2.3. Дополнительные инженерно-геологические изыскания (ч. 5)

Испытание заключается в проведении трех опытов на срез при существенно различных значениях нормального давления на грунт σ₁ < σ₂ < σ₃ по кольцевой поверхности среза, наружный диаметр которой определяется положением внедренных в грунт под давлением лопастей. Каждый опыт на срез проводится на различных горизонтах с перестановкой прибора в пределах слоя однородного грунта, либо на одном горизонте методом повторных сдвигов. Методика проведения и обработки результатов испытания детально рассмотрена в работе [34, с. 49—53].

Удельное сопротивление сдвигу τ_i при заданном на поверхности среза давлении σ_i для каждого опыта рассчитывается по формуле

(2.10)

где 0,95 — коэффициент, учитывающий сопротивление грунта перед лидирующей лопастью; Q_i — максимальное сдвигающее усилие; d — диаметр рабочего органа; H — высота срезывателя.

Параметры сдвига с и γ определяются непосредственно по графику τ = f(σ), рассчитываются методом наименьших квадратов.

Сопротивление сдвигу глинистых грунтов может определяться также с использованием установки косого среза конструкции Уральского политехнического института. Установка (рис. 2.10) включает ручной винтовой пресс 1 с динамометром 2 и комплект из трех-четырех клиновых обойм 3 площадью 50—100 см², каждая из которых располагается в момент испытания на тележке 4. Обоймы имеют различные углы наклона щелевой прорези к плоскости поперечного сечения. Величина щелевого зазора S = 5÷10 мм при испытании регулируется с двух сторон штоками 5, пропущенными через направляющие втулки и закрепляемыми винтами. При отборе проб грунта на низ обойм надевается режущее кольцо 6. Высота h испытываемых проб ненарушенного сложения, отобранных грунтоносом из скважины или непосредственно из шурфа и соответствующих высоте обойм, выбирается в зависимости от угла щелевой прорези α.

При α, равном 60; 50; 40 и 30° высота h назначается равной соответственно 2,6; 2,1; 1,7 и 1,5d, где d — диаметр обоймы.

Методика подготовки и проведения испытаний на установке косого среза подробно рассмотрена в работах [33, с. 52—56; 34, с. 32—33]. Обработка результатов заключается в определении значений нормального σ_i и касательного τ_i напряжений по каждой наклонной площадке в момент среза, т.е.

(2.11)

где р_i — предельное вертикальное давление.

Лабораторные испытания сжимаемости в компрессионных и прочности в сдвиговых приборах проводятся по общепринятым методикам. Следует иметь в виду, что компрессионные испытания содержат систематическую ошибку в определении модуля деформации Е_к по отношению к эталонному штамповому модулю E_ш. Причинами расхождений значений Е_ш и Е_к являются как несовершенство лабораторного испытания, так и различия в условиях работы грунта при штамповом и компрессионном испытаниях. Поэтому для сооружений II—IV классов надежности значения Е_к, определенные при компрессионных испытаниях песчаных и глинистых грунтов, должны корректироваться до эталонных значений Е_ш путем умножения на коэффициент m_к > 1 [31, с. 46—47]. Исследования также показывают, что и стабилометрические испытания дают заниженные значения модуля деформации Ес, которые должны умножаться на коэффициент m_с > 1. Для приближенной оценки значений m_к и m_c могут определяться [33, c. 132—134] по формулам:

(2.12)

где e — коэффициент пористости грунта природных сложений и влажности.