Способ прессиометрических испытаний грунта

сО 1 Оз сОВетсн ихсоц 1 А пист 11 ческикРЕСПУБ%1 Н 1785548 5 Е 02 О 1/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) нтн НИЯ АТЕНТУ нженернои ванию финтов пресн еенерно- строитепьсоорул еиннкенерныж изыска-благодаря текниче 1 представитепьности ов широное применеетричесний метод исски харантеристик кинах прессиометричесник ючающий нагру 1 кение нями возрастающего ОПИСАНИЕ ИЗОБР 21) 4912347/ЗЭ22) 19 02.946) 30,12,92 Бюп, И.481) Научно-производственное объединение"Союзморинжгеопогия"72) Я С Горецний и А А Сафонова73) Государственное научно-производственное обьединение Морская ин 1 кЕнернаягеология"56) Грунты, Методы полевого определенияхарактеристик деформируемости ГОСТ20276-85, М: изд Стандартов, 1985Авторское свидетельство СССР1 ч 1574726, кп Е 02 О 1(ОО, 1987,Авторское свидетельство СССРИ" 1086066, кп Е О 2 О 1/ОО, 1985,54) СПОСОБ ПРЕССИОМЕТРИИСПЫТАНИЙ ГРУНТА Изобретение относится к геологии, в частности к исс лед зико-механических свойств гр сиометрическим методом при геологических изысканияк дл ства морскиу гидротеническ При проведении ний в морских условия ской простоте метода и получаемых результат ние находит прессиом следования механиче данных грунтов в скваИзвестен способ испытаний грунта, вкп стеною скважины ступе 57) Использование" в ИФКбйерной геологии при исследовании свсйств грунтов прессио" метрическим методом Сущность нагрунке ние грунта в скважине осуществпя 1 от ступенями давления путем передачи возду ха заданного обьема, сжатого в емности, известного объема до начального на ступени в зонд прессиометра Регистрацию изменившегося давления и измерение перемещений грунта осуществляют через определенный промежуток вренлени т. после подачи возду ха в зонд дпя разных типов грунта Для песн а, супеси с суглинн:ами и глины времч т составляет соответственно 4-5, 10-12 и 15-17 мин Модуль деформации грунта определяют пп измеренным и расчетным данным, что повышает производительность испытаний ээ счет измерения параметров при нестабипи 1 рованномсостояниигрунта 2 ип 1 Отабп давления, выдерживание н,а ндой ступени давления до условной стабилизации деформаций, измерение радиапьны, перемещений обопочни н амеры зонда и определение модуля деформации грунта Методика определения мадулч деформации грунта основана на решении задачи Лчмэ дпя упругой изотропной среды при этом принимается упрощенная модель грунта - в виде однофазной среды, без учета спо н ности структуры грунта наличие поровои нкидно сти и проис одящих при деформировании (уплотнении) грунта фильтрационныпроцессовТакыре известен способ прессионлегричестк испытаний при котором задается оггтимапьное время выдержан и ступени нагрузки дпя различнытипов грунтов песчаны и пылеватоглинисты)Однако а известном решении значения времени представлчют собой периоды между началом и в онцом подачи воздуха а зонд Собственно ке ступень нэгруж.ения выдерживается до стабилизации деформации грунтаНаиболее близким по текническай сущно с ги и достигаемом у эффекту является способ прессиометрически испытаний, приотором нагру.,кение грунта в скаа.