Способ определения параметров прочности грунта пенетрацией

 

Способ относится к области инженерно-геологических изысканий и, в частности, к определению параметров прочности грунта. Целью изобретения является повышение точности определения параметров прочности. Способ включает внедрение в грунт конуса снабженного лопастями по всей боковой, поверхности при нескольких ступенях вертикальной нагрузки на 1/3 - 1 /4 вьг- .со-ты конуса на каждой ступени, вращение лопастного конуса при каждой ступени нагрузки, определение нормальных напряжений и сопротивле ний срезу по боковой поверхности лопастного конуса, построение кулоновского трафика со- . противления грунта сдвигу и вычисление параметров прочности грунта. 5 ил.,|

COOS COSKTCHHX

РЕСПУБЛИК.Я0. 1715961

А1 (д)з Е 02 0 1/.02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОИРЕтЕНИЯМ И ОТНРЫтИВМ

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н ae1OPOHOMV СВИДЕППЬСУфУ .S (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРШЕТРОВ

ПРОЧНОСТИ ГРУНТА ПЕНЕТРАЦИЕЙ

/ г

Способ относится к инженерно-геолог- усилия выполняют вращение наконечника гическим изысканиям, в частности к .. : и одновременно Фиксируют вертикальное определению параметров прочности грув: †. перемецение и. угол поворота наконеч-. та (сцепления с и у1ла внутреннего -:..-: ника, а также вращательный момент, трения (f) при пенетрации грунта ло- ;::: вычисляют нормальные-,напряжения б к Ю пастным конусом. . боковой поверхности конуса и сопротив-. 1;©

Цель изобретения — повышение то* ».. ление срезу грунта по образующей лоности определения параметров проч::. - :-, .пастей конуса. Вращение наконечника:

1 ности. прекращают, увеличивают вертикальное

Суцность предлагаемого способа: за-.: усилие на наконечник и повторяют опеключается в следующем. рации в вышеуказанной последователь»

Па поверхноСть грунта устанавли .: :- .ности. Ступени вертикального усилия вают комбинированный наконечник, sai» .;: подбирают так, чтобы прн приложении полненный в виде конуса, на бокоВой-: ";: --: каждой ступени обеспечить погружение новерхности которого осесимметрично ::,."-..": конуса на 1/3 или на 1/4 его высоты. расположены лопасти (крылки), к нака-:. Прикладывают 3 или 4 ступени верти.нечнику прикладывают вертикальное. уси - калькой нагрузки, достаточные для полне, измеряют глубину погружения ко-::. строения Кулоновского графика к накояуса в грунт, не снимая вертикального, нечнику, и при каждой ступени опреде . 1. (21) 4790558/33 (22) 09.02.90 (46) 29.02.92. Бюл..Ф 8 (71) Ленинградский инженерно-строи-, тельный институт (72) В.Н.Бронин . (53) 624, 131. 37(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 973703, кл..Е 02 0 1/00, 1982.

Разоренов В.Ф. Совмещенные йспыта-: иия связных грунтов пенетрацией и вращательным срезом. Определение строительных свойств грунтов методами пенетрации и вращательного среза, Киев: Будивельник, 1966. с. 29-32..:

2 (57) Способ относится к области инже нерио-геологических изысканий и, в частности, к определению параметров прочности грунта. Целью изобретения является повышение точности определения параметров прочности ° Способ включает вйедрение в грунт конуса, снабженного лопастями по всей боковой. поверхности при нескольких ступенях вертикальной нагрузки на 1/3 - 1/4 высоты конуса на каждой ступени вращение лопастного конуса при каждой ступени нагрузки, определение нормальных напряжений и сопротивлений. срезу по боковой поверхности лопастного конуса, построение кулоновского.графика сопротивления грунта сдвигу и вычисле-. ние параметров прочности грунта. 5 ил.»

3 1715961 4 ляют нормальные напряжения и сопротив- Прибор работает следующим образом. ления срезу грунта, по которым строят Станину 1 на виброамортизаторах

9 кулоновский график сопротивления грун- устанавливают в горизонтальное поло» т а срезу и вычисляют параметры проч- жение. С помощью редуктора 3 устанав5 ности грунта с и Ю. ливают требуемую скорость вращения

На фиг. 1 изображена схема прибора столика 5. Иеханизмом 7 подъема стойвращательного epee@ (ПЗС-3); на ка 8 с элементами 9 — 12 конструкции фиг .2 — сечение А-А на 1иг . 1; на прибора выводится в крайнее верхнее фиг. 3 — Б-Б на Аиг. 2; на bur.4 — 10 положение. На поворотный столик 5 усграЬик сопротивления сдвигу песчаного танавливают цилиндрическую обоиму 1

