Полевые испытания статическим зондированием

Статическое зондирование заключается в медленном вдавливании в грунт с помощью домкратов стандартного зонда – конического наконечника с углом при вершине 60⁰ (рис.2.17). Применяются различные конструкции зондов, позволяющие получать значения как лобового сопротивления, так и сопротивления трению по боковой поверхности.

Зная величину сопротивления погружению конуса зонда q_c, можно рассчитать значение модуля общей деформации грунта по формуле:

Е = а·q_c, (2.41)

где а – коэффициент, зависящий от вида грунта. Для глинистых грунтов а = 7, для песчаных – а = 3.

По данным статического зондирования могут быть определены и характеристики сопротивления грунта сдвигу [7]:

tgφ = 0,045q_c + 0,26;

c = 0,0116q_c + 0,125.

Рис. 2.17. Наконечник зонда:

1 – конус; 2 – штанга

Полевые испытания прессиометром

Испытания грунтов прессиометром используются для определения модуля деформации песков, глинистых, органоминеральных и органических грунтов.

а) б)

Рис. 2.18. Схема прессиометра (а) и его внешний вид (б)

Испытания проводят в скважинах диаметром 76 – 130 мм и глубиной до 25 – 30 м. В скважину опускают резиновый цилиндрический баллон, заполненный жидкостью, – прессиометр. По мере увеличения давления в баллоне оно передается на стенки скважины и уплотняет окружающий грунт. Модуль деформации определяется по формуле, полученной на основе зависимости Ламе для радиального смещения внутренней поверхности бесконечно длинного упругого цилиндра, нагруженного внутренним давлением:

, (2.42)

где ν – коэффициент Пуассона грунта; r₀ - начальный радиус скважины; Δr – приращение радиуса рабочей камеры прессиометра при изменении давления Δp.

Применение этого метода целесообразно в изотропных грунтах, которые обладают одинаковой деформативностью в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Полевые испытания методом вращательного среза

Используют для определения сопротивления сдвигу в глинистых грунтах текучей и мягкопластичной консистенции, илах и заторфованных грунтах, а также в рыхлых водонасыщенных песках на глубинах до 20 м. Для этого в забой скважины опускается четырехлопастная крыльчатка (рис. 2.19). Вращая крыльчатку вокруг оси, производят срез грунта по всей поверхности образующегося цилиндра. При этом получают максимальный крутящий момент М _max . Затем продолжают вращение крыльчатки до полной стабилизации значений крутящего момента и получают установившийся крутящий момент М_уст.  По полученным значениям максимального и установившегося крутящих моментов вычисляют максимальное сопротивление грунта срезу τ_max   и установившееся сопротивление грунта срезу τ_уст  по формулам:

                    ;                                                                    (2.43)

                    ,                                                                (2.44)

где В – постоянная крыльчатки, определяемая в зависимости от ее геометрических размеров.

Для глинистых грунтов  в нестабилизированном состоянии считают угол внутреннего трения равным нулю, а по полученным значениям τ_max  определяют удельное сцепление,  принимая с = τ_max .

Из соотношений максимального и установившегося сопротивления грунта срезу определяют показатель структурной прочности грунта при срезе  П_стр :

                 .                                                                (2.45)

Рис. 2.19. Схема испытаний крыльчаткой

Более подробно с методикой проведения полевых испытаний грунтов можно познакомиться в учебном пособии [1].