Способ определения сжимаемости мерзлого грунта при оттаивании в основании зданий и сооружений

 

Использование: в строительстве для определения характеристик сжимаемости мерзлых грунтов при оттаивании. Сущность: способ включает предварительный отбор образцов мерзлого грунта из горной выработки , лабораторные определения начальной критической нагрузки РКрг, установку штампа на забой выработки, обжатие мерзлого грунта ступенчато возрастающей нагрузкой до РКрт с последующей разгрузкой, оттаивание и дальнейшее нагружение грунта теми же ступенями нагрузки до сохране- .ния линейной зависимости между осадкой штампа и нагрузкой. Сжимаемость мерзлого грунта для расчета осадки зданий и сооружений , расчётное давление на основание которых должно превышать РКрт на штамп, осуществляют эстраполяцией полученной зависимости на диапазон фактических давлений в оттаивающем в процессе эксплуатации оснований. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК(51)5 Е 02 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4870026/33 (22) 26.09.90 (46) 23.12,92. Бюл. N 47 (71) Северный филиал Всесоюзного научноисследовательского, проектно-изыскательского и конструкторско-технологического института оснований и подземных сооружений им.Н.M,Ãåðñåâàíîâà (72) Ю.С.Миренбург и В.М,Водолазкин (56) ГОСТ 23253-78. Грунты. Методы полевых испытаний мерзлых грунтов, — М.: Издво стандартов, 1979, с.2-7.

Авторское свидетельство СССР

N. 1409725, кл, Е 02 0 1/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N. 1245088, кл. Е 02 0 1/00, 1984, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЖИМАЕМОСТИ МЕРЗЛОГО ГРУНТА ПРИ ОТТАИВАНИИ В ОСНОВАНИИ ЗДАНИЙ И

СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий, а точнее к определению характеристик сжимаемости мерзлых грунтов для расчета осадки оснований зданий, возводимых по принципу И с допущением оттаивания в процессе строительства и эксплуатации, Известен полевой способ испытаний мерзлого грунта при оттаивании штампами, включающий проходку горной выработки, зачистку ее поверхности, установку штампа на подготовленнук> пеерхность мерзлого грунта,нагружение штампа нагрузкой,соответствующей природному давлению на горизонте установки штампа, выдерживание этой нагрузки до стабилизации осадки

„„5U„, 1783066 А1 (57) Использование: в строительстве для оп- ределения характеристик сжимаемости мерзлых грунтов при оттаивании. Сущность: способ включает предварительный отбор образцов мерзлого грунта из горной выработки, лабораторные определения начальной критической нагрузки Р р, установку штампа на забой выработки, обжатие мерзлого грунта ступенчато возрастающей нагрузкой до Ркр с последующей разгрузкой, оттаивание и дальнейшее нагружение грунта теми >ке ступенями нагрузки до сохранения линейной зависимости между осадкой штампа и нагрузкой, С>кимаемость мерзлого грунта для расчета осадки зданий и сооружений, расчЕтное давление на основание которых должно превышать Ркр на штамп. осуществляют эстраполяцией полученной зависимости на диапазон фактических давлений в оттаивающем в процессе эксплуатации оснований. 2 ил. амман

4 штампа, оттаивание грунта при этой нагруз- Q5 ке и дальнейшее уплотнение ступенчато- (д) возрастающей нагрузкой с регистрацией О осадки штампа и глубины оттаивания по g ним и определением характеристик сжим;емости по осадкам штампа после начал) оттаивания.

Недостатком этого способа аапаетск тс, м™ что при проведении испытаний по этой методике на глубинах H. где природное давление P6=yH больше начальной критической нагрузки на оттаянный грунт

Р,р под штампом, установленном на поверхности этого грунта, за контуром штампа в процессе оттаивания и уплотнения развиваются зоны сдвигов (предельного равнове1783066 сия), которые определяют нарушение линейной зависимости между приращениями осадки штампа и давлением под ега подошвой, Это приводит к получению недостоверных. завышенных результатов в определении характеристик сжимаемости и ограничивает глубину их проведения.

Известен полевой способ определения компрессионной с>кимаемости мерзлого грунта-при оттаивании, включающий обжатие группа давлением через штамп. coатветстьующим природному давлению на уровне .установки штампа, нагру>кение обоймы, оттаивание грунта с помощью штампа на заданную глубину с одновременным погружением обоймы на эту глубину, дальнейшее допогружение штампа и наблюдение за его осадкой и глубиной оттаивания в ходе испытаний.

