Прессиометрические методы
Основы прессиометрического метода исследования грунтов заложены французским инженером Л. Менаром (pressure − давление). Прессиометры Л. Менара известны с середины XX века. Они нашли применение в деятельности геотехнических фирм многих стран. Активное дальнейшее развитие прессиометрического метода получило в СССР с 70−х годов прошлого века в НИИ оснований им. Н.М. Герсеванова и в УПИ им. С.М. Кирова (В.Б. Швец, Лушников В.В., Елпанов В.Г., Яровой Ю.И., Ямов В.И. и др.).
Суть метода заключается в обжатии участка буровой скважины избыточным (против бытового) давлением с измерениями возникающих деформаций грунта по расширению нагруженного участка скважины [28].
В прессиометрическом методе исследования грунтов выразилось оптимальное сочетание точности получаемых результатов со стоимостью проводимых испытаний. В некоторых геотехнических ситуациях этот метод по точности является единственно возможным, например, на большой глубине или в неустойчивых грунтах и т.п.
Поэтому исходя из необходимости исследования различных видов грунтов, геотехники-исследователи в ведущих изыскательских организациях, снабжены прессиометрическими установками для слабых водонасыщенных грунтов, просадочных, мерзлых и мерзлых при оттаивании и т.д.
С помощью прессиометрии можно получить прямым или косвенным методом механические характеристики грунтов в скважинах, а также вдавливанием, в массив на больших глубинах (> 25 м), в том числе на морских шельфах, что выгодно отличает этот метод от ранее известных.
Для целей реконструкции зданий реальные характеристики сжимаемости несущего слоя грунта (модуль деформации) под фундаментами можно определить прессиометрами, используя для этого изыскательские скважины для уточнения строения геологического разреза. Для этого используют радиальный и лопастной прессиометры.
Испытания радиальным прессиометром пневматического действия проводят в скважинах по методике ГОСТ 20276-2001 «Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости».
Модуль деформации Е, МПа определяют по результатам нагружения грунта (стенок скважины) горизонтальной (радиальной) нагрузкой в стенках скважины с помощью камеры зонда радиального прессиометра (см. рис. 5.3)
Рис. 5.3. Радиальный прессиометр
Испытания проводят следующим образом: в камере зонда создают от источника воздуха давление ступенями по 0,025 МПа до соприкосновения упругой оболочки зонда со стенками скважины, что устанавливают по датчикам перемещений. Далее нагружение ведут ступенями, величиной, указанной в табл. 5.4 для соответственного вида грунта и режима испытания.
Каждую ступень давлений выдерживают до условной стабилизации деформаций стенок скважины по критерию, не превышающему 0,1 мм за время, указанное в табл. 5.3; 5.5.
Таблица 5.3
Критерии условной стабилизации деформаций стенок скважин в зависимости от режима испытаний
| Грунты | Режим испытания | Время условной стабилизации деформации t, мин |
| Пески со степенью влажности: | Медленный | |
| Sr≤ 0,8 | ||
| Sr> 0,8 | ||
| Глинистые с показателем текучести: | ||
| IL≤ 0,25 | ||
| IL> 0,25 | ||
| Органоминеральные и органические | ||
| Пески | Быстрый | |
| Глинистые | ||
| Органоминеральные и органические |
Ступени давления назначают по табл. 5.4.-5.6.
По данным исследований строят график зависимости перемещения стенок скважины от давления 
= 
(см. рис. 5.3).
Таблица 5.4
Величины рабочих ступеней давления при испытаниях радиальным прессиометром
| Грунты | Коэффициент водонасыщения | Ступени давления Δp, МПа, при плотности сложения грунтов | Время условной стабилизации деформации t, ч | ||
| плотные | средней плотности | рыхлые | |||
| Крупнообломочные | Sr ≤ 1,0 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,5 |
| Пески крупные | Sr ≤ 1,0 | 0,1 | 0,05 | 0,025 | 0,5 |
| Пески средней крупности | Sr≤ 0,5 | 0,1 | 0,05 | 0,025 | 0,5 |
| 0,5 <Sr< 1,0 | 0,1 | 0,05 | 0,025 | 1,0 | |
| Пески мелкие и пылеватые | Sr≤ 0,5 | 0,05 | 0,025 | 0,01 | 1,0 |
| 0,5 <Sr ≤ 1,0 | 0,05 | 0,025 | 0,01 | 2,0 |
Таблица 5.5
| Грунты | Ступени давления Δp, МПа, при коэффициенте пористости | Время условной стабилизации деформации t, ч | |||
| е≤0,5 | 0,5<е, е ≤0,8 | 0,8<е, е ≤1,1 | е>1,1 | ||
| Глинистые с показателем текучести | |||||
| IL≤ 0,25 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 0,05 | |
| 0,25 < IL≤ 0,75 | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 0,025 | |
| 0,75 < IL≤ 1,0 | 0,05 | 0,025 | 0,025 | 0,01 | |
| IL> 1,0 | 0,05 | 0,025 | 0,01 | 0,01 | |
| При коэффициенте пористости е > 1,1 время условной стабилизации увеличивается на 1 ч. |
Таблица 5.6
| Грунты | Ступени давления Δp, МПа | Время условной стабилизации деформации t, ч |
| Просадочные природной влажности | 0,05 | |
| Просадочные после замачивания | 0,025 | |
| Органоминеральные и органические | 0,005-0,01 |
На графике приводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графически и выделяют прямолинейный участок графика: по оси давления от ро (конец обжатия скважины) до рn (предел пропорциональности). По оси этот участок ограничивается значениями Δro (радиус скважины) и Δrn (конечная деформация линейного участка).
Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика = по формуле
, (5.1)
| где | Кr | − | корректирующий коэффициент при проведении испытаний с сохранением природного напряженного состояния грунта коэффициент Кr допускается принимать для песков и супесей 1,3; для суглинков 1,35; для глин 1,42. |
| ro | − | радиус скважины, равный |
, (5.2)
| где | rpr | − | радиус прессиометра, см; |
| Δro | − | приращение радиуса прессиометра, соответствующее рo, см; | |
| Δp | − | приращение давления на стенку скважины между двумя точками, взятыми на осредняющей прямой, МПа; | |
| Δr | − | приращение перемещения стенки скважины (по радиусу), соответствующее Δp, см. |
Для условий реконструкции определение модуля деформации можно вести путем прессиометрических испытаний по быстрому режиму – 80% и по медленному (базовому) – 20% от общего количества испытаний.
Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 2365;