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

штампа. В целях предупреждения такого явления в этих случаях вокруг штампа необходимо устраивать пригрузку или устанавли­

Для предохранения грунта вокруг штампа от высыхания, ув­ лажнения или поомерзания дно шурфа покрывают .слоем опилок, шлака или войлока, а над шурфом устраивают дощатый на­ стил.

Как уже говорилось ранее, нагружение штампа производят ступенями. Размер ступеней нагрузки назначается в зависимости от сжимаемости испытываемых грунтов. Чем более сжимаем грунт, тем менее должен быть размер ступеней.

В связи с этим необходимо отметить, что использование ре­ зультатов испытаний статическими нагрузками для определения модуля деформации в последнее время получило более ограни­ ченное регламентированное ГОСТ 12374—66 применение.

Ограничение .модуля деформации значениями в пределах пря­

возможности построения осредняющей прямой линии для криво­ линейного участка графика S = f(p) не менее чем по четырем точкам получили с выходом ГОСТ 12374—66 обязательный ха­ рактер.

Размер ступеней нагрузки, таким образом, определяется дли­ ной прямой линии графика S = f ( p ), неодинаковой для различ­ ных грунтов, построенной по минимальному числу опытных то­ чек.

По ГОСТ 12374—66 приняты следующие величины ступеней нагрузки в кгс/см2:

Величина ступеней нагрузки для глинистых грунтов в зави­ симости от величины В и е дана в табл. 6.

Такими же ступенями, но не менее 0,5 кгс/см2, производят предварительное уплотнение испытываемого грунта до нагрузки, равной природному давлению на отметке подошвы штампа.

Впервую ступень нагрузки предварительного уплотнения вклю­ чают вес деталей установки, оказывающих давление на штамп.

Втех случаях, когда задачи испытаний не ограничиваются опре­

делением только Е, а имеют целью выявить характер зависи­ мости осадок от нагрузок ів пределах криволинейного участка S = f (p)> последующие ступени нагрузок .могут быть меньшими.

При использовании для нагружения штампов гидравлических домкратов очень важно следить за сохранением постоянства за­ данного давления. Вследствие осадки грунта под штампом дав­ ление неизбежно падает. Нередко оно может падать и из-за не­ значительных утечек масла в домкрате или деформаций элемен­ тов упорных устройств.

Падение давления, если его своевременно не заметить и не принять мер к доведению давления до заданного значения, иска­ зит результаты испытания, уменьшив осадку при данной ступе­ ни нагрузки, и наоборот, преувеличив ее при нагружении следу­ ющей ступенью. Исказится также характер протекания осадки во времени и сократится продолжительность ее затухания. По­ этому во избежание получения неточных данных, затрудняющих, а иногда делающих невозможной их окончательную обработку, необходимо самым тщательным образом следить за сохранением постоянного давления, а еще лучше применять автоматические устройства для его поддержания.

Перед началом испытания следует определить и записать, ка­ ким показаниям манометра соответствует давление штампа на грунт в кгс/см2 при нагрузке каждой ступени.

Величина удельного давления штампа на грунт устанавлива­ ется по формуле

ступенями давлений на грунт. Для того чтобы не производить отсчеты по манометру на глаз, рекомендуют ступени давлений несколько смещать в большую или менышую сторону с таким расчетом, чтобы они соответствовали тому или иному ровному числу делений манометра.

Испытания при необходимости могут выполняться до так на­ зываемого критического или предельного давления. За критиче­ ское принимают такое давление, при котором наблюдается зна­

36

чительное увеличение осадки (по сравнению с осадкой за преды­ дущую ступень нагрузки) при небольшом увеличении нагрузки, или осадка, не затухающая в течение длительного времени и протекающая примерно с одинаковой скоростью.

