Способ прессиометрических испытаний грунта в скважине и прессиометр для его осуществления

 

1. Способ прессиометрических испытанш грунта п скважине, включающий нагружение стенок скважины ступенями возрастающего давления до стабилизации деформаций грунта на каждой ступени, измерение их и определение по полученным данным деформативных характеристик грунта, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности прессиометрических испытаний, нагружение производят заданным объемом воздуха, сжатого в емкости известного объема до начального на данной ступени давления , а после стабилизации деформации грунта регистрируют изменившееся давление воздуха и определяют радиус зонда по формуле g Уо-(р;-.Рс)4т crVj - приршдение объема зонда на всех ступенях, предшествующих рассчитываемой, , h - длина (высота оболочки зонда . 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжатие воздуха для нагружения грунта двумя последующими ступенями производят одновременно в двух емкостях известного идентичного объема. 3.Прессиометр для испытаний грунта в скважине, включающий зонд с корпусом и эластичной оболочкой, источник высокого давления, магистраль и измерительные приспособления , отличающ и и СП тем, что он снабжен двумя емкостями известного

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1086066 А

3aD E 02 D 1/00 С 01 П 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) 1. Способ прессиометрических испытаний грунта в скважине, включающий нагружение стенок скважины ступенями возрастающего давления до стабилизации деформаций грунта на каждой ступени, измерение их и определение по полученным данным деформативных характеристик грунта, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности прессиометрических испытаний, нагружение производят заданным объемом воздуха, сжатого в емкости известного объема до начального на данной ступени давления, а после стабилизации деформации грунта регистрируют изменившееся давление воздуха и определяют радиус зонда по формуле (у ("t (и о)

l =n- = где Ро

P и-1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3443957/29-33 (22) 24.05,82 (46) 15.04.84. Бкп. !! 14 (72) Н.Г. Теряев, F.Ю. !Чехтер, Я.Н. Горецкий, Г.H. Гамперт, Ю.А. Козинда и Н.Г. Яшков (71) Всесоюзное йорское научнопроизводственное объединение инженерной геологии "Союэморинжгеология" (53) 624.131 ° 382(088.8) (56) 1. ГОСТ 20276-74. Грунты. Иетод полевого определения модуля деформации прессиометрами.

2. Авторское свидетельство СССР

1It 697634, кл. F. 02 D 1/00, 1978 (прототип) ° (54) СПОСОБ ЛРЕССИОМЕТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТА В СКВАЖИНЕ И ПРЕССИОИЕТР ДЛЯ ЕГО ОСУ!1ЕCTRTIF!!!И радиус корпуса зонда, см; атмосферное давление, кгс/см избыточное давление в емкос" ти известного объема на и-й ступени нагружения; избыточное давление после де< юрмации грунта на и-й ступени н,ггружения, кгс/см

2, избыточное давление после ст;.билизации деформации грунта на (и-1)-й ступени нагружения, кгс/см

2. внутренний объем воздушной полости емкости известного объеMR, см ; внутренний объем магистрали, зонду см

W d U; — приращение объема зонда на

1=1 всех ступенях, предшествунтщих рассчитываемой, см ; — длина (высота!оболочки зонда.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что сжатие воздуха для нагружения грунта двумя последуктщими ступенями производят одновременно в двух емкостях известного идентичного объема.

3. Прессиометр для испытаний грунта в скважине, включающий зонд с корпусом и эластичной оболочкой, источник высокого давления, магистраль и измерительные приспособления, отлич ающ ий ся тем, что он снабжен двумя емкостями известного

1086066 идентичного объема с приспособления- ных устрой ств соединены с источними для регулирования воздушного объе- ком высокого к го давления, атмосферой ма и контроля давления, при этом и магистрал ью с зондом с воэможносемкости посредством распределитель- тью поочередного их подключения где Кр — радиус корпуса зонда, см;

P — атмосферное давление, кгс/см ;

Р— избыточное давление в еми кости известного объема н а п-й ступе нн н а гр уже ния .

1

Изобретение относится к инженерной геологии, в частности к исследованию физико-механических свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях для строительства. 5

Известен способ прессиометрических испытаний грунта в скважине, включающий нагружение стенок скважины ступенями возрастающего давления, выдерживание каждой ступени давления до условной стабилизации деформации, измерение радиальных перемещений оболочки камеры зонда и определение характеристик грунта. Для осуществления способа используют зонд-прес- 15 сиометр, включающий рабочую камеру с "частичной оболочкой, источник высокого давления и измерительные приспособления для измерения давления и радиальных перемещений обо- 20 лочки Г 13.