кине производят заданным давлением посредством заданного гопичестаа возду-э, сжатого в ему ости известного объема до начального на данной ступени давпения 1, допускают вызываемое процессом деформации грунта сни, ение начального давления до давления, соответствующего стабилизации деформаций грунта и регистрируют установившееся, конечное дпл дэннои ступени, давление в системе емкостьь-зонд По значениям начального и конечного давлений на ка:,кдой ступени нагру+ения, расчетньпи путем, используя заон Бойля-Мариотт;- опредепчют радиус зонда, По полученным значеничм деформаций грунта радиуса зонда) и вепичипе конечной нагрузки на ступени нэгру+ения определяют модуль деформации грунтаПродопкитепьность испытаний по этому способу сокращается а сравнении со способами-аналогами за счет того, что нэ ка кдой ступени нагрузка на грунт не поддер,иваетсч постоянной, а падает па мере увеличения деформаций грунта, чго приводитболее быстрой стабилизации деформации Одна о длительность испытаний остэетсч высокой, что обусловлено необходимостью аыдерп:иванич деформаций грунта до и, усповнои) стабилизации При испытании водонасыщенны морскими грунтов особенно глинисты ) процесс консолидациии т,е, фипьтрационного уплотнениядо достижения стабипи зироаанного состояния грунта и рассеяния избыточного порового давления протекает достаточно долго на г э+ дой стуг 1 е ни нагр у:н и П ри большом числе ступеней нагруз;енич общие 1 атрдты времени на испытания достигиют нескопькии часов Большая длительность затрудняет использование метода а успоаггпк мпрсни. изысканий, слонны . и дпрогастапщи из за быстро меняющи гся погодны. условий и создающегося из-зэ этого дефицита рабочего времениЦель изобретения - повышение производительности при сокрэнении достоверности получаемой информации пугемизмерения параметров при нестабипизированном состоянии грунтаПоставленная цепь достигается тем, чтов способе прессиометричесьи испытаниигрунта, а н л ючающем нагруж.,ение грунтастенок сквэ,вины ступенями возрастающегодавления путем передачи воздуха заданного объема, сжатого а емкости известногообъема до начального на данной ступенидавления, в зонд прессиометра, регисграцию изменившегося давления воздуа, измерение перемещений грунта сгеноьскважины и расчет параметров грунта поизмеренным данным, согласно изобретеНию, на наядой ступени нэгруж,ения регистрируют изменившееся давление иизмерчют величину перемещений грунтастенки скад,кины в момент времени послепреращения подачи аозду э в зонд, составляющий 4-5 мин дпя песка, 10-2 миндпя супеси и суглинн а и 15-17 мин дпч глины,дополнительно определчют значения приведенного времени и строят зависимостьотносительного перемещения грунта в стенке скважины от приведенного времени покогорой определяют соответствующее времени измерения величину относительногоперемещения грунта, э модуль деформациигрунта и приоеденное время рассчитываютпо формулам1 о1+ 10 о 1ОР)Рогде Е - модуль деформации грунта,г - приведенное время,) - козффициент Пуансона,В - начальный радиус скважиныц - нагрузка на стегану скважины,.- время и мерения перемещений грунта,5 10 15 20 ч 5 ЗО 35 40 Оо - абсолютное перемещение грунта в стенке скважины а момент времени г для соответствующего значения,. - показатель физическ ой ани отрапии грунта, определяемый по данным компрессионнык испытаний обрэщэ грунта при нагрузке и радгрузкеС, - коэффициент консолидации определяемый по данным компрессионно-фипьтрэционнык испытаний образца грунтаНэ фиг 1 и 2 представлены графа и зависимости относительного перемещения грунта в стенке скаэ кины Оп от приведенного времени ЕСпособ прессиометричесн и, испытаний осущесгалпют следующим образомВ точь е испытаний устанавливают зондпрессиомегр Черед сигтему нагруж:ения, 1765548нагнетанием пад Обапачн.