Способ испытания грунта методом статического зондирования

Изобретение относится к строительству, а именно к способам испытания грунта и определению механических характеристик грунтов статическим зондированием при инженерно-геологических изысканиях. Сущность: осуществляют периодическое погружение с остановками зонда в массиве грунта и измерением сопротивления грунта внедрению зонда во времени. При остановке зонда измеряют давление грунта на боковую поверхность зонда, на участках зонда с разными радиальными деформациями грунта для определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое. Технический результат: возможность определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое методом статического зондирования в полевых условиях, уменьшение длительности и трудоемкости испытания. 2 ил.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам испытания грунта, и определению механических характеристик грунтов статическим зондированием при инженерно-геологических изысканиях.

Известен способ испытания грунта методом статического зондирования, при котором погружают зонд в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки и измеряют показатели сопротивления грунта внедрению зонда /1/.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет напрямую рассчитывать модуль деформации и коэффициент бокового давления грунта, используемые для расчетов оснований, фундаментов и подземных сооружений. В настоящее время возможно определение модуля деформации грунта методом статического зондирования только на основе эмпирических зависимостей, которые применимы лишь для определенного вида и генезиса грунтов и могут иметь большую погрешность. Объясняется это тем, что в процессе стабилизации при остановке зонда не измеряется давление грунта на боковой поверхности зонда на участках зонда с разными радиальными деформациями грунта.

Прямыми методами определения модуля деформации грунта в полевых условиях являются испытания с использованием штампа и прессиометра. Их применение требует проходки шурфов или скважин, что существенно увеличивает время и стоимость инженерно-геологических изысканий.

Коэффициент бокового давления грунта в покое определяют в лабораторных условиях на образцах грунта, отобранных из инженерно-геологических скважин. Это длительно, трудоемко, в процессе отбора, упаковки и транспортировки образцов возможно их расструктуривание; также при лабораторных испытаниях возникает необходимость восстановления природного напряженного состояния в образце.

Техническая задача заключается в возможности определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое методом статического зондирования в полевых условиях.

Поставленная задача определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое реализуется таким образом, что в способе испытания грунта, включающем периодическое погружение с остановками зонда в массиве грунта и измерением сопротивления грунта внедрению зонда во времени, отличающийся тем, что при остановке зонда измеряют давление грунта на боковую поверхность зонда, на участках зонда с разными радиальными деформациями грунта для определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое.

Способ отличается тем, что при остановке зонда измеряют давление грунта на боковую поверхность зонда, на участках зонда с разными радиальными деформациями грунта для определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое.

Таким образом, измеряют давление грунта на боковой поверхности зонда на участках зонда с разными радиальными деформациями грунта, что позволяет определить модуль деформации и коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя в полевых условиях для выполнения геотехнических расчетов.

Способ поясняется чертежом, где на Фиг. 1. - представлен пример зонда с тремя участками разного диаметра, на Фиг. 2. - представлен график зависимости перемещений стенки зонда от давления.

Зонд на Фиг. 1. состоит из наконечника 1, над наконечником расположена цилиндрическая часть 2 с диаметром равным диаметру наконечника, а над ней расположен усеченный конус 3. На боковой поверхности цилиндрической части и усеченного конуса расположены на разных уровнях датчики давления 4. Цилиндрическая часть 2 служит для измерения давления при деформациях равных диаметру наконечника d1. Часть в виде усеченного конуса служит для создания деформаций равных диаметрам d2 и d3, и измерения соответствующих давлений.

Определение модуля деформации грунта осуществляется следующим образом.

Для испытаний используют зонд, имеющий выше муфты трения участки с разными (не менее двух) диаметрами, на боковой поверхности которых измеряют давление грунта.

Рассмотрим пример использования зонда с тремя участками, имеющими соответственно три разных диаметра (Фиг. 1).

