Материал: metodicheskie_ukazaniya_po_proektirovaniyu_zemlyanogo_polotna_na_slabykh

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

б) косвенное, путем вычисления по данным компрессионных испытаний;

в) полевое с помощью опытной откачки.

Наиболее надежные результаты для расчета осадки во времени дает определение коэффициента фильтрации по данным компрессионных испытаний.

Коэффициент фильтрации у слабых грунтов определяют на образцах с ненарушенной структурой. Для анизотропных торфов и илов рекомендуется определять коэффициент фильтрации в горизонтальном и вертикальном направлениях образца.

При прямых фильтрационных испытаниях коэффициент фильтрации может быть установлен в лабораторных условиях в специальных фильтрационных приборах (например, ПВ и др.) или в компрессионном приборе, специально оборудованном бюретками с делениями и устройствами, обеспечивающими поступление воды под давлением и ее отвод.

Коэффициент фильтрации в этом случае определяют для естественного состояния образца (без нагрузки), в условиях максимальной расчетной для данного основания нагрузки и под одной-двумя промежуточными ступенями нагрузки. Фильтрацию воды начинают после полного завершения консолидации образца под заданной ступенью нагрузки.

Коэффициент фильтрации рассчитывается по формуле:

где Q - расход воды, см3/сек;

l - длина пути фильтрации, равная высоте образца грунта, см;

Н - напор, см;

F - площадь сечения образца, см2;

t - продолжительность фильтрации, сек.

156

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

2. Полевые методы

Полевые методы исследований дают возможность, во-первых, исследовать свойства слабых грунтов, образцы которых невозможно отобрать для испытания в лаборатории, и, во-вторых, более полно оценить строительные качества грунтов, образцы которых испытаны в лаборатории. Использование полевых методов исследования свойств грунтов позволяет во многих случаях снизить стоимость изысканий и, что еще важнее, стоимость строительства.

Полевые методы исследования применяются для непосредственного исследования строительных свойств слабых грунтов в условиях их естественного залегания. Они лишены ряда недостатков лабораторных методов испытаний. В лаборатории, например, даже при высокой тщательности нередко слабый грунт испытывается с некоторым нарушением структуры. Это нарушение структуры происходит в процессе отбора образца, при его транспортировке, а также при обработке в лаборатории и накладывает отпечаток на результаты лабораторных определений.

Однако надо иметь в виду, что полевые методы исследования позволяют определять свойства грунтов только в условиях их естественного залегания и не дают возможности выяснить, как изменяются эти свойства при изменении условий, например, в связи с возведением насыпи. Поэтому полная оценка строительных свойств грунтов может быть получена лишь при правильном сочетании полевых и лабораторных методов исследования.

В настоящее время широкое распространение приобрело исследование грунтов путем вращательного среза в скважинах с помощью лопастных приборов - крыльчаток (для получения параметров сопротивления сдвигу), испытание грунтов штампами (для определения модуля деформации), зондирование грунтов (для определения прочности грунтов); находит применение метод прессиометра (для нахождения модуля деформации грунта в скважинах) и др.

Метод вращательного среза, испытание грунта штампами и зондирование получили повсеместное распространение при исследовании глинистых грунтов текучей и пластичной консистенции. В последние годы их стали широко использовать при исследовании торфов.

157

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Указания по оборудованию и порядку проведения испытаний излагаются в специальных руководствах.

Испытание грунтов на сдвиг лопастными приборами состоит в измерении максимального крутящего момента, возникающего при срезе грунта во время вращения в нем крестообразной лопасти, помещенной в грунт.

Для некоторых разновидностей избыточно увлажненных торфов и илов текучей консистенции испытание лопастным прибором - единственный метод определения сопротивления грунта сдвигу ввиду невозможности отобрать в таких грунтах образцы для лабораторных испытаний.

Испытания лопастным прибором дают возможность установить два свойства слабого грунта: сопротивление сдвигу, которое оказывается близким по величине к половине прочности на одноосное сжатие, и чувствительность (структурную прочность), которая характеризует влияние нарушения структуры на прочность грунта и определяется отношением между сопротивлением грунта сдвигу в ненарушенном и нарушенном состояниях.

При этом следует учитывать, что испытания лопастным прибором не позволяют определить раздельно величины сцепления С и угла внутреннего трения j.

При использовании данных испытаний грунта лопастными приборами в расчетах обычно принимают, что получаемое общее сопротивление сдвигу равно сцеплению грунта. В зависимости от конструкции прибора и характера слабой толщи испытания могут производиться в скважинах или без бурения скважин.

При применении прибора конструкции ЦНИИСа (см. рис. 4 настоящего приложения) испытания ведут в скважинах. Бурение скважины заканчивают выше отметки очередного испытания с таким расчетом, чтобы крыльчатка при испытании находилась ниже забоя скважины не менее чем на 5D (D - ширина лопастей крыльчатки).

Крыльчатку, опущенную на забой скважины на штангах, вдавливают в грунт до заданной отметки испытания. Вращение крыльчатки осуществляется при помощи специального устройства - головки, устанавливаемой над устьем скважины и соединенной с крыльчаткой штангами.

158

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Вращая крыльчатку со скоростью 0,1 - 0,2° в сек, срезают грунт и фиксируют значение максимального крутящего момента. Погружение в слабый грунт тонкой лопасти не производит существенного нарушения структуры грунта.

По окончании испытания на сопротивление грунта сдвигу производят 2 - 3 полных оборота крыльчатки и фиксируют значение крутящего момента, соответствующее прочности грунта на сдвиг в нарушенном состоянии.

По окончании испытаний на данной глубине прибор снимают, крыльчатку и штанги извлекают, а скважину углубляют для последующего испытания.

Для вычисления сопротивления грунта сдвигу в полученные измерением значения крутящего момента вносят поправки по данным тарировочной таблицы, прилагаемой к каждому прибору. Сопротивление грунтов сдвигу сусл, кг/см2, определяется по формуле:

где Mmax - максимальный крутящий момент, кг × см;

k - постоянная, зависящая от ширины лопасти D и высоты крыльчатки H, см3, и вычисляемая при условии заглубления крыльчатки ниже забоя на глубину не менее 5D по формуле:

Чувствительность грунта определяется как отношение сопротивления грунта сдвигу в ненарушенном и нарушенном состояниях или отношение максимального крутящего момента к моменту, зафиксированному после 2 - 3 полных оборотов крыльчатки.

159

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

По степени чувствительности глинистые грунты подразделяются на малочувствительные (чувствительность 1 - 4), чувствительные (4 - 8) и сверхчувствительные (более 8).

Лопастной прибор конструкции ЦНИИСа приведен на рис. 7. В его состав входит крыльчатка четырех типоразмеров:

Для массовых испытаний при зондировании торфяных залежей пластов сапропелем и илов рекомендуется использовать разработанный в Калининском политехническом институте портативный прибор - сдвигомер-крыльчатку конструкции канд. техн. наук Л.С. Амаряна СК-8 (рис. 8). Этот прибор позволяет проводить испытания без бурения скважин. Вес прибора с одной штангой - 3,7 кг. Вес одной штанги - 1 кг, длина - 100 см.

Крутящий момент от сопротивления вращению крыльчатки Мкр измеряется по величине деформации пластины фиксируемой индикатором часового типа.

160