Способ определения прочностных характеристик грунта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет -Е 02 В 1/02 Геаударстееиинй кемитет Опубликовано 23,08.81. Бюллетень31Дата опубликования описания 03.09.81(53) УДК 624,131. .38 (088.8) ле делан изобретений и открнтийВ. В. ЛушниковУральский ордена Трудового Красного Рнамениполитехнический институт им. С. М. Кирова :(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТАИзобретение 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 сопротивлениягрунта сдвигу по боковой поверхности путем поворота зонда вокруг верти.кальной оси, причем по полученным данным судят о прочности грунта 11, 1 ОНедостаток этого способа состоит в сложности установления функциональной связи между нормальным давлением и сопротивлением сдвигу, что затрудняет опре. деление 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 измерения. 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 точности 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 дополнительным измерением нормального давления и сдвига.На чертеже изображено усТройство для осуществления предлагаемого способа, где показано положение зонда на одном из эта 857346пов измерений. Зонд имеет штангу 1, индентор 2 в виде цилиндрического ствола с лопастями 3, поворотное устройство 4 и пр%- бор 5 для определения нормального давления и сопротивления сдвигу по поверхности индентора. Иглофильтры 6, объединенные коллектором 7, предназначены для понижения уровня грунтовых вод. Коллектор 7 на 1 цикле измерений занимает положение 8, иа 2 цикле (после понижения уровня грунтовой воды на величину ЬЬ) - положение 9 и на 3 цикле (после понижения уровня на 2 Ю) - положение 10Способ осуществляют следующим образом.В процессе испытаний производят по, гружение зонда в грунт на заданную глубину и осуществляют первый цикл измерений, включающий определение с помощью прибора 5 нормального давления 6 и сопротивление грунта сдвигу В по поверхности индентора при его повороте. Второй и последующие циклы измерений осуществляют после понижения уровня грунтовой воды на Ж - 2 - 5 м, По полученной в результате 3 - 4 циклов измерений функциональной зависимости между нормальным давлением 6. и сопротивлением сдвигу Ъ по цилиндрической поверхности, образумой краями лопастей 3 при повороте зонда, определяют прочностные характеристики исследуемого грунта - угол внутреннего трения и удельное сцепление.Достоинство способа состоит в возможности изменения величины номальиого давления на ствол и функционально связанного с ним сопротивления грунта срезу, что позволяет определить искомые прочностные характеристики в песчаных и глинистых грунтах, залегающих ниже уровня грунтовых вод.Эффективность применения водопоинжения в качестве нагрузочного фактора при проведении испытаний грунтов и оптимальную величину понижения уровня воды можно оценить по приращению нормального давления Ь 6 при понижении уровня грунтовых вод на величину ЬЬ. Величина ЗЬ должна обеспечивать изменение М в пределах .О, - 0,25 кгс/смв.Понижение уровня грунтовых вод навеличину Й вызывает изменение вертикального давления в грунте на величину Ьр, определяемую по формулеЬРР- Ъввв ) Ь в (1) где ( -. объемная масса грулта;Ов-то же, с учетом взвешиванияскелета грунтовой водой.Приращение горизонтального давленияЬ 6 связано с приращением вертикального давления Ьр зависимостьюЬ 4-ЬРр/(1-Я,И)гве Ч - коэффициент Пуассона.Следовательно, Ж и Ьб связаны соотмццением. ай ;й1,3 взв)уИз формулы (3) следует, что прн наиболее характерных для грунтов значениях/ 0,35; / 1,9 т/м; авве 0,95 т/м для в получения приращения горизонтельного давления, Ь 6 0,1 кгс/см =тс/м требуемое понижение уровня грунтовых вод составит( ,0 , ) О,З Для получения Ь 6 0,25 кгс/смв требуется понижение уровня воды на величину В 4,88 м. 20. Таким образом, оптимальное понижение уровня грунтовой воды перед каждым циклом измерений колеблется в пределах 2 - 5 м. Минимальная глубина, на которой мофжет быть проведено испытание, при выпол.некии трех циклов измерений и понижения 2 в уровня грунтовой воды по 2 м перед вто. рым и. третьим циклами составляет 4 м от уровня воды. Максимальная глубина испытания не ограничена.Для оценки эффективности предлагаемого изобретения испытанию подвергают Зо водонасыщенные мелкозернистые пески на глубине 10 м (9 м ниже уровня грунтовых вод); Испытательный зонд, индентор кото-рого имеет диаметр 60 мм и длину 40 см, погружают на глубину 10 м и проводят первый цикл измерений (определение нормального давления 6 и сопротивления сдвигупри повороте индентора), в результате которого 61 . равно 1,4 кгс/см, Ч:1 0,78 кгс(см вЗате с помощью иглофильтров произ Водят понижение уровня грунтовой воды на 3,5 м. Во втором цикле измерений фв равно 1,6 кгс/см 2;0,89 кгс/см. Далее проводят понижение уровня грунтовой воДы еще. на 4,2 м. В третьем цикле измереиийБэравно 1,9 кгс/см, Т, 1,05 кгс/смфОбработка результатов дала значение угла внутреннего трения 28,3 и близкое к нулю значение сцепления.Таким образом, предлагаемый способпреет значительные экономические преиму-щества и существенно расширяет диапазон испытаний водовасыщениых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод,формула изобретения ИСпособ определения прочностных характеристик грунта, включающий погружение, зонда, измерение нормального давления и857346 остааатель В. Латущкекред А. Бойкасараас 693аенпого комитета СГенпй я открыгнйРаушскап. наб.,г, Уагород, ул, Прое нКорректор Г РеветапкПодвесноеССР д. 4/5 ктнаа, 4 сопротивления сдвигу путем поворота зонда вокруг вертикальной оси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности оценки прочностных параметров песчайых и глинистых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, после измерения нормаль. ного давления и сопротивления сдвига производят откачку воды из грунта с помощью иглоГильтров с последующим дополнитель. Редактор Н. Алыпааа тЗаказ 7168/47 ТВНИИПИ Государстпо делам пзоб113036, Москва, %вфилиал ППП Патевтэ,ным измерением нормального давления исдвига.Источники информации,приняты во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР601349, кл. Е 02 0 1)02, 197 Ь.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2653165/29-33, кл. Е 02 Р 1/02,1978.