Способ прессиометрических испытаний грунта

 

(Оюз сОВетсн.цн соц!1А лист(1ческик

РЕСПУБfllfl. (чл Е 02 Э 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCPl

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ПАТЕНТУ

В (21) 4912347/ЗЭ (22) 19 02..9i (46) 30,12,92 Бюп, И 48 (7 l) Н аучно-производственное объединение

"Союзморинжгеология" (72) Я С Горецний и А А Сафонова (73) Государственное научно- производственное абьединение "Морская инженерная геология" (56) Грунты, Методы полевого определения карактеристик деформируемости ГОСТ

20276-85., М:: изд Стандартов, 1985

Авторское свидетельство CCCP

Й 1574726, кл Е 02 D 1/GG, 1987, Авторское свидетельство СССР

И 1086066, кл Е 02 О 1/00, 1985, (54) СПОСОБ ПРЕССИОМЕТРИЧЕСКИХ

ИСПЫТАНИЙ ГРУНТА

Изобретение относится к инженерной геологии, в частности к исследованию физико-меканическик свойств грунтов прессиометрическим методом при ин кенерногеопогическик изыскания к для строительства морски гидроте ническин соорунеí lA

При проведении иннкенернык изысканий в морскик условия к благодаря текничес YoA простоте метода и представительности получаемых результатов широное примене-, ние накодит прессиометричесний метод исследования мека ничес к и .н аран теристик доннык грунтов в сква кинак.

Известен способ прессиометричесник испытаний грунта, включающий нагружение стенок скважины ступенями возрастающего

„„. Ж„„1785548 АЗ

2 (57) Использование" в инженерной геологии при исследовании свсйств грунтов прессиометрическим методом Сущность нагружение грунта в сква кине осуществпя1от ступенями давления путем передачи воздука заданного обьема, сжатого в емности, известного объема до начального на ступени в зонд прессиометра Регистрацию изменившегося давления и измерение перемещений грунта осуществляют через определенный промежуток времени t после подачи возду ха в зонд дпя разнык типов грунта Для песн а, супеси с суглинками и глины времч t состав.ляет соответственно 4-5, 10-12 и 15-17 мин

Модуль деформации грунта определяют пп измеренным и расчетным данным, что повышает производительность испытаний за счет измерения параметров при нестабипизированном состоянии грунта 2 ип 1G табл давления, выдерживание каждой ступени давления до условной стаб11пизации деформаций, измерение радиальными перемещений обопочни н амеры зонда и определение модуля деформации грунта Методика определения мадулч деформации грунта основана на решении задачи Лчмэ дпя упругой изотропной среды при этом принимается упро ценная модель грунта — в виде однофазной среды, без учета спо н ности структуры грунта (наличие поровои нкидн.ости и проис одящи при деформировании (уппотнении1 грунта фильтрационны процессов

Также известен способ прессиомегрическик испытаний при котором задается оггтимапьное время выдержан и ступени HB"

1785548 та, грузки дпя различны типоа грунтов (песчаны и пыпееатогп IHLtcTbl>)

Однако а изаестном решении значения еремени представлчнзт собой периоды между начапом и в онцом подачи аозду а н зонд

Собстненно .ке ступень нагруж:ения аыдержиаается до стабилизации деформации грунта,, Наиболее близким по текническай сущно с ги и достигаемом у эффекту янляется способ прессиометрическик и,llbITBHL

flpI11отором нагру.,кение грунта Е! скеа.кине проиэаодят заданным даепением (посредстаом заданного гопичества ноздуh a, сжатого е ем ости известного объема до

Hà IBfIbHGcG на данной ступени давления), допускают аызыеаемое процессом деформации грунта сни, ение начапьного даапения до данпения, соотнетстнующего стэбипизации деформаций грунта и регистрирун3т устаноаиншеесч, h онечное дал дэннои ступени, дэнпение н системе ем ость-зонд По значениям начального LI конечного данпений на каж.дой ступени нагру+ения, расчетным путем, используя

33h.он Бойпч-Мариотг;-.. опредепчют радиус зонца, По попученным эначеничм дефориаций грунта 1радиуса зонда) и аепичипе к13нечной нагрузки HB ступени нэгру+енич опредепчют модуль деформации грунта

