Способ определения термореологических характеристик мерзлых насыпных крупнообломочных грунтов

(51)5 О 01 й ИСА ИЕ ИЗОБР Т И ВТО РСКОМУ ЕЛЬСТВУ мкоенерного ком стро Изобретен и может быть нии и назначен ческих и крупнообломоч при возведен (дамб, плотин, Северной стро е точное рмореШ ен ретения - повы ениности оп редел иярактеристик,изображена насыпто же, продольныйлизуют следующим Цель изоб сти и достовер ологических ха На фиг,1вид; на фиг,2- Способ ре(56) Проблемы инж мерзлотоведения в,энергетичес ительстве, М,: 1987, с. 19-29.Проблемы инженерного мерзлотоведения в гидротехническом строительстве. М. Наука 1986, с. 44.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОРЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ НАСЫПНЫХ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ ГРУНТОВ(57) Изобретение относится к строительству и может использоваться при определении ие относится к строительству использовано при определеии расчетных термореологиараметров насыпных ных грунтов, используемых ии грунтовых сооружейий дорожных насыпей и т.п,) в. ительно-климатической зоне,-Ж 1716435 А 1 термореологических характеристик, используемых при возведении грунтовых сооружений в Северной строительно-климатической зоне. Цель изобретения - по-вышение точности идостоверности определения термореологических характеристик, Возводят насыпь из крупнообломочного грунта не менее чем из четырех слоев грунта с образованием не менее трех зон с различной льдистостью, В каждой зоне и слое устанавливают датчики для измерения деформаций и температуры и нагревательные элементы. В каждом слое и зоне после стабилизации деформаций осуществляют ступенчатое изменение температуры с замером деформаций на каждой ступени. По полученным данным определяют термореологические параметры мерзлого грунта, 2 ил.Ф В качестве материала для насыпи используют грунт, предназначенный для отсыпки в реальное сооружение, который +ф укладывают в тело насыпи слоями 1 - 5, уста- Ы навливают в каждом слое в процессе отсып- (Я ки датчики температуры, влажности и льдистости 6, а также нагревательные приборы 7, и на границе слоев и на мерзлом основании (под насыпью) - марки 8 для регистрации деформаций. Отсыпку каждого последующего слоя производят после стабилизации деформации всех нижележащих слоев,При укладке слоев обеспечивают различную степень льдосодержания отсыпанного грунта по длине насыпи, где выделяютзоны со степенью льдосодержания (Ол): эона 9 (Ол = О), т,е, воздушно-сухой грунт; зона 10 (ООл1,0) - частично льдистые грунты (здесь можно выделить, в зависимости от конкретных условий несколько зон со значением Ол = 0,2; Ол = 0,3".Ол = 0,9) и зона 11 (Ол = 1,0), т.е. полностью льдонасыщенные грунты. Достижения указанных значений степени льдосодержания добиваются путем промывки отсыпанного грунта водой при отрицательной температуре, Однородность распределения температур по телу насыпи достигают включением (выключением) термонагревательных приборов 7.В каждом слое 1 - 5 в каждой зоне 9 - 11 определяют физические характеристики грунта после того, как заданные параметры температуры, льдосодержания и влажности будут достигнуты, Указайные параметры поддерживают и контролируют,По результатам наблюдений за развитием деформаций слоя во времени и наблюдений за температурным режимом определяют параметры, характеризующие величину меры ползучести. Значения напряжений на границе слоев вычисляются с использованием известных значений мощности слоя, состояния слоя, его физических характеристик.После стабилизации осадки всех слоев насыпи проводят постепенный послойный отогрев ее с заданным интервалом, например в 5 С с фиксированием изменения ее термовлажностных характеристик и деформаций отдельных слоев на каждой заданной ступени изменения температуры (например, через каждые 5 С), Графики зависимости величины деформаций во времени при изменении температуры и льдистости позволяют определить термореологические параметры горной породы.П р и м е р, На выбранной для испытаний площадке производят в летнее время зачистку поверхности от растительного слоя, выделяют на подготовленной территории границы не менее трех зон для отсыпки грунта с различной льдонасыщенностью и в пределах каждой зоны устанавливают на основание температурные датчики и не менее одной геодезической марки с фиксацией их отметок. При этом размеры плит марок должнь 1 удовлетворять условию Ь =5 бмакс, где Ь - сторона плиты; бмакс - размер максимальной фракции исследуемого грунта.