2.3. Дополнительные инженерно-геологические изыскания (ч. 3)

Ступени давления при нагружении штампа принимаются с таким расчетом, чтобы общее число их в пределах линейного участка зависимости S = f(р) было не менее четырех-пяти, включая начальную р0 и конечные pk ступени. Ступени давления pi назначают равными 0,5 ÷ 1·105 Па в зависимости от вида, плотности и состояния по влажности испытываемого грунта; для слабых водонасыщенных грунтов эти ступени составляют 0,5 ÷ 0,25·105 Па.

По полученной экспериментальной зависимости между удельным давлением на грунт р и осадками S штампа диаметром d вычисляют модуль деформации грунта, используя формулу Ф. Шлейхера

E = 0,79(1 – μ2)(ΔpS),
(2.7)
 

где μ — коэффициент Пуассона (0,3 — для песков и супесей, 0,35 — для суглинков и 0,42 — для глин); Δр и ΔS – соответственно приращение давления и осадка в пределах прямолинейного участка зависимости S = f(р), который ограничен с одной стороны начальным давлением р0, с другой — конечным pk.

Начальное давление р0 соответствует полному обмятию неровностей, возникающих при зачистке поверхности грунта и притирке штампа, и принимается не менее 0,5·105 Па или бытового давления на отметке испытания. Конечная ступень давления рk соответствует давлению, последующее увеличение которого на одну ступень вызывает не менее чем двойное увеличение осадки по сравнению с ее увеличением на предыдущей ступени.

Методика подготовки, проведения и обработки результатов штамповых испытаний приведена в ГОСТ 12374—77, а также в работах [29, 34] и др.

Как известно, в качестве эталона при оценке сжимаемости грунта признаны результаты испытаний штампами площадью 5000 см2, которые одновременно являются базовыми при оценке существующих методов определения осадок. Поэтому переход от значений модулей деформации, полученных при испытании штампом площадью 600 см2, к эталонному модулю, полученному при испытании штампом площадью 5000 см2, может осуществляться путем введения повышающих коэффициентов m, установленных В.М. Чижевским на основе статистической обработки результатов сопоставимых штампами указанных размеров. В первом приближении для устранения систематической ошибки глубинных штамповых испытаний значения E600, рассчитанные по формуле (2.7), следует умножать на корректирующий коэффициент m (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Экспериментальные значения

Генетические типы грунтов Значения m при коэффициенте пористости
0,4 < e ≤ 0,7 0,7 < е ≤ 1 е > 1
Аллювиальные
Делювиальные
Элювиальные, в том числе для пород:
   интрузивных
   эффузивных
   метаморфизованных
1,25
1,9
1,2
1,25
1,0
1,3
1,5
2,0
1,4
1,55
1,15
1,45
1,75
2,1
1,6
1,9
1,3
1,6
 

Снижение модуля деформации при глубинных испытаниях можно объяснить влиянием не столько заглубления штампа, сколько его размеров, погрешностей испытаний в скважинах (сложность зачистки забоя, возможное нарушение структуры грунтов грунтовыми водами, влияние горизонтального давления грунта и др.), а также сопутствующим влиянием собственного веса массива.

Следует отметить принципиальную возможность определения по штамповому испытанию параметров сдвига с и φ. В этом случае должны быть установлены значения критического давления рk, соответствующего резкому переходу линейной части графика S = f(р) в криволинейную, и значения предельного давления pn, характеризующего исчерпание несущей способности основания. Такой метод, детально рассмотренный в работе [34, с. 16—19], основан на использовании формулы Н.П. Пузыревского для критического (начального краевого) давления и формулы (28) СНиП II-15-74 для предельного давления.

Испытания сжимаемости грунтов с помощью прессиометра заключаются в обжатии участка скважины горизонтальным равномерным радиальным давлением и измерении образующихся при этом перемещений грунта. Для испытаний используют прессиометры гидравлического, механического или воздушно-электрического типа.

Прессиометр ПЭВ-89 конструкции Уральского политехнического института включает в себя (рис. 2.7, а) рабочую камеру 1 в эластичной оболочке 2, соединительные шланги 4, устройства для создания давления (насос, баллон) и измерения перемещений грунта. Радиальные перемещения фиксируются бесконтактными датчиками линейных перемещений индукционного типа 3, объединенных в единый блок, который подключен к блоку регистрации 6 как одно индукционное сопротивление. Прессиометр опускается с помощью троса 5 на заданную глубину.

Начальная ступень давления рн внутри камеры прессиометра назначается с учетом жесткости эластичной оболочки, которая заранее тарируется, и положения уровня грунтовых вод. Значения последующих ступеней нагрузки и их число, назначают по аналогии с их назначением при штамповых испытаниях в скважине. Порядок проведения испытаний и обработки результатов приведен в ГОСТ 20276-74 и подробно освещен в работе [34, с. 41—46].

Схема прессиометра ПЭВ-89
Рис. 2.7. Схема прессиометра ПЭВ-89
а — общий вид; б — разрезная обсадная труба

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов