1.4. Подготовка и проведение испытаний

Исследование сжимаемости грунтов штампами в общем случае состоит из семи основных операций:

1. установки штампа на грунт;

2. предварительного уплотнения грунта нагрузкой, равной давлению от собственного веса грунта на отметке подошвы штампа;

3. нагружения штампа последовательным рядом ступеней удельных давлений;

4. замеров и записей промежуточных и конечных значений осадки на каждой ступени нагрузки;

5. разгрузки штампа ступенями, равными по величине ступеням нагрузки;

6. записи величины упругой отдачи;

7. обработки материалов опыта.

Приведённая схема при необходимости может дополняться отдельными операциями. Так, при испытаниях искусственно замоченных грунтов включаются замачивание основания с замером расхода воды и контролем измерения влажности грунта по глубине.

При испытаниях в котлованах, шурфах и других выработках грунт в месте установки штампа должен быть зачищен до горизонтальной поверхности. После этого штамп с плоской подошвой устанавливают на подготовленное место и тщательно прижимают к грунту. Для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом необходимо произвести не менее двух поворотов штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направление поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.

В глинистых грунтах с J_L > 0,75 штамп следует устанавливать в выемку, которую устраивают на дне выработки. Глубина выемки должна быть 40 - 60 см, а ее поперечный размер не должен превышать диаметр штампа более чем на 10 см. Стенки выемки при необходимости закрепляют.

При затруднении в планировке площадки под штамп под его подошвой устраивают подушку из маловлажного песка мелкого или средней крупности толщиной 1 - 2 см для глинистых и не более 5 см - для крупнообломочных грунтов.

При испытании просадочных грунтов с замачиванием штампом площадью 5000 см (см. рис. 1.6) толщина подушки должна составлять 2-3 см для обеспечения дренирования воды в грунт. Подушку следует устраивать под штампом и вокруг него на расстоянии не менее 10 см.

При испытаниях сжимаемости грунтов в скважинах штампом III типа площадью 600 см его установку производят после зачистки забоя скважины в несколько приемов специальным буровым наконечником с извлечением грунта на поверхность после каждой зачистки.

Штамп прикрепляют к колонне труб диаметром 219 мм, опускают в скважину с обсадными трубами и добиваются плотного контакта штампа с грунтом. Штамп должен быть установлен ниже обсадной трубы на глубину 2-3 см.

Если применяют винтовой штамп (см. рис. 1.7), то его завинчивают (вручную или механически) в массив грунта, подлежащий испытанию без бурения скважины.

При испытаниях в скважинах его погружают завинчиванием в исследуемый слой грунта ниже забоя скважины на 50 см для глинистых грунтов текучепластичной и текучей консистенций и насыщенных водой песков и на 30 см - для остальных грунтов.

В процессе завинчивания винтового штампа должен проводиться контроль за его погружением. Отношение глубины погружения штампа за один оборот ∆h к шагу винтовой лопасти а = 5 см должно находиться в пределах 0,7 < <1,0.

После погружения штампа в скважину монтируют установку для его нагружения и измерительную систему и записывают начальные показания приборов. Основным документом при производстве испытания является журнал, в который помимо записей о времени, давлениях (ступенях нагрузки) и осадках, ведущихся круглосуточно в течение всего времени испытания, заносятся данные о местоположении испытания, площади штампа, типе установки, виде испытываемого грунта и отобранных из него образцах, а также сведения о всех особенностях и неполадках, отмеченных в процессе испытаний. В табл. 1.5 приводится журнал испытания грунта штампом [6].

Записав показания приборов в журнал испытаний, приступают к штамповым испытаниям грунта. Нагрузку на штамп прикладывают ступенями. Ступень нагрузки будет определяться видом грунта и его физическими свойствами, указанными в табл. 1.6, 1.7, 1.8.

Общее число ступеней давления после достижения давления, соответствующего вертикальному нормальному напряжению от собственного веса грунта σzg0, должно быть не менее четырех.

В первую ступень давления следует включить вес деталей установки, влияющих на нагрузку штампа.

Величину удельного давления штампа на грунт устанавливают по формуле

p = , (1.5)

где p- удельное давление штампа на грунт;

Р_m - показания манометра;

A_n - площадь поршня домкрата;

A_m-площадь штампа.

Перед началом испытания определяют и записывают, каким показаниям манометра соответствует давление штампа на грунт в МПа при нагрузке каждой i-й ступени.

Таблица 1.5