Файл: Трофименков Ю.Г. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов.pdf

размерам крыльчаток составляет 2, 3 и 4 мм). Это позволяет считать, что іпри вдавливании крыльчатки в грунт ниже забоя скважины естественное состояние грунта до проведения испы­ тания не нарушается.

С помощью лопастного прибора описанной конструкции можно испытывать глинистые грунты с сопротивлением

сдвигу:

до 0,5 кгс/см2—ори использовании крыльчатки с D = lO0 мм

несущего крыльчатку, штанги диаметром 34 мм, собираемой из отдельных звеньев длиной 0,5; 1,5; 2,5 и 3 м, соединительных муфт длиной 81 мм (иногда для соединения звеньев штанги применяют коническую резьбу), центрирующих муфт диамет­ ром 74 и 111 мм, а также оперативного столика, состоящего из головки прибора и опорных стоек.

При проведении испытаний головка прибора крепится к стойкам зажимами. Для дополнительного крепления прибора попользовали тросовые оттяжки, присоединяемые к костылям.

Приведем пример успешного применения лопастного при­ бора при инженерно-геологических изысканиях.

Пример 3. Сырьевая база одного из заводов состоит из ряда гидротехни­ ческих сооружений (проект составлен ПЛИ «Фундаментпроект»). Сюда вхо­ дит и дамба протяженностью 2,7 км. Дно лимана по оси дамбы слагают плы, близкие к текучему состоянию и'текучие. Мощность илов колеб­ лется от 0 до 6 м. Ниже залегают плотные глины. По проекту, дамбу из бе­ реговых суглинков отсыпали непосредственно на илы, так как других более подходящих грунтов вблизи места строительства не было.

При таких необычных условиях сооружения дамбы необходимо было убедиться в ее устойчивости, для чего требовались данные о сопротивлении грунта сдвигающим усилиям. Единственно возможным методом определения сопротивления сдвигу грунтов текучей консистенции или близкой к ней ока­ зался метод испытаний лопастными приборами.

Для этой цели применяли лопастной прибор, снабженный крыльчаткой 0 = 76 мм и Я='і152 мм. Иопытааия проводили в скважинах с диаметром об­ садных труб 168 мм и с заглублением крыльчатки на 0,5 м ниже забоя.

Испытания лопастным прибором чередовали с бурением скважин с об­ садкой труб через 0,5 м по глубине. Проведенные по створу дамбы нспыта-3

66

о — к расчету устойчивости откоса; б — к расчету устойчивости насыпи против выпи­ рания грунта в основании

ння позволили выделить различные по прочности слои грунтов. Сопротивле­ ние илов сдвигу в верхней части разреза составляло около 0,1 кгсісм2, уве­ личиваясь с глубиной до 0,5 — 1 кгсісм2.

'Интересно отметить, что бурение скважины до глубины 6 м с определе­ нием прочности грунта на сдвиг в ненарушенном и нарушенном состоянии че­ рез каждые 0,5 м и отбор на отметках испытаний образцов грунта с нарушен­ ной структурой бригада из трех человек осуществляла за 8 ч.

Всвязи с малым сопротивлением грунтов основания сдвигу дамба была запроектирована с откосами 1 : 3 (рис. 29).

Впроцессе строительства дамбы проводили дополнительные испытания грунтов лопастным прибором, позволившие оценить устойчивость сооруже­

ния. Испытывали илы, залегающие непосредственно под телом дамбы и вне ее, а также грунты, слагающие насыпь. Приводим результаты этих испыта­ ний.

Насыпь выше кровли обжатых илов плотная с показателями сопротивле­ ния сдвигу в пределах 0,52—0,97 кгсісм2. Обжатые илы, залегающие под те­

видно из этих данных, сопротивление сдвигу обжатых илов увеличилось при­ мерно вдвое.

На основании полученных результатов испытаний проверили устойчивость откосов и устойчивость против выпирания грунта основания. При расчетах устойчивости откосов сопротивление сдвигу-в пределах насыпи принималось равным 0,52 кгс/см2, за пределами насыпи — 0,12 кгсісм2.

Величины для расчета устойчивости откосов показаны на рис. 29,а. Ре­ зультаты вычисления сдвигающей силы r=2Q sin а даны в табл. ,13. Сдвигающая сила Т=48,48 тс. Удерживающая сила равна

Р = 13,8-5,2+ 10,2-1,2 = 7 1 ,8 + 12,24 = 84,04 тс.

Коэффициент устойчивости соответствует

Р84,04

4,62.

Т ~~ 18,18

При расчете устойчивости насьши против выпирания грунтов в основании исходили из следующих соображений.

Устойчивость в отдельных точках прунтового массива будет обеспечена, если действующие в них главные касательные напряжения меньше, чем сопро­ тивление грунта сдвигу.

Главные касательные напряжения в грунте определили по формуле

Значения углов а, и аз принимаются в радианах.

(Максимальные значения напряжения наблюдаются в точках, расположен­ ных по оси симметрии, для которых формула принимает вид:

тые илы. Как уже указывалось, экспериментальным путем были определены

68

Напряжение в точке Б при z = 4 м; р=1,02 кгс/см2-, R \= 23,6 л; /?2 =

=6,4 л и 6= 18 м равно

Строительство дамбы было успешно закончено более 10 лет назад, и де­ формаций, которые могли бы нарушить ее устойчивость, не наблюдалось.

3. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ НА СДВИГ ПО ПОВЕРХНОСТИ, ХАРАКТЕР КОТОРЫХ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ СПОСОБОМ ПРИЛОЖЕНИЯ СДВИГАЮЩЕГО УСИЛИЯ

Ранее были описаны способы испытаний срунтов на -сдвиг по плоскостям и поверхностям, очертание и форма 'которых предопределены методикой опытов заранее. Заведомо извест­ ные -размеры поверхности, по которой происходит сдвиг, значи­ тельно упрощают обработку результатов испытания, что следу­ ет отнести к достоинствам этих методик. В то же .время это преимущество ограничивает область применения таких -спосо­ бов лишь для испытаний достаточно однородных изотропных в массиве грунтов. Если же грунты отличаются неоднородностью, характеризуются тонкой слоистостью, трещиноватостью, нали­ чием включений и т. п., то испытания на сдвиг по заданным поверхностям не могут отображать их действительную способ­ ность сопротивляться разрушающим -воздействиям. В подобных условиях применяют методы испытаний, при которых сдвиг происходит под действием усилий, направление которых обыч­ но не совпадает е плоскостью сдвига. Общим для таких испы­ таний является го, что сдвиг массива грунта происходит по по­ верхностям, очертание -и площадь которых во много-м зависят от способа приложения сдвигающего усилия. 'Обязательным элементом в комплексе работ при таких испытаниях является обнажение поверхности скольжения после -сдвига для изучения ее формы и измерения площади. Ниже кратко -описаны неко­ торые из таких испытаний.

Испытание грунтов на сдвиг под действием одной сдви­ гающей нагрузки, приложенной под углом к плоскости сдвига.

Этот метод разработан Всесоюзным научно-исследовательским

Сдвиг целика грунта в зависимости от характера залегания пластов проводят по наиболее слабым -контактам напла-стова- гіия (рис. 30, а) и под углом к напластованию (рис. -30, б). Испытания этим методом исключают возможность раздельного определения угла внутреннего трения ф и оцепления с. Поэтому в состав одного испытания,.включающего обычно -сдвиг двух призм (под углом а, равным 45 и 60°), входят лабораторные

69