16 грунта; нафиг . 5 †. то же, глубоковод- а на вал 11 закрепляют в нижней части ного океанского ила. лопастной .конус 13. Механизмом 7 проДпя провеления испытаний использо- изводится опускание наконечника с лован прибор ввращательного среза ПВЙ-3 15 пастным конусом до поверхности груМедназначенньп для определения экс- та в обойме 16. Ослабляется стопорный б пресс-методом прочностных и реологи- винт 23 и лопастной конус под со ст- . ческих характеристик слабых глУбоко- венным весом погружается в образец водных отложений в судовых лаборато- грунта. Для погружения конуса в грунт

20 на требуемую глубину на наконечник риях.

/.

Прибор состоит из станины 1, за- . устанавливают грузы 14. крепленной на виброамортизаторах 2. Для создания вращения поворотного

На станине размещены редуктор 3, свя- столика 5 включают электродвигатель 4 занный с электродвигателем 4 и пово- угол поворота столика измеряют лимротным столиком 5 с градуированным 25 бом 6. Поворот столика 5 вызывает лимбом 6, механизм 7 подъема, соеди- вращение лопастного конуса 13, а ненный зубчатой передачей со стой- вместе с ним вала 11 и упора 12. Упор кой 8. Стойка 8 в верхней части снаб- 12 давит на тензоэлемент 9, по велижена тензоэлементом 9, выполненным. в чине изгиба которого,и тарировочным виде тонкой пластины с тензодатчи- 3Q графикам измеряют крутящий момент. ми и кронштейном 10 . на котором Вертикальное перемещение лопастного м 15 установлен вал 11. В верхней части конуса измеряют индикатором вала, 11 накопится П-образный упор 12, Испытывались два вида грунта: мел одним концом жестко соединенный с ва- кий воздушно-сухой кварцевый песок лом 11, а другим соприкасающийся с 35 средней плотности, имеющий физические тензоэлементом 9. В нижней части ва- характеристики P=1,59 г/см ;Я=0,006; ла 11 на скользящей посадке в верти- f =26,5 кН/м ; е=0,68, и глубоковод-.

"кальном-направлении могут быть уста- ый глинистый нл нарушенной структу- новлены различные наконечники. На ры, отобранный с полигона Р 4 конкрефиг. 1 — 3 показан лопастной конус 13.gp циеносного участка района КларионВертикальную нагрузку прикладывают Клиппертон Тихого океана с водяной к наконечнику грузами 14, а верти-, глубины более 5000 м. Исследуемые кальное перемещение измеряют индика- образцы имели показатели физических тором 15. . свойств р =1,29 г/см ; Q=2,49; б=

ЛопаСтной конус размещен в грунте, 45 24 кН/м ; II g =3,7 кН/и . е=5,.49. находяцемся в обойме 16. Обойма 16 .Ус- В испытаниях использовался лопасттановлена на поворотном столике 5. ной конус следующих размеров: угол

Тензоэлемент 9 связан с регистрирую- при вершинер(=60 ; диаметр основания щим комплексом 17, состоян юм из тензо- конуса Р45 мм; ширина лопасти b3 мм; усилителя "Топаз-3" самописца Н-338 о толщина ребра лопасти 1 мм.

Для измерения прогиба динамометричес- Последовательность выполнения опекой пластины 9 прелусмотрено дополни- рации следующая. ел но использование индикатора часо Вырезка образца в обойму 16, Усб. вого. типа .(не показан). Тарировку тановка ее на рабочий столик 6 при одинамометрической пластины (тензоэле- 5 ра ПВС-3 ° подведение острия aonacTHQ мента) 9 выполняют с помощью нагруже- ro конуса к поверхности образца. ния шкива 18 тросиком 19, пропущенным Ослабление стопорного винта 23. через блок 2 и соепин н

20 е ным с подвес- Конус под действием собственного векой 21 с грузами 22. са веса наконечника и площадки для

1715961 б индикатора 15 пог Определяли нормальные напряжения g» грунта. При этом в образец песка глу" от третьей ступени нагрузки и соответбина погружения составила в среднем ствующие им сопротивления срезу грун1,5-1,6 см, а в образец ила — 1,6- та . Опыты выполнены с 5 — 6-ти

1,7 см. Иасса первой ступени нагрузки кратной повторностью. (. о ус, штока, площадки индйкато(от. конуса Конечные результаты определения параметров прочности песка препставра) равна 331 г.

