Файл: Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений 8-й междунар. конгресс по механике грунтов и фундаментостроению.pdf

Vîle

Рис. 1.1. Исследование сжимаемости слабых водонасыщенных глини­ стых грунтов в компрессионных приборах при различных схемах на-

а — ил Ю. Буга; б — ил из Архангельска; в — суглинок заторфованный из Но­ вокузнецка; г — ил из Мурманска; а —ил из Каширы; и—лёсс водонасыщен-

ный из Запорожья

28

значения модуля деформации грунтов основания сле­ дует принимать разными, хотя максимальные значения давлений под фундаментами кирпичного и промышлен­ ного зданий могут быть одинаковыми. Аналогичные ре­ зультаты получены и в опытах M . Н. Гольдштейна [16].

При проведении исследований сжимаемости грунтов малыми ступенями давлений было установлено, что до определенных значений давления на грунт последний практически не сжимался (правда, в некоторых опытах были отмечены малые деформации образцов при первых ступенях давлений, которые, вероятно, могут быть объяс­ нены неровностью поверхности образцов). В связи с этим автор предложил называть величину максимального дав­ ления на образец, при котором грунт практически не сжи­

Характеристики сжимаемости грунтов могут быть определены при помощи полевых методов — обжатием грунтов штампами, при помощи зондирования и прессиометров.

У многих исследователей сложилось мнение, что при проведении компрессионных испытаний значения модуля общей деформации получаются значительно меньшими по сравнению с результатами испытания тех же грунтов штампами в полевых условиях. Поэтому в МИСИ им. В. В. Куйбышева под руководством автора были про­ ведены лабораторные и полевые сопоставительные ис­ следования сжимаемости грунтов. Грунты были отобра­ ны с площадок, расположенных в районах Архангельска, Новокузнецка и оз. Сиваш. В полевых условиях были использованы круглые металлические штампы площадью 10 000 см2. До полевых испытаний из шурфов отбирали образцы грунта с ненарушенной структурой, которые за­ тем исследовали на компрессионных приборах и на стабилометрах конструкции МИСИ им. В. В. Куйбышева. Полевые исследования штампов проводились по такой же методике нагружения, как в лабораторных условиях. В качестве критерия стабилизации осадок штампа была принята осадка, равная 0,1 мм/сутки. Результаты иссле­ дований изменяемости модуля общей деформации Е0 по данным испытания грунтов различными способами для илов оз. Сиваш приведены в табл. 1.3.

Эксперименты, проведенные на илах оз. Сиваш при

29

нагружении круглых и квадратных в плане штампов раз­ личной площади, показали, что значения модуля общей деформации существенно зависят как от размеров, так

ленные по методике быстрого сдвига). На площадке бы­ ли установлены круглые штампы площадью 1000, 3000, 5000 и 10000 см2, а также квадратные штампы площадью

30

1000 и 5000 см2. Опыты показали, что штампы малого диаметра теряют устойчивость при нагружении (так на­ зываемое предельное давление на штамп) при значитель­ но меньших давлениях по сравнению со штампами боль­ ших размеров. Как правило, при давлениях, достигаю­ щих 70—75% предельной величины, характеристики сжи­ маемости близки для штампов разной площади.

При испытании грунтов квадратными штампами дав­ лениями, соответствующими 80—90% величины предель­ ного давления, в основании у углов штампа возникали трещины с раскрытием до 15 мм.

Сопоставление-результатов испытаний грунтов квад­ ратными и круглыми штампами площадью 5000 см2 по­ казывает, что до давлений, равных 70% величины пре­ дельного давления, характеристики сжимаемости грун­ тов очень близки, а при превышении этого давления характеристики сжимаемости, полученные при испыта­ ниях грунтов квадратными штампами, лежат ниже, чем при испытании круглыми штампами.

Риги и других районов, а также данные Ю. М. Абелева, Ю. Г. Трофименкова, Л. Н. Воробкова, В. И. Гусевой и др. позволяют рекомендовать для испытаний слабых водонасыщенных глинистых грунтов круглые штампы площадью не менее 10 тыс. см2.

При подготовке дна шурфа в текучепластичных и те­ кучих грунтах обычно удается с помощью металлической линейки создать гладкую ровную поверхность в основа­ нии штампа. Однако в грунтах более твердой консистен­ ции это не всегда достижимо [56]. В этих случаях на вы­ ровненной поверхности рекомендуется устроить песчаную прослойку толщиной не более 2 см, которую необходимо уплотнить легкими катками или ручными трамбовками.

При исследовании деформативных свойств слоев грун­ та, расположенных на глубине более 5 ж от поверхности, и при невозможности проходки шурфа проводятся испы­ тания грунтов штампами площадью 600 см2 в буровой скважине диаметром 325 мм, снабженной трубами. Так как площадь штампа существенно влияет на величину давления, при которой происходит потеря устойчивости

31

ректировать данными лабораторных испытаний. При испытании грунта в скважине надежный контакт штампа с основанием достигается применением штампа с пово­ рачивающимися ножами для зачистки забоя скважины (рис. 1.3).

277

Испытания различных слабых водонасыщенных гли­ нистых грунтов штампами показывают, что после прило­ жения очередной ступени давления к штампам осадка затухает в течение длительного времени. Однако во мно­ гих производственных организациях испытание штампа­ ми проводится в сжатые сроки (5—25 дней). Как прави­ ло, при этом значения модуля общей деформации полу­ чаются большими, чем по данным компрессионных опытов

ниях осадки не успевают проявиться полностью при дан­ ной ступени давления. Для изучения этого вопроса нами были проведены испытания илов оз. Сиваш. Опыты про­ водились по методике, применяющейся в трестах инже­ нерно-строительных изысканий (в течение примерно 20 дней). Параллельно эти же грунты испытывали таким

32

же круглым штампом площадью 10 тыс. см2 и по такой же схеме нагружения, но с выдерживанием каждой сту­ пени давления до полной стабилизации осадок. Резуль­ таты этого опыта приведены на рис. 1.4. Как видно из рисунка, при бытующей на практике методике испыта­ ний грунтов штампами значения модуля деформации по­ лучаются завышенными.

Для получения достовер­ ных значений испытания должны проводиться дли­ тельное время. В качест­ ве критерия стабилизации осадки необходимо при­ нять осадку штампа, рав­ ную 0,1 мм/сутки.

Некоторые исследо­ ватели (А. Вило, М. Мете и другие) предлагают проводить полевые ис­ пытания при более высо­ ких значениях критерия стабилизации осадки, а затем вводить понижаю­ щий коэффициент. Такая практика допустима толь­

ко для хорошо изученных грунтов одного района и одно­ го происхождения, если есть возможность сопоставить результаты многочисленных исследований. Принимать одно и то же значение понижающего коэффициента для слабых грунтов различных регионов не следует, так как стабилизация осадки во времени происходит у разных видов слабых грунтов по-разному.

Чтобы несколько ускорить время стабилизации осад­ ки в опытном штампе, следует просверливать отверстия. Обычно в металлическом штампе площадью 10 тыс. см2 просверливают отверстия диаметром 0,25 мм по сетке 3X3 или 5X5 см.

В связи с низкими прочностными характеристиками слабых водонасыщенных грунтов необходимо следить за тем, чтобы нагрузка была приложена строго по центру. Для этого при установке штампа в скважину следует ис­ пользовать направляющий хомут, который закрепляется на обсадной трубе. Чтобы избежать возможной осадки обсадных труб во время опыта от собственного веса, их