5.3.5 Проведення досліджень методом консолідованого зрізу

Дослідження методом консолідованого зрізу проводять в декілька етапів.

Перший етап. Виконується попереднє ущільнення ціликів ґрунту (мінімальне число зразків - три) нормальним тиском P. Нормальний тиск P варто передавати на цілик ґрунту послідовно, ступінями Р. Так, наприклад, для великоуламкових щільних пісків середньої крупності, для глинистих ґрунтів твердої консистенції p=0,1; 0,3; 0,5 МПа. Для пухких пісків середньої крупності та для глинистих ґрунтів м’якопластичної консистенції p = 0,1, 0,15, 0,2 МПа.

Завантажений зразок витримується до умовної стабілізації деформації стискання цілика ґрунту.

За умовну стабілізацію деформації стискання варто приймати збільшення величини осідання цілика, що не перевищує 0,1 мм за час, зазначений у відповідних нормах.

Наприклад, для великоуламкових щільних пісків середньої крупності та глинистих ґрунтів твердої консистенції цей час складає 30 хв., для пухких пісків середньої крупности та глинистих ґрунтів м’якопластичної консистенції - 120 хв.

Другий етап. Після попереднього ущільнення ґрунту нормальним тиском виконують зріз цілика ґрунту при ступінчастому або плавному збільшенні величини дотичного навантаження.

Випробування слід вважати закінченим, якщо при прикладенні чергової ступіні дотичного навантаження відбувається миттєвий зріз (зрив, зсув) однієї частини ґрунту відносно іншої, або загальна деформація зрізу перевищить 50 мм.

5.3.6. Обробка результатів випробувань

1. Щоб визначити опір ґрунту на зріз, необхідно для кожного значення нормального тиску побудувати графік залежності  = f(l) (див. рис. 5.7, а), де l - величина зсуву зразка.

За опір ґрунту зрізу слід приймати максимальне значення , визначене за графіком  = f(l) при величинах деформацій l, що не перевищують 50 мм.

2. За величинами опору ґрунту зрізу , визначеними при різних нормальних тисках Р будується графік залежності  = f(P). Для цього необхідно провести пряму лінію, що займає середнє положення між усіма точками (див. рис 5.7, б).

Х арактеристики міцності ґрунту (кут внутрішнього тертя  ⁰ та питоме зчеплення с, МПа), знаходять з графіка залежності  = f(P). При цьому величина с визначається як відрізок, що відсікається прямою  = f (P) на осі ординат, а кут нахилу цієї прямої до осі абсцис є кутом внутрішнього тертя .

Рис.5.7. Графіки залежності опору зрізу від:

а - величини зсуву зразка; б – нормального тиску Р

5.4. Випробування на зріз у бурових свердловинах

Існує декілька методів випробувань на зріз у бурових свердловинах.

1. Метод обертального зрізу (рис. 5.8, а) полягає у створенні та вимірі крутильних моментів, затрачених на подолання опору породи обертанню крильчатки. Застосовується для дослідження глинистих порід від м’якопластичної до текучої консистенції, розташованих як вище, так і нижче рівня ґрунтових вод.

2. Метод кільцевого зрізу (рис. 5.8, б) полягає у створенні за допомогою гумової оболонки нормального тиску на породу в стінках дослідної свердловини з подальшим прикладанням і виміром горизонтального максимального крутильного моменту, що виникає при зрізі породи крильчаткою. Слід виконати не менше трьох випробувань з різними величинами нормального тиску.

Метод застосовується для дослідження глинистих порід (від напівтвердої до тугопластичної консистенції), розташованих вище рівня ґрунтових вод.

3 . Метод поступального зрізу (рис. 5.8, в) полягає в передачі не менше трьох різних значень нормального тиску на породу в стінках дослідної свердловини (за допомогою гумової оболонки) з подальшим прикладанням (за допомогою поперечних лопатей) і виміром вертикального максимально можливого зрізаючого зусилля. Метод застосовується для пісків, розташованих вище рівня ґрунтових вод

Рис. 5.8. Схеми методів випробувань на зріз у бурових свердловинах

а- обертальний зріз; б - кільцевий зріз;

в - поступальний зріз

1 - крильчатка; 2- штанга; 3 - пристрій для створення крутильного моменту; 4 - пристрій для кільцевого зрізу; 5 - датчик деформації; 6 - еластична оболонка; 7 - манометр; 8 - прилад для зняття показників; 9 - упорно-витяжний прилад