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

Наибольшее .распространение имеют металлические штампы,, представляющие собой стальную плиту с приваренными к ней ребрами жесткости.

'Площадь штампов может быть различной. Наиболее употре­ бительны штампы следующих размеров:

В последнее время внедряется в производство круглый штамп: конструкции НИИ оснований и подземных сооружений и ГПИ чсфундаментпроект» площадью 1000 см2, имеющий жесткое коль­ цо, дополняющее общую площадь до 5000 см2. Испытание стати­ ческими нагрузками в этом случае выполняется штампом пло­ щадью 1000 см2, а кольцо служит для создания необходимой пригрузки.

Ранее для испытаний в шурфах стандартным считался штамп площадью 5000 см2, а штампы других размеров применять не рекомендовалось. В настоящее время применение во всех случа­ ях испытаний грунта в шурфах штампа площадью 5000 см2 неможет быть признано целесообразным.

При испытании слабых сильносжимаемых грунтов, глинистых грунтов текучепластичной консистенции, а также при испытании грунтов с искусственным замачиванием предпочтение следует от­ дать штампу большого размера. На результаты испытаний ука­ занных грунтов нередко влияет выпор (выдавливание) грунта изпод штампа. Возможность этого выпора и его влияние на резуль­ таты испытания тем меньше, чем больше размеры штампа.

Применение штампов больших размеров рекомендуется так­ же в случае, если испытываемый слой неоднороден и представля­ ет собой чередование небольших прослоек грунтов с различны­ ми свойствами или содержит значительное количество крупных включений или гнезд, состоящих из грунтов, которые по своим свойствам резко отличаются от вмещающего грунта. Естествен­ но, что в таких случаях чем больше размеры штампа, тем более достоверны получаемые значения модуля деформации испыты­ ваемого слоя грунта.

Для испытания однородных малосжимиемых грунтов, а так­ же глинистых грунтов полутвердой и тугопластичной коноистенции нет необходимости в применении штампов большого разме­ ра. Сравнительные испытания таких грунтов штампами различ­ ных размеров показали, что практически результаты получаютсяодинаковые.

24

Уменьшение размеров штампа облегчает и ускоряет произ­ водство испытаний, упрощает установку для нагружения штампа и, что иногда ібывает важно, позволяет доводить удельное давле­ ние под штампом до более высоких значений.

В зависимости от плотности песчаных и консистенции глинис­

сти, а следовательно, веса зданий и сооружений, применения кон­ струкций, чувствительных к осадкам вообще и неравномерным их проявлениям в частности, а также других особенностей совре­ менного строительства резко увеличилась потребность в оценке деформируемости грунтов. Это обусловило появление различных установок и приспособлений для толевых испытаний грунтов статическими нагрузками. Последнее обстоятельство объясня­ ется тем, что до настоящего времени выпуск таких установок промышленностью еще не налажен..

Установки для нагружения штампа при производстве стати­ ческих испытаний в шурфах бывают двух типов: с гидравличе­ скими домкратами и с нагружаемой платформой и грузом.

Установки с гидравлическими домкратами состоят из одного пли нескольких гидравлических домкратов и устройств для упо­ ра домкрата.

Имеются следующие устройства для упора гидравлического

на рис. 5. В этой установке используются восемь винтовых свай. Устройство состоит из трубы-стойки, нижний конец которой опи­ рается на штамп, а на верхний установлен домкрат. Домкрат своей головкой упирается в продольную упорную балку, удержи­ ваемую четырьмя поперечными балками, каждая из которых с помощью монтажных болтов скреплена с парой винтовых' свай, завинченных в грунт.

В качестве трубы-стойки может быть использована буровая обсадная труба диаметром 219 мм. Длина трубы зависит от глу­ бины шурфа, т. е. от глубины залегания испытываемого слоя грунта. Ввиду того, что эта глубина может быть различной, в комплекте установки желательно иметь несколько труб-стоек различной длины.

Продольная упорная балка состоит из двух двутавровых ба­ лок, соединенных болтами. Размер балок устанавливается в за-

25

висимости от максимальной нагрузки при испытании и длины пролета. При длине пролета не более 4,'5 м и напрузке 40 тс уста­ навливается балка № 45, три на,грузке 60 тс— б'ЭЛіка № '55.

Длина упорной балки зависит от ширины шурфа. Для пра­ вильного размещения анкерных свай она должна на 4 м превы­ шать ширину шурфа.

Поперечные балки длиной 1 м каждая также в зависимости от нагрузки изготовляются из швеллеров № 18а — 22в.

Винтовая анкерная свая представляет собой толстостенную трубу диаметром 76 мм, длиной 2,5—4,5 м. К нижнему концу трубы приварены винтовая лопасть и конический наконечник. Лопасть имеет диаметр 300 мм, шаг винта 120 мм.

В зависимости от характеристики испытываемых грунтов и грунтов, в которые завинчиваются сваи, в описанную конструк­ цию упорного устройства могут вноситься те или иные измене­ ния.