у згз 14 ца с Фатага ВОЭДУа, ГРУНТ НаГРУ:Наит ДаВПЕНИЕМ С(о, превыша 1 ощим природное горизонтальное давление на глубине испытаний на величину 0,2-03 нг/сц- да папного прцпеганич обопочни зонда к стенке сн:ва+ ины, ОпредеПЧЮт НОЧаПЬНЫЦ РаДИУС С 1 зна КИНЫ Яо, ОГ НО- торого е дапьнейшем производят Отсчет деформаццц грунта Далее производят нагру н,ение грунта ступеньгоСтупенями) давления с(, величина которац выбираетсч в зависимости от типа грунта в диапазоне нагрузок линейнага деформированцч грунта Регистрацию цзгченившегосч в зонде давпенич и определение перемещ нцч стенки СН:ВаНИНЫ (.)о ПРОИЭВаДЧт В ГОГ 1 ЕНТ ВРЕМЕНИ с п 1 зспе прекращения подачи ваэду а в зонд и создания 11 ьзчапь 11 аго давпенич нз ступени), зоставпч 1 ощцй 4-5 мцн дшч песн ов, 15-17 г 1 ин - дпч гпцн и 10-12 гч 1 н - дпч супесей и сугпцнн 1 ов (: цепь 1 а повишенцч точности определения модупч деформации грунта проводчт не ацну а;1-1 ступени н,згру н 1 нцч грунта в стенне с 1 ва к 11 ни прессц 1 ометром Приг 1 ери результатов 1 ан 1 ретнац реапизации предпагзегог 1 з способа 1,1 спытанцц приведены в табпица (сг 1 табл 3, 6 8, 10)Опредепение г 1 ацу пч дефис)р 11 ации гр /нта вылопнчют в н а 11 еРапьныгспавичПРИ этог 1 испошьэовзние иэвегтни расчетны: э а в и с и н 10 с те и ( с г 1 ф ц г 1 ) Г 10 3 в а и ч е т у 4 е Г т ь тот факт, что нагру+ение на ступени не выдер.кцва 1 ат да стабипцэации дефар 1 аццй грунта Неаб:адцмые дпя расчетов значе- НИЧ КазффИЦЦЕНта НОНСОПЦДаЦЦЦ Гн и Па 1 аэатепя анцзатропцц 1. (Отнашен 1,1 е модулей деформации грунта прц с атиц ц раэгр р.з 1 е) апредепчют по реэупьтагзц лабораторны испытаний образцов грунта в н омпрессионно фцпьтрационнам приборе ПО цзпе 1-т- НЫМ ЭНаЧЕН 1,1 ЧГ С,ь . 1, Р ОПРЕДЕПЧ 1 ат величину 1 эезра з 1 1 ерного времени т па форг 1 упе (2) и саатветств,ющее значение относительного перемещен 1 ич грунта о 111 адупь деф 1 зрмации грунта Е апредепчют по форгчупе (1) Эыа 1 енцч Е, попученныг на не- СН ОПЬН ц н СтуПЕНЧн НЗГру Н ЕНИЧ На Стадегц пцнецнага деф 1 зргпгправанцч грунта, угреднч 1 отЭнсперггментьг псп а.запи выеаную с одцмосгь результатов апредепенич модуля полученного по дзнноггу спа 1 збу и известному способу (1) и (3)Однаврег 1 енна сон ращзетсч продоп+итепьнасть испытан 11 ц в сравнении с известныю способами В табп 1-10 приведены сравнцтепьные результаты прессиометрцчески испытаний грунтов по данному способу и по известным способам, выпоп 5 10 15 ")О ЧГ 1 О 35 40 45 50 ненные в зксперцментапьном стенде 11 в снва+иче на шепьфе Баренцева моря Еа н ращение продал нэттепьн 1 зсти испытаний по данному способу (с учетом затрат време ни на н,зчапьное нагру+ение зонда до при пеганцч Обошочни н стенном снвазкиньг 30-40 мин дпч песков, 75-90 мцн дпч глин и 50-75 мцн дпч супесей и сугпиннав вместо неснопьнин часов в способе прототипа) па эвопяет значительна повысцть проц зводитепьность пресси 1 зметрцчесни. Испытаний, что обеспечивает существенное сни нение энсппуатаццоннын затрат при проведении иорснпиннкенерно-геопогичесн:1 П и зыска ний Форг 1 уп а цэобретенцч Спасоб прессцаметрц 1 есн и цспытани грунта, в 1 пгочающцй нагру 4;ение грун гз стенок с 1 ва+цни ступенчггц во)1,зста 1 Ьщего дзвпенич путем перецзчц воэду а заданного объсма, снатога в емносгц известного обьег 1 з да начапьногс на данноц ступени давпенич, в ланд прессц 1 зметра регистрац 11 ю изменившегосч давления возду из, изг 1 еренце перемещений грунтз стенон снва.