Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Сопротивление грунтов (некоторые лекции по курсу Механика грунтов )

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.11.2023

Размер:

27.3 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3132 / 3632 33 34 35 36 > Следующая >>>

Рис. 9.24. Наконечники стандартных зондов: а – зонд I типа; б – зонд II типа; 1 – конус; 2 – муфта трения; 3 – штанга

4Зондирование

4.1Статическое зондирование

Метод зондирования известен очень давно. Различают статическое (вдавливанием зонда) и динамическое зондирование (ударным его погружением). Более широко применяется хорошо изученное статическое зондирование. Для его реализации используют зонды I и II типов

(рис. 9.24).

Зонд I типа предусматривает измерение сопротивления грунта qc на конус; в зондах II типа предусматривается измерение не только qc, но также сопротивления смещению грунта fs по муфте трения. Оба этих параметра широко используются для определения типа грунта, его физических и механических характеристик, несущей способности свай, других специальных характеристик – ползучести, порового давления и др.

Метод регламентирован ГОСТ 19912–2001 [4], в нем опре-

делены размеры зонда (площадь сечения 10 см2, угол конуса (60°), скорость его погружения (1.2 м/мин или 20 мм/с), площадь муфты трения (от 100 до 350 см2).

Статическое и динамическое зондирование чрезвычайно широко

распространено в Западной Европе, США и Канаде. В некоторых странах (например, Нидерландах, Бельгии) зондирование – едва ли не единственный способ опробования грунтов.

Конструкции зондов постоянно совершенствуются: инденторы (чувствительные элементы зонда) оснащаются датчиками порового давления, звуковыми устройствами, инклинометрами. Уже существуют зонды 4–5-го поколений, оснащенных беспроводными средствами передачи результатов зондирования. Одна из моделей зонда, выпускаемая в Екатеринбурге предприятием ЗАО «Геотест», показана на рис. 9.25.

Обзор применяемых методов испытаний и способов обработки результатов можно найти в монографиях [29, 30].

311

Рис. 9.25. Вид комплекта для статического зондирования конструкции ЗАО «Геотест»

Возможность получения по результатам зондирования требуемых для расчетов характеристик грунтов основана на объективно существующей связи между прочностью (которая в первую очередь определяет значения qc иfs), сжимаемостью, плотностью и консистенцией грунтов.

Процесс внедрения зонда подобен погружению в грунт сваи. Если использовать полученные значения qc и fs, можно с помощью эмпирических поправочных коэффициентов вычислитьнесущую способность сваи.

Давно ведутся дискуссии и набирается статистика по проблеме «зонд – штамп», «зонд – прочность» и др., составляются разного рода таблицы, которые постоянно уточняются, привязывается к особенностям местных грунтов.

В наиболее авторитетный на сегодня норматив СНиП 11-105–97 [5] включены таблицы для определения модуля деформации Е, прочностных характеристик (табл. 9.11) и пока-

			Таблица 9.11		зателя текучести IL глинистых
Нормативные значения Е, с и φ					грунтов (табл. 9.12). Эти значения
Нормативные значения Е, с и φ					используются при проектировании
qc, МПа	Е, МПа		с, кПа	φ, град	зданий и сооружений II–III уровней
	Глинистыегрунты				зданий и сооружений II–III уровней
	Глинистыегрунты				ответственности.
1	7		24	17	В табл.	9.11 предусмотрены
2	14		36	19	В табл.	9.11 предусмотрены
2	14		36	19	следующие формулы определения
3	21		47	22	следующие формулы определения
4	28		58	24	значения модуля деформации Е:
5	35		70	25	– для песков Е = 3qc;
6	42		82	28	–дляглинистыхгрунтовЕ=7qc.
		Пески			–дляглинистыхгрунтовЕ=7qc.
		Пески			Для других разновидностей
1	3		0	30	Для других разновидностей
1	3		0	30	грунтов используют формулы:
2	6		0	32	грунтов используют формулы:
3	9		0	34	– для моренных грунтов Е =
4	12		0	36	= 7qc + 5;	флювиогляциальных
5	15		0	38	– для	флювиогляциальных
6	18		0	40	Е = 3qc + 8.
312					Е = 3qc + 8.
312

