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

ниях, связывающих давления и деформации, .грунт в 'Пределах пластической зоны рассматривается как подчиняющийся закону прочности Кулона — Мора и характеризуется углом внутреннего трения ер и удельным сцеплением с. Грунт за пределами радиу­ са R-p рассматривается как линейно-деформируемое тело, ха­ рактеризуемое модулем деформации Е и коэффициентом Пуас­ сона ц.

Модуль деформации определяют для стадии упругих деформаций. Учитывая, что нресеиометр имеет ограниченную длину, модуль деформации грунта находят по формуле

и

где г|э — коэффициент, зависящий от отношения длины обжимаемого участка I к его диаметру d\

р, — коэффициент Пуассона; го — радиус скважины;

р— давление на стенки скважины;

и— деформация стенки скважины.

При большой длине участка нагрузки ф— 1 и формула (47) переходит в известную формулу Ляме. Практически уже при

— ^ ф = 1 . Таким образом, для прессиометров, длина кото- 2г0

рых равна четырем их диаметрам и более, модуль деформации можно определять, пользуясь решением Ляме.

Используя решение плоской упругопластической осеоимметричной задачи механики грунтов, можно по данным ггресеиометрических измерений, доведенных до стадии пластических дефор­ маций грунта, определять угол внутреннего трения грунта ф и удельное сцепление с.

151

В работах [2, 15] получена следующая формула для опреде­ ления деформаций грунта и стенки скважины радиусом г0 в зависимости от давления на -стенку р на стадии упругопласти­ ческих деформаций грунта:

где ро— бытовое гаризонтальное давление на отмеше испыта ния.

В частном случае -сыпучей среды при с—0 -имеем

Формула (50) для определения деформаций на поверхности скважины для пластичной среды была получена Л. Менаром

Правая часть выражения (51) представляет собой полураз- но-сть главных -напряжений о> и ст0 в грунте у стенки скважи­ ны, т. е.

Для определения ірадиу-сов кругов Мора R но графику испы­ тания грунта пресоиометром и — р воспользуемся известным из дифференциальной геометрии свойством плоской кривой, задан­ ной уравнением y=f ( x) і(-рис. 89):

.L (*)_ = А В (подкасательная).

у ' М

152

ром выбрать две-три точки и построить для них 'подкасательные. По полученным таким 'Образом значениям R и соответствующим им давлениям р строят круги Мора, какзто,показано на рис. 90,

иопределяют значения ф и с грунта.

Вработе [ІІ7] приведены результаты определения ф и с для одного испытания, вычисленные по трем довольно сложным ме-

153

тодикаод с применением ЭВМ «Наири», для .которой составле­ ны специальные программы.

На рис. 91 показано определение ср и с для того же испыта­

ния по предлагаемому.здесь методу. Результаты всех расчетов приведены в табл. 30. Как видно из этих данных, рекомендуе­ мый метод определения ери с с помощью кругов Мора дает впол­ не удовлетворительные результаты.

Т А Б Л И Ц А 30

касательной в любой точке криволинейной части графика испы­ таний постоянна и равна удельному сцеплению грунта.

Рассмотрим далее вопрос о предельных давлениях на грунт при прессиометрических испытаниях. Для грунта, обладающего трением и сцеплением, задача определения предельного дав­ ления решена и доведена до вида, удобного для практического применения, А. Весичем [46],

Решение упругопластической плоской осесимметричной зада­ чи им получено в предположении, что ірунт в пластической зоне сжимаем. Однако учет сжимаемости грунта приводит к весьма трудоемкому итерационному процессу определения предельного давления на грунт, не оправданному при наличии многих других допущений в решении задачи. Поэтому приведем полученные А. /Весичем формулы для определения предельного давления Рщ> при условии несжимаемости грунта в пластической зоне.

154

Вместе с тем необходимо отметить, что для твердых глин и плотных песков влияние изменения объема в пластической зо­ не может быть существенным. Так, по данным А. Весича, для указанных малосжимаемых грунтов деформация пластической зоны в 1 % может уменьшить предельное давление на грунт вдвое.

Предельное давление на грунт равно

где ро — природное горизонтальное давление в грунте на отмет ке .испытания;

Fc, Fg — безразмерные коэффициенты:

Величина /, названная показателем жесткости, представляет собой отношение модуля сдвига грунта G к его начальному соп­

155

непосредственно из формулы (48), если в ней принять, что пре­ дельной нагрузке соответствует деформация стенки скважины, равная первоначальному радиусу скважины и = г 0.

3. НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ ОБ ОПЫТЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ

ДЕФОРМАЦИИ ГРУНТА ПРЕССИОМЕТРОМ

Как уже отмечалось, основой для определения модуля дефор­ мации грунта по результатам пресетометрических испытаний яв­ ляется формула Ляме:

5000 см2. Как показывают многочисленные параллельные опре­ деления модуля деформации по результатам испытаний пресснометром и штампом, проведенные различными организациями, модуль деформации, определенный по формуле (64), обычно в 2—Зраза меньше модуля деформации, определенного по резуль­ татам штамповых испытаний.

В литературе имеются 'многочисленные объяснения этого рас­ хождения: анизотропия грунта, т. е. различная сжимаемость в вертикальном и горизонтальном направлениях, различная спо­ собность грунта к восприятию сжимающих и растягивающих усилий, различная степень консолидации грунта при прессиометірических и штамповых испытаниях, ослабление прочности при­ стенного слоя грунта ів скважине и др.

На наш взгляд, расхождение в величине модулей деформа­ ции, определенных по пресеиометрическим и штамповым испы­ таниям, происходит главным образом из-за различного предела пропорциональной зависимости деформаций от напряжений под штампом и пресеиометром.

Обычно при испытании средних грунтов штампом модуль де­ формации грунта находят для давлений до 3—4 кгс/см2. Поле­ вые испытания оснований штампами показывают, что нарушение линейной зависимости между осадкой и давлением на грунт про­

Для іпрессиометрических испытаний область предельных сос­

156

Рис. 93. График испытании грунта штампом (1) и прессиометром (2)

Графики осредненных испытаний грунта штампом и преесиометром, построенные в одном и том же масштабе, будут иметь вид, показанный на рис. 93.

Указанное более раннее нарушение линейной зависимости осадки от давления ири прессиометрических испытаниях по сравнению со штамповыми существенно сказывается при опреде­ лении модуля деформации для обычно принимаемых интерва­ лов давления на грунт до 3—4 кгс/см2.

Уменьшение расчетного модуля деформации грунта в зависи­ мости от увеличения давления покажем на .следующем примере.

Модуль деформации по формуле (64) для различных интер­ валов давления равен: £о-о,5=300 кгс/см2-, £ 0-1 = 162 кгс/см2-,

£ 0-2= 8 2 кгс/см2.

Таким образом, даже для интервала давления до 2 кгс/см2 модуль деформации оказывается в 2,5 раза меньше модуля, оп­ ределяемого для интервала линейной зависимости деформации от давления. В этом состоит основная причина того, что опре­ деленные по пресеиометрическим испытаниям модули деформа­ ции меньше модулей, определенных штамповыми испытаниями, для одного и того же интервала давления.

Поскольку в практике .модуль деформации принято опреде­ лять для обычных давлений под сооружениями (до 2— 4 кгс/см2) , возникла необходимость ввести в формулу (64) поп­ равочный коэффициент, больший единицы. Этому вопросу пос­ вящена, в частности, работа [17].

157