Недостатком указанных способов испытаний и устройства является значительная длительность одного испытания, время которого составляет 2 J несколько часов, а иногда и более суток.

Наиболее близким техническим ре-„ .шением к предлагаемому являлтся прессиометр для испытания грунта в Зр скважине, включающий зонд с корпусом и эластичной оболочкой, источник высокого давления, магистраль и измерительные приспособления и способ прессиометрических испытаний грунта в скважине, реализуемый с помощью данного прессиометра, включающий нагружение стенок скважи2 ны ступенями возрастающего давления до стабилизации деформаций грунта на каждой ступени, измерение их и определение по полученным данным деформативных характеристик грунта 1.2 .

Недостатком данного способа и устройства является длительность испытаний вследствие того, что способ предусматривает поддержание постоянного давления до стабилизации деформации, заключающееся в многократной подаче сжатого воздуха от источника высокого давления к зонду. Указанная регулировка давления приводит к возникновению колебаний грунта и, как следствие, к значительной длительности процесса стабилизации грунта.

Цель изобретения — повышение производительности прессиометрических испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу прессиометрических испытаний грунта в скважине, включающему нагружение стенок скважины ступенями возрастающего давления до стабилизации деформации грунта на каждой ступени, измерение их и определение по полученным данным деформативных характеристик грунта, нагружение производят заданным объемом воздуха, сжатого в емкости известного объема до начального на данной ступени давления, а после стабилизации деформации грунта регистрируют изменившееся давление воздуха и определяют радиус зонда по формуле

10860

l5 з

P — избыточное давление после

1 и деформации грунта на п-й ступени нагружения, кгс/см

2 !

У (Р„, „— избыточное давление после стабилизации деформации грунта . (п-I)-й ступени нагружения, кгс/см2, V — внутренний объем воздушной

Р полости емкости известного объема, см3, 1Чр — внутренний объем магистрали к зонду, см

3 приращение объема зонда на

1=1 всех ступенях, предшествующих рассчитываемой, см

Ь вЂ” длина (выс! та) оболочки зонда.

Причем сжатие воздуха для нагружения грунта двумя последующими ступе нями давлений производят одновременно в двух емкостях известного идентичного объема.

Прессиометр для испытаний грунта в скважине, включающий зонд с корпусом и эластичной оболочкой, источник высокого давления и измерительные приспособления, снабжен двумя емкостями известного идентичного объема с приспособлениями для регулирования воздушного объема и контроля

30 давления, при этом емкости посредством распределительных устройств соед»»иены с источником высокого давления, атмосферой и магистралью с зондом с возможностью поочередного их 35 подключения.

На фиг. изображена схема прессиометра для испытания грунта в скважине, на фиг. 2 — прессиометр, общий вид; на фиг. 3 — прессиомет- 40 рическая кривая.

Прессиометр состоит из зонда ) с эластичной оболочкой, магистрали

2, которая через регулирующие. вентили 3 и 4 соединена с одной из двух 45 емкостей 5 и 6, известного и идентичного объема, а через вентиль 7— с атмосферой. Емкости 5 и 6 через регулирующие вентили 8 — 10 и редукционный клапан 1! соединены с источни- 50 ком 12 высокого давления, например баллонами со сжатым газом, а также с манометрами 13 и 14 соответственно и через вентили 15 и 16 — с атмосферой. 55 осаждая из емкостей 5 и 6 выполнена с возможностью регулирования воздушного объема, например, с помо66 4 щью добавления или слива (íå показано известного объема жидкости.

»

Способ прессиометрических испытаний грунта в скважине реализуется следующим образом.

Перед началом работы объем воздушных полостей емкостей 5»» 6 путем на лива и слива жидкости устанавлива 0Т в определенном известном отношении к объему магистрали 2, который предварительно измеряют. Перед опусканием зонда 1 в скважину емкости 5 и 6 и магистраль 2 через вентили 15, 16 и 7 соединяются с атмосферой, при этом эластичная оболочка зонда 1 прижата к корпусу, т.е. камера зон а 1 имеет нулевой объем. Зонд 1 с магистралью 2 опускают в скваяжну, после чего осуществляют нагружение грунта заданным объемом воздуха, сжатого до начального для данной ступени цавления Рп (т.е. Р, Р

Р;, ..., Р„) в емкостях 5 и 6 известного объема. На каждой из ступеней заданный объем воздуха перепускается из емкостей 5 и 6 известного объема в магистраль 2 с зондом 1 так, что по мере деформирования грунта давление в системе, емкость известного объема магистраль-зонд снижается до конечной величины P (т.е. P„, !

