Метод среза целиков грунта

Испытание целиков грунта на срез проводят для определения прочностных характеристик грунта: сопротивления грунта срезу Q, угла внутреннего трения φ, удельного сцепления С для крупнообломочных грунтов, песков и глинистых грунтов.

Характеристики определяют по результатам среза целика грунта в откопанном шурфе (см. рис.5.6). На дне шурфа откапывают грунтовый целик по размеру стальной обоймы (кольца). Верхнюю плоскость целика зачищают и накладывают обойму. Прикладывают вертикальную нагрузку Р на целик через обойму. Далее устанавливают домкрат с динамометром и распорным усилием Q между стенкой шурфа и обоймой и осуществляют сдвиг целика, который происходит по фиксированной плоскости касательной нагрузкой при одновременном нагружении целика грунта вертикальной нагрузкой, нормальной к плоскости среза.

Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором целик грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном давлении. Для определения С и φ необходимо провести не менее трех испытаний целиков грунта при различных значениях нормального давления при испытании однородного грунта в одной выработке и на одной глубине.

Рис. 5.6. Сдвиги целиков грунта в шурфах

Штамповый метод

Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости:

- модуля деформации Е, (МПа), для крупнообломочных грунтов, песков, глинистых, органо-минеральных и органических грунтов;

- начального просадочного давления р_si;

- относительной деформации просадочности S_si для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием, кроме набухающих и засоленных грунтов при испытании с замачиванием.

Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой Р на забое шурфа скважины с помощью штампа.

Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости осадки штампа от нагрузки.

Тип и площадь штампа назначают в зависимости от испытываемого грунта. Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом.

Подготовка к испытанию

При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп с плоской подошвой устанавливают на дно выработки (см. рис. 5.7). Для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом необходимо произвести не менее двух поворотов штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направление поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.

Погружение винтового штампа производят завинчиванием механически или вручную ниже забоя скважины или с поверхности в массив грунта без бурения скважины. При испытаниях в скважинах глубина завинчивания винтового штампа ниже забоя скважины должна составлять 50 см для глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенции и насыщенных водой песков и 30 см − для остальных грунтов.

После установки штампа монтируют устройство для нагружения штампа, анкерное устройство и измерительную систему.

Контрольный прогибомер устанавливают на реперной системе, его нить закрепляют к неподвижному реперу, устраиваемому в стене выработки; длина нити должна быть равна длине нити прогибомера, измеряющего осадку штампа.

После монтажа всех устройств и измерительной системы записывают начальные показания приборов.

Проведение испытания

Нагрузку на штамп увеличивают ступенями давлений Δp. Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа).

По окончании испытаний выработку следует углубить ниже отметки испытания на глубину не менее двух диаметров штампа для контроля однородности испытываемого грунта. Данные заносятся в журнал испытаний.

Обработка результатов

По данным испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления (см. рис.5.7).

Рис. 5.7. Схемы испытаний грунта:

а - плоским штампом в шурфе или дудке; б - винтовым штампом в массиве

За начальные значения р_о и S_o (первая точка, включаемая в осреднение) принимают давление, равное напряжению σ_zg,o, и соответствующую этому давлению осадку; за конечные значения р_n и S_n - значения р_i и S_i, соответствующие четвертой точке графика на прямолинейном участке.

Вычисление модуля деформации Е, МПа, и других параметров сжимаемости грунта производят по формулам ГОСТа 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости, п.5.5.

Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика по формуле

(5.6)

где	υ	−	коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,27 для крупнообломочных грунтов; 0,30 - для песков и супесей; 0,35 - для суглинков; 0,42 - для глин;
	Кр	−	коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа, ,
где	h	−	глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см;
	D	−	диаметр штампа, см;
	К1	−	коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа;
	Δp	−	приращение давления на штамп, МПа, равное ;
	Δs	−	приращение осадки штампа, соответствующее ∆р, см, определяемое по осредняющей прямой.