2020-01-14
100
Испытания проводятся в шурфах, котлованах и других выработках. Для получения характеристик 
и 
определяют сопротивление срезу не менее чем трех целиков при различных вертикальных нагрузках. Схемы испытаний принимаются те же, что и в лабораторных условиях. Значения и находят на основе построения зависимости сопротивления срезу грунта 
от нормального напряжения 
.
Рис. 2. Схемы испытаний грунта в скважинах на срез.
а) – кольцевой; б) – поступательный; в) – вращательный крыльчаткой:
1 – лопасти; 2 - распорные штампы; 3 - скважины; 4 – штанги; 5 – устройства для создания и измерения усилия.
Полевое определение характеристик и в стенах буровой скважины проводится методами кольцевого и поступательного среза. Схемы испытаний приведены на рис. 2. Эти методы применяются для испытаний грунтов на глубинах до 10 м (кольцевой срез) и до 20 м (поступательный срез). В методе кольцевого среза используется распорный штамп с продольными лопастями, в методе поступательного среза – с поперечными лопастями. С помощью распорного штампа лопасти вдавливаются в стенки скважины, и создается нормальное давление на стенки. В методе кольцевого среза грунт срезается вследствие приложения крутящего момента, а в методе поступательного среза – выдергивающей силы. Для получения характеристик и необходимо провести не менее трех срезов при различных нормальных давлениях на стенки скважины и построить зависимость 
.
|
|
|
Метод вращательного среза с помощью крыльчатки, вдавливаемой в массив грунта или в забой буровой скважины (см. рис. 2,б) позволяет определить сопротивление срезу , поэтому его рекомендуется применять при слабых пылевато-глинистых грунтах, илах, заторфованных грунтах и торфах, так как для них угол внутреннего трения практически равен нулю и можно принять 
. Испытания крыльчаткой проводят на глубинах до 20 м.
Для определения характеристик прочности в полевых условиях применяют методы выпирания и обрушения грунта в горных выработках. Значения и вычисляют из условий предельного равновесия выпираемого и обрушаемого массива грунта.
Для определения удельного сцепления связных грунтов в полевых условиях Н.А. Цытовичем был предложен и широко используется в практике изысканий метод шариковой пробы. Существо метода заключается в том, что с помощью шарика диаметром 
на грунт передается усилие 
и измеряется осадка штампа 
(рис.3). Тогда в соответствии с решением академика А.Ю. Ишлинского сцепление можно определить по формуле
. (2)
При проведении испытаний необходимо, чтобы отношение осадки штампа к его диаметру находилось в пределах 
.
|
|
|
|
|
а) б)
|
|
 |  | ||||||
| |||||||
 | |||||||
Рис. 3. Схема испытаний шариковым штампом (а) и кривая длительной прочности грунта (б).
Полученное таким образом значение сцепления соответствует определенному в сдвиговых испытаниях для вязких очень малоуплотняющихся грунтов при 
(жирные глинистые грунты, мерзлые грунты и т.п.). При большем значении угла внутреннего трения грунта В.Г. Березанцев рекомендует в правую часть формулы (2) вводить понижающий коэффициент 
. Так, например, при 
; при 
; при 
.
Метод шариковой пробы удобен для определения изменения прочностных свойств грунтов в зависимости от времени действия нагрузки. Поскольку осадка с течением времени увеличивается, в соответствии с формулой (2) шариковое сцепление будет уменьшаться. Это позволяет ввести понятия мгновенной прочности 
, прочности, соответствующей некоторому времени 
- 
и предела длительной прочности 
, к которому будет стремиться сцепление при очень продолжительном времени действия нагрузки.
Деформационные и прочностные характеристики грунтов могут быть определены с помощью статического и динамического зондирования. Зондирование основано на определении сопротивления погружению в грунт наконечника-зонда на глубину, превышающую его размеры.
Статическое зондирование заключается в медленном задавливании в грунт с помощью домкратов стандартного зонда – конического наконечника с углом при вершине 600.
В простейшем случае измеряют удельное сопротивление погружению конуса зонда 
и строят график изменения этой величины по глубине исследуемой толщи грунта. Зная величину можно определить модуль деформации:
для пылевато-глинистых грунтов 
;
для песчаных грунтов 
.
Характеристики сопротивления сдвигу пылевато-глинистых грунтов по данным статического зондирования определяют по эмпирическим формулам:
; 
.
Динамическое зондирование производится путем забивки или ударно-вращательного погружения в грунт зонда из колонки штанг с коническим наконечником. При этом определяется показатель зондирования 
, равный числу ударов, необходимых для погружения зонда на 10 см. Результаты отображаются на графике. Зная из опыта величину , удельную энергию зондирования, зависящую от параметров установки, и ряд коэффициентов, учитывающих динамический процесс зондирования, можно определить динамическое сопротивление грунта 
. В свою очередь, величина позволяет судить о плотности песчаных грунтов, значении их прочностных и деформационных показателей, а также об ориентировочном значении модуля деформации суглинков и глин.
