Способ определения параметров прочности грунта пенетрацией

Х И ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИН АВЗОРСНОМУ рно(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРПРОЧНОСТП ГРУНТА ПЕНВТРА 1/Способ относится к инженерно-геолог- усилия выполняют вращение наконечника гическим изысканиям, в частности к:н одновременно Фиксируют вертикальное определению параметров прочности грув: в . перемецение и. угол поворота наконеч-. та (сцепления с и у 1 ла внутреннего ;: ника, а также вращательный момент, трения Я) при пенетрацни грунта ло- .". вычисляют нормальные.,напряжения б к пастным конусом. - боковой поверхности конуса и сопротивЦель изобретения - повышение точ;. ление срезу грунта по образующей лоности определения параметров проч.:. -.:, .пастей конуса. Вращение наконечника ности. прекращают, увеличивают вертикальноеСуцность предлагаемого способа. за., усилие на наконечник и повторяют опеключается в следующем, рации в вьппеуказанной последовательИа поверхность грунта устанавля :"-.:.ности. Ступени вертикального усилия вают комбинированный наконечник, вы. : подбирают так, чтобы при приложении полненный в виде конуса, на боковой "; - каждой ступени обеспечить погружение поверхности которого осесимметрично:,"./.":конуса на 1/3 нли на 1/4 его высоты. расположены лопасти (крылки), к нака-:. Прикладывают 3 или 4 ступени вертинечинку прикладывают вертикальное. уся- калькой нагрузки, достаточные для полне,измеряют глубину погружения ко-: строения Кулоновского графика к накояуса в грунт, не снимая вертикального нечнику, и при каждой ступени опреде 3(71) Ленинградский инженетельный институт(56) Авторское свидетельсР 973703, клБ 02 0 1/00Разоренов В.ф. Совмещения связных грунтов пенетрвращательным срезом, Опрестроительных свойств грунпенетрацни и вращательногКиев: Будивельник, 1966,. 2(57) Способ относится к области инженерно-геологическнх изысканий и, вчастности, к определению параметровстРои- прочности грунта, Целью изобретенияявляется повышение точности определения параметров прочностиСпособвключает вйедрение в грунт конуса, тво. СССР . снабженного лопастями по всей боковой.1982. поверхности при нескольких ступенях нные испыта.-, .вертикальной нагрузки на 1/3 - 1/4 выацией и .:, .соты конуса на каждой ступени, вращеделение . " ние лопастного конуса при каждой стутов методам:. пени нагрузки, определение нормальных о среза :., напряжений и сопротивлений срезу по с. 29-32 ,боковой поверхности лопастного конуса,построение кулоновского графика соШЕТРОВ: противления грунта сдвигу и вычисле 1 ф : . ".ние параметров прочности грунта. 5 ил.с3 1715961 4 ляют нормальные напряжения и сопротив- Прибор работает следующим образом. ления срезу грунта, по которым строят Станину 1 на виброамортизаторах( кулоновский график сопротивления грун- устанавливают в горизонтальное полот а срезу и вычисляют параметры проч- жение. С помо(ью редуктора 3 устанав 5ности грунта с и О. ливают требуемую скорость вращения1 хНа фиг. 1 изображена схема прибора столика 5. Иеханизмом 7 подъема стой- вращательного среза (ПВ(С); на ка 8 с элементами 9 - 12 конструкции фиг.2 - сечение А-А на фиг,1; на прибора выводится в крайнее верхнее фиг. 3 - Б-Б на Аиг. 2; на Аиг.4 - 10 положение. На поворотный столик 5 усграфик сопротивления сдвигу песчаного танавливают цилиндрическую обоиму 116грунта; нафиг, 5 в . то же, глубоковод- а на вал 11 закрепляют в нижней части ного океанского ила. лопастной .конус 13. Механизмом 7 проДпя провеления испытаний использо- изводится опускание наконечника с лован прибор ввращательного среза ПВЙ-З, 15 пастным конусом до поверхности грунедназначенньп для определения экс- та в обойме 16, Ослабляется стопорныйбпресс-методом прочностных и реологи- винт 23 и лопастной конус под со ст- . ческих характеристик слабых глубоко- венным весом погружается в образецводных отложений в судовых лаборато- грунта. Для погружения конуса в грунт20 на требуемую глубину на наконечник риях.4Прибор состоит из станины 1, за- . устанавливают грузы 14.