5.4 Прессиометрия

Испытание грунтов прессиометром - это один из современных и уже довольно широко применяемых методов изучения деформационных свойств горных пород. Сущность его та же, что и метода испытания горных пород пробными статическими нагрузками. Она состоит в исследовании изменений деформационных горных пород, слагающих стенки скважин, при воздействии на них возрастающих ступеней нагрузки.

Эти исследования производят с помощью специального прибора бокового давления – прессиометра, представляющего собой цилиндр с эластичными стенками (рис. 5.4.1). Его устанавливают на предполагаемой глубине заложения фундамента илина глубине зоны напряженного состояния грунта в скважине и под воздействием давления жидкости (гидравлический прессиометр) или газа (пневматический прессиометр), нагнетаемых в камеру, производят уплотнение горных пород в стенках скважины и одновременно определяют значения действующего давления и деформации горных пород. По данным измерений вычисляют значение модуля общей деформации по формуле:

Где:

- коэффициент поперечной деформации горных пород. Среднее значение крупнообломочных пород равно 0,27, песков и супесей – 0,30, суглинков – 0,35, глин – 0,42;

-начальный радиус скважины, соответствующий значениям _­­ и на графике зависимости ;

-приращение давления на стенки скважины в пределах прямолинейного участка графика зависимости , кгс/см²; -приращение радиуса скважины вследствие деформаций горных пород под действием нагрузки , см.

Так как в гидравлических прессиометрах о приращении их радиуса и соответственно радиуса скважины судят по изменению объема рабочей камеры прессиометра, модуль общей деформации можно вычислять также по формуле:

Где:

- приращение объема рабочей камеры прессиометра вследствие деформаций горных пород под действием нагрузки , см³;

-коэффициент, постоянный для данного прессиометра, см³.

Многочисленные сопоставления результатов прессиометрических испытаний песчаных и глинистых пород с результатами их испытаний пробными статическими нагрузками показали, что значение модуля общей деформации, определяемое по первому методу, всегда меньше, чем по второму. Поэтому ГОСТ 20276-74 рекомендует учитывать корректирующий коэффициент и вычислять модуль общей деформации по формуле:

,

где К – корректирующий коэффициент, определяемый по специальной формуле или по данным параллельных испытаний горных пород пробной стационарной нагрузкой.

При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений III-IV классов этот коэффициент для песчаных и глинистых пород можно принимать: при испытаниях на глубине

• меньше 5 м - равным 3.0;

• от 5 до 10 м – 2,0;

• от 10 до 20 м -1,5 метров.

Так как прессиометр можно устанавливать на разной глубине, деформационные свойства горных пород можно исследовать по всему геологическому разрезу, вскрытому скважиной, т.е. каждый слой, зону, подзону и т.д.

Результаты прессиометрии переносят на график, выражающий зависимость (рис. 5.4.2). На нем обычно выделяются два участка, отражающие различные стадии деформации горных пород под воздействием на них нагрузки. Первый участок BC соответствует стадии их уплотнения и практически выражает линейную зависимость деформации от нагрузки. Давление - предел пропорциональности – является пределом возможного использования линейной зависимости от деформации горных пород. По первому участку кривой и вычисляют значение модуля общей деформации. Второй участок CD характеризует криволинейную зависимость развития деформации горных пород и означает начало и развитие их разрушения в зоне действия действия нагрузки. Давление p_max является пределом прочности горных пород.