Таблица 9.12 Показатели текучести глинистых грунтов

qc, МПа				Показатель текучестиIL приfs, МПа
qc, МПа	0.02	004	0.06	0.08	0.10	0.12	0.15	0.20	0.30	0.40	>0.50
	0.02	004	0.06	0.08	0.10	0.12	0.15	0.20	0.30	0.40	>0.50
1	0.50	0.39	0.33	0.29	0.26	0.23	0.20	0.16	–	–	–
2	0.37	0.27	0.20	0.16	0.12	0.10	0.06	0.02	–0.05	–	–
3	0.22	0.16	0.12	0.09	0.07	0.05	0.03	0.01	–0.03	–0.06	–
5	0.09	0.04	0.01	0.00	–0.02	–0.03	–0.05	–0.07	–0.09	–0.11	–0.13
8	–	–0.02	–0.04	–0.06	–0.07	–0.08	–0.09	–0.11	–0.13	–0.14	–0.15
10	–	–0.05	–0.07	–0.08	–0.09	–0.10	–0.11	–0.13	–0.14	–0.16	–0.17
12	–	–	–0.09	–0.11	–0.11	–0.12	–0.13	–0.14	–0.16	–0.17	–0.18
15	–	–	–	–0.13	–0.14	–0.15	–0.16	–0.17	–0.18	–0.19	–0.20
20	–	–	–	–	–0.17	–0.18	–0.18	–0.19	–0.20	–0.20	–0.21

Разумеется, накопление экспериментального материала сопоставительных испытаний на тему «зондирование – сжимаемость», «зондирование – прочность» будут продолжаться повсеместно и на этой основе постоянно уточняться соответствующие переходные коэффициенты и таблицы. Несомненно, будут продолжены попытки оснащения зондов различными дополнительными устройствами и даже изменения основного принципа зондирования.

4.2 Динамическое зондирование

Испытание грунта методом динамического зондирования регламентируется тем же ГОСТ 19912–2001 [4], он же используется для испытаний преимущественно крупнообломочных грунтов и песков.

Зондирование ведется с помощью установки, обеспечивающей внедрение зонда (рис. 9.26) ударным способом.

Различают легкую, среднюю и тяжелую установки (табл. 9.13).

В состав установки входят ударное устройство для погружения зонда (молот или вибромолот); опорно-анкерное устройство (рама с направляющими стойками); устройства для измерения глубины погружения зонда.

Условное динамическое сопротивление грунта pd, МПа, вычисляют по формуле

pd = A · K1 · K2 · n / h, (9.7)

где А – удельная энергия зондирования, Н/см (см. табл. 9.13); K1 и K2 – коэффициенты учета потерь энергии молота о наковальню и трения

Рис. 9.26. Зонд для динамического зондирования: 1 – конус; 2 – штанга

313

штанг о грунт (табл. 9.14); n – количество ударов при определенном числе ударов (залоге); h – глубина погружения конуса.

							Таблица 9.13
	Типы установок для динамического зондирования

Тип		Удельнаяэнергия				Условноединамическое
установки		зондированияА,Н/см			сопротивлениегрунтаpd, МПа
Легкая		280					До 0.7
Средняя		1120					Св.0.7 до17.5
Тяжелая		2800					Св.17.5
							Таблица 9.14
		Коэффициенты K1 и K2
Глубина погружения		КоэффициентK1 приустановке					КоэффициентK2 для грунтов
зонда,м		легкой	средней	тяжелой			песчаных	глинистых
Св.0.5до 1.5		0.49	0.62	0.72			1.00	1.00
Св.1.5 до4.0		0.43	0.56	0.64			0.92	0.83
Св.4.0 до8.0		0.37	0.48	0.57			0.84	0.75
Св.8.0 до12.0		0.32	0.42	0.51			0.76	0.67
Св.12.0 до16.0		0.28	0.37	0.46			0.68	0.59
Св.16.0 до20.0		0.25	0.34	0.42			0.60	0.50

Типичный график испытания показан на рис. 9.27; значения модулей деформации Е вычисляют по табл. 9.15, а углов внутреннего трения песков φ – по табл. 9.16.