P, . °, P. °, Рп)

Нагружение грунта производят стугенями возрастающего давления. Для этого в одной емкости 5 создаю» избыточное давление Р;, а в емкости

6 — избыточное давление Р;+1, при этом Pi+17 Р; Вентили 8 и 9 закрывают. Затем давление Р; из емкости

5 через вентиль 3 перепускают в магистраль 2 с зондом 1. По окончании процесса деформации на данной ступени нагружения с помощью вентиля

3 отключают магистраль 2 и зонд I от емкости 5 и вентилем 4 подключают емкость 6 с избыточным давлением

P „, т,е ° перепускают давление в

1+1 магистраль 2 и зонд 1. Во время протекания процесса деформации грунта на данной ступени создают избыточное давление на следующей ступени нагружения.

По окончании исследований вентилем 7 сбрасывают давление в зонде

1, эластичная оболочка возвращается в свое исходное положение, и устройство готово для испытаний грунта на новой глубине.

1086066 р ) +(Р +Р )> о"Н;

12S

У ступени нагружения ел. кгс/cM

2 см внутрен- наруж3 ний см . ный см мин

L см дел.

5,393

40 2,56 15,0 0,96 424,5 424,5

5,677

60 3,84 33,5 2,14 51 8 476,3 5,427 5,710

l0 о2

528,6 5,462 5,743

562,7 5,485 5,765

80 5,12 52,0 3,33 52,3

100 6,40 7),0 4,54 34,)

120 7,68 90,0 5,76 34,1

140 8р96 109,0 6,98 34,2

596,8 5,507 5,786

30

631,0 5,529 5,807

5,552 5,829

160 )0,24 128,0 8,19 34,2 665,2

699,4 5,574 5,850

180 11,52 147,0 9,44 34,2

На каждой ступени нагружения фиксируются вели-шна начального Р; и установившегося после стабилизации деформации P. давления и расчетным

1 способом находят суммарное прираще1й ние объема зонда > 1/ что поз1 (- р ) v, (p и о (р

Используя полученные данные, рассчитывают деформативные характеристи. ки грунта, например модуль деформации грунта Е по формуле 15 дР

Е=kr о дг где г — начальный радиус скважио ны, см; дР— приращение давления на стен ку скважины между двумя точками на линейном участке приращения деформаций

АВ (фиг. 3), причем

АР=Р -P, кгс/см дг — приращение перемещений стенки скважины, соответствующее h р, см. корректирующий множитель.

Пример конкретной реализации способа прессиометрических испытаний грунта в скважине.

Испытания проводятся с зондом диаметром 108 мм в скважине диаметром 112 мм на глубине 6,25 м при 5 уровне грунтовых вод 2,7 м, в доволяет контролировать его объем при проведении испытания .

Окончательный радиус зонда R на и-й ступени нагр ржения находят по формуле в о) ломитовом грунте. В емкостях известного объема 5 и 6 (фиг. 1 и 2) установлен объем Q )300 смз, равный внутреннему объему V< магистрали 2 к зонду 1. На каждой из ступеней нагружения в емкостях известного оГъема последовательно и попеременно(для каждой иэ 2-х используемых емкостей) устанавливается давление

P„ и после перепуска, достижения стабилизированного состояния и выдержки фиксируется давление Р„

I

Давление Р> и Р д фиксируется манометрами 13 и 14 с ценой деления

0,064 кгс/см, что обеспечивает

2 необходимую точность измерения приращения радиуса, т.е. 0,1 мм.

В процессе опыта на программном микрокалькуляторе (ввод Рд и Р в делениях) на каждой из ступеней опРеделЯетси о Н, Р оеН(и R„ (как внутренний под оболочкой, так и наружный с учетом утоньшения резины).

7 1086066 8

1 1одуль деформации грунта вычис- Использование предлагаемого ляется по значениям линейного участ- изобретения позволяет сущестка прессиометрической кривой {сту- венно повысить производительпени 4-8» д Чп соответственно, 34;1; ность прессиометрических испы34,1; 34,2; 34,2; 34,2) такий путем уменьшения времени

262 9,44-4254 662 „ 2 РН ЛЕННН НССНгтаккй Н НЕСКОЛЬ5,850-5,765 ко раз, а также уменьшения

В прототипе аналогичные измере- трудоемкости операций контрония занимают около 4 ч вместо ля снимаемых парамет40 мин.по предлагаемому, способу. 1р ров.! 086066

1086066 б, 10 Рп ко/ж

Составитель Г. Мартынова

Редактор И. Касарда Техред В.Далекорей Корректор А. Ференц

Заказ 2201/28 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4