н:ини ц расчет параметров -грунта по цзг 1 ере 14 ныгданныг 1 о т и и ч а ю щ и й с и тег что, с цапь 1 а павышенцч працзводитепьностц при го-раненц 11 достоверности папу 1 аег ай цнфорг 1 зции п,тег 1 цэ 11 еренцч парагътров прц нестабипиэиропаннам са стачНип 11 грунта, на ка 1 дай ступени нзгрунке нцч регистрируют изменив ш 1 зесч дав пение ц иэг 1 ерчют величину перемещенцч грунта стен 1 и снва+ины в г:1 ог 1 ент времени после пренращенич подачи воэцуа в зонд, сагтавпчющегп 4-5 т 1 н дпч пеена, 10-12 глин дпч с пе 1 зц и с угпцнн а и 15-17 г 111 Н дпч гпцны, дапапнцтепьна опредепчют значения при веденнаго врегмнц и строю зависимость относительного перегещенич грунта в стен- не сква 111 ны от приведенного времени, по г отарой опредепчют соответству ащую вре 1 ени из 1 черенич величину отнасцгепьнаго перемещенцч грунта а модуль Е деформзцци грунта и приведенное время г рассчи тывают па форн 1 упагчВоЕ=(1+ - с.)оо Стт=1Рогде ) н Оэффициент Пуассона,Ро НаЧаПЬНЫ 11 РаДЦУС СН ВаЖК 1 ЧЫс) - нагруэ 1.:а на стенну сква ниный - время измерения перемещении грунта,Оо - абсолютное перемещение грунта встенн е сн ва кцны в момент времени тЭкспериментальный стенд Грунт - мелкозернистый водоненасыщенный рыхлый песок эоны Ризкского эалива, (коэффициент консолидации С = О,225 см" с, коэффициент анизотропии 1 = О,5)Таблица 1 Известный способ Продолжительность опыта 1,75 чьлодупь деформации е = 29,5 кггсм 1 без поправочного ноэффициенга) Таблица 2 Известный способ Продоп китепьносгь опыта 1,2 ч Модуль деформации Е = 30 к г/с 1 без поправочного ноэффициенг 4 Табл эемый способ О, - относительное перемещение грунга в стен е скважины для момента времени т дпя соответствующего значенияА - показатель физической аниэотропии грунта, определяемый по данным компрессионнык испытаний образца грунта при нагрузке и разгрузке,С - коэффициент консопидации, определяемый по данным н омпрессионно филь трационнык испытаний образца грунта1 ОПродопение табл 3 Продолжительность опыта 0,6 ч Модуль деФормации Е = 28,7 кг/см без поправочного коэффициента)2Баренцево море Глубина моря 16 м, глубина по грунту 37,6 м Грунг - суглинок мягкоппасгичныйоэффициент н онсопидации С= 0,08 см /с,2 коэффициент аниэотропии 1= 0,1)Таблица 4Известный способ Продолжительность опыта 4,75 ч Модуль деформации Е = 70 г/см (без поправочного козффициента)Таблица 5Известный способ Продолжительность опыта 2,4 ч Модуль деформации Е = 71 г/см (без поправочного козффициента)Таблица бПредлагаемый способ Продолжительность опыта 1,2 ч Модуль деформации Е = 68 кг/см без поправочного коэффициента)Ю+ но - китайское море Глубина моря 45,5 м, глубина по грунту 7,5 м Грунт - супесь ппастичнап коэффициент консолидации С = 0,05 см/с, коэффициент анизотропии Л = 0,2Таблица 7Известный способ Продолжительность опыта 152 ч. Модуль деформации Е = 65 кг/см без попрааочного коэффициента) тТаблица 8Предпагаемый спороб1785548Продолжение талип 8 Продол нительность опыта О,88 ч Модуль дефорь 1 ации Е = бб,О нг/см без поправочного .оэффициента)Баренцево горе Глубина торч ".1,9 ц, глубина по грунту 6,и Грунт - гпина те учеппастичнап ) оэффициентонсопидации С, = 5 1 10 с/с .озффициент аниаотропии . = 0,1)Табпица 9)известный способ Продопл,итепьность опыта 4,58 ч Модуль дефорь 1 ации Е = 40 кг/сц- беэ поправочного оэффгциента)Таблица 1 ОПредпагав 1 ь й способ Прадоп ьитепьность опыта32 ч Модупь деформ акации Е = 38 2 н г/сц )без поправочного наэффициен 1 а)1785548 ФЫР Эи 83Составитель Й, ГорецкиТекред М,Моргентал корректор Л Филь акгор Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г Чегород, уп Гагарина, 1 Заказ 4377 Тира,е Подписное ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-ЗБРаушскал наб 4/5