5.2. Методика польових випробувань
Для розрахунку основ за несучою здатністю метою польових досліджень повинно бути визначення кута внутрішнього тертя (φ) і загального зчеплення (с).
Основні польові способи досліджень такі:
плоске зрушення (зріз) цілика ґрунту;
роздавлювання цілика ґрунту;
обертальний зріз у свердловині і масиві.
Згідно з вимогами будівельних норм і правил (СНиП 2.02.01-83), для будівель і споруд першого класу міцносні характеристики ґрунту слід визначати тільки методами плоского зрушення (зсуву) або роздавлювання ціликів, для другого та третього класів можливо використовувати й метод обертального зрізу в свердловинах і масиві. Однак на практиці, через особливості інженерно-геологічних умов майданчиків (високий РПВ, слабкі ґрунти і т.д.), методи плоского зрушення (зсуву) та роздавлювання ціликів застосовувати важко або неможливо, тому найчастіше використовується метод обертального зрізу в свердловині.
Таблиця 5.1
Випробування на зріз цілика породи
Метод |
Породи |
Порядок проведення досліджень |
Випробування в обоймі (кільці), консолідова-ний зріз, рис. 5.3 |
Великоуламкові з включеннями до 80 мм, піщані, глинисті тверді |
1. Породи в цілику (число ціликів не менше трьох) ущільнюють тиском від 0,1 до 0,5 МПа, при якому далі роблять зріз. Ущільнення породи роблять ступінями (від 0,025 до 0,1 МПа), витримуюючи 5-30 хвилин, а кінцеву ступінь - до умовної стабілізації (збільшення приросту деформації цілика, що не перевищує 0,1 мм за 0,5-2 год., у залежності від виду та стану породи). 2. Роблять зріз дотичним навантаженням ступінями, що не перевищують 10 % нормального тиску. На кожній ступіні зріз проводять до умовної стабілізації - збільшення переміщення кільця в площині зрізу, що не перевищує 0,1 мм за 1-5 хв. Випробування закінчують при миттєвому зрізі (зриві) або при загальній деформації більшій 50 мм. |
Випробування в обоймі (кільці), неконсолідо-ваний зріз |
Глинисті туго- пластичні та м`якопластичні при ступені вологості G>0.8 |
Роблять зріз дотичним навантаженням при нормальних тисках від 0,05 до 0,15 МПа, не пізніше 5 хв. після прикладення вертикального тиску. |
Випробування за допомогою обвалення ціликів породи рис.5.4
|
Піщані, глинисті, великоуламкові |
Обвалення виконують на двох ціликах (призмах) за допомогою домкрату або важільного натискувального гвинта з заміром зусиля. Зрушуюче зусилля 15-70 кН. |
Продовження таблиці 5.1
Метод |
Породи |
Порядок проведення досліджень |
Випробування методом випирання призми породи, рис. 5.5 |
Піщані, глинисті, великоуламкові |
1.За допомогою домкрата створюють навантаження на призму ступінями по 5 кН. Час прикладення кожної ступіні навантаження - 15-30 хв. Навантаження збільшують доти, поки не відбудеться зріз. 2. Дослід продовжують до випирання призми на поверхні сповзання (від 0,08А до 0,1А). Відмічають навантаження, що відповідає переміщенню зрушеної призми по поверхні сповзання. 3. Зрізану породу знімають і оголюють поверхню сповзання. У трьох перерізах заміряють координати поверхні сповзання. |
Випробування методом роздавлю-вання цілика породи (рис.5.6) |
Глинисті від твердих до тугопластичних |
1. За допомогою домкрата на призму породи квадратного перерізу 40х40 см передають тиск ступінями по 0,01-0,02 МПа. Тривалість прикладення кожної ступіні 20 хв. 2. Фіксують руйнівне навантаження. |
Р 1 - цілик породи; 2 - обойма; 3 - штамп; 4 - вертикальний домкрат; 5 - кульова обойма; 6 - упорна балка; 7- анкерна паля; 8 - горизонтальний домкрат |
Рис. 5.4. Схема установки для обвалення цілика породи а - розріз; б - план 1 - цілик породи; 2 - анкерна паля; 3 - штамп; 4 - динамометр; 5 - упорна балка; 6 - натискувальний гвинт |
ис.
5.3. Схема установки для випробування
на зріз цілика породи в обоймі
Рис. 5.5. Схема установки для випробування на зріз методом випирання призми породи а - розріз; б - план 1- упорна стінка; 2 - домкрат; 3 - динамометр; 4 - рухома вертикальна стінка; 5 - проріз |
Рис. 5.6. Схема установки для випробування методом роздавлювання призми породи 1 - цілик породи; 2 - штамп; 3 - домкрат; 4 - упорна балка; 5 - анкерна паля |
5.3. Випробування на зріз цілика ґрунту
5.3.1. Загальні положення
Випробування на зріз цілика ґрунту виконується по площині, фіксованій відносно поверхні гірничої виробки, з поступовим збільшенням дотичного навантаження Q (доки не відбудеться зріз), при одночасній передачі на цілик ґрунту нормального постійного навантаження Р. Для побудови графіка залежності “ - р” дослід повторюють декілька разів при різних навантаженнях Р.
5.3.2. Прилади та устаткування
Використовуються такі прилади та устаткування:
- кільце з внутрішнім діаметром D = 400 мм і висотою H = 220 мм;
- жорсткий штамп із площею, що відповідає площі поверхні вирізаного зразка;
- пристрій для створення нормального і дотичного навантаження;
- вимірювальні системи для визначення величин навантажень і деформацій стиснення та зрізу цілика ґрунту.
5.3.3. Підготовка до випробувань
Вирізають цілик ґрунту за допомогою кільця шляхом поступового вдавленням його (вручну або за допомогою домкрата) з підрізанням ґрунту навколо нижньої частини кільця. Після цього встановлюють пристрої для прикладання нормального та дотичного навантажень, а потім - вимірювальну систему для визначення деформацій стиснення та зрізу цілика ґрунту.
5.3.4. Методи випробувань на зріз цілика ґрунту
Випробування на зріз ціликів ґрунту роблять двома методами:
- консолідованого зрізу;
- неконсолідованого зрізу.
Метод консолідованого зрізу варто застосовувати для визначення характеристик великоуламкових і піщаних ґрунтів, а також глинистих з показником консистенції IL 0,75 в умовах стабілізованого стану (деформації ґрунту під даним навантаженням завершилися).
Метод неконсолідованого зрізу слід застосовувати для визначення характеристик водонасичених глинистих ґрунтів в умовах нестабілізованого стану (деформації ґрунту під даним навантаженням продовжуються) при ступені вологості G > 0,8 з показником консистенції глинистих ґрунтів IL > 0,5.
Величину τ варто визначати не менш ніж при трьох різних значеннях P для однорідного за будовою і складом ґрунту (при випробуванні його в одній і тій же виробці та на одній глибині).
Нормальні і дотичні навантаження слід створювати за допомогою домкратів або тарованих вантажів.