Способ определения модулядеформации грунтов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Сфветскнк Соцналнстнческнк Республнк(22 Заявлено 020479 (21 2743829/29-33 (51)М. Кл,Е 02 Р 1/02 с присоединением заявки М(23) Приоритет -Государствеииый комитет СССР яо делам изобретеиий и открытийМосковский ордена Трудового Красного Знамени инженерно- строительный институт им. В.В. Куйбышева 71) Заявитель Изобретение относится к строительству и предназначено для определения модулей деформации грунтов прирасчетах оснований под сооружения.Известен способ определения модуля деформации грунтов компресснонным прибором, включающий взятие пробгрунтов, подготовку образца и егоукладку в прибор, ступенчатое приложение давления на образец грунта,определение величины его осадки ирасчет модуля деформации 11.Недостатком данного способа является то, что полученные значениямодулей деформаций слабых водонасыщенных грунтов значительно меньшеистинных модулей деформаций и взависимости от выбранных интерваловдавлений иногда отличаются от истин-,ных в несколько раз.20Известен также полевой способопределения модуля деФормации слабыхводонасыщенных грунтов, включающийвыравнивание поверхности грунтовпесчаной подушкой, установку штампа, 25загрузочной платформы и нагружениеих,грузом, передачу ступенчатого давления на грунты с помощью домкратаи определение осадки штампа по грунту 2,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ ДЕФОРМАЦИИГРУНТОВ",. (, з 1 " сНедостатками этого способа являются сложная теХнология производства испытаний, большая ее трудоемкость и продолжительность, невозможность испытаний грунтов с большимиплощадями штампов и т.д.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ определения модуля деформации грунтов,включающий выравнивание поверхностигрунтов слоем песка, герметизациюего поверхности, создание в слоепеска и грунте вакуума, удаление,воздуха и воды иэ них, ступенчатоесжатие слоя песка и грунта, определение их осадки и модуля деформации 31,, Недостатком известного способаявляется то, что грунт испытываюттолько на сжатие, а этого недостаточно для оценки характеристик грунта, например при расширении образцагрунтов.Этим способом определяют в основном модуль деформации водоиасыщенных грунтов, для сжатия которых достаточно атмосферного давления. Дляиспытания менее влажных грунтов этотспособ малоэффективен.Цель изобретения - расширение диапазона исследованиЯ.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения модуля деформации грунтов путем вакуумирования грунта и измерения величины смещений испытуемой поверхности образца,вакуумирование производят до стабилизации смещений испытуемой поверхности образца при его расширении.На Фиг. 1 изображена схема одноосного расширения образца грунта в вакуумной камере; на фиг. 2 - схема трехосного расширения образца грунта в вакуумной камере; на фиг.3 технологическая схема расширения массива грунта через его поверхность; на фиг, 4 - технологическая схема расширения массива грунта в скважине или шурфах.На технологических схемах показаны испытуемый образец или массив 1 грунта, вакуумная камера 2 с всасывающей трубой 3 и измерительные приборы, например деформометры 4 и датчики 5.Модули деформации грунтов определяют в следующей последовательности.П. р и м е р 1. Образец 1 грунта цилиндрической или кубической формы устанавливают в вакуумную камеру 2На поверхности образца устанавливают измерительные приборы, например деформометры 4 и датчики. 5. Затем через всасывающую трубу 3 в вакуумной камере ступенями создают вакуум величиной 10 - 10 я Па. Верхнюю границу вакуума применяют для грунтов с влажностью до 20 и пористостью более 30, а нижнюю границу вакуума - для более плотных и жирных связных грунтов.По мере выдерживания образца 1 грунта в вакуумной камере 2 под вакуумом его внутрипоровое избыточное давление постепенно уменьшается и через определенное время достигает значения вакуума. По ходу изменения значения вакуума образец 1 грунта испытывает одноосное (фиг. 1) или трехосное (фиг. 2) равномерное растяжение и происходит линейное и объемное расширение образца 1 грунта до разрыва его сплошности и разрушения. Расширение поверхности образца 1 грунта фиксируют с помощью деформометров 4 и датчиков 5.На основе полученных величин смещения при расширении поверхности определяют модуль деформации грунтов по формулам:а) при одноосном напряженном состоянииЕ=Р - ф; )сО; (1)б) при трехосном напряженном состоянииЕ щ Р - )с , (2) где Е - модуль деформации грунтов;коэффициент Пуассона грунта;Р - величина вакуума;Е - общая деформацияМои К - коэффициенты надежности испытаний.(4) 10 П р и м е р 2. В шурфе (фиг, 4)подготавливают испытуемую поверхность массива 1 грунта. Для того,чтобы учесть вертикальные и горизонтальные напряжения, на поверхности стенок и забоя шурфа устанавливают в ориентированном положениидефсрмометры 4 и датчики 5. Затемв шурфе и в массиве 1 грунта ступенями создают вакуум через высасывающуютрубу 3. Как и в примере 1, под воздействием внутрипорового избыточногодавления происходит расширение илитак называемое пучение массива1 грунта, находящегося под вакуумом,который фиксируют с помощью деформо 25 метров 4 и датчиков 5.Очевидно, если образец грунтадо вакуума испытывает внутренниенапряжения Ь , действующие в нем,то после приложения вакуума он30 должен расширяться на величину.относительной деформации Е , зависящуюот упругих свойств грунта.На основе полученных величин расширення массива грунта определяют35 его модуль деформации по формуле1 +)и с(3)где г - радиус скважины;Б - перемещение радиуса скважины;40 Мо- коэфФициент надежности испытаний.При полевом испытании грунтовв полупространстве модуль деформациигрунтов определяют по формуле2/5 е р 1 - шВлгде Ь - условный диаметр круга испытуемого грунта;Я - перемещение (расширение)я50 грунта в полупространстве;коэффициент, учитывающийформу поверхности испытуемого грунта;1 д- коэффициент надежности.испытанийТаким образом, зная упругие свойства грунта, можно вычислить евпряжения в грунте и наоборот.По предлагаемому способу можноиспытать как образцы грунта в лабо 60 раторных условиях, так: и грунт вполевых условиях. Это исключаетприменение громоздкого оборудования,что обусловливает незначительныетранспортные, материальные и денеж 65 ные расходы,Предварительные технико-экономические расчеты показывают, что стоимость трех испытаний в лабораторных условиях составляет 40-60 р,и в шурФах диаметром 2 м и глубиной 2 м - порядка 160 р, что в 1,5-2,6 раза дешевле по сравнению с испытанием грунтов в компрессионных приборах или штампах, и трудоемкость снижается в 1,8 раза. Годовой экономический эффект на 1 млн.р в строительноиэыскательских работах составляет порядка 400 тыс.р.Предлагаемый способ рекомендуется использовать в инженерно-изыскательских работах в промышленном, гражданском, транспортиом и иных областях строительства.формула изобретенияСпособ определения модуля деформации грунтов путем вакуумирования грунта и измерения величины смещения испытуемой поверхности образца,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения диапазона исследований, вакуумирование производят5 до стабилизации смещений испытуемойповерхности образца при его расширении,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 10 1. Авторское свидетельство СССР 9. 503160, кл. С 01 Н 3/08, 1974. 2. Гольдштейн М.Н. Механические1 свойства грунтов. М., Стройиздат,1979, с. 181-214.3Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2490572/29-33,кл, Е 02 Р 1/00, 1977.842127 цРиг,5 Составитель В. МалышевМитровка Техред И.Асталош Корректор Н. Стец дак каз 4992/26 иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 693 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 13035, Москва, Ж, Рог ий уш Подписноекомитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5