Испытание выполняют в следующей последовательности:

- зонд задавливают и останавливают, так чтобы на заданной отметке находился первый (нижний) участок зонда с меньшим диаметром d1, и фиксируют во времени t с определенным интервалом (например, 1 секунда) в течении заданного промежутка времени (5-10 мин) давление на боковой поверхности зонда (σν1 и σs1 - давления фиксируемые в процессе задавливания зонда и в конце его стабилизации);

- зонд додавливают и останавливают, так чтобы на заданной отметке находился второй (средний) участок зонда с средним диаметром d2, и фиксируют во времени t с определенным интервалом (например, 1 секунда) в течении заданного промежутка времени (5-10 мин) давление на боковой поверхности зонда (σν2 и σs2 - давления фиксируемые в процессе додавливания зонда и в конце его стабилизации);

- зонд повторно додавливают и останавливают, так чтобы на заданной отметке находился третий (верхний) участок зонда с большим диаметром d3, и фиксируют во времени t с определенным интервалом (например, 1 секунда) в течении заданного промежутка времени (5-10 мин) давление на боковой поверхности зонда (σν3 и σs3 - давления фиксируемые в процессе додавливания зонда и в конце его стабилизации)

По полученным данным строят график зависимости перемещений стенки зонда от давления (Фиг. 2).

Скоростной модуль деформации Eν (характеризует деформативность грунта при быстром нагружении в условиях задавливания зонда) в интервале давлений Δσi находится по формуле (1):

где Δri=ri+1-ri - приращение радиуса контакта «поверхность зонда - грунт» (деформация грунта); rt и ri+1 - радиус зонда на участке расположения i и i+1 датчиков (участки с диаметрами di и di+1); Δσνiν,i+1i - приращение давления на контакте «поверхность зонда - грунт»; σνi и σν,i+1 - давления, измеряемые i и i+1 датчиками при задавливании зонда.

Статический модуль деформации (характеризует деформативность грунта в покое - в условиях равновесия) в интервале давлений Δσsi находится по формуле (2):

где Δri=ri+1-ri - приращение радиуса контакта «поверхность зонда - грунт» (деформация грунта); ri и ri+1 - тоже что и формуле (1); Δσsis,i+1si - приращение давления на контакте «поверхность зонда - грунт»; σsi и σs,i+1 - давления, измеряемые i и i+1 датчиками в конце стабилизации зонда.

Определение коэффициент бокового давления грунта в покое осуществляется следующим образом.

Для испытаний используют тот же зонд, испытания выполняют в той же последовательности, что и при определении модуля деформации грунта.

Коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя находят по формуле (3):

где σho - природное горизонтальное напряжение в грунте; - природное вертикальное напряжение в грунте, где γi и hi - удельный вес и толщина i-го слоя грунта, расположенного выше глубины зондирования.

Природное горизонтальное напряжение в грунте σho рассчитывается в результате аппроксимации (см. фиг. 2) пар значений конечного давления σsi после стабилизации и соответствующего радиуса контакта «поверхность зонда - грунт» ri уравнением:

где, a, b и с - коэффициенты уравнения, определяемые в результате статистического регрессионного анализа, путем аппроксимации пар данных σki и ri уравнением (4).

Источники информации

1. ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.

Способ испытания грунта методом статического зондирования, включающий периодическое погружение с остановками зонда в массиве грунта и измерением сопротивления грунта внедрению зонда во времени, отличающийся тем, что при остановке зонда измеряют давление грунта на боковую поверхность зонда, на участках зонда с разными радиальными деформациями грунта для определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для исследования изменения механических характеристик металлических материалов, после пластического или термического упрочнения, методом внедрения индентора при статической нагрузке.

Изобретение относится к области исследования и анализа пластических свойств тонких лент аморфных многокомпонентных металлических сплавов после их перехода из аморфного в аморфно-нанокристаллическое состояние в результате термической обработки.