Недостатком этого способа является необходимость двух систем нагру>кенля самого штампа и обаймьt, что затрудняет испытания, Наиболее близким техническим решением является способ определения сжимаемости мерзлого грунта при оттаивании в основании зданий и сооружений, вкл1очающий nрахадку гарной выработки, BbtpQBHMвание ее поверхности, установку на нее испытательного штампа, обжатие ме >злого грунта в ограниченном диапазоне давлений ступенчато-вазраста ащей нагрузкой с выдер>киванием нагрузки да затухания деформаций и их измерением, разгрузку, оттаивание и дальнейшее нагружение отта явшего грунта теми же величинами ступеней нагрузки с выдерживанием йагрузки на оттаянный грунт до затухания деформаций и их измерением, При этом изменение давления пад штампам принйма;ат в диапазоне изменения природногд давления между верхней и нижней границами залегания испытываемого инженерно-геологического элемента.

Недостатком этого решения является то, чта при проведении испытаний инженерна-геологических элементов на глубинах H. где природное давление Р- и-,и расчетное Рг больше критической нагрузки на оттаянный грунт Р,р опд штампом, установленным на поверхности этого грунта, за контуром штампа в процессе оттаивания и натружения развиваются зоны сдвйгов, которые приводят к"завышению данных для определения Зависимости осадки ат давления и недостоверности определения по этой зависимости -осадки при оттаивании . основания.

Целью изобретения является повышение достоверности определения характеристик сжимаемасти при испытаниях. в которых расчетное давление на основние должна превышать начальную критическую нагрузку на штамп, установленный на поверхность оттаянного грунта.

Цель достигается тем, что в способе определения сжимаемости мерзлого грунта при оттаивании в осйовании зданий и сооружений, включающем проходку горной выработки, выравнивание ее поверхности, установку на нее испытательного штампа, обжатие мерзлого грунта в ограниченном диапазоне давлений ступенчато-возрастающей нагруз«ой с выдерживанием ее до затухания деформаций и их измерение, разгрузку, оттаивание и дальнейшее нагружение оттаявшего грунта теми >ке величинами ступеней с выдерживанием до затухания деформаций оттаявшега грунта и их измере20 нием с последующим определением сжимаемости грунта по полученным данным, перед установкой штампа из забоя горной выработки отбирают образцы мерзлого грунта, осуществляют их оттаивание и определение на образце начальной критической

25 нагрузки, а при обжатии мерзлого грунта испытательным штампам верхний предел ограниченного диапазона принимают не превышающим величины начальной критической нагрузки, причем нагружение штам30 па после оттаивания мерзлого грунта производят до сохранения линейной зависимасти между осадкой штампа и нагрузкай и вычисляют параметры этой зависимости в виде коэффициентов оттаивания и с>кимаемасти. а определение сжимаемости мерзлого грунта для расчета осадки зданий и сооружений осуществляют экстрапал я цией полученной зависимости

40 на диапазон фактических давлений в оттаивающем, в процессе эксплуатации основания, На фиг.1 Изобра>кена схема установки для проведения испытаний; на фиг.2 — графики последовательности изменения, давле«от образцы мерзлого грунта, которые доставляют в лабораторию, оттаивают и в этом состоянии onðéäåëÿþò значения сцепления

С, угла внутреннего трения у и начальной критической нагрузки P

Ркр = Myо г + +cC

55 ния Р и развития деформации il штампа при испытаниях, Изобретение осуществляется следующим образом, 50 Проходят горную выработку (шурф или дудку), зачищают ее забой и из него отбира5

1783066 где y — удельный вес грунта;

t3 — ширина квадратного или диаметр круглого штампа;

М и Mc — табулиравэнные безразмерные коэффициенты. зависящие от сцепления С и угла внутреннего трения р грунта. По полученному значению начальной критической нагрузки Ы>т назначают давление на грунт на всех и ступенях нагружения Р1...Р„в диапазоне P =- О...Р, P«>, например, разбивая его равномерно P1 =

Ркр /и, Р = 2Ркр /n...Pï = P«> .