Рис. 9.27. Графики изменения n и рd по глубине погружения зонда H

314

Рис. 9.28. Лекция Сильвано Маркетти в СПбГУПС (3.06.2016)

Таблица 9.15

Модули деформации Е, МПа

Видпесков	Значениемодулядеформации Еприpd,равном
Видпесков	2	3.5	7	11	14	17.5
	2	3.5	7	11	14	17.5
Крупныеисреднейкрупности	18	24	37	47	53	58
Мелкие	13	19	29	35	40	45
Пылеватые(кромеводонасыщенных)	8	13	22	28	32	35

			Таблица 9.16
Углы внутреннего трения для песков φ, град

Условноединамическое	Уголвнутреннеготрениядляпесков,град
Условноединамическое	крупныхисредней
сопротивлениеpd, МПа	крупныхисредней	мелких		пылеватых
сопротивлениеpd, МПа	крупности	мелких		пылеватых
	крупности			26
2	30	28		26
3.5	33	30		28
7	36	33		30
11	38	35		32
14	40	37		34
17.5	41	38		35

4.3 Дилатометрия как новый метод зондирования

Заслуживает внимания получивший достаточно широкое распространение в ряде стран Европы принцип дилатометрии – внедрения

вгрунт не цилиндрического зонда, а рабочего органа в виде лопасти переменного сечения. Наиболее известен дилатометр С. Маркетти, профессора университета города Л'Акуила в Италии (рис. 9.28), конструкция которого и условия применения показаны на рис. 9.29.

Внедрением в грунт лопасти дилатометра создается начальное напряжение

вгрунте р0, которое фиксируется датчиком. Далее подачей газа в лопасть создается перемещение гибкого штампа на величину S = 1.1 мм и фиксируется ре-

активное давление р1. По отношению (р1 – р0)/ΔS судят о сжимаемости грунта,

а используя дополнительную информацию, о значении модуля деформации Е и сдвига G грунта.

315

Рис. 9.29. Дилатометр Маркетти (а), режимы измерения (б) и нагружения (в); способ измерения скорости упругих волн (г)

Дилатометр Маркетти снабжен приборами для измерения порового давления и скорости распространения упругих волн от возбудителя на поверхности (по разности времени поступления сигналов в два приемника, расположенные на штанге с интервалом по высоте = 1 м).

На основе классических формул о распространении звуковых волн и дополнительной информации устанавливают модуль упругого сдвига G0, который также служит источником информации о других характеристиках сжимаемости и прочности грунтов.

Зависимости, используемые при обработке результатов, основаны на стандартах США (ASTM) и Евросоюза (Еврокод), существенно отличных от российских.

В России подобные работы по исследованию возможностей дилатометрии ведутся в Пензе и Новосибирске. Метод испытаний плоским дилатометром включен в редакцию стандарта на полевые испытания

(ГОСТ 20276–2012 [3]).

Ширина лопасти в российском приборе принята 105 мм, диаметр штампа 70 мм, перемещение штампа S = 3 мм, т.е. больше чем в приборе Маркетти. По имеющимся сведениям, российский дилатометр пока не оснащен приборами для измерения порового давления и скорости упругих волн. В ГОСТе говорится о необходимости производить оценку получаемых характеристик сжимаемости с другими методами (штампом, прессиометром), однако пока нет каких-либо публикаций на эту тему.

316

5 Табличный метод

Как отмечалось, на сегодня самый распространенный метод определения характеристик грунтов – табличный. Табличный метод, как и зондирование, давно используется при проектировании зданий и сооружений II–III уровней ответственности.

