Значения коэффициента w

l/b	1,5	2,0	3,0
w	1,1	1,2	1,4

△p - приращение давления на штамп-лопасть между двумя точками, взятыми на осредняющей прямой, МПа;

△U - приращение перемещения штампа-лопасти, соответствующее △р, см. Коэффициент К определяют по результатам сопоставительных испытаний грунта штампом площадью 5000 см² и лопастным прессиометром, выполняемых не менее чем с двукратной повторяемостью для данной разновидности грунта в районе проведения изысканий.

Если испытания грунта проводятся в быстром режиме, то для определения модуля деформации в формулу (2.2) вводится дополнительный коэффициент Ки, определяемый по результатам сопоставительных испытаний лопастным прессиометром в разных режимах.

3. Определение прочностных характеристик грунта

3.1. Общие положения

Грунт обладает ограниченной прочностью, и при определенных внешних воздействиях грунтовые массивы разрушаются. Под прочностью грунта подразумевают его свойство сопротивляться разрушению или развитию больших пластических деформаций. Еще в 1773 году Ш.Кулон установил, что разрушение грунта происходит за счет сдвига одной его части на другую. Сопротивление сдвигу в песчаных грунтах возникает в основном в результате трения между перемещающимися частицами и зацепления их друг за друга. Эта концепция прочности (разрушение за счет сдвига) была распространена и на глинистые грунты, в которых сдвигу препятствуют водно-коллоидные и цементационные связи между частицами грунта.

Сопротивление сдвигу грунтов очень сильно зависит от их плотности, влажности, гранулометрического и минерального состава, а также напряженного состояния. Характеристики сопротивления сдвигу грунтов рассматриваются как прочностные показатели. Кулоном установлена линейная зависимость между касательными τ_u и нормальными σ напряжениями по площадке сдвига в виде

τ_u = σ · tgφ + С. (3.1)

Эта зависимость получила название закона Кулона и является основным условием прочности грунтов. Параметры φ (угол внутреннего трения) и С (удельное сцепление) являются количественными характеристиками прочности грунта. Их получают экспериментально. Названия этих характеристик условные, они не имеют физического смысла и не отражают действительной природы сил сопротивления грунтов сдвигу. Их следует рассматривать лишь как математические параметры диаграммы сдвига грунта. Однако такое их наименование сложилось исторически и широко используется в механике грунтов.

Прочностные характеристики грунта имеют большое значение для правильного расчета несущей способности основании и фундаментов, оценки устойчивости откосов, расчета давления грунтов на подпорные стенки и других инженерных расчетов.

Способы их определения в полевых условиях отличаются большим разнообразием. Общим является сам принцип испытания грунтов, при котором сдвиг (срез) грунта осуществляется поступательным перемещением по заранее заданной поверхности (плоской, цилиндрической) или по произвольной поверхности скольжения.

Различают два основных вида испытаний связных грунтов на сдвиг:

1. Консолидированно-дренированный или эффективный сдвиг (КД-сдвиг). При таком испытании, называемом сдвигом по открытой системе или медленным сдвигом, уплотняющее нормальное давление выдерживается до стабилизации деформаций, а затем производят сдвиг грунта при том же давлении.

2. Неконсолидированно-недренированный сдвиг или нейтральный сдвиг (НН-сдвиг). При этом виде испытаний, называемом сдвигом по закрытой системе или быстрым сдвигом, характеристики грунта (плотность и влажность) не изменяются, то есть консолидация, которая связана с отжатием воды из грунта, отсутствует как при нормальном загружении, так и при сдвиге.

Испытания грунтов на сдвиг проводят следующими способами:

– срезом по фиксированной горизонтальной или вертикальной поверхности;

– срезом целиков грунта в клиновых обоймах;

– обрушением или выпиранием прислонённых грунтовых призм.

Испытания на сдвиг по заданной плоскости выполняются путём заключения целика грунта в специальную обойму и последовательного сдвига приложением горизонтального сдвигающего усилия при постоянной уплотняющей нагрузке.

При испытаниях грунта по произвольной плоскости поверхность сдвига не задаётся, а образуется в процессе сдвига и может иметь различные очертания в зависимости от состава и свойств грунта.

Выпирание призм заключается в смещении грунта под действием горизонтального усилия, приложенного к массиву грунта, отделённому от основной части в выработке, прорезями и вертикальной подвижной стенкой.

Обрушение целиков осуществляется направленным вниз усилием, которое передаётся домкратом на штамп.

Из всех полевых испытаний грунта на сдвиг только метод среза целиков позволяет непосредственно определить прочностные характеристики грунта: угол внутреннего трения φ и удельное сцепление С.