крепленной на виброамортизаторах 2. Для создания вращения поворотногоНа станине размещены редуктор 3, свя- столика 5 включают электродвигатель 4занный с электролвигателеи 4 и пово- угол поворота столика измеряют лимротным столиком 5 с градуированным25 бом 6. Поворот столика 5 вызываетлимбом 6, механизм 7 подъема, соели- вращение лопастного конуса 13, аненный зубчатой передачей со стой- вместе с ним ваза 11 и упора 12. Упоркой 8. Стойка 8 в верхней части снаб давит на тензоэлемент 9, по велижена тензоэлементом 9, выполненным.в чине изгиба которого,и тарировочнымвиде тонкой пластины с тензодатчи графикам измеряют крутящий момент.ми и кронштейном 10 . на котором Вертикальное перемещение лопастногом 15 установлен вал 11, В верхней части конуса измеряют индикаторомвала, 11 находится П-образный упор 12, Испытывались два вида грунта: мелодним концом жестко соединенный с ва- кий воздушно"сухой кварцевый песоклом 11, а другим соприкасающийся с 35 средней плотности, имеющий физическиетензоэлементом 9. В нижней части ва- характеристики )=1,59 г/см ;Я=0,006;ла 11 на скользящей посадке в верти- =26,5 кИ/м; е=0,68, и глубоковод"кальном направлении могут быть уста- ый глинистый нл нарушенной структу-новлены различные наконечники, На ры, отобранный с полигона Р 4 конкрефиг. 1 - 3 показан лопастной конус 13.0 циеносного участка района КларионВертикальную нагрузку прикладывают Кпиппертон Тихого океана с водянойк наконечнику грузами 14, а верти- , глубины более 5000 м. Исследуемыекальное перемещение измеряют индика- образцы имели показатели физическихтором 15. свойств Р =1,29 г/смф;Я=2,49;(б=ЛопаСтной .конус размещен в грунте. 45 24 кН/м; =3,7 кН/и, е=5,49.находяцемся в обойме 16, Обойма 16 ус- В испытаниях использовался лопасттановлена на поворотном столике 5. ной конус спедующих размеров: уголТензоэлемент 9 связан с регистрирую- при вершинеф=60 ; диаметр основаниящим комплексом 17, состоящим из тензо- конуса Р 45 мм; ширина лопасти Ь=З мм;усилителя Топаз 3 самописца Н 338 56 толщина мха лопасти 1 мм.(Для измеоения прогиба динамометричес- Последовательность выполнения опекой пластины 9 прелусмотрено дополни- рации следующая.. ел но использование индикаторачасо- Вырезка образца в обойму 16, ус- б. вого. типа .(не показан), Тарировку тановка ее на рабочий столик б при одинамометрической пластины (тензоэле- ра ПВС-З, подведение острия лопастно мента) 9 выполняют с помощью нагруже- го конуса к поверхности образца. ния шкива 18 тросиком 19, пропущенным Ослабление стопорного винта 23. через блок 2 и соепин н20: е ным с подвес- Конус под действием собственного векой 21 с грузами22. са веса наконечника и площадки для171596 1 биндикатора 15 пог Определяли нормальные напряжения 5грунта. При этом в образец песка глу" от третьей ступени нагрузки и соответбина погружения составила в среднем ствующие им сопротивления срезу грун 1,5-1,6 см, а в образец нла - 16-та с, Опыты выполнены с 5 - 6-ти1,7 см. Иасса первой ступени нагрузки кратной повторностью.( . о ус , штока, площадки индйкато(от.конуса Конечные результаты определенияпараметров прочности песка прецставра) равна 331 г.В ючеключение электродвигателя 4.Ско- лены на Фиг.4. Статистическая обрарость вращения рабочего столике.5 еосботка результатов испытания дала зна-,тавляла 1/4 оборота в мин. Осуществ. чение угла внутреннего трениями =29лялся быстрый сдвиг. В процессе враще-. при коэФФициенте корреляции г=.0,9,ния столика лимбом 6 Фстолика лимбом 6 Фиксировали угол свидетельствующем о высокой достоверповорота и соответствующий .этому углу ности определения зна 1 ения С.поворота крутящий момент И. КрутящНЙ 15 По известным данным для мелкогомомент определяли по прогибу дийаио", песка даны. следующие значения угламетрической пластины 9 измеряейойу внутреннего трения в зависимости.,отиндикатором часового типа, Иаксймань- коэФФициента пористости; при е=0.75ный угол поворота столика принииалй:,.