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

ческая кольцевая полость, в которой создается давление, пере­ даваемое на стенки скважины. Корпус имеет два отверстия — для подачи рабочей жидкости и для отвода воздуха. (Макси­ мальное давление рабочей жидкости 100 кгс/см2. В качестве из­ мерительных приборов используют реохордные электромехани­

длине в скважине происходит выпирание (пластические дефор­ мации) грунта по краям нагруженных участков, что искажает результаты исследований. Это обстоятельство сдерживало при­ менение приборов указанного типа для определения модуля де­ формации нескальных грунтов, пока французский инженер Л. Менар не предложил идею прибора, состоящего из трех ка­ мер.

Средняя камера является рабочей, а две крайние, находя­ щиеся под тем же давлением, что и средняя, обеспечивают соз­ дание для средней камеры радиально-симметричного поля на­ пряжений.

Этот прибор, получивший наименование прессиометра, нашел в последние годы применение не только во Франции, где созда­ на специальная фирма «Прессиометр», занимающаяся исследо­ ванием свойств грунтов, но и в ряде других стран.

По данным Л. Менара, уже проведено более 3 млн. испыта­ нии прессиометрами, результаты их широко попользованы для оп­ ределения модуля деформации и несущей способности грунтов.

Прессиометры Меиара (рис. 82) состоят из цилиндрического зонда диаметром от 32 до 115 мм, опускаемого в скважину, и измерительной аппаратуры, находящейся на поверхности. Зонд, состоящий из трех отсеков, обеспечивает создание вокруг сред­ него отсека цилиндрического поля напряжений. При испытаниях грунта зонд и измерительная система заполняются водой и во всех трех камерах создается одинаковое давление за счет сжа­ того воздуха, поступающего из баллона через редуктор. Дефор­ мация средней камеры (отсека), соединенной с измерительным цилиндром, замеряется по изменению уровня жидкости в ци­ линдре.

Первая конструкция аналогичного прибора была разработа­ на у нас и стране в ППИ «Фундаментпроект».

В дальнейшем разработкой конструкций и теории прессио- ,метров занимались НИИ оснований и подземных сооружений, Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеоло­ гии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО), Всесоюзный науч- но-иоследовательокий институт транспортного строительства, Уральский политехнический институт и др. Однако ни одна из конструкций пресеиометра в промышленном масштабе пока не изготовляется.

Лрессиометр Д-76 конструкции НИИ оснований и подзем­ ных сооружений работает по .воздушно-гидравлической схеме, при которой давление б пресеиометре создается газом (азотом), а деформации измеряются по изменению уровня жидкости (во­ да, антифриз). Диаметр скважин 76 и 108 мм, глубина испыта­ ний до 25 м, максимальное давление на грунт 25 кгс/см2, длина нагружаемого участка скважины 460 мм, измеряемое радиаль­ ное перемещение до 40 мм. Этим пресеиометром можно опреде­ лять модуль деформации грунтов от 10 до 20 000 кгс/см2.

Прессиометр ИГП-21 (рис. 83) конструкции ВСЕГИНГЕО представляет собой электропневматический прибор для испыта­

с эластичной рубашкой. Он собирается из пяти секций высотой по 15—20 см (три средние секции измерительные, две крайние лригрузочные).

Между секциями установлены опорные шайбы, препятствую­ щие выходу краев эластичной рубашки из заделки. В трех сред­ них секциях размещено по два деформометра с преобразовате­ лями потенциометрического типа. Блок управления включает указатель деформаций (средних по шести датчикам) и образ­ цовый манометр для определения давления воздуха.

Прибором ИГП-21 можно производить испытания до глуби­ ны 25 м и до максимального давления 24 кгс/см2. Измеряемое радиальное перемещение 60 мм при давлении 6 кгс/см2 и 20 мм при давлении 24 кгс/см2.

148

▲

Уральским политехническим институтом разработаны конст­

стенок скважины и воздушно-гидравлическую систему создания давления с помощью ручного автомобильного насоса.

Прибор ‘предназначен для испытания грунтов в скважинах диаметром 90—100 мм, глубиной не более б м, при максималь­ ном давлении в камере‘5 кгс/см2.

Зонд прибора состоит из трех секций. В нижнюю и верхнюю секции давление подается непосредственно через .внутреннюю трубку, а в центральную секцию — через воду, заполняющую си­ стему. Деформации грунта замеряются по понижению уровня жидкости в водоизмерительной трубке.

Прессиометр П-89-Э имеет электрическую систему замеров деформаций стенки скважины и воздушную систему создания

149

давления. Предназначен для 'испытания грунтов в скважинах диаметром 90—100 мм, глубиной до 16 м, при максимальном давлении до 5 кгс/см2.

Прессиометр ПФ-3 конструкции Фундаментпроекта (рис. 85 и 86) представляет собой электропневматический прибор с им­ пульсными датчиками деформаций для испытания грунтов в скважинах диаметром 98—108 мм, глубиной до 25 м, при макси­ мальном давлении? кгс/см2. Наибольшее замеряемое радиальное

эластичной резины в виде манжет. Сверху камеры покрыты еще одной общей оболочкой из более жесткой резины. В средней

дящему кольцу е установленными на нем изоляторами, обеспе­ чивающими регистрацию радиальных деформаций камеры с точностью до 0,1 мм. Импульсы от датчиков передаются на шесть счетчиков по проводам, вмонтированным в шланг подачи сжатого воздуха. Общий нес установки 50 кг.

Следует отметить, что некоторое усложнение конструкции электропневматических прессиометров по сравнению с воздуш­ но-гидравлическими вполне компенсируется возможностью ис­ пользования первых круглогодично, даже при низких отрица­ тельных температурах.

Учитывая, что, как правило, деформации стенок скважин при испытаниях иресеиометром меньше осадок штампов при стати­ ческих испытаниях, следует при разработке новых конструкций прессиометров стремиться к обеспечению точности измерения деформации 0,01 мм.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ ИСПЫТАНИИ ПРЕССИОМЕТРОМ

іВ начале процесса обжатия грунта в стенках скважины прессиометром между давлением на грунт р и деформацией грунта существует линейная зависимость. Затем по мере увеличения давления на грунт вокруг прессиометра образуется зона пласти­ ческих деформаций, переходящая в зону упругих деформаций

(рис. 87 и 88).

Зона пластических деформаций, определяемая радиусом Rv, увеличивается до того момента, когда давление на грунт достиг­ нет предельной величины рпр. За пределами радиуса Rp грунт находится в упругой стадии. В имеющихся теоретических реше­

150