Полевые испытания грунтов ведутся давно, еще раньше и в гораздо бóльших масштабах велись лабораторные испытания, в первую очередь по определению физических, несколько позднее – механических свойств грунтов. Накоплен огромный материал параллельных испытаний. Систематическая работа по анализу испытаний грунтов различными методами проводилась в НИИОСП в 1950–70-е гг. под руководством проф. К.Е. Егорова, Д.Е. Польшина, В.В. Михеева и О.И. Игнатовой, а результаты ее выразились в составлении многочисленных таблиц, по которым можно найти значения Е, с и φ песков и глин по характеристикам физических свойств – показателю пластичности Ip, текучести IL, коэффициенту пористости е и др. С 1962 г. такие таблицы впервые были включены в норматив СНиП II-Б.1–62.

Позднее такая работа стала проводиться практически во всех крупных регионах СССР и России. Составлены таблицы для особых разновидностей грунтов: просадочных, моренных, озерно-болотных, отдельно – слабых. С 1973 г. в очередной норматив (СНиП II-15–73) были включены подобные таблицы для элювиальных грунтов.

Возможность получения по результатам относительно простых лабораторных испытаний результатов более сложных полевых испытаний (например, штампового модуля Е5000) основана на объективно существующей связи между этими характеристиками.

Важно отметить, что составители таблиц нормативов из осторожности чаще всего предлагают несколько заниженные значения модулей деформации, полагая это очевидно правильным и безопасным. Например, для элювиальных грунтов в таблицы включены не средние значения из соответствующей выборки экспериментальных значений, а так называемые среднеминимальные значения, которые меньше среднего значения из всей выборки. В частности, как показано на рис. 9.30, для элювиального суглинка, имеющего е = 0.95 и IL = 0…0.25, среднее значение было Е = 246 кгс/см2, а включенное в таблицы среднеминимальное значение Е = 190 кгс/см2, т.е. на 23 % меньше.

В табл. 9.17–9.19 приведены справочные значения Е, с и φ для четвертичных и элювиальных глинистых грунтов.

317

Рис. 9.30. Пример выборки для одной группы элювиальных грунтов (совокупность 45 определений модуля деформации Е5000)

Таблица 9.17 Нормативныезначенияс,кПа,и ,град,четвертичныхглинистыхгрунтов

Наименование	Пределынорматив-	Обозначения	Характеристикиприкоэффициенте
	ныхзначенийпоказа-	характеристик			пористостие
грунтов
	телятекучести IL	грунтов
			0.45	0.55	0.65	0.75	0.85	0.95	1.05

	0 IL 0.25	с	21	17	15	13	–	–	–
Супеси			30	29	27	24	–	–	–

	0.25<IL 0.75	с	19	15	13	11	9	–	–

			28	26	24	21	18	–	–

	0 IL 0.25	с	47	37	31	25	22	19	–
			26	25	24	23	22	20	–

Суглинки	0.25<IL 0.5	с	39	34	28	23	18	15	–
			24	23	22	21	19	17	–

	0.5< IL 0.75	с	–	–	25	20	16	14	12
			–	–	19	18	16	14	12

	0 IL 0.25	с	–	81	68	54	47	41	36
			–	21	20	19	18	16	14

Глины	0.25<IL 0.5	с	–	–	57	50	43	37	32
			–	–	18	17	16	14	11

	0.5< IL 0.75	с	–	–	45	41	36	33	29
			–	–	15	14	12	10	7

Таблица 9.18 Нормативные значения Е, МПа, четвертичных глинистых грунтов

Проис-	Возраст	Наиме-	Показатель		МодульдеформацииЕприкоэффициенте
хождение	грунтов	нование	текучестиIL					пористостие
		грунтов		0.35	0.45	0.55	0.65	0.75	0.85	0.95	1.05	1.2	1.4	1.6
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
	Аллювиаль-	Супеси	0< IL 0.75	–	32	24	16	10	7	–	–	–	–	–
			0< IL 0.25	–	34	27	22	17	14	11	–	–	–	–
	ные, делюви-	Суглинки
			0.25<IL 0.5	–	32	25	19	14	11	8	–	–	–	–
Четвер-	альные,озер-
			0.5<IL 0,75	–	–	–	17	12	8	6	5	–	–	–
тичные	ные,озерно-
			0 IL 0.25	–	–	28	24	21	18	15	12	–	–	–
отложе-	аллювиаль-	Глины
			0.25<IL 0.5	–	–	–	21	18	15	12	9	–	–	–
ния	ные
			0.5<IL 0.75	–	–	–	–	15	12	9	7	–	–	–