При предварительном уплотнении грунта каждую ступень на­ грузки выдерживают не менее 5 мин для крупнообломочных и песчаных грунтов и 30 мин для глинистых. Конечную ступень на­ грузки предварительного уплотнения, так же как и последующие ступени, выдерживают до условной стабилизации осадки. За ус­ ловную стабилизацию осадки принимают ее приращение не бо­

нии испытания, площади штампа, типе установки, виде испыты­ ваемого лрунта и отобранных из него образцах, а также сведе­ ния о всех особенностях и неполадках, отмеченных в процессе испытания.

Одновременно с журналом составляют график S — f(t), ил­ люстрирующий протекание осадки во времени (рис. 10), и график S =f ( p ) (рис. 11), выражающий зависимость осадки от удельного давления.

Участок пропорциональной зависимости осадки от

5, мм

Рис. 10. График -осадки штам­ па во времени

37

Эти графики позволяют контролировать ход испытания, об­ наруживать недостатки в его выполнении и устанавливать кри­ тическое давление по указанным выше признакам.

Обработка результатов испытаний

По результатам испытания грунтов статической нагрузкой да­ ют оценку его сжимаемости, количественной характеристикой которой служит модуль деформации Е. Основанием для этой оценки является график S = f(p), выражающий зависимость осадки грунта под штампом от удельного давления.

По оси абсцисс графика откладывают значения ступеней на­ грузки (в масштабе 1 см — 0,25 кгс/см2), по оси ординат — осад­

испытания, .график осадки во времени S = f (t), данные инженер­ но-геологических изысканий (в частности, геологический разрез места испытания), результаты лабораторных определений физи­ ко-механических свойств испытанных грунтов, а также данные о предполагаемых размерах фундаментов и нагрузках на них.

На рис. 11 изображен график S = f ( p ), на котором показаны основные точки и участки, отражающие ход испытания грунта и характеризующие его сжимаемость. Так как .нагружение штам­ па ведут ступенями, график осадки имеет ступенчатый характер. Поскольку нагружение штампа осуществляют не мгновенно, а процесс длится в течение более или менее продолжительного времени, часть осадки грунта происходит за время нагружения. Поэтому суммарная осадка за ступень нагрузки складывается из осадки за время нагружения и осадки за время наблюдения.

Главной количественной характеристикой грунта, получае­ мой в результате испытания и входящей во все виды расчетов осадок сооружений, является модуль деформации Е.

Модуль деформации Е определяется котангенсом угла накло­ на линии S — f(p). Поскольку, как уже было сказано ранее, угол наклона этой линии с возрастанием давления на грунт увеличи­ вается, значение модуля деформации соответственно уменьша­ ется.

Для расчета осадок сооружений необходимо иметь вполне оп­ ределенное значение модуля деформации грунтов оснований. Учитывая, что модуль деформации является величиной непосто­ янной, значение его устанавливают для принятого в практике расчета по теории линейно-деформируемого тела.

Если ступени нагрузок назначены правильно и испытание проведено без дефектов, то огибающая, проведенная по нижним

38

стке проводят методом наименьших квадратов или графически' ооредняющую прямую.

Количество опытных точек для построения осредняющеп пря­ мой должно быть не менее четырех (включая точку, соответству­ ющую бытовой натрузке).

Р і+ і приращение осадки будет равно или больше приращения осадки при рі, за конечные значения рп и S n принимают рі-\ и Si-i. При этом количество точек, необходимых для пост­ роения осредняющей прямой, должно быть не менее трех. В про­ тивном случае при испытании грунта необходимо принять мень­ шие по величине ступени удельных нагрузок.

Построенная с учетом приведенных выше положений ГОСТ 1.2374—10.6 ооредняющая прямая используется для вычисления численного значения модуля деформации Е.

Модуль деформации вычисляют по формуле (7), где Др — приращение удельной ступени нагрузки на штамп между /?быт и и /) в кгс/см2, a AS — приращение осадки штампа, соответствую­ щее Ар, в см.

Обычно испытания грунтов штампами выполняют с большим, чем указано выше, числом ступеней нагрузок. В этих случаях, если испытание доведено до нагрузки, являющейся критической, график S=f (p) приобретает криволинейное очертание.

39