Способ полевых испытаний оттаивающих грунтов

)5 Е 02 НИ НИЕ ИЗОБРЕТ ОП И ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО хар вых кол нач мощ наг ескии инстиного трансдав пол колтериютдефслоуголгрунэав окончания ее бурения и чистки,оборудована нагревательными эл и 4 и датчиком 5 деформаций.После установки всех элементов, при помощи которых осуществляют предлагаемый способ, включают нагревательные элементы 4, а в камере 3 прессиометра устанавливают давление, равное начальному давлению Ро, которое определяют следующим образом, Сначала рассчитывают критическое давление РкР, которое обеспечит возникновение во всем оттаявшем к концу испытаний массиве радиуса й 2 (рекомендуемое значение В 2 =4 г 0) радиальных напряжений, не меньших, чем бытовое давление Рб. Расчеты производят на основе известного выражения для распределения радиальных напряжений 02 в оттаительству определех грунтов сканиях. ие точно- азонаоп- ивающего пытании;обьемной та (Ч) от мм сл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Уральский электромеханичтут инженеров железнодорожпорта им. Я,М.Свердлова(56) Авторское свидетельство СССРМ 1079749, кл, Е 02 О 1/00, 1982.Авторское свидетельство СССРМ 933874, кл, Е 02 О 1/00, 1980,(54) СПОСОБ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ОТТАИВАЮЩИХ ГРУНТОВ(57) Изобретение относится к строительствуи может использоваться для определения Изобретение относится к стра и может быть использовано для ния характеристик оттаивающи при инженерно-геологических изы Цель изобретения - повышен сти определения расширения диап ределяемых характеристик отта грунта. На фиг.1 изображена схема ис на фиг,2 - график зависимости деформации оттаивающего грун давления (Р),Способ осуществляют следующим обра зом.В мерзлом грунте 1 бурят скваж иаметром, равным диаметру каме рессиометра (ориентировочно 89-10 оторую устанавливают в скважине 2 2ктеристик оттаивающего грунта в поле- условиях. Способ включает оттаивание цевой зоны грунта вокруг скважины под льным радиальным давлением Ро с поью термопрессиометра и последующее ужение талого грунта до критического ения РкР, под которым оттаивают донительную кольцевую зону грунта. Занагружают образовавшуюся двойную цевую зону, а деформационные харакстики оттаивающего грунта определяс учетом относительной объемной ормации оттаивания первого и второго в грунта, и дополнительно определяютвнутреннего трения оттаивающего та. Р 0 и РкР определяют по формулам в исимости от свойств грунта и природно авления. 1 з,п, ф-лы, 2 ил.явшей зоне, описывающего предельноеравновесие массива; Далее, используя (1), определяют величину радиального напряжения (давления Ркр, ДействУюЩего в точке 81, т.е. на внУт ренней границе второй кольцевой зоны (ре- КОМЕНдуЕМОЕ ЗНаЧЕНИЕ 81 =2 Го), КОГда К стенке скважины приложено давление Р,р.-СРкр 1 = (Ркр+ С стЯ ф) (81/го) - Ссй 9 0,Так как Рк я, Ркр и, кроме того, 82/81 = 81/го (в силу геометрического подобия), то давление Ркр 1 (а также любое дав ЛЕНИЕ, бОЛЬШЕЕ ЧЕМ Ркр 1) ПРИ ДЕйСтВИИ На стенку скважины обеспечивает выполнение условия %Рб для первого кольцевого оттаивающего слоя радиуса 81.Величина начального критического дав ления Ро определяется выражением 2 Ркр + Ркр 1Ро=3 50 или Ро) 55 ополнительном условииРо - Ркр 1 = 0,1 МПа,и это условие не выполняется, тЫ В фОрМуЛЕ (3), т.Е. Ркр 1, Ркр Есл еличини со где г - радиальная координата;Р - давление на стенке скважины;р и С - соответственно угол внутреннего трения и сцепления оттаявшего грунта 10 (а = 2 81 П д 7/(1 + з и 9 р.Если конкретные значения С и р исследуемого грунта не известны, то в формулу(1) подставляют их максимально возможные для данной разновидности грунта значения, 15 определяемые по СНиП.Минимальное значение о возникает на внешней границе двойной оттаявшей зоны, т.е. в точке 82, Если это напряжение будет больше или равно Рб, то тем более будет 20 справедливо для точек внутри массива, Подставляя в (1) в качестве г величину 82, качестве ог - величинУ Рб, а в качестве Р- величину Ркр, получают выражение для Ркр,25 Ркр = (Рб + СсЩ у) (82/го) - Сст 9 У, (2)-О,б 195) -- 0,095 =го кр - (0.395 + 0,021 МПа;2 Ркр+ РкрРо=3 33 МПа,ответственно Ро следует пропорционально увеличить так, чтобы выполнялось неравенство (4). При атом, очевидно, новые (увеличенные) значениЯ Давлений Ркр 2 и Ро по-прежнему будут обеспечивать выполнение условия У,Рб .