	Флювио-	Супеси	0 IL 0.75	–	33	24	17	11	7	–	–	–	–	–
	гляциальные	Суглинки	0 IL 0.25	–	40	33	27	21	–	–	–	–	–	–

318

Окончание табл. 9.18

1				2		3	4		5		6	7	8		9	10	11		12	13	14		15
	Четвер-		Флювио-			Суглинки	0.25<IL 0.5		–		35	28	22		17	14	–		–	–	–		–
	Четвер-		Флювио-			Суглинки	0.5<IL 0.75		–		–	–	17		13	10	7		–	–	–		–
	тичные	гляциальные					0.5<IL 0.75		–		–	–	17		13	10	7		–	–	–		–
	отложе-		Мореные			Супеси		IL 0.5	60		50	40	–		–	–	–		–	–	–		–
	ния		Мореные			Суглинки		IL 0.5	60		50	40	–		–	–	–		–	–	–		–
	Юрскиеотложения					Глины		0.25 IL 0	–		–	–	–		–	–	27		25	22	–		–
	Юрскиеотложения							0< IL 0.25	–		–	–	–		–	–	24		22	19	15		–
	оксфордскогояруса							0< IL 0.25	–		–	–	–		–	–	24		22	19	15		–
	оксфордскогояруса						0.25<IL 0.5		–		–	–	–		–	–	–		–	16	12		10
							0.25<IL 0.5		–		–	–	–		–	–	–		–	16	12		10
																Таблица 9.19
	Нормативные значения с, кПа, , град, и Е, МПа, элювиальных
								глинистых грунтов

	Наименование			Пределы				Обозначения			Характеристикигрунтов прикоэффициенте
				нормативных				Обозначения							пористостие
				нормативных				характеристик							пористостие
	грунтов			значенийпоказа-				характеристик
	грунтов			значенийпоказа-				грунтов		0.55		0.65		0.75		0.85		0.95		1.05		1.2
				телятекучести IL				грунтов		0.55		0.65		0.75		0.85		0.95		1.05		1.2
				телятекучести IL
					IL < 0			с		47		44		42		41		40		39			–
					IL < 0					34		31		28		26		25		24			–
	Супеси							Е		37		30		25		20		15		10			–
	Супеси							с		42		41		40		39		38		–			–
								с		42		41		40		39		38		–			–
				0 IL 0.75						31		28		26		25		24		–			–
								Е		25		18		14		12		11		–			–
								с		57		55		54		53		52		51		50
				0 IL 0.25						24		23		22		21		20		19		18
								Е		27		25		23		21		19		17		14
								с			–	48		46		44		42		40		37
	Суглинки			0.25<IL 0.5							–	22		21		20		19		18		17
	Суглинки							Е			–	19		16		14		13		12		11
								Е			–	19		16		14		13		12		11
								с			–	–		41		36		32		29		25
				0.5 < IL 0.75							–	–		20		19		18		17		16
								Е			–	–		15		13		11		10		9
								с			–	62		60		58		57		56			–
				0 IL 0.25							–	20		19		18		17		16			–
	Глины							Е			–	19		18		17		16		15			–
	Глины							с			–	54		50		47		44		–			–
								с			–	54		50		47		44		–			–
				0.25<IL 0.5							–	17		15		13		12		–			–
								Е			–	14		12		10		9		–			–

6 Визуальный метод

Этот метод, разумеется, имеет ограниченное применение: он используется исключительно для предварительной оценки свойств грунтов, причем не обязательно в кругу специалистов.

