Способ определения напряженного состояния грунтового массива

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1576661 1)5 Е 02 скийои поазной ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫГИПРИ ГКНТ СССР(46) 07.07.90. Бюл. 9 25 (71) Государственный научно-исслед вательский, проектно-конструктор и проектный институт угольной пр мышленности "УкрНИИпроект (72) Л.П.Загоруйко(56) Авторское свидетельство СССР В 1060757, кл. Е 02 Р 1/02, 1983.Авторское свидетельство СССР 9 796306, кл. Е 02 Р 1/00, 1 981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГ СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВОГО МАССИВА (57) Изобретение относится к строи тельству, а именно к исследованию напряжений в грунтовом массиве поддействием работающих горнотранспорт ных машин. Цель изобретения - расши рение инФормативности способа за Изобретение относится к строите ству и горному делу, в частности к способу исследований напряжений в грунтовом массиве, преимущественно в насыпных грунтах под действием работающих горнотранспортных машин и может быть использовано для решения практических задач при определВнии осадок и несущей способности грунтовых оснований.Цель изобретения - расширение и формативности способа за счет определения касательных напряжени"горизонтальным площадкам на рглубине в массиве. 2 счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве. Для этого производят статическое зондирование массива и дополнительно измеряют нормальные напряжения в массиве по глубине, На отобранных образцах производят компрессионно-зондировочные ис.пытания и дополнительно сдвигают образцы в скашивающем приборе после уплотнения их на каждой из ступеней давления, величины которых соответствуют ступеням в компрессионно-зондировочных испытаниях. По измеренным данным строят графики зависимости осадок от нормальных и касательных напряжений при сдвиге. Касательные ф напряжения в массиве по глубине определяют по этим графикам с учетом измеренных нормальных и найденных по дан- С ным статического зондирования эквивалентных напряжений. 4 ил. 1 На фиг. 1 показаны эпюры распределения напряжений по глубине: кривая 1 - нормальных 6 (по показаниямядатчиков), кривая 2 - эквивалентных ( (по данным статического зонЭдирования), кривая 3 - приведенных касательных ьюр, Фиг. 2 - распределение сопротивлений зондированию (ц) по глубине массива (Е), на Фиг.3 . - зависимость сопротивления .зондированию (ц) от нормальных напряжений (6) в одометре; на Фиг. 4 - зависимость относительных осадок от нормальных и касательных напряжений- ( ф")Способ осуществляют следующим образом.До установки машины в массиве размешают датчики давления посредствОмгорных выработок (щели, скважины,шурфы) на разной глубине в пределахактивной зоны сжатия, Фиксируют показания датчиков в процессе передвижения машины по месту размещения датчиков, по. среднемаксимальным давлениям строят эпюру распределения нормальных напряжений по глубине (Фиг.1.,кривая. 1). Данные напряжения считаются приведенными нормальными компонентами, действующими равномерно погоризонтальным площадкам.После того, как машина проработала на месте установки датчиков некоторое время и сместилась в сторону,вблизи от датчиков производят стагическое зондирование массива и по результатам строят граФики о = Й(Е)распределения сопротивления зондированию (ц) по глубине массива (Е). 25Затем отбирают из отвала образцы, помещают в. крупногабаритный компрессионный прибор (одометр) и производятмногократное статическое зондированиечерез отверстие в штампе,одометра при 30разных ступенях сжимающего давленияЖ ), По результатам испытаний строятизависимость ц = ЕЬ ) сопрогивленияьзондированию от нормальных напряжений(Фиг.3),35При помощи граФиков ц = Е(Е) иЧ = Е Ъ) определяют в разных точкахпо глубине значения эквивалентных напряжений .(Ь ), при этом для разныхглубин находят значения ц по графику. я = 1(Е), а затем соответствующиеим значения 6 з по графику. я= (Ь истроят график Ь = Е (Е) (Фиг.1, кривая 2),На образцах, отобранных из того же , 5отвала, проводят серию компрессионносдвиговых, испытаний в. скашивающем приборе, При разных ступенях нормальногодавления (Ь .)