Файл: Гохфельд Б.Л. Полевые методы испытаний грунтов.pdf

менным установлением тех граничных значений нагрузок Pt, при которых сохраняется линейная зависимость между ними и осадками S; .

Однако возможности метода не ограничиваются только ре­ шением этих задач. В процессе инженерно-геологических иссле­ дований для обоснования проектов промышленных и граждан­ ских сооружений не всегда достаточно охарактеризовать сжи­ маемость грунтов только при их естественной (природной) влажности. Метод позволяет проводить нагрузки и в условиях искусственного замачивания грунтового основания. Последнее значительно расширяет диапазон применимости штампов, так как открывает возможность не только прогнозировать осадки сооружений в условиях подтопления территорий, но, что не ме­ нее важно, моделировать и изучать в полевых условиях просадочные процессы. Уже в настоящее время при помощи штам­ пов могут быть установлены такие существенные характеристи­

При расчете осадок сооружений наряду с модулем общей де­ формации большую роль играет мощность активной (сжимае­ мой) зоны под подошвами фундаментов ( h a ) . Эта величина за­ висит от состояния грунта, размеров фундамента, нагрузки и в общем случае определяется условно путем расчетов. Штампы в сочетании, например, с глубинными марками, позволяют искать пути для определения мощности активной зоны опытным путем.

Положения и правила, изложенные ниже, обязательно дол­ жны учитываться как при подготовке опыта, так и в процессе его проведения.

При исследованиях сжимаемости грунтов штампами не мо­ жет быть деления операций на важные и второстепенные. Лю­ бое, малозаметное в первом приближении, иногда кажущееся непринципиальным, отклонение от правил опытных работ может привести к серьезным искажениям результатов. Следует пом­ нить, что грубые нарушения правил мейее опасны, так как лег­ ко выявляются при обработке материалов. Значительно опасней «мелкие» нарушения, которые незаметно искажают общую кар­ тину опыта, внося в него систематические ошибки. Выявление этой группы ошибок не всегда возможно даже при высокой ква­ лификации исполнителей.

Принципиальная схема опыта

(регламентируется ГОСТ 12374—66)

дошвы штампа; 3) иагружения штампа последовательным ря­ дом ступеней удельных давлений; 4) замера и записи проме­ жуточных и конечных значений осадки на каждой ступени на­ грузок; 5) разгрузки штампа ступенями, равными по величине ступеням нагрузки; 6) записи величины упругой отдачи; 7) обра­ ботки материалов опыта.

Приведенная схема при необходимости может дополняться отдельными операциями. Так, при испытании искусственно за­ моченных грунтов включается замачивание основания с заме­ ром расхода воды и контролем изменения влажности грунта по глубине. При совместном изучении сжимаемости толщи и ха­ рактера изменения мощности активной зоны одновременно со штампом устанавливаются глубинные марки и проводится за­ мер их перемещений в процессе нагрузок и т. д.

Рабочие параметры опыта

Перед началом исследований, в зависимости от их целей, ин­ женерно-геологических условий, разновидности грунта и его фи­ зических характеристик, глубины залегания, класса сооружения определяются рабочие параметры опыта: тип выработки, в ко­ торой будет установлен штамп, и его размеры, тип штампа, величина нагрузки для предварительного уплотнения грунта, величина и количество ступеней последующих нагрузок, время условной стабилизации осадки штампа и необходимые в зави­ симости от целей опыта дополнительные операции.

чаях количество ступеней, включая конечную ступень нагрузки предварительного уплотнения, не должно быть менее пяти.

Выбор рабочих параметров опыта

Тип выработки зависит от глубины испытания и залегания уровня грунтовых вод. Во всех случаях, когда испытываемый грунт залегает выше уровня грунтовых вод, лучше устанавли­ вать штампы в открытых (котлован, канава, шурфы) или под­ земных (штольня, штреки, квершлаги и т. д.) горных выработ­ ках.

Ниже уровня грунтовых вод единственно возможным типом выработки для установки штампов являются буровые скважины большого диамметра (12—14"). Глубина испытания в скважи­ нах согласно ГОСТ 12374—66 составляет 15 м. Для горных вы­ работок глубина не лимитируется. Однако при работе в шурфах глубже 5 м следует иметь в виду, что использование грузовых платформ нежелательно, поскольку из-за изгиба стойки нагруз­ ка на штамп передается внецентренно, и результаты опыта ис­ кажаются. В этом случае для иагружения рекомендуется ис-

пользовать гидравлические домкраты, устанавливаемые непо­ средственно на штамп. Сечение выработок должно выбираться таким образом, чтобы после их крепления площадка, на кото­ рую устанавливается штамп, имела размеры в плане не менее 1,5Х 1,5 м.

Рис. 4. Зависимость осадки от размеров загружаемой площади (по Н. А. Цытовичу):

а — для песка; б — дл я суглинков.

Размеры штампов зависят от типа выработки, где они будут установлены, естественного состояния грунтов и способа нагружения.

Известно, что между размером штампа и величиной осадки существует прямолинейная зависимость, которая может быть выражена уравнением:

тельно, осадка будет увеличиваться. Графики, приведенные на

Лмальный размер площади штампа, предусмотренный ГОСТ 12374—66 составляет 600 см2. Последний предназначен только

для испытания грунтов в буровых скважинах.

Для горных выработок ГОСТ рекомендует два размера пло­ щади штампа — 2 500 и 5000 см2 и допускает применение штам-

па площадью 1000 см2 с обязательной жесткой кольцевой пригрузкой грунта давлением, равным бытовому. При этом пло­ щадь кольца должна дополнять площадь штампа до 5000 см2.

Штампы 2500 см2 рекомендуется применять при исследова­ нии плотных песчаных и глинистых грунтов, имеющих конси-

При исследованиях сжимаемости крупнообломочных грунтов площадь штампа должна превышать не менее чем в пять раз площадь самых крупных обломков.

Кроме указанных стандартных круглых штампов, на практи­ ке на слабых водонасыщенных глинистых грунтах часто при­ меняются штампы площадью 10 000 см2. Иногда, при специаль­

Выбирая размеры штампа, следует всегда помнить, что опы­ ты отличаются большой трудоемкостью. Увеличение площади штампов влечет за собой резкое увеличение трудозатрат и вре­ мени, особенно.в тех случаях, когда нагрузка проводится не при помощи гидравлических домкратов, а тарированными грузами. Поэтому такая тенденция может быть оправдана лишь в том случае, если полученный эффект превысит затраты на удорожа­ ние работ. Уменьшение размеров штампов, по сравнению с оп­

Величины ступеней нагрузки (интенсивность нагружения) все­ цело зависят от разновидности и состояния грунта. В общем случае чем прочнее грунт, тем больше, величина ступени (рис. 5).

На рисунке видно, что при завышенной, по сравнению с несу-