Способ определения прочностных свойств грунта

 

г

<>990957

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 280781 (21) 3322911/29-33 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет—

Опубликовано 2301.83. Бюллетень М3

Дата опубликования описания 230133

)$g) М gw 3

Е 02 D 1/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (Щ УДК 624 ° 131 ° 43 (088. 8) А.С.Горбанов, Б.Я.Грувер, l0.В.Ханжел и и Л.И.Бобылев

У ° t с

f Р

„.Ъ -.:

Проектный и научно-исследовательский инстйчут - .л Донецкий Промстройниипроект- т Ф (72) Авторы изобретения (11) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ

СВОЙСТВ ГРУНТА

Изобретение относится к строитель= ству, а именно к способам исследования физико-механических свойств грунтов, и может быть использовано при определении изменения плотности насыпных грунтов °

Известен способ определения плотности грунтов в массиве, включающий установку штампа, нагружение его ста- О тической нагрузкой, измерение осадки штампа и определение по этим данным величины модуля.деформацииE1 ).

Недостатком этого способа являет-. хТо IIpH вдавливании QITBMHR Одноосным вертикальным давлением неопределенным остается объемное изменение плотности грунта, тогда как для более точного определения изменения свойств грунтов под нагрузка- ми необходимо учитывать именно их объемное деформирование. Кроме того плотность грунтов, особенно насыпных, существенно изменяется как по глубине массива за счет возрастающих с глубиной напряжений от их собственной массы, так и воздействия фактора времени.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения прочности свойств грунта, включающий размещение в грунте штампов, приложение нагрузки, измерение перемещения штампов и определение модулей деформаций грунта E2 ) .

Недостатком способа является большая его трудоемкость, нарушение сплошности массива при отрывке шурфов, а также невозможность определения изменения плотности грунта so времени по трем главным осям.

Целью изобретения является повышение точности определения изменения плотности массива насыпного грунта во времени

Поставленная дель достигаетса тем, что согласно способу определения прочностных свойств грунта, включающему размещение в грунте штампов, приложение нагрузки, измерение перемещения штампов и .определение модулей деформации грунта, штампы размещают в массиве насыпного грунта на разных уровнях, причем на каждом уровне штампы устанавливают по трем главным осям, а приложение нагрузки, измерение перемещений и определение модулей деформации грунта осуществляют йо трем главным направлениям и по изменению

990957 2

E l, - с ) = о+ Ъ " c + с Хс б5 модулей деформации судят об измене.нии плотности массива грунта.

На фиг. 1 показано устройство для реализации способа. общий вид;, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1 (после приложения распорного давления)5

Способ реализуется с помощью усройств„ каждое из которых состоит из шести равновеликих штампов и в исходном положении представляет собой куб, изнутри которого прикладывается гид- )0 равлическое давление. Каждый штамп может радиально перемещаться при воздействии распорного усилия.

Способ осушествляется следующим образом, l5

На коренные грунты укладывается по заданной технологии слой или несколько слоев грунта и одновременно устанавливаются устройства на высоте от коренных порсд не менее двух диаметров штампа. На каждом уровне устанавливают несколько, но не менее трех устройств с тем, чтобы включать их в работе через различные промежут- ки времени.

Над установленными устройствами отсыпают последующие слои грунта, после чего на другом уровне также устанавливают устройства с учетом исключения их взаимного влияния и т.д.

Самые верхние устройства устанавлива-30 ются на такой глубине, чтобы передаваемое вверх давление оказывало бы только уплотнение грунта (без возможности выпора). При укладке массива на заданной глубине устанавливают на"35 чальную плотнос..ь грунта и соответствующий ей модуль деформации.

От каждого устройства на дневную поверхность выводят штанги высокого давления к силовой установке и про- 40 вода от датчиков, иэмеряюших перемещения каждого штампа (не показаны).

При испытаниях в герметичную внутренюю полость каждого устройства через штанги высокого давления нагнетают жидкость или газ и тем самым

45 к внутренней поверхности каждого штампа прикладывают усилие, а перемещение каждого штампа от этого усилия измеряют автономными датчиками. для установления изменения плотности

50 грунта на каждой исследуемой глубине, устройства поочередно включают в работу через различные промежутки времени, По величине приложенного давления 55 и перемещения штампов вычисляют модуль деформации грунта, характеризующий его плотнссть.