Изобретение относится к области измерения механических свойств металлов, определения их прочностных свойств и расчета условного предела текучести и временного сопротивления разрушению металла магистральных трубопроводов без повреждения их конструкции в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к измерительной технике для определения модуля упругости материала тонких покрытий. Сущность: измеряют толщину покрытия и модуль упругости материала основы изделия, помещают изделие в микротвердомер, с помощью которого производят внедрение алмазного пирамидального индентора в изделие на глубину, равную толщине покрытия, записывают диаграмму внедрения (кривую нагружения) в координатах «усилие нагружения - глубина внедрения», получают массив данных параметра сравнивают с теоретически рассчитанным массивом данных изменения параметра (Dтеор)i=[D{E*}⋅D{E*=1}] (или аппроксимирующей зависимостью Dтеор=ƒ (s/h)) для ряда дискретных значений величины контактной упругости Е* от относительной глубины внедрения индентора в поверхность модели слоистого тела, имитирующего поверхность изделия с покрытием, и определяют модуль нормальной упругости материала покрытия Е1 по результатам максимального совпадения значений параметра Dэксп, полученного из эксперимента, с набором значений параметра Dтеор в диапазоне от 0,1 до 1,0 значений относительной глубины внедрения индентора используя зависимости.

Изобретение относится к области устройств, осуществляющих измерения механических свойств материалов, и предназначено для определения площади контакта и наблюдения поверхности образца в процессе его деформации.

Изобретение относится к области определения прочностных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения истинного сопротивления разрыву.

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано для исследования теплофизических характеристик электроизоляционных материалов. Согласно предложенному способу определения температуры стеклования проводят серии испытаний вдавливанием индентора в поверхность испытуемого материала при плавно изменяющейся температуре.

Изобретение относится к области измерений, в частности к исследованию характеристики трещиностойкости деталей и конструкций, и направлено на повышение производительности, информативности способа и расширение его области применения.

Изобретение относится к измерительной технике для измерения микромеханических характеристик внутренних поверхностей изделий относится к области машиностроения, в частности для контроля физико-механических свойств внутренних поверхностей сквозных и глухих отверстий с тонким покрытием.

Изобретение относится к области испытаний и измерений механических свойств материалов неразрушающим методом, в частности при помощи индентационного устройства с использованием автоматизированной измерительной системы.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам испытания грунта. Способ испытания грунта методом статического зондирования, включающий периодическое погружение зонда в массиве грунта с остановками и измерение сопротивления грунта внедрению зонда во времени.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для мониторинга проблемных грунтов природного залегания, насыпных, основания фундаментов зданий и сооружений, основания дорог, тротуаров, мониторинга порыва трубопроводов и т.п.

Изобретение относится к строительному грунтоведению и применяется при инженерно-геологических изысканиях для строительства на набухающих грунтах, в частности, для определения свободного набухания и давления набухания грунтов.

Изобретение относится к строительному грунтоведению и применяется при инженерно-геологических изысканиях для строительства на набухающих грунтах, в частности для определения давления набухания грунтов.

Изобретение относится к строительному грунтоведению и применяется при инженерно-геологических изысканиях для строительства на набухающих грунтах, в частности для определения давления набухания и деформации набухания грунтов при разных значениях давления.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для устройства оснований зданий и сооружений из дисперсного несвязного грунта с требуемыми характеристиками физических или механических свойств.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для инженерно-геологических изысканий и проектирования оснований зданий и сооружений. Техническим результатом является сокращение сроков строительства зданий и сооружений путём совмещения этапов инженерно-геологических исследований и проектирования оснований зданий и сооружений, повышение точности исследования свойств грунтов.

Изобретение относится к средствам инженерно-геологических изысканий и предназначено для оценки свойств грунтов вращательным срезом в зонах предполагаемого строительства.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для оценки физико-механических характеристик грунтов оснований, обеспечивающих методы расчета оснований, фундаментов и подземных сооружений исходной информацией.

Изобретение относится к геологии и горному делу и может быть использовано при геологическом исследовании и изучении хвостохранилищ, эфельных отвалов, иных массивов, сложенных на основе тонко дробленых и/или измельченных минеральных масс, в том числе, химически опасных продуктов.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам испытания грунта и определению механических характеристик грунтов статическим зондированием при инженерно-геологических изысканиях. Сущность: осуществляют периодическое погружение с остановками зонда в массиве грунта и измерением сопротивления грунта внедрению зонда во времени. При остановке зонда измеряют давление грунта на боковую поверхность зонда, на участках зонда с разными радиальными деформациями грунта для определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое. Технический результат: возможность определения модуля деформации и коэффициента бокового давления грунта в покое методом статического зондирования в полевых условиях, уменьшение длительности и трудоемкости испытания. 2 ил.

Наверх