Отсыпку грунта начинают при достижении температурами атмосферного воздуха значений не выше - 10 С и ведут ее послойно по выбранной технологии. При отсыпке в каждом слое устанавливают термодатчики и нагревательные элементы и в 1-й зоневыполняют отбор проб грунта для определения его физических характеристик (плотности, влажности). Отбор проб грунта в остальных зонах осуществляют после формирования там соответствующих значений степени льдонасыщенности (Ол), что выполняется при помощи искусственного пролива укладываемого грунта водой. После подготовки слоя на его поверхность устанавлива 10 ют не менее одной геодезической марки и фиксируют их отметки, а также температуру грунта в слое. Размеры плит марок должны удовлетворять условиям, указанным выше. Затем осуществляют отсыпку последу 15 ющих слоев по такой же технологии, проводя одновременно наблюдения за температурным режимом насыпи и за развитием осадок каждого слоя и основания во времени, Причем отсыпку каждого последующего слоя начинают после достижения значениями осадок каждого нижележащего слоя величин, равных принятой условно- стабилизированной осадке, С целью обеспечения равномерного распределения температур в слоях насыпи при необходи 20 25 мости включают термонагреватели.К моменту завершения работ по возведению насыпи общее количество слоев в каждой зоне должно быть не менее 4-х, что установлено экспериментально научно-исследовательскими работами По результатам наблюдений за.осадками слоев насыпи в каждой зоне и по результатам определений плотности грунта строят 35 зависимость ест = 1 (О), где Ест - значение условно-стабилизированной относительной деформации каждого слоя; оэначение действующего напряжения в каждом слое. Для описания полученной зависи мости подбирается соответствующаяэмпирическая формула, например степенная, параметры которой характеризуют функцию напряжения Р(0). По результатам наблюдений за развитием осадок одного, 45 например первого слоя каждой зоны, вовремени строят зависимость я - 1(т), где готносительная деформация слоя, т - время, Подобрав для описания этой зависимости эмпйрическую формулу, например дробно линейную, находят вид меры ползучести - С(т) по выражениюс (1) =-=-ф. (1) Меняя при помощи электронагревате лей температуры в зонах в сторону их повышения, можно получить значения Р (О) и С (ф) при различных температурных состояниях сооружения (д), т,е. зависимости С (с) Ю (0)и Р (сУ) Ф (0), Учитывая тотфакт, что испытания проводятся в зонах с различным льдосодержанием, можно получить зависимости С (1) - 1(бл) и Р (ст) - Ю (Ол). Таким образом, окончательно мы будем иметь численные.значения всех компонентов, входящих в термореологическое уравнение, поэволяющее вести прогноз осадки насыйййх сооружений и оснований по вырэженив; учитывающему факторы времени, темйературы, льдистости и статического нагруженияе(с,д,бл,ст) =С(а,В,бл) Е.(О) (2).Применение изобретения .позво-.лит повысить точность и надежность определения . термореологических характеристик материала горной мессы, . используемой .в гидротехническом стройтельстве Крайнего Севера, а также уменьшить сроки и стоимость работ эа счет сокращения объема лабораторных исследований,Формула изобретения Способ определения термореологических характеристик мерзлых насыпных крупнообломочных грунтов, включающий 5 возведение опытной насыпи из исследуемого грунта, размещение в ней измерительных приборов измерение деформаций и температур грунта в насыпи и определение по полученным данным параметров ползучести 10 и функции напряжения, о т л и ча ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности и достоверности определения термореологических характеристик, насыпь возводят не менее чем.из четырех слоев груйта с форми рованием - .не менее трех зон.с различнойльдистостью; дополнительно в каждом слое и зоне устанавливают нагревательные элементы, а отсыпку каждого последующего слоя производят после стабилизации де формации всех нижележащих слоев, причемв каждом слое и зоне после стабилизации деформации осуществляют ступенчатое изменение температуры, а деформации и температуры грунта измеряют в процессе и после 25 возведения насыпи в каждом слое и зоне.