Способ определения прочностных свойств грунта Советский патент 1983 года по МПК E02D1/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГРУНТА

Изобретение относится к строительству, а именно к способам исследования физико-механических свойств грунтов, и может быть использовано при определении изменения плотности насыпных грунтов. . ,

Известен способ определения плотности грунтов в массиве, включаюший установку штампа, нагружение его статической нагрузкой, измерение осадки штампа и определение по-этим данным величины модуля деформацииtl3«

Недостатком этого способа являе.тся то, что при вдавливании штампаод.ноосным вертикальным давлением неопределенным остается объемное изменение плотности грунта, тогда как для более точного определения изменения свойств грунтов под нагрузка-ми необходимо учитывать именно их объемное деформирование. Кроме того, плотность грунтов, особенно на-... сыпных, существенно изменяется как по глубине массива за счет возразтсш)щих с глубиной напряжений от их собственной массы, так и воздействия фактора времени.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения прочности свойств грунта, включакмций размещение в грунте штампов, приложение нагрузки, измерение перемещения штам пов и определение модулей деформаций

грунта 2 ) ,

Недостатком способа является большая его трудоемкость, нарушение сплсяиности массива при отрывке шурфов, а также невозможность определения измё«Онения плотности грунта во времени по трем главным осям.

Целью изобретения является пЬвышение точности определения изменения

15 плотности массива насыпного грунта во времени.

Поставленная цель достигаетс|| тем, что согласно способу определения прочностных свойств грунта, включаю20щему размещение в грунте штампов, приложение нагрузки, измерение перемещения штампов и определение модулей деформации грунта, штампы размещают в массиве насыпного грунта на разных

25 уровнях, причем на каждом уровне штампы устанавливают по трем главным осям/ а приложение нагрузки, измерение пере мещений и определение модулей деформации грунта осуществляют по трем

30 главным направлениям и по изменению модулей деформации судят об измене.нии плотности массива грунта. На фиг. 1 показано устройство для реализации способа, общий вид;, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (после приложения распорного давлени Способ реализуется с помощью усройств, каждое из которых состоит и шести равновеликих штампов и в исход ном положении представляет собой куб изнутри которого прикладывается гидравлическое давление. Каждый щтамп может радиально перемещаться при воз действии распорного усилия. Способ осуществляется следующим образом. На коренные грунты укладывается по заданной технологии слой или несколько слоев грунта и одновременно устанавливаются устройства на высоте от коренных пород не менее двух диаметров штампа. На каждом уровне устанавливают несколько, но не менее трех устройств с тем, чтобы включать их в работе черб:з различные промежут ки времени. Над установленными устройствами отсыпают последующие слои грунта, после чего на другом уровне также устанавливают устройства с учетом исключения их взаимного влияния и т Самые верхние устройства устанавлив ются на такой глубине, чтобы переда емое вверх давление оказывало бы только уплотнение грунта (без возмож ности выпора). При укладке массива на заданной глубине устанавливают н чальную плотность грунта и соответствующий ей модуль деформации. От каждого устройства на дневную поверхность выводят штанги высокого давления к силовой установке и провода от датчиков, измеряющих переме щения каждого штампа (не показаны). При испытаниях в герметичную внут ренюю полость каждого устройства через штанги высокого давления нагнетают жидкость или газ и тем самы к внутренней поверхности каждого штампа прикладывают усилие, а перем щение каждого штампа от этого усили измеряют автономными датчиками. Для установления изменения плотности грунта на каждой исследуемой глубин устройства поочередно включают в работу через различные промежутки времени, По величине приложенного давлени и перемещения- штампов вычисляют модуль деформации грунта, характеризу ющий его плотность. Зависимость изменения модуля деформации от изменения плотности ГРУ та выражают квадратичным уравнением вида о) с -ЪтГс+С1рс объемная масса скелета груИта (плотность); а ,Ъ,с - параметры уравнения. Пример. Насыпной массив из суглинка общей мощностью 6,4 м послойно уплотняется пневмокатком массой 25 т. Толщина отсыпаемых слоев в рыхлом состоянии составляет 0,5 м. Физические свойства отсыпаемого суглинка следующие: влажность, на границе раскатывания 20%, влажность на границе текучести 37%, число пластичности 17, удельная масса 2,74 г/см Проектная плотность уплотнения грунта (объемная масса скелета) 1,6 г/см при объемной массе 1,9 г/см На трех исследуемых глубинах насыпного массива устанавливают по 3 устройства с целью нагруж€;ния по одному устройству на каждой глубине через заданные промежутки времени. Первые три устройства устанавливаются на глубине 5,35 м, т е. после отсыпки трех слоев по 0,5 м, в результате чего уплотненная толщина грунта составляет 1,05 м. Это обеспечивает практическое распределение напряжений от давления штампов только в пределах насыпного грунта. Вторые устройства устанавливаются в середине массива на глубине 3,4 м, последние три устройства -- на глубине 1,4 м ниже подошвы фундаментной плиты, что предотвращает выпор грунта вверх. Соответственно на каждом уровне установки устройств напряжение от собственной массы грунта составляет 1,02, 0,65 и 0,27 кгс/см. Первые испытания проводят сразу после отсыпки и уплотнения насыпной толщийы. Для испытания используют по одному устройству из трех, установленных на каждой глубине. Ступени давлений задаются по 0,5 кгс/см с учетом напряжения от собственной массы грунта на каждой исследуемой глубине. В каждом опыте задают по ь ступеней давления. По результатам испытаний строят графики зависимости объемной деформации от удельного давления. Величина модуля объемной деформации на глубине 5,ЗЬ м составляет 275 кгс/см на глубине 3,4 м - 220 кгс/см и на глубине 1,4 м - 160 кгс/ см . Вторую серию испытаний проводят черех 1 год после отсыпки и уплотнения насыпной толщи. Для испытаний используют устройства, к которым еще не прикладывалось давление. Средняя величина модуля объемной деформации на глубине 5,35 м состс1вляет 350 кгс/см, на глубине 3,4 м - 310 кгс/см и на глубине 1,4м- 250 кгс/см. Третью серию испытаний проводят через 2 года после предыдущего йспытания. Для испытаний были использованы ранее не задействованные уст-, ройства, .установленные на каждой указанной выше глубине I Средняя величина модуля объемной деформации на глубине5,35 м составляет 365 кгс/см, на глубине 3,4 м - 335 кгс/см и на глубине 1,4 м - 285 кгс/см.

Данные приведены в таблице и свидетельствуют о том, что деформационные свойства насыпного массива стремятся к своему стабилизированному состояний.

Формула изобретения

Способ определения прочностных свойств грунта, включающий размещение в грунте штампов, приложение нагрузки, измерение перемещения штампов и определение модулей деформации грунта, .отличающий с я тем, что, с целью повышения точности определения изменения плотности массива насыпного грунта во времени,штампы размещают в массиве насыпного грунта на разных уровнях, причем на каждом уровне штампы устанавливают по

Применение предлагаемого рпособа позволит повысить точность опреления изменения плотности насыпных грунтов во времени и снизить трудоемкость испытаний за счет того, что 5 отпадает необходимость в Проходке шурфов. Вместе с тем определение плотности грунтов без нарушения сплошности массива позволит рассчитывать более рациональные конструкции под техноtO логическое оборудование различного вида и другие соор1гжения, проектируемые на насыпных грунтах.

трем главным осям, а приложение нагрузки,, измерение перемещений и определение модулей деформации грунта осуществляют по трем главным направлениям и по изменению модулей деформации судят об изменении плотности массива грунта.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

М., Изд-во стандартов, 1978.

Фиг. 2