Продол китепьность испытаний по этому способу сокращается н сраннении со способами-анапогами эа счет того, что на какдой ступени нагрузка на грунт не поддер .инаетсч постоянной, э падает па мере

ltEIåë IHI.HLII деформаций грунта, wTI3 приеодит h бопее быстрой стабипиэац lii деформации Одна о дпитепьность испытаний остаетсч высокой, что обуспонпено необ од1гмостью аыдерп:иванич дефорh1аций грунTB до и., {успоенои) стабил зации При испытании еодонасыщенны морскL14, грунTGQ 1особенно глинисты ) процесс ансолидэции (т,е, фипьтрационного уппотнения)до достижения стабили эиронанного состачния грунта и рассеяния избыточного пороного данпения протекает достаточно допго на г амидой стуг1ени Harpy:Ih:LI При большом числе ступеней1 нагруэ;енич общие затраты ере11ени на испытания достигают нескопькии часов Большая дпитепьность затрудняет использование метода а успоаияк морокLI. изысканий., слон ны : и дпрогастапщи . из-за быстро меняющи ся погод1lbl условий и сl3 зцэющегося иэ-за этого дефицита рабочего нремени

Цель изобретения — понышение прои.знодитепьности при сокрэнении достонерности получаемой информации пугем

20 ч5

ЗО

40 измерения параметров при нестабипизированном состоянии грунта

Постаапеннап цепь достигается тем, что е способе прессиометричес и4 L1cnblTBHL грунта, а н л ючающем нагруж.,ение грунта стенок скеа;кины ступенями еозрастающего данпения путем передачи воздуха заданного обьема, сжатого н емкости известного объема до начального на данной ступени даеления, е зонд прессиометра, pEI.L1cTp3цию иэмениашегося даапения нозду .а, и»мерение перемещений грунта сгенон скважины и расчет параметроа грунта по измеренным данным, согласно иэобретеНию, HB h аждой ступени нагруж,ения регистрируют иэмениешееся данление и иэмерчют аепичину перемещений грунта стенки скна,кины н момент еремени после

ПРЕ РЭЩЕНИЯ ПОДаЧИ аОЗДУка В ЗОНа, CGстаапяющий 4-5 мин дпя песка, 10-)2 мин дпя супеси и суглинка и 15-17 мин дпя глины, допопнитепьно опредепчют значения принеденного еремени и строят зависимость относительного перемещения грунта е стенке cI.EIBællíû от приведенного времени по

hGlopl3L определяют соотаетстнующее времени измерения аепичину относитепьного перемещения грунта, а модуль деформации грунта и принеценное нремч рэссчитынан3т по фармупам

Rо

Е=(1+ ) ) — o qUO, (1)

Ug

Р)

R где Š— модуль деформации грунта, T — приведенн13е время, ) — I:I3 «ффиц иент Пуансона, R — начапьный радиус скважины ц — нагрузка на cTplth Q скважины, t — нре гя измерения перемещений грун) 4 — абсолютное перемещение грунта н стенке скеаэкины е момент еремени г дпя соотнетстнующего значения, . — IlGI аэатепь физичес ой ани зотропии грунта, опредепяемый по данным h;Gìïpåcсионнык испытаний образца грунта flpLI нагру зке и разгрузке„

Ci> — коэффициент консолидации определяемый по данным компрессионно-фипьтрэционнык испытаний обрзэца грунтэ

Нэ фиг 1 и 2 предстанпены графики эвнио1мости относительного перемещения грунта а стенке скан кины Up GT принеден- ного времени Е

Способ прессиометрически, испытаний осущесгнппют следующим образом

В точке испытаний устанаепиаэют зондпрессиомегр Через сигтему нагругкения, 1765548 наГнетаниег1 ПОд Обапачн:у зг314да с Ф атОГО воэду а, грунт нагру:«BioT давлением q<, превыша!ощим природное горизонтальное д3вnение н3 Гnубl1не исllbfTзHИLv Hа BenLv÷н1ну 0,2-03 нт/сpl да папного припеганич

Обопочни зонда к стенке ch,BBih ины, гЗпредепчют нзчапьны!1 радиус с!:BB нины )4, ог ноторого E дапьне!1шег1 производят отсчет деформации грунта Далее производят наrpyн.ение грунта ступень!о (ступенями) давления с(, вели-Iг1на «;оторо!1 выбираетсч B зависимости от типа грунта н диапазоне HBгрузок линейного дефориированич грунта

Регистрацию г1зг1енившегосч в зонде данпения и опредепение перемещенич стенги сн:на н ины Llg произвадчт н f VOPVEHT времени с (после прекращения подачи ваэду 3 в зонд и создания н,зчапьнаго данпенич нз ступенй), зоставпч!Ощ!!!! 4-5 pVLVII дп fleet он, 15-17

PILIH — дпч глин и 10-1 2 гч !н — дпч супесей и сугпиннoE цепьгапоныш ничточносп1опредепенич г1одупч дефор! !ации грунта проводчт не ацну В;!-1 сгуtleHLI н,згр!у н!зн!!ч грунта B cTEHI е сl EB"h,t!ны прессг!Оиетром.

