бытовому давлению грунта, измерение перемещений стенок скважины при уменьшении и увеличении давления в камере прессиометра и. определение механических характеристик грунтз 1.,

Недостаток известного способа испытаний состоит в низкой.точности исследований просадочиых грунтов.

Цель изобретения - повыщение точности исследований.

Цель достигается тем, что в способе испытания Грунтов, включающем установку прессиометра в скважине с начальным давлением в его камере равным горизонтальному бытовому давлению грунта, измерение перемещений стенок скважины при уменьщении и увеличении давления в камере прессиометра и определение механических характеристик грунта, после установки прессиометра в скважине производят поэтапное замачивание грунта выше прессиометра с одновременным измерением перемещений стенок скважины при давлении- в камере прессиометра, равном начальному давлению.

На фиг. 1 и 2 показана схема установки / прессиометра; на фиг. 3 - графические материалы, полученные в результате испытаний.

Установка для испытаний просадочных

IQ грунтов включает прессиометр и специальную обсадную трубу. Обсадная труба (фиг. 1) имеет упругий, деформируемый под внутренним давлением участок 1, состоящий из отдельных пластин, расположенных параллельно оси трубы и жестко соединенных с

15 ней. В нижней части обсадная труба снабжается режущей кромкой 2 и месдозой 3 для измерения давления 6о . а в верхней перфорированным звеном 4 длиной 50- 70 см. Перфорация стенок (фиг. 2) выполняется по кольцевым выточкам и защищает20 ся чехлами из мягкой резины толщиной 1 - 1,5 мм. Камера 5 прессиометра закрепляется в центральной части упругого участка и с помощью магистрали 6 соединяется с манеметрической головкой 7, снабженной перепускным краном. Входящие в комплект устройства для создания давления, измерений перемещений и регистрации показаний месдозы (не показаны). Перед испытанием производят бурение скважины на всю длину опытного участка с креплением его обсадной трубой. Диаметры проходки по высоте скважины выбираются следующими: в верхней части и на длине опытного участка на 10-15 мм больще диаметра упругого участка обсадной трубы; в нижней части по диаметру режущей кромки для плотного касания месдозы и грунта. Внутрь трубы опускают камеру прессиометра и в ней создают давление, равное тарировочному (величине давления, необходимого для растяжения резиновой оболочки и расширения трубы до фактического диаметра скважины). Это состояние принимается за нулевую точку графиков (Р) и и (бо)(фиг. 3). При давлении в камере, равном тарировочному, начинается замачивание грунта. Вода подается в обсадную трубу от системы временного водопровода или емкости и поступает в массив грунта через прорези верхней части упругого и отверстия перфорированного участков. В то же время, под действием гидростатического давления происходит подъем воды в затрубном пространстве на высоту столба водыв трубе. Высота этого подъема определяет длину источника замачивания и высоту зоны водонасыщенного грунта. По мере водонасыщения просадочного грунта происходит нарущение первоначальных связей между частицами, вследствие чего возрастают силы бокового давления б о , величина которых регистрируется с помощью месдозы 3. В процессе опыта производят изменение давления бозаданными ступенями путем поэтапного увеличения длины источника, замачивания, высоты и радиуса замоченной зоны. На первом этапе замачивания по мере роста давления бо производят плавное увеличение давления в камере прессиометра до РН бо . В этом состоянии перемеще ния U(P) равны нулю. Далее повышают уровень воды в трубе на заданную величину и, одновременно с ростом регистрируемого давления б-о, с помощью перепускного крана манометрической головки 7 поддерживают давление РН в камере постоянным замеряя перемещения U внутри скважины. После условной стабилизации перемещений на каждой ступени повышения бо вновь поднимают уровень столба воды в трубе на заданную высоту до получения 3-4 точек на участке «Р -а графика 1 (фиг. 3). Затем ступенями Р, равными 1/4-1/5 Р, производят снижение начального давления в камере прессиометра до тарировочного и получают участок «а-Ь кривой 1. Далее испытание проводят путем ступенчатого или плавного vвeличeния давления на грунт до заданной величины Р, после чего давление уменьшают до нуля с регистрацией перемещений , стенок скважины. Уровень воды в трубе при увеличении Р поддерживают постоянным на достигнутой отметке. Обсадная труба обеспечивает устойчивость стенок скважины и исключает кольматацию благодаря резиновым чехлам и расширению пластин соответственно деформациям просадки. Перед разгрузкой подачу воды в трубу прекращают. Испытание заканчивается извлечением из скважины прессиометра, обсадной трубы и ликвидацией скважины. Пример. Испытание производят на глубине 10 м в лессовом суглинке с коэффициентом фильтрации в горизонтальном направлении Кф 0,2 м/сут и объемной массой в водонасыщенном состоянии Ув 1,8 т/м. На первом этапе замачивания уровень воды в трубе поддерживают на высоте 2,5 м от верха камеры прессиометра в течение 16 час., что обеспечивает образование локальной зоны водонасыщенного грунта радиусом около 0,5 м и горизонтальное бытовое давление в средине испытываемого слоя бо 0,510 Па. Отсчеты по приборам снимают каждый час и, пропорционально росту GO с помощью воздушной системы прессиометра увеличивают давление внутри камеры до Р бо 0,510 Па, Программой испытаний задано измейение давления б оступенями по 0,25-10 Па до 1,25-10 Па. Для этого на трех последующих этапах (2-4) уровень столба воды в трубе повыщают соответственно до 3,9; 5,3 и 6,7 м от камеры прессиометра. Поддерживая давление внутри камеры Р 0,5-10 Па, замеряют перемещения U внутрь скважины соответственно при.ёо рэвном (0,75; 1,0; 1,25)-105 Па. Выдержку каждой ступени повышения б производят до условной стабилизации перемещений, за которую принимают перемещение 1Ж), 1 мм за 30 мин наблюдений. При достижении о 1,25-10 Па производят снижение начального давления в камере прессиометра от РН 0,510 Па -ступенями- по 0,1-10 Па до тарировочного. После стабилизации перемещений на последней ступени уменьшения РН производят нагружения стенки скважины ступенями .по 0,25-10 Па до заданного давления ,5-10 Па с выдержкой каждой ступени до условной стабилизации перемещений. Уровень столба воды при этом поддерживают на ранее достигнутой отметке 6,7 м от верха камеры прессиометра. Разгрузку скважины осуществляют двойными ступенями по отношению к нагружению, т. е. по 0,5-10 Па от Р 1,5-10 Па до нуля. Получаемые в процессе испытания графики, имеющие характерные точки Р и о(фиг. 3), дают необходимую исходную информацию для вычисления характеристик механических свойств просадочных

грунтов при замачивании - значений модулей деформаций, углов внутреннего трения, удельного сцепления и коэффициентов физической анизотропии. При этом используются решения упруго-пластических задач о перемещении стенки скважины под действием переменных давлений: внутреннего и йнешнего.

Формула изобретения

Способ испытания просадочных грунтов, включающий установку прессиометра в скважине с начальным давлением в его камере, равным горизонтальному бытовому давлению грунта, измерение перемещении стенок скважины при уменьшении и увеличении давления Б камере прессиометра, определение механических характеристик грунта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследований, после установки прессиометра в скважине производят поэтапное замачивание грунта выще прессиометра с одновременным изйерением перемещений стенок скважины при давлении в камере прессиометра, равном начальному давлению.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 606921, кл. Е 02 D 1/00, 1976.

Фиг.1

к

Фиг.2 d,.. Its 1.0 0,75 0,5 O.Z5 + W, P.) 1- its 15