= 28 , при е=0,65 -Ц =32 . Получен-,- равным 90 , после чего вращение столи 20 ное предлагаемым способом значениека прекращали. Иаксимальное значение Чг=29 оказалось в промежутке, так каккрутящего момента в большинстве слуЧа- коэффициент пористости исследуемогоев реализовывалось.цри угле поворота песка 0,65(е=0,6840,75.20-40 . По глубине погружения конусаи величине крутящего момента, геомет" 25ф , . Конечные результаты определениярическим характеристикам лопастногот О.о параметров прочнбсти водонасыщенного ,конуса (расчетные Формулы приведены, .океанского ила предлагаемьж способомв акте испытания) определяли нормаль-ляли орм , показаны на фиг . 5 . Как видно из этойные напряжения 6 на поверхности. срезаФигуры и как показала статистическаяи соответствующие им сопротивления : 30срезугрунта ,.Лобработка сцепление ила оказалось равным с=3 кПа, а угол внутреннего тре оУвеличение вертикальной нагрузкиЪйа лопастной конус. На.наконечник укреннего трения объясняются тем, чтоладывагот грузы 14. Лля песчаного груиГРун ,испытания производились неконсолидита прирацение массы груза для второйвт рой 35 рованно-йедренированные, а грунт былступени составило 1000 г, при .общейв водонасыщенном состоянии,Массе 1331 г,; а ила общая масса груза при второй ступени нагружениясаатавила 792 г. При эт,гм средняя глуби-. Аналогичные результаты полученына погружения лопастного конуса в. пе 4 О при выполнении быстрого плоского сдвисок оказалась равной 2,5 - 2,6 см,:а . 1 га по неконсолидированно-недренированв ил - 2,2 - 2,3 см, .", : ной схеме испытаний при нормальныхОстальные операции были аналогичны . Давлениях в диапазоне 1,5-7 кПа. ИспыОперациям, приведенным в п.3, В ре ;.; . тания выпопнялись на приборе Литвино-зультате определяли нормальные вещая.45 ва и с помощью штампа крыльчатки. Изжения 6 от второй ступени нагрузкг и. этих испытаний следует, что угол внчтсоответствующие им сопротивления,ср. реннего тРения ила находится в презу грунта с . . : делах 3-4 о, а сцепление существенно.зависит от времени тиксотропного уп-,Затем, на том же образце груйта".:. Рочнения ила, Иаксимальное время уй-50производили третье испытание, После:, роччения ила после полного нарушения.остановки вращения столика при дейст- структуры составляло 6 сут, При этомвии второй ступени нагрузкипроизво-,.значение сцепления достигало 1-дипи увеличение нагрузки до величища 1,5 кПа.третьей ступени нагрузки которая сОеф 35,.тавляла для песка 2331 г, а для илаПри испытании ила предлагаемым спо 1331 г. Средняя глубина погружениясобом время тиксотропного упрочнениялопастного конуса в песок составила ".составляло несколько месяцев, чем и2,9-3,0 см,а в ил - 2,9-3,2. . объясняется разница в сцеплениях.1715961 15 Формула изобретения Способ определения параметров прочности грунта пенетрацией, включающий последовательное ступенчатое погружение в образец грунта конуса, его вращение в грунте, измерение .вертикальных усилий крутящего момента, глубины погружения и угла п 6 вброта 1 О и расчет параметров прочности,.опре: деление параметров прочности по ре эультатам испытаний, о т л и ч а ющ и й с я тем. что, с целью повышения точности определения параметровпрочности, исцользуют конус .с лопастями по всей боковой поверхности, погружают его в грунт ступенями 1/31/4 высоты конуса с приложением кру"тящего момента на;каждой ступени погружения при сохранении приложеннойвертикальной нагрузки.1715961 витейв В.БроииндА 3 авчук Хоравюейевамаееафе ещевавщ орС,Шекмар о Яитев Т кт к По обретениямаушская кю ее ивавшивю шт ВФ ЮЕЕФШЮиее Фею вю 4 ш юатевмФМЮизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин Заказ 586 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по и113035, Москва, 3-35дписное и отк бе, д иям при