2.4. Полевые методы определения характеристик деформируемости и прочности грунтов

Полевые методы испытаний наиболее полно учитывают структурно-текстурные особенности грунта. Они незаменимы при исследовании торфов, глинисто-щебёночных или песчано-гравелистых отложений, взятие образцов ненарушенной структуры которых невозможно. Их неоспоримым достоинством является возможность получения характеристик грунтов непосредственно на месте строительства объекта. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, большую трудоёмкость и получение ограниченного числа характеристик.

Полевые испытания статической нагрузкой (штамповые испытания)

Такие испытания проводятся для определения модуля деформации грунта. Испытания проводят в шурфах или скважинах инвентарными жесткими штампами площадью от 600 см² до 5000 см². Размер штампа назначают в зависимости от вида и состава испытываемого грунта. Нагрузку к штампу прикладывают ступенями после стабилизации осадки на предыдущей ступени. Осадки штампа измеряют прогибомерами, закрепленными на независимой раме (рис. 2.15 а).

По результатам штамповых испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления (рис. 2.15 б). Модуль деформации грунта вычисляется для линейного участка графика по формуле:

, (2.39)

где  – коэффициент, принимаемый для круглых жестких штампов равным 0,79, для квадратных – 0,9; d – диаметр штампа или его ширина; ν – коэффициент Пуассона; К_р – коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа h/d (h – глубина расположения штампа от поверхности грунта); р – приращение давления (в ограниченном диапазоне); s – приращение осадки штампа при изменении давления на р.

Коэффициент Пуассона принимают равным: 0,27 – для крупнообломочных грунтов; 0,3 – для песков и супесей; 0,35 – для суглинков; 0,42– для глин.

При испытаниях грунтов штампом в котлованах коэффициент К_р принимается равным 1, а при испытаниях в скважинах – по таблицам в зависимости от отношения h/d.

а) б)

Рис. 2.15. Испытание грунта статической нагрузкой

а) установка для испытаний грунта статической нагрузкой:1 – штамп;

2 – гидравлический домкрат; 3 – прогибомер; 4 – продольная упорная балка;

5 – винтовые анкерные сваи

б) график штамповых испытаний: 1 – опытная кривая; 2 – заменяющая прямая

Испытания шариковым штампом

Метод испытания шариковым штампом предложен Н.А. Цытовичем [11] для определения сцепления связных грунтов, в том числе глинистых, илистых, лессовых, льдистых и мерзлых. Метод позволяет определять величину сил сцепления с учетом изменения их во времени. С помощью шарикового штампа диаметром d на грунт передается усилие F и измеряется осадка штампа s (рис. 2.16).

Сцепление определяется по формуле

. (2.40)

Формула действительна при 0,005 < s/d < 0,05. Действующий ГОСТ [4] рекомендует этот метод для испытаний мерзлого грунта с целью определения предельно длительного значения эквивалентного сцепления с_{eq .}

Рис. 2.16. Схема испытаний шариковым штампом