в процессе перекашиваЫния образца Фиксируют нарастающие ка 50сательные напряжения ( ,) и соответствующие им нарастаюшие относительныеосадки (е .) образца, По результатамиспытаний строят зависимость е =Г(6 ,), Затем с помощьв эпюр распф".пределения нормальных и эквивалентных 55напряжений (Фиг.1, кривые 1 и 2) идеформативно-прочностной характеристики е = Г( Ь, Я) определяют приведенные касательные напряжения на раз. ных глубинах и строят соо гветствувщую эпюру (фиг.1, кривая 3). Для этого на графике распределения напряжений (Фиг,1) определяют для разных глубин (через 0,5-1,0 м, начиная от поверхности) величины приведенных нормальных (по кривой 1) и эквивалентных (по кривой 2) напряжений.На граФике е = Г(6, 7) откладывают найденные значенйя эквивалентных напряжений 6 ; по оси абсцисс и от каждого из нйх проводят вертикаль до пересечения с нижней обертывавщей (компрессионной) кривой, а затем через точки пересечения их - горизонтали в направлении оси ординат. На том же граФике е = Г(6 0)Ь откладывают значения приведенных нормальных напряжений (по оси абсцисс), а от них проводят вертикали до пересечения с горизонталями, отвечающими эквивалентным напряжениям для соответствующих глубин. Полученные точки пересечения будут находиться. между верхней и нижней обертывающими графика е = Г(Ь , ) в поле кривыхоф(пунктирных) равных касательных напряжений (изо- ,), каждая из которых имеет определенное значение 7 и позволяет найти промежуточные значения (между соседними линиями) путем интерполяции. По значениям ближайших или пересекающих найденные точки линий изо-определяют касательные напряжениядля соответствующихьРглубин и строят граФик (фиг,1, кривая 3).Например, на глубине 0,55 м (фиг.1) по кривым 1 и 2 определяются величиныЬ = 0,3 ИПа, Ь= 0,2 МПа, Эти значения откладывают на графике (фиг.4), а затем по направлениям, указанным стрелками, на графике находят точку, в которой Я=0,054 МПа.Каждому значению эквивалентных напряжений могут отвечать разные соотношения нормальных и касательных напряжений, равноценных по эФФекту уплотнения. Однако в каждом ряду единственное значение приведенного касательного напряжения определяется из" вестным значением приведенного нормального напряжения (измеренного датчиками) .Укаэанные исследования достаточно провести один раз на любом однородномгрунте, например, в период промьшлен15766 10 15 аов ,Иг Я 04 4 бб фи ных испытаний машины. Полученнь 1 е эпюры можно считать паспортными данными .машины и в дальнейшем использовать в решениях по осадкам грунтов на любых других породах, для которых будут получены в скашивающих приборах деформативно-прочностные характеристики,Использование предлагаемого способа позволяет определять приведенные касательные напряжения, с помощью которых вычисляются действительные объемные деФормации, как отдельных слоев, так и осадки массива в целом под ходовыми устройствами машин. формула изобретенияСпособ определения напряженного М состояния грунтового массива, включающий статическое зондирование массива с определением сопротивления зонду, отбор образцов грунта, иК компрессионное уплотнение с последующим эонди рованием тем же наконечником с определением. сопротивления зонду, по" строение графиков зависимости удельного сопротивления зонду от сжимаю 61 6щих давлений и по результатам зондирования массива определение по графикам эквивалентных по .эФФекту уплотнения напряжений в массиве, о тл и ч а ю щ и Р с я тем, что, с це-лью расширения информативности способа за счет определения касательныхнапряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве, дополнительно. измеряют нормальные напряжения в массиве по глубине и уплотняют дополнительные образцы грунта в скашивающем приборе при ступенях нормального давления, соответствующих ступеням в компрессионнозондировочных испытаниях, .производятсдвиг этих образцов после уплотненияна каждой ступени, измеряют осадкиобразцов в процессе уплотнения и сдвига до величины его предельного значения с последующим построением. граФика зависимости измеренных осадокот нормальных и касательных напряжений при сдвиге,а касательные напряжения в массиве по глубине определяют по указанным графикам с учетомнайденных эквивалентных и измеренныхнормальных напряжений.