После проходки выработки и выравнивания ее забоя нэ подготовленную поверхность этого забоя устанавливают штамп 1 и абогреваемый воротник 2, На штамп 1 устанавливают подвижные части измерителей деформации 3, укрепленных на неподвижной реперной системе 4, после чего с помощью гидродомкрата 5. соединенного с неподвижной упорной балкой 6 посредством стайки 7 на штамп 1, подстилаемый мерзлым грунтом, задают нагрузку, соответствующую давлению на первой ступени

Р1, эту нагрузку выдерживают до стабилизации деформации Л1 штампа 1, измеряемой индикаторами деформаций 3. Ступенчатое нагружение штампа со стабилизацией деформаций Л1,, QM продолжают до давления Рл = Ркр После стабилизации осадки нэ последней ступени Рл, штамп нагружают, до давления первой ступени Р1, включают обогрев штампа 1 и воротника 2 и оттаивают ими грунт 8 под штампом нэ заданную глубину h; После выключения обогрева давление Р1 выдерживают до стабилизации деформации Ь. Затем нагрузку ступенчато повыша1от теми же ступенями давления (Р2 < Рз « .. Рл) и выдер>кива1ат до стабилизации деформации Лгт... Л,. При этом испытание продолжают до сохранения линейной зависимости между деформацией и давлением, об окончании которой судят по превышени1о приращения деформации на очередной ступени над приращением деформации на предыдущих участках, например, Лп — Л. — 1 А — 1 — Л вЂ” 2

В процессе испытаний оттаянного грунта индикаторами 3 измеряют деформации (Л1,, Л, A,}, щупом 9 глубину оттаивания h. а па показаниям манометра 10 определяют давление под штампом и по этим данным строят график, изображенный на фиг.2, Полученные опытным путем зависимости деформации штампа Л от давления пад ним Р аппраксимируют прямыми наилучшего приближения к экспериментальным точкам графически или методом наименьших квадратов формулами: для мерзлых грунтов

Л =-(. Р; для оттэянных грунтов

Л, =-а, +/3, Р.

5 Коэффициенты оттаивания A1h и сжимаемости д оттаивающих грунтов, определяют по формулам т

А.ь= — —.

10 K„„— К.ф,. д— где h — глубина аттаянной эоны;

К> и К. — коэффициенты, учитывающие разницу между напряженным состоянием

15 грунта под штампом и в основании и определяемые па формулам

2 3

K,=(1 ); (а (1 — 1 ));

1 т

24

К. =(1 — — ): (а(1 — 14)), рм где v< и,— соответственно коэффициенты поперечного расширения испытываемого грунта в мерзлом и талом состоянии, 25 в, и ах — коэффициенты, зависящие от формы штампа и толщины сжимаемой толщи h.

Осадку оттаявшего основания S,, определяют экстраполяцией по формуле

S,=А,ЬЯ+д Р,ЬН.

30 где ЛН вЂ” толщина оттаявшего слоя основания;

Po — среднее давление в оттаивающем слое основания здания или сооружения, Формула изобретения

35 Способ определения сжимаемости мерзлого грунта при оттаивании в основании зданий и сооружений, включающий проходку горной выработки, выравнивание ее поверхности, . устэнавку»а нее

40 испытательного штампа, обжатие мерзлого грунта в аграниченном.диапазоне давлений ступенчато-возрастающей нагрузкой с выдерживанием ее да затухания деформаций и их измерение, разгрузку, оттаивание и

45 дальнейшее нагружение оттаявшего грунта теми же величинами ступеней с выдерживанием да затухания деформаций оттаявшего грунта и их измерением с последующим определением с>кимаемости грунта по пол50 ученным данным, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения характеристик сжимаемости при испытаниях, в которых расчетное давление нэ основание должно превышать начальную

55 критическую нагрузку на штамп. установленный на поверхность оттаянного грунта, перед установкой испытательного штампа из забоя горной выработки отбирают образцы мерзлого грунта, осуществляют их отта1783066

Составитель Ю.Минербург

Редактор А..Полионова Техред M,Ìîðãeíòàë Корректор И.Булла

Заказ 4494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ивание и определение на образце начальной критической нагрузки, а при обжатии мерзлого грунта испытательным штампом верхний предел ограниченного диапазона принимают не превышающим величины начальной критической нагрузки, причем нагружение штампа после оттаивания мерзлого грунта производят до сохранения линейной зависимости между осадкой штампа и нагрузкой и вычисляют параметры этой зависимости в виде коэффициентов оттаивания и сжимаемости, а определение сжимаемости мерзлого грунта для расчета

5 осадки зданий и сооружений осуществляют экстраполяцией полученной зависимости на диапазон фактических давлений в оттаивающем в процессе эксплуатации основании,