Так, например, при нагрузках на штамп, не превышающих 20—25 тс, и достаточно плотных грунтах, в которые завинчива­ ются анкерные сваи, могут 'применяться упорные устройства из четырех свай вместо восьми. Длина упорной балки при этом со­ кращается.

В последнее время находит применение у с т а н о в к а д л я и с п ы т а н и я г р у н т о в ш т а м п о м м а л о й п л о щ а д и с к о л ь ц е в о й п р и г р у з к о й (конструкции НИИ оснований и подземных сооружений и ГПИ «Фундаментпроект»), Основные узлы сборно-разборной установки показаны на рис. 6.

Такая установка применяется также с механическим нагру­ жением штампов, для чего используются рычажные системы и тарированные грузы. Грунт испытывают внутренним штампом.

Рис. 5. Устройство с винтовыми анкерными сваями для упора гидрав­ лического домкрата

1 штамп; 2 — труба-стойка; 3 — домкрат; 4 — продольная упорная балка; 5 — поперечная балка; 6 — монтажные болты; 7 — винтовая свая

26

Рис. б. Схема установки для испытания грунта штампом малой площади с кольцевой нрирр-уэкой

27

штампом площадью 5000 см2 до предельного давления на грунт

5 кгс/см2.

Упорное устройство состоит из траверсы, которая устанавли­ вается на головку домкрата и является олорой для .винтовых распоров. Четыре винтовых утора упираются нижними концами в траверсу, а верхними — через вертикальные стойки в стенки шурфа.

Вертикальные стойки служат для крепления винтовых упо­ ров, горизонтальных домкратов и распоров. Горизонтальные домкраты и распоры предназначены для предварительного об­ жатия стенок шурфа и создания необходимого трения между стойками и стенками шурфа. Длина распоров зависит от шири­ ны шурфа. Стенки шурфа, у которых устанавливаются верти­ кальные стойки, по всей ширине крепят брусьями.

Устройство для нагружения штампа с упором в стенки шур­ фа более сложно при монтаже и требует более сложного обору­ дования, чем устройство с винтовыми сваями, но имеет то преи­ мущество перед последним, что в меньшей степени зависит от ха­ рактеристики грунтов, слагающих верхнюю часть толщи. Его целесообразно применять в том случае, когда винтовые сваи не могут быть завинчены вследствие высокой плотности грунтов или наличия в них большого количества крупных включений, а так­ же когда грунты не обеспечивают необходимой несущей способ­ ности свай на выдергивание.

28

зависит от грунтов, в которых проводится испытание, и может быть выполнена в шурфе на глубине до 5 м любой неспециали­ зированной организацией.

Грузовая платформа изготовляется из листовой стали с ме­ таллическим каркасом, но может быть сделана из дерева на ме­ таллическом каркасе или целиком из дерева. Для загружения платформы используют любой іруз, вес которото может легко учитываться. Грузом может служить и грунт.

Установка с нагружаемой платформой. Специализированны­ ми организациями, ведущими полевые испытания грунтов, этот способ нагружения штампа в настоящее время почти не приме­ няется, так как требует устройства громоздкой платформы и главное большого количества удобно укладываемого тарирован­ ного груза. Тем не менее испытания штампом с применением на­ гружаемой платформы все еще применяются многими строитель­ ными организациями, проводящими такие испытания от случая к случаю и поэтому не располагающими необходимым оборудо­ ванием.

Нагружаемая платформа обычно изготовляется из дерева не­ посредственно на площадке, где проводят испытания. Платфор­ ма (рис. 8) состоит из стойки, двух взаимно перпендикулярных рычагов, четырех подкосов, упирающихся нижними концами в стойку, а верхними — в рычаги, на которые настилают помост для укладки груза. Длина стойки определяется глубиной шурфа и должна быть достаточной для того, чтобы рычаги и помост располагались выше поверхности земли. Нижний конец стойки устанавливается в коробку штампа.

При производстве испытания вследствие неустойчивости всей установки возможно образование перекосов и, как следствие, ис­ кажение результатов испытания. Для придания установке устой­ чивости, выявления перекосов и исправления их служат рычаги.

У свободных концов рычагов забивается по две сваи, между которыми пропускаются рычаги. На каждый рычаг укрепляется по два поперечных бруса, из .которых один расположен перед сваями, а второй за ними. Головки свай соединяются над рыча­ гом брусом, к которому с помощью болта подвешивается конец рычага. По зазору между брусьями и сваями наблюдают за пе­ рекосом установки, а натяжением болта исправляют его.

Среди установок, в которых усилие на штамп передается с использованием тарированного груза, особое место занимают ус­ тановки Уральского треста инженерно-строительных изысканий (УралТИСИЗа): КРУ-600, КРУ-2500, КРУ-5000 (канатно-ры­ чажные установки для испытаний грунтов статическими нагруз­ ками штампами площадью соответственно 600, 2500 и 5000 см2).

29