При давлении Ро будет происходить оттаивание первого кольцевого слоя 6 до до- СтИжЕНИЯ РаДИУСа 81 = 2 Го ОттаИВаНИЯ,После стабилизации и измерения деформаций Ч 1 оттаивания первого кольцевого Слоя производят ступенчатое нагружение талого грунта до давления Ркр и замеряют возникающие при этом деформации О 1 стенки скважины. Затем снова включают нагревательные элементы 4 и происходит оттаивание второго кольцевого слоя 7 до значения 82 = 81 /го, При этом в точке 81,гкоторую можно теперь рассматривать как условную "стенку скважины" будет действовать давление Р,р 1 . После отключения нагревательных элементов и стабилизации деформаций Ч 2 оттаивания производят дополнительное нагружение двойной талой зоны (слоев) 6 и 7 на.величину 0,05 - 0,1 МПа с измерением возникающих деформаций О 2 стенки скважины.Таким образом, в результате испытаний получены два значения относительной объемной деформации Ч 1 и Ч 2 одного и того же грунта при различных давлениях Ро и Ркр (относительные объемные деформации рассчитывают по величине соответствующих перемещений стенки скважины). Это позволяет построить искомую линейную зависимость деформации оттаивания от давления (фиг.2).П р и м е р, Грунт - суглинок с удельным весом 18 кН/м, глубина испытаний - 5,5 м,збытовое давление на глубине испытаний: Рб=185,5 =100 кН/м =100 кПа=0,1 МПа, По приложению 1 СНиП 2.02.01 - 83 определяют максимальные значения прочностных характеристик для суглинка: С = =0,046 МПа и р=26 о, Тогда С с 19 о = =0,095 МПа; а = 0,61. По формулам (1), (2) и (3) определяют:1649033 та; ражения непосредходе испытания, а х В 1 И В 2 зависит скомое значение у 4 бым приближенным сцендентных урвем или графически,Левая часть эт твенно измеряе равая при изв через а) только о может быть найде методом решения ений, а также по ого выся вестны р, Инолю тран нно начальное и.а;на глубине испыгде кри енно радиусы сквальцевых зон, м;о грунта, МПа;его трения талого Таким образом, оттаивание первого кольцевого слоя до значения В = 2 г, будет происходить под давлением Р= 0,33 МПа, оттаивание второго кольцевого слоя будет происходить под давлением на его внутрен ней границе, равным Рр = 0,21 МПа, при этом на стенке скважины будет поддерживаться давление Ркр = 0,395 МПа.Возможность определения угла р внутреннего трения вытекает из следующего, 10 Деформация 0 стенки скважины при нагружении талого грунта может быть представлена в виде где Ь Р - дополнительное (по отношенир кдействующему при оттаивании) давление наталый грунт;м - коэффициент Пуансона талого грун 25Е - модуль деформации талого грунта;В - радиус талой зоны.Имея значения деформации 01 и 02,относящихся к разным значениям радиусаталой зоны, а также В и В 2 соответственно 30получают: Формула изобретения 1, Способ полевых испытаний оттаивающих грунтов, включающий оттаивание кольцевой зоны грунта вокруг скважины под начальным радиальным давлением с помощью термопрессиометра, измерение стабилизированных деформаций оттаивания, нагружение талой зоны с измерением деформаций талого грунта и определение деформационных характеристик оттаивающего грунта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения и расширения диапазона определяемых характеристик оттаивающего грунта, нагружение талой зоны проводят до критического давления, после чего производят оттаивание под этим давлением дополнительной кольцевой зоны грунта с измерением стабилизированных деформаций оттаивания и нагружают двойную кольцевую талую зону с измерением деформаций талого грунта, причем деформационные характеристики оттаивающего грунта определяют с учетом относительной объемной деформации оттаивания первого и второго слоев грунта и дополнительно определяют угол внутреннего трения оттаивающего грунта по величине отношения деформаций первой и двойной кольцевых талых зон.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что начальное и критическое давление определяют по формулам еСст 9 Р)(В 2 го) - Сстд р Ро и Ркр - соответств тическое давления, М Рб - бытовое давлени таний, МПа; го, В, В 2-соответств жины, первой и второй ко С - сцепление талог р - угол внутренн рунта, град а=2 зп у/(1+ 3 и т)1 б 4033 Фаг1 Фиг.2.Составитель Г,МартыТехред М.Моргентал ва едактор А,Ревин рект емчик аз 1502 Тираж 405 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро гарина, 10