2.3. Дополнительные инженерно-геологические изыскания (ч. 4)

При испытании слабых оплывающих грунтов рабочую камеру помещают в специальную обсадную трубу с гибким участком, которая закрепляет опытный участок скважины и имеет 8—12 сквозных прорезей вдоль образующей на участкедлиной 800 мм. Жесткость трубы учитывается при назначении внутреннего давления р в прессиометре на основе предварительной тарировки. С применением обсадной разрезной трубы осуществляют также испытания просадочных грунтов с замачиванием. Методика испытаний слабых грунтов, в том числе просадочных с замачиванием, подробно освещена в работе [34, с. 60—62].

При обработке результатов прессиометрического опыта строят график "давление на грунт р — изменение диаметра скважины Δd" (рис. 2.8), используя значения р и Δd, соответствующие состоянию условной стабилизации деформаций. Значение Δd (см) определяют как разность диаметра скважины при данной ступени давления р (вычисленного с учетом потерь давления на расширение оболочки и гибкого участка) и начального диаметра d0 при давлении р0 = ξγH, где ξ — коэффициент бокового давления, равный μ/(1 – μ); γ — плотность грунта и H — глубина испытания.

Результаты обработки прессиометрического опыта
Рис. 2.8. Результаты обработки прессиометрического опыта
1 — зависимость Δd = f(p) при погружении; 2 — то же, при разгрузке; 3 — круги Мора; 4 — зависимость τ = f(p)

Модуль деформации вычисляют по формуле:

E = Kd0pd),
(2.8)

где K — корректирующий коэффициент, изменяющийся по ГОСТ 20276-74 от 3 до 1,2 в зависимости от глубины испытания и вида грунта; d0, Δр, Δd — параметры прессиометрического опыта (см. рис. 2.8).

Прочностные характеристики c и φ определяются по линейно огибающей нескольких кругов Мора (см. рис. 2,8). Радиус каждого круга Мора Ri вычисляется для двух смежных точек (i, i + 1) нелинейной части (при p > pk) графика Δd = f(p) по формуле:

,
(2.9)

где m — коэффициент, учитывающий влияние физической анизотропии; рi + 1, рi, Δdi + 1, Δdi — обозначения на рис.2.8.

Для вычисления Ri берутся смежные ступени нагрузки на прессиометрических кривых, характеризующихся плавным и прогрессирующим нарастанием деформаций. За максимальное напряжение σi1 принимается полусумма давлений рi и pi + 1, за минимальное σi2 = σi1 – 2Ri. Описанный способ определения параметров c и φ по результатам прессиометрического испытания детально рассмотрен в работе [34, с. 43—46].

При необходимости испытаний сжимаемости слабых водонасыщенных грунтов, в которых проходка скважин путем бурения затруднена, могут применяться специальные задавливаемые прессиометры: зонд-прессиометр конструкции Уральского политехнического института [34, с. 59—60] и лопастной механический прессиометр конструкции ПНИИИСа Госстроя СССР (ГОСТ 21719-80).

Сопротивление сдвигу грунта при испытаниях в скважине определяют с помощью установок, сочетающих преимущества метода прямого среза при заданном давлении и метода прессиометрии. Сущность этого способа заключается в срезе при заданном нормальном давлении грунтового цилиндра, образующегося вокруг рабочего органа прессиометра.

Названный способ реализован в установках поступательного (ПС-89) и вращательного (ВС-108) среза в конструкции Уральского политехнического института [34, с. 49—53] и в прессиометре-сдвигомере конструкции ПНИИИС Госстроя СССР, созданного на базе лопастного прессиометра (ГОСТ 21719-80).

Принцип работы прессиометров, предназначенных для раздельного определения параметров сдвига c и φ, рассмотрим на примере установки ПС-89 (рис. 2.9). Рабочий орган срезыватель, включающий в себя рабочую камеру с эластичной оболочкой 1 и жесткие выдвижные продольные элементы 2 с лопастями, связан с упорно-вытяжным домкратом 6 тросом 7, а с устройством для создания давления — шлангом 4. Потенциометрические датчики 3 проводами, размещенными внутри шланга 4, соединены с измерителем перемещений 5. Элементы 2 возвращаются в исходное положение усилием эластичных обойм 8, закрепляющих набор продольных элементов вокруг эластичной оболочки 1 таким образом, чтобы обеспечить условия образования цилиндрического среза без "зубцов" даже при максимальном расширении рабочего органа. Проходка верхнего участка скважины (на 0,5 м выше отметки испытания) производится любым способом с креплением стен в неустойчивых грунтах обсадными трубами, а опытного участка скважины — вращательным бурением.

Схема установки поступательного среза ПС-89
Рис. 2.9. Схема установки поступательного среза ПС-89

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