5.4.1. Обертальний зріз у свердловині та масиві

Прилади й устаткування:

• крильчатка;

• штанга;

• станина приладу;

• вимірювальний і обертальний пристрої.

При обертальрному зрізі треба визначати такі параметри:

а) постійні:

В - постійна крильчатки, см³ (по спеціальній таблиці);

n - постійна вимірювального пристрою – це залежність між показанням приладу "N" і крутильним моментом "М", що визначається за формулою

n = М / N, кН (кгс)

б) змінні (визначаються при проведенні досліду):

N_max - максимальне показання вимірювального пристрою, см;

N_ст - стале показання вимірювального пристрою, см.

Етапи проведення досліду при обертальному зрізі такі:

1. Тарировка приладу для визначення постійної характеристики вимірювального пристрою „n”.

2. Монтаж установки над свердловиною після занурення крильчатки в ґрунт.

3. Обертання крильчатки з постійною кутовою швидкістю (0,2-0,3 град/сек) для фіксування максимального показання вимірювального пристрою (N_max , см).

4. Після одержання N_max продовжують обертання крильчатки зі збільшеною в 10 разів кутовою швидкістю (2-3 град/сек) для фіксування значення N_ст, см.

Обробка результатів:

1. Визначають максимальний крутильний момент (M_max, кНcм)

M_max = n N_max.

2. Визначають сталий крутильний момент (M_ст, кНcм)

M_ст = n N_ст.

3. Визначають максимальний опір ґрунту зрізу (τ_max , МПа)

τ_max = M_max / В.

4. Визначають сталий опір ґрунту зрізу (τ_ст, МПа)

τ_ст = M_ст / В.

5. Визначають показник структурної міцності ґрунту (П_стр)

П_стр = τ_max / τ_ст;

П_стр = 1 – відсутня структурна міцність,

1 < П_стр ≤ 2 – низька структурна міцність,

1 < П_стр ≤ 5 – середня структурна міцність,

П_стр >5 – висока структурна міцність.

6. Визначають загальне зчеплення (с, МПа)

с = τ_max - τ_ст .

6. Визначають кут внутрішнього тертя

φ= arc tg φ;

tg φ = τ_ст / (П_стр τ_max + с).

Достоїнства обертального зрізу такі:

- проведення досліджень у ґрунтах, де добір проб непорушеної структури утруднений чи неможливий (пухкі, обводнені піски, текучі глини та мули);

- швидкість проведення досліду;

- можливість досліджень у масиві;

- можливість проведення декількох дослідів в одній свердловині по всій глибині;

- можливість сполучення в одному дослідженні пресіометрії, статичного (динамічного) зондування та обертального зрізу.

Недоліки обертального зрізу такі:

- обмеження по ґрунтах (виключаються щільні піски, тверді глини, мерзлі, великоуламкові);

- наближеність значень отримуваних міцносних характеристик і необхідність порівняльних лабораторних досліджень.

Установки: УВЗ-15, ГСП-2, ВСЗ-15, СК-8, ПССЗ-2/4, СП-52 та ін.

5.4.2. Дослідження кільцевим зрізом

Етапи проведення досліджень кільцевим зрізом такі:

1. На заданій глибині розпірний штамп навантажують ступінями тиску (10 – 20 кПа) до зіткнення зі стінками свердловини.

2. На породу в стінках свердловини створюють нормальний тиск р, величина якого залежить від виду ґрунту.

3. На лопаті створюють східчасто зростаюче горизонтальне навантаження. Розмір ступіні навантаження не більший за 0,05 р.

4. Фіксують максимальне показання N_max.

5. Визначають максимальний крутильний момент (M_max, кН cм) та зсувне напруження (τ, МПа)

M_max = n N_max,

τ = 2M_max /  D²H;

де D – діаметр кільцевої поверхні зрізу;

Н – висота розпірного штампу.

6. Вираховують значення  і с.