Эависимость изменения модуля деформации от изменения плотности IpvH-б0 та выражают квадратичным уравнением вида гДе Ус- объемнаЯ масса скепета гРУНта (плотность);

a,Ü,с — параметры уравнения, Пример. Насыпной массив из суглинка обшей мошностью 6,4 м послойно уплотняется пневмокатком массой 25 т, Толщина отсыпаемых слоев в рыхлом состоянии составляет

0,5 м. Физические свойства отсыпаемого суглинка следующие,". влажность на границе раскатывания 20Ъ, влажность на границе текучести 37%, число пластичности 17, удельная масса

2,74 г/см Проектная плотность уплотнения грунта (объемная масса скелета) 1,6 г/см при объемной массе

1,9 г/см3.

На трех исследуемых глубинах насыпного массива устанавливают по 3 устройства с целью нагружения по одному устройству на каждой глубине через заданные промежутки времени.

Первые три устройства устанавливаются на глубине 5,35 м, т,е. после отсыпки трех слоев по 0,5 м, в результате чего уплотненная толщина грунта составляет 1,05 м. Это обеспечивает практическое распределение напряжений от давления штампов только в пределах насыпного грунта. Вгорые устройства устанавливаются в середине массива на глубине 3,4 м, последние три устройства — на глубине 1,4 м ниже подошвы фундаментной плиты, что предотвращает выпор грунта вверх.

Соответственно на каждом уровне установки устройств напряжение от собственной массы грунта составляет

1,02, 0,65 v 0,27 are/cM .

Первые испытания проводят сразу после отсыпки и уплотнения насыпной толщийы. Для испытания используют по одному устройству иэ трех, установленных на каждой глубине, Ступени давлений задаются по 0,5 кгс/см с т учетом напряжения от собственной массы грунта на каждой исследуемой глубине. B каждом опыте задают по 6 ступеней давления.

По результатам испытаний строят графики зависимости объемной деформации от удельного давления. Величина модуля объемной деформации на глубине 5,35 м составляет 275 кгс/см, 2 на глубине 3,4 м — 220 кгс/см и на

2 глубине 1,4 м — 160 кгс/ см .

Вторую серию испытаний проводят черех 1 год после отсыпки и уплотнения насыпной толши. Для испытаний используют устройства, к которым еше не прикладывалось давление. Средняя величина модуля объемной деформации на глубине 5,35 м составляет 50 кгс/см, 2 на глубине 3, 4 м — 310 кгс/см и на глубине 1, 4 м — 250 кгс/см2.

Третью серию испытаний проводят через 2 года после предыдушего ис990957

Применение предлагаемого способа поэ волит повысить точность опреления изменения плотности насыпных грунтов во времени и снизить трудоемкость испытаний за счет того, что

5 отпадает необходимость в йроходке шурфов ° Вместе с тем определение плотности грунтов без нарушения сплсшнос» ти массива позволит рассчитывать более рациональные конструкции под техно10 логическое оборудование различного вида и другие сооружения, проектируемые,на насыпных грунтах.

250

160

1,66

1 65

1 64

285

1 61

1 607

1 605

1р7

1 69

1,67

5,3

3,4

1,4

Формула изобретения

Способ определения прочностньщ свойств грунта, включающий размещение в грунте штампов, приложение нагрузки, измерение перемещения штампов и определение модулей деформации грунта, о т л и ч а ю щ и и -c я тем, что, с целью повышения точности определения изменения плотности массива насыпного грунта во времени, штампы размещают в массиве насыпного грунта на разных уровнях, причем на каждом уровне штампы устанавливают по

Фиг.1 пытания. Для испытаний были использованы ранее не задействованные устройства, установленные на каждой указанной выше глубине. Средняя величина модуля объемной деформации на глубине 5,35 м составляет 365 кгс/см,.

2 на глубине 3,4 м — 335 кгс/см и на глубине 1,4 м — 285 кгс/см2 °

Данные приведены в таблице и свидетельствуют о том, что деформационные свойства насыпного массива стремятся к своему стабилизированному сос тоянию. трем главным осям, а приложение нагрузки,. измерение перемещений и определение модулей деформации грунта осуществляют по трем главным на-, правлениям и по изменению модулей деформации судят об изменении плотности массива грунта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Метод полевого испытания статическими нагрузками. ГОСТ12374-77,, М., Изд-во стандартов, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 711229, кл. Е 02 D 1/00, 1977.

990957

Тираж б71 Подписное

ННИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 79/44

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

Со став ит ель В. Лат ушкин

Редактор Т.Киселева Техред М.Надь Корректор Ю.Макаренко