1.5. Обработка результатов испытаний

Результаты испытаний грунта штампом в виде графика осадки штампа S в мм от давления на грунт под подошвой штампа p в МПа представлены на рис. 1.8.

На графике проводится осредняющая прямая 2 методом наименьших квадратов или графическим методом.

За начальные значения р₀ и So (первая точка, включаемая в осреднение) принимают давление, равное напряжению σzg0 - природному давлению на уровне подошвы штампа и соответствующую осадку; за конечные значения р_n и Sn - значения р_i и Si, соответствующие четвертой точке графика на прямолинейном участке (на пределе пропорциональности).

Если при давлении р _i приращение осадки будет вдвое больше, чем для предыдущей ступени давления р _i-1, а при последующей ступени давления p_i+1 приращение осадки будет равно или больше приращения осадки при р _i, то за конечные значения р_n и S_n следует принимать р _{i-1 и} S _i-1 . При этом количество включаемых в осреднение точек должно быть не менее трех. В противном случае при испытании грунта необходимо применять меньшие ступени давления.

Если испытания сжимаемости грунта проводятся винтовым штампом (с сохранением природного напряженного состояния грунта), за начальные значения р _{0 и} S ₀ принимаются значения р _{i и} S _i, соответствующие первой ступени нагрузки на графике S = f(р) (рис. 1.8).

Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика по формуле

E = (1 - v²)K_{p w d} , (1.7)

где v - коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,27 для крупнообломочных грунтов; 0,30 - для песков и супесей; 0,35 - для суглинков; 0,42 - для глин;

К_р - коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа (h - глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см; d- диаметр штампа, см);

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

△р - приращение давления на штамп, МПа, в интервале между σzg0 и давлением на пределе пропорциональности;

△S - приращение осадки штампа, соответствующее △р, см, определяемое по

осредняющей прямой (△S = Sn - So).

Коэффициент К_р принимают равным 1 при испытаниях грунтов штампом в котлованах и шурфах.

При испытаниях грунтов винтовым штампом в буровых скважинах ниже забоя и в массиве без бурения коэффициент К_р принимают в зависимости от отношения по табл. 1.9, где h - глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см.

Таблица 1.9

Значения коэффициента К_р в зависимости от отношения

h/d	0	1	2	3	4	> 5
кР	1	0,9	0,82	0,77	0,73	0,70

При испытании грунта штампом типа III в забое буровой скважины допускается принимать К_р равным 1 независимо от отношения .

Испытание просадочных грунтов, как указывалось выше, проводится по двум схемам, в зависимости от цели и задач испытаний.

По схеме «одной кривой» (рис. 1.9) определяются модуль деформации грунта Е природной влажности (на первом участке графика) и относительная просадочность ε_sl при заданном давлении р₃ (на втором участке графика после замачивания грунта при заданном давлении р₃).

По схеме «двух кривых» определяются модуль деформации грунта природной влажности Е и в водонасыщенном состоянии E_sat (после замачивания), начальное просадочное давление p_sl и относительная просадочность ε_sl при различных давлениях (рис. 1.10).

Модуль деформации просадочных грунтов вычисляют по формуле (1.7).

При испытаниях по схеме «двух кривых» модуль деформации грунта в насыщенном водой состоянии (после замачивания) определяют раздельно для двух участков графика: в интервале измерений давлений от р₀ до начального просадочного давления p_sl и от p_sl до заданного давления р₃ (рис. 1.10).

Для вычисления модуля деформации просадочных грунтов, испытываемых в насыщенном водой состоянии (после замачивания), за начальное значение р₀ и So принимают давление и осадку, соответствующие первой ступени давления.

Начальное просадочное давление p_sl необходимо определять по результатам испытаний грунтов по схеме «двух кривых».

Рис 1.9. График испытаний просадочного грунта штампом с замачиванием

по схеме «одной кривой»:

1 - сжатие грунта при естественной влажности;

2 - сжатие грунта при полном водонасыщении

Рис 1.10. График испытаний просадочного грунта штампом

по схеме «двух кривых»:

1 - осадка грунта при естественной влажности грунта;

2 – просадка грунта при заданном давлении в случае полного водонасыщения;

3 - осадка штампа после замачивания грунта

За p_sl принимают давление, соответствующее точке перегиба графика S = f(p) для грунта, испытываемого в насыщенном водой состоянии (рис. 1.10). При нечётко выраженном перегибе графика за p_sl принимают давление, при котором просадка грунта в основании штампа составляет

Ssl= 0,005h_sl, (1.8)

где h_sl - деформируемая зона грунта по вертикали, которую принимают равной 0,4; 0,7; 1,2; 1,7 и 2,0 диаметра штампа соответственно при давлениях p, равных 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 МПа.

Относительную просадочность грунта вычисляют по формуле

ε_sl = . (1.9)

Просадку грунта в основании штампа S_sl для вычислений ε_sl при испытаниях по схеме «одной кривой» необходимо определять как приращение осадки штампа в результате замачивания грунта при заданном давлений р₃, а при испытаниях по схеме «двух кривых» - как разность осадок штампа на грунте в насыщенном водой состоянии и грунте природной влажности на каждой ступени давления.

Значения относительной просадочности необходимо считать соответствующими средним давлениям в деформируемой зоне, определяемым по формуле

p_ср= при p > psl , (1.10)

где р - давление по подошве штампа, МПа.

Как для просадочных, так и непросадочных грунтов суммарная осадка, зафиксированная на графике штамповых испытаний S = f(p) за все ступени нагрузки, называется полной осадкой.

Полная осадка, или деформация, если штамп разгрузить, будет состоять из остаточной и упругой деформаций. Эти деформации служат только для качественной характеристики грунта

Удельное давление под штампом, соответствующее на графике S = f(p) точке, характеризующей начало криволинейного участка, называют пределом пропорциональной зависимости р_пр. Эта характеристика может приниматься в качестве нормального давления на грунт.

При решении плоской и пространственной задач бывает удобно любую деформацию грунта представить в виде суммы объемных деформаций и деформаций сдвига. При этом используются следующие деформационные характеристики грунта: модуль сдвига G и модуль объемной деформации К.

Модуль сдвига грунта G определяется по формуле

(1.11)

Модуль объемной деформации К находят из выражения

. (1.12)