Основные положение визуального метода следующие:

1. Для визуальной оценки крупности песчаного грунта рекомендуется табл. 9.20; состояния песков по влажности – табл. 9.21, а по плотности – табл. 9.22.

319

2.Для визуальной оценки типа глинистого грунта рекомендуется пользоваться данными табл. 9.23, а его консистенции – табл. 9.24.

3.Для визуальной оценки расчетного сопротивления грунта рекомендуется пользоваться данными табл. 9.25.

		Таблица 9.20
	Визуальное определение крупности песчаного грунта

	Песчаныйгрунт	Способопределения(визуальный иличерезлупу)
	Гравелистый	Преобладаетразмерчастиц0.25–5 мм
	Крупный	Преобладаетразмерчастиц0.25–2 мм
	Среднейкрупности	Преобладаетразмерчастиц0.1–1 мм
	Мелкий	Частицытрудноразличимыневооруженнымглазом;
	Мелкий	преобладаетразмер частицменее0.1мм
		преобладаетразмер частицменее0.1мм
	Пылеватый	Частицытрудноразличимыневооруженнымглазом;
	Пылеватый	на ладониоставляетзаметныйосадокпыли и глины
		на ладониоставляетзаметныйосадокпыли и глины

Таблица 9.21 Визуальное определение состояния песчаного грунта по влажности

	Состояниепеска	Признаки (присжатиив ладони)
	по влажности	Признаки (присжатиив ладони)
	по влажности
	Маловлажный	Рассыпается на ладоникусками
	Влажный	Послесжатия некотороевремясохраняетформу
	Водонасыщенный	Расползается на ладони, образуя лепешку

Таблица 9.22 Визуальное определение состояния песчаного грунта по плотности

	Состояниепеска	Признаки(следотобувивзрослого человека)
	по плотности	Признаки(следотобувивзрослого человека)
	по плотности
	Плотный	Следпочтинезаметен
	Среднейплотности	След глубинойдо0.5 см
	Рыхлый	Следглубиной1 см иболее

			Таблица 9.23
	Визуальное определение типа глинистого грунта

Глинистый		Способопределения
	Растирание	Рассматривание	Способность
грунт		(невооруженнымглазом
	на ладони		к скатыванию
		иличерезлупу)

Супесь	Преобладаютпесчаные	Преобладаютпесчаные	Трудноскатывается в шарик
	ипылеватыечастицы	ипылеватыечастицы	или жгут

Суглинок	Чувствуются	Видныпесчинки на	Скатываетсявшарик,нопри
			сдавливаниишарикавле-
	песчаные частицы	фонетонкого порошка
			пешкутрескаетсяпокраям

	Песчаных частиц	Однородная тонкая	У прочного длинногожгута
Глина			илишарикакраяприсдав-
	нечувствуются	порошкообразнаямасса
			ливании нетрескаются

320

<<< < Предыдущая 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3132 / 3632 33 34 35 36 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
12.11.20237 Mб3Сооружение выработок приствольного комплекса..pdf
#
12.11.20239.35 Mб3Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ..pdf
#
12.11.202315.38 Mб3Сооружение подводных трубопроводов..pdf
#
12.11.20236.46 Mб0Сооружение устьев вертикальных стволов..pdf
#
13.11.202322.58 Mб0Сооружения из армированного грунта..pdf
#
19.11.202327.3 Mб1Сопротивление грунтов (некоторые лекции по курсу Механика грунтов )..pdf
#
19.11.202333.2 Mб0Сопротивление жаропрочных материалов нестационарным силовым и температурным воздействиям..pdf
#
19.11.202345.48 Mб11Сопротивление материалов тестовые задания. Ч. 1.pdf
#
12.11.202321.93 Mб5Сопротивление материалов тестовые задания. Ч. 2.pdf
#
19.11.202335.18 Mб3Сопротивление материалов деформированию и разрушению при сложном напряженном состоянии..pdf
#
13.11.202322.52 Mб6Сопротивление материалов деформированию и разрушению. Ч. 1.pdf