5. Штамповые испытания грунта

Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости:

• модуля деформации (Е);

• начального просадочного давления (р_si)и относительной деформации просадочности(ε_sl).

Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.

Начальное просадочное давление и относительную деформацию просадочности грунтов определяют при испытаниях их штампом в условиях полного водонасыщения. За начальное просадочное давление принимают минимальное давление, при котором проявляется просадка грунта. Относительную деформацию просадочности определяют как отношение просадки грунта в основании штампа к деформируемой зоне по вертикали.

Таблица 5.1 – Результаты штамповых испытаний

Р, МПа	S, мм
0	0
0,1	0,62
0,2	1,54
0,3	2,46
0,4	3,31

Модуль деформации

(5.1)

Где ν – коэффициент Пуассона;

– коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа;

– коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа;

D – диаметр шатмпа;

– приращение давления на штамп;

– приращение осадки штампа.

При ν = 0,35; ; D = 27,7 см;

; по формуле (5.1)

6. Испытание грунта на сдвиг

Построить график зависимости касательного напряжения от нормального напряжения и вычислить значение прочностных характеристик грунта и с при данных, полученных испытанием проб грунта на сдвиг.

Таблица 6.1 – Результаты испытания грунта на сдвиг

Нормальное напряжение σ, кПа	Касательное напряжение τ, кПа
100	81
200	117
300	148

Строим график по данным испытаний на сдвиг, для этого в системе прямоугольных координат в одинаковом масштабе откладываем на оси абсцисс значения нормального напряжения , а по оси ординат-значения касательного напряжения . Через полученные точки проводим прямую до пересечения с осью ординат (рисунок 4).

Коэффициент внутреннего трения

(6.1)

Где ; по формуле (6.1)

Угол внутреннего трения

= 18,5 град

Удельное сцепление

с = – σtgφ (6.2)

При τ = 81 кПа; σ = 100 кПа; tgφ = 0,315; по формуле (6.2)

с = 81–100 0,315 = 47,5кПа

График сдвига приведён на рисунке 4.

7. Напряженное состояние грунтов в основании фундаментов

По данным геологического разреза и физико-механических свойств грунтов вычис­лить значения напряжений от собственного веса грунта σ_zg и дополнительных вер­тикальных напряжений σ_zg в толще основания прямоугольного фундамента. Расчет вести до выполнения условия σ_zg = 0,2 σ_zg. Построить эпюры напряжений.

Вариант 1	Число едениц шифра
	Размеры подошвы фундамента lxb, м	Глубина заложения d, м	Уровень грунтовых вод, м	Среднее давление под подошвой фундамента p, кН/	Месторасположение расчетных точек основания на вертикали
1	3х2	2,5	4,9	320	угловой

Характеристика грунтовых условий строительства площадки:

1-й слой - песок крупный средней плотности водонасыщенный, мощность слоя 1,9 м (w = 22.0 %; = 2,05 г/см³; = 2.67 г/см³; е = 0,589; S_r = 0.997);

2-й слой - суглинок полутвердый, мощность слоя 5 м (w = 16%; Il=0,0; I_P= 10 %; р = 2,01 г/см³; p_s = 2,68 г/см³; е = 0,696);

• 3-й слой - глина ленточная, мощность слоя 16 м (w = 23 %; I_L= 0,1; //>=21; р =

9. г/см³; p_sb = 1,02 г/см³; е = 0,64; S_r = 1,0).

Толщу основания делим на элементарные слои. Величина слоев h <0,4Ь = 0,4*2 = 0,8 м. На геологический разрез наносим контуры фундамента и гра­ницы элементарных слов.

Вычисляем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на подошве ка­ждого слоя и строим эпюру.

Напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента: o_{zgt 0} =

у</, где у - удельный вес грунта, равный для 1-го слоя: у = pg = 2,05*9,81 = 20,11 кН/м³;

для второго слоя: У ⁼ pg - 2,01 *9,81 = 19,72 кН/м³; d - глубина заложения фундамента, равная 3,0 м.

a_zg, о * 20,11 • 1,9+19,72*0,6 = 50,04 кПа. кальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы:

■го слоя: G_Zg , = a_zgt о + уЛ| = 50,04 + 19,72*0,8 = 65,82 кПа.

2ро слоя: G_zgt 2 = a_zg, I + yh₂ = 65,82 + 19,72*0,8 = 81,59 кПа.

3|ro слоя: a_zgt з = c_{zgy 2} + уАз = 81,59 + 19,72*0,8 = 97,36 кПа. для второго слоя: у = pg = 2,01 *9,81 = 19,72 кН/м³

Ниже уровня грунтовых вод необходимо учитывать взвешивающее действие воды на скелет грунта.

Кудельный вес грунта ниже уровня подземных вод определяется с учетом взвеши-

. Г, ~ У,

1 + е '

Где у, - удельный вес частиц грунта, равный у, = pg = 2,68*9,81 = 26,29 кН/м³; у„ - Удельный вес воды, y_w = 10 кН/м³; е - коэффициент пористости, е = 0 6%

26,29-10

= 9,6 кН/м .

Толщину основания делим на элементарные слои. Величина слоев =0,4 2 = 0,8 м.

При ; h = 2,1м ; по формуле (7.1)

σ_zg,0= 19,72 2,1 = 41,41 кПа

При ; h = 0,2 м ; по формуле (7.1)

σ_zg,1= 41,41+20,01 0,3 = 47,41 кПа

При _s = 2,63 9,81 = 25,8 кН/м³; _w= 10кН/м³; е = 0,54; по формуле (7.2)

По формуле (7.1)

и т.д.

_sb = 1,09 9,81 = 10,7 кН/м³;h = 1 м; по формуле (7.1)

При р = 300 кН/м²; ; по формуле (7.3)

кПа

Вертикальное дополнительное напряжение на отметке подошвы 1-го слоя:

; , отсюда находим α из таблицы 13 методички методом интерполяции:

При α = 0,968; р₀ = 258,59 кПа; по формуле (7.4)

Результаты вычислений вертикальных напряжений от собственного веса грунта и дополнительных напряжений сводим в таблицу 7.2

Номер слоя	Расстояние z, м		при			0,2
0	0	0	1	45,44	274,56	9,08
1	0,8	0,8	0,8	61,45	219,65	12,29
2	1,5	1,5	0,488	75,46	133,99	15,09
3	2,3	2,3	0,277	83,75	76,05	16,75
4	3,1	3,1	0,17	92,05	46,67	18,41
5	3,9	3,9	0,114	100,35	31,3	20,06
6	4,7	4,7	0,081	108,64	22,24	21,73
7	5,5	5,5	0,06	116,64	16,47	23,33