В юче ключение электродвигателя 4. Ско- лены на фиг.4. Статистическая обрарость вращения рабочего столике.5 еос-10 ботка результатов испытания дала знатавляла 1/4 .оборота в мин. Осушеств- чение угла внутреннего трения< =29 лялся быстрый сдвиг. В процессе враще- при коэффициенте корреляции r=.0,9, ния столика лимбом 6 А

cToBRKa лимбом 6 фиксировали:угол свидетельствующем о высокой достоверповорота и соответствующий .бтому углу ности определения эна1ения С . поворота крутящий момент И. Крутящйй 15 IIo известным данным для мелкого момент определяли по прогибу дийаио -, песка даны. следующие значения угла метрической пластины 9,.измеряейойу внутреннего трения в зависимости.,от индикатором часового типа. Иаксймань- коэффициента пористости: при е=0.75 иый угол поворота столика приникал@:,. g = 28, при е=0,65 -Q =32 . Получен-; равнык 90, после чего вращение столи-20 ное предлагаемым способом значение ка прекращали. Иаксимальное значение /=29 оказалось в промежутке, так как

КРУтяЩего МомЕНта в болыиинстве случа- коэффициент пористости исследуемого ев реализовывалось-цри угле. поворота песка 0,65(e=0,6840,75.

20-40 . По глубине погружения конуса и величине крутящего момента, геомет 25

Конечные результаты определения рическим характеристикам лопастного т о.о параметров прочнбсти водонасыщенного . конуса (расчетные формулы приведены, . океанского ила предлагаемьж способом в акте испытания) определяли нормалъ- показаны на фиг. 5. Как видно из этой ные напряжения 6 на поверхности. среза фигуры и как показала статистическая . и соответствующие им сопротивления : 30 срезу..грунта ь .

h обработка сцепление ила оказалось равным с=3 кПа, а угол внутРеннего тре». .

Увеличение вертикальной нагрузки:

Ъ йа лоцастной конус. На.наконечник укреннего трения объясняются тем, что ладывают грузы 14. Для песчаного груиГРун, испытания производились некансолиди га прирацение массы груза для второй 35 рованно-йедренированные, а грунт был ступени составило 1000 г, при .общей ., в водонасыщенном состоянии.

Массе 1331 г,; а ила общая масса гру за при второй ступени нагружения. .саставила 792 г При этом средняя глу@ф - Аналогичные результаты получены на погружения лопастного конуса в пе 4О при выполнении быстрого плоского сдвисок оказалась равной 2,5 - 2,6 см,:6,ra по неконсолидированно-недренированной схеме испытаний при нормальных

0стальные операции были аналогичны . Давлениях в диапазоне 1,5-7 кПа. Испы рперац я1 приве нн в п 3 В .р- .:.; .. таниЯ выполнЯлись на пРибоРе Литвино- зультате определяли нормальные наия: 5 ва и с помощью штампа кРыльчатки. Пз жения 6 от второй ступени нагрузкш B: этих испытаний следует, что угол внчт ООтВЕтСтВуЮщИЕ ИМ СОПрОтИВЛЕНИя,Сра- РЕННЕГО ТРЕНИЯ ИЛа НаХОДИтСЯ В ПРЕзу.гру,та . ... делах 3-4о, а сцепление существенно зависит от времени тиксотропного уп-, Затем, на том же образце груйта":.... Рочнения ила. Иаксимальное время yiT-

50 производили третье испытание, Посде:, роччения ила после полного нарушения остановки вращения столика при дайс р- структуры составляло 6 сут. При этом . вии второй ступени нагрузки произво»,. значение сцепления достигало 1- дили увеличение нагрузки до величины 1,5 кПа. третьей ступени нагрузки которая cOess тавляла для песка 2331 r, а для ила При испытании ила предлагаемым спо1331 г. Средняя глубина погружения .. - собом время тиксотропного упрочнения лопастного конуса в песок составила : составляло несколько месяцев, чем и

2,9-3,0 см, а в ил — 2,9-3,2. . объясняется разница в сцеплениях.

1715961

Формула изобретения

Способ определения параметров прочности грунта пенетрацией, включающий последовательное ступенчатое погружение в образец грунта конуса, его вращение в грунте, измерение .вертикальных усилий крутящего момента, глубины погружения и угла поворота jp и расчет параметров прочности,.опре: деление параметров прочности по ре1 эультатам испытаний, о т л и ч а юшийся тем. что, с целью повышения точности определения параметров прочности, исцользуют конус .c лопастями по всей боковой поверхности, по гружают его в грунт ступенями t/31/4 высоты конуса q приложением крутящего момента на;калдой ступени по кружения при сохранении приложенной вертикальной нагрузки.

1715961

Фрс 4

Составитей - В.Броиин

Техред авт ук Корректор 1С.Шекмар

Редактор Н.йитев

Заказ 586 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета:по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101