Приг1еры резуnt-TBTGB I ан! ретнзй реапиBBции предпага!зг10Г!3 способа I,icïûTBíivl IlpL1 ведены B TB(3nLI43 (сг! табп (, 6 8, 10)

ОпредепеHI.IE мадупч деф зр!13ции гр )нта ныпопнчютB h аг!ерапьны спан!ч При

BTor испольэонзние известны расчетны: эанисиг!Остеи (см фиг 1 2) IIOBEon IET честь

TGT факт, что нагру»ение на ступени не Ebl дер.h;LvBBIGT да стабипиэации дефар!Vаций грунта Неаб:!зд!1мые дпя расчегав значения коэффициента «ансапидации (: I1 па! аэатепя анизатропии 1. (агнашен!,>е rvopynelv дефорг1аци!1 грунта при с атии и раза рз! cl апредепчют по peaynbT373rv лабораторны испытаний !збразцов грунта в «.омпрессионна" фипьтрацб10ннаl- Пр! !130ре ПО 113niBI"..òныи эначенi,iчr1 С„, I. v:, Ро оп peдenч!ат неп!!чн!Ну (зезр,зз!1ерного нремени 7 па форpIyne (2) Ii саатветсг!з ющее эначе!4ие относ ITclfbHGI переггещен!Нч грунта IJO Мадупь деф!зрг1ации грунта Е апредепчют па форг1упе (1) Эь!а !ен 1ч Е, поп ченные нз нег« опьн !lh ступенч. Нзгру «ения на cTBgl пг!Не!!Ного дефармирананич грунта, угредНЧIOT ,4I спер!!«1е! !ты па! Ззапи E bi!;Of ую с Одимосгь резупьтатОB опредеneHич иодупч полученного по дзнногпу спа! збу и известному способу (1) и (Зl

Однавре«1ен!40 col ращзетсч продоп+г1тепьнасть испыTBI4lvil B сравнении с известны«1! способами В габп 1-10 приведены сравнительные реoynbTBTbi прессиометрически . испытаний грунтов по данному способу и по иэнестныг1 способам, выпоп5

15 ) 0 1 Г

l0

55 ненные н экспериментальном стенде I.l B сн ва+ иче н3 шельфе Баренцева f10ð÷ (а

h ращение продал !31тепьн!эсти испытаний по данному способу (с учетом затрат времеHLI на начальное нагру+ение зонда до припеганич обочочни н стеннor1 сннажины

30-40 иин дпч песков, 75-90 hvtvH дпч глин и

50-75 мин дпч супесей и сугпиннан вместо неснопьн:иk часов в способе прототг,!па) паэвопяет значительно повысить произнодиTenbH0cTb пресгиа -VETpL19el: <: испытаний, что обеспечивает существенное сни «ен!!е э«сппуатацйонны-: затрат при проведении морски инткенерно-геопогичес«;и и lbfc«;B

НИ!1

Фoprf yn 3 из обретен и ч

Спасоб прессиамегри гесн и: испытаний

ГруНта, Bl ПгОЧаЮщИй НаГручКЕНИЕ ГруНГЗ СГЕH0I cl ва+.!1ны cTyfleHB«VV1 Eii?)I, !-Та!Ощего дзвпен!!ч путем переначи ноэду а 33рВННоm обьсма, с «атога н ег1«осг!1 известного обьег!3 да начапьногс на д=iHHGI ступени давпенгич, в ланд г!рессиамегр3 perucrpaLIIvl0 изг!енившегасч данпен fll нозду».;3, L13flEðåíHe переиещений Грунтз стена«

chE3.v:инLI Iv расчет параметров -грунта па изг!ер нным данныгl о т и Ll ч а IG щ Li и с и тег1 что, с цепью панышенич праизнадитепьнасти llpl- го-pBHFHL . достоверности папу !аег ай и«!фарг1зц!,!н! п,те!l иэ! !еренич пара«1етран tlpl нестаб!!пизиропаннам са стачНнп! грунта, на « 3 да!1 i тупени н,згрункенич рсгистрируют изиеHLIBøiBEIBB QBBnEHLIe и ызг!ерчюг BEïp÷HHy перемещения грунта

cTeHI-LI cI.нз нины E Io«VEHT времени после

llpel ращения подач!! воэцу 3 н зонд, састанп ° ílùeão 4-5 иин дпч пе! «3, {0-) иин дпчс песиисугп IHI.з и (5-17!1!,1ндпч глины, дапапнитепьна опредепчют значения пркнедеHного Eреpreíï и строят зависимость относительного перег1ещенич грунта в стен« е cl на I LIHbl от приведенного времени, по

t:отарой опредепчют соответстну ащую вреl1eHl, из!1еренич величину огнасигепьнаго пере leLLIEHLvn грунта а модуль Е де1орг13цгп1 грунта и приведенное Bper1ч 7 рассчи тын 3IOT па фарг fynBrv

Ро

Е={ I+ ) ) — с(((UD

I:,P

7=

1 (VO где 1 — н оэф фициен г Пуассона, Р р начальный радиус cl нанкичы

cl наГруэ!33 на сгенн .у скн3 н ины t — врег1ч измерения пере«1ещени!1грунта, U> — абсолютное перемещение грунта в стенне cl !33 н IHbi в 113р1ЕНТ BpEh1EHL г

Экспериментальный стенд Грунт — мелкозернистый водоненасыщенный рыхлый песок эоны Ризкского эалива, (коэффициент консопидации С = О,225 см" /с, коэффициент анизотропии 1 = О,5) Таблица 1

Известный способ

Продолкительность опыта 1,75 ч

Модуль деформации Е = 29,5 кг/см (без поправочного ноэффициенга) Таблица 2

Известный способ

Продоп жительносгь опыта 1,2 ч

Модуль деформации Е = 30 кг/см (без поправочного коэффициента) Таблица 3

Предлагаемый способ

О, — относительное перемещение грунга в стен е скважины для момента времени г для соответствующего значения „ ,1 показатель физической анизотропии гру ITB, определяемый по данным компрессионнык испытаний образца грунта при нагрузке и разгрузке, С» — коэффициент консолидации, определяемый по данным омпрессионно-филь5 трационнык испытаний образца грунта.

II3

Продол»ение табл 3

Продолжительность опыта 0,6 ч.

Модуль деформации Е = 28,7 кг/см (бе э попраночного коэффициента)

Баренцево море. Глубина моря 16 м, глубина по грунту 37,6 м

Грунг — суглинок мягкопласгичный (»оэффициент »онсолидации Сu = 0,08 см /c, 2 коэффициент аниэотропии 1= 0,1)

Таблица 4

Известный способ

Продолжительность опыта 4,75 ч.

Модуль деформации Е = 70 кг/см (без поправочного коэффициента)

Таблица 5

И местный способ

Продолж ительность опыта 2,4 ч

Модуль деформации Е = 71 кг/см (без поправочного коэффициента) 1785548

Таблица б

Предлагаемый способ

Продолжительность опыта 1,2 ч

Модуль деформации Е = 68 нг/см (без поправочного коэффициента)

H3+ но — китайское море Глубина моря 45,5 м, глубина по грунту 7,5 м

Грунт — супесь ппастичнап (коэффициент консолидации Сч = 0,05 см !с, коэффициент аниэотропии Л = 0,2I

Таблица 7

Известный способ

Продолжительность опыта 152 ч.

Модуль деформации Е = 65 кг/см (беэ поправочного коэффициента) т

Таблица 8

Предлагаемый спороб

1785546

Продол «ение табл 8

Продол:н:ительность опыта О,88 ч

Модуль деформации Е = бб,0 г/см (беэ поправочного «оэффиц« ента)

Баренцево « оре Глубина торч ".1,9 ««, глубина по грунту 6, I u

Грунт — глинате«учeпласrичнэл ««оэффициент «онсолидации С, = 51 10 с«« /с

«:оэфф .«циент аниэотроп««и ). = 0,1)

Таблица 9

l )эвестный спос з«э

Продолл,ительность опыта 4,56 ч

Модуль дефорь1ации Е =40 «:,г/с«1-(беа поправочного «оэфф гц lEHTB)

Таблица 1О

Предлагае«1ый способ

Прадол i.èòeëüíoñãü опыта 1 32 ч

Модуль дефор« аци i Е = 36 2 «г!с« !без поправочного «аэффициента) 1785548

Фиг1

Редакгор

Заказ 4377 Т11ра.Ф Подписное

ВНИИПИ Государсгвенного комитета по июбретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-ЗБ„Раушскав наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г Чегород, уп Гагарина, 101

u-p+v)

0 ц=(1+ v) u я

Составитель Я, Горецкий

Техред М,Моргентал корректор Л ©иль