ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ З КУРСУ

ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ З КУРСУ

„КОМПЛЕКСНІ ІНЖЕНЕРНО-БУДІВЕЛЬНІ ВИШУКУВАННЯ”

Для студентів спеціальностей 6.092101, 6.092105

 

 

Дніпропетровськ 2005

 


Методичні вказівки до практичних занять з курсу “Комплексні інженерно-будівельні вишукування” для студентів спеціальностей 6.092101; 6.092105/ Укладачі: В.Ю. Ульянов, Л.Г. Любич, М.П. Захваткін, І.Я. Кабрель, С.М. Горлач. – Дніпропетровськ: ПДАБА, 2005. -57 с.

 

Методичні вказівки призначені для вивчення основних методів, які застосовуються при інженерно-будівельних вишукуваннях будіельних майданчиків, а також при вивченні і прогнозуванні небезпечних фізико-геологічних та інженерно-геологічних процесів і явищ.

 

 

Укладачі: В.Ю. Ульянов, ассистент кафедри О та Ф ПДАБА; Л.Г. Любич, кандидат технічних наук, доцент кафедри О та Ф ПДАБА; М.П. Захваткін, кандидат технічних наук, доцент кафедри О та Ф ПДАБА; І.Я. Кабрель, ассистент кафедри О та Ф ПДАБА; С.М. Горлач, , кандидат технічних наук, ассистент кафедри О та Ф ПДАБА.

 

Відповідальний за випуск: В.Б. Швець, доктор технічних наук, професор, зав. кафедрою О та Ф, ПДАБА

 

Рецензент: П.Н. Нажа, кандидат технічних наук, доцент

 

Затверджено на засіданні

кафедри О та Ф

Протокол № 7 від 17.02.2005 р.

Зав. кафедрою О та Ф, Швець В.Б.

 

Затверджено на засіданні

Президії методичної ради ПДАБА

Протокол № 6(34) від 30.06.2005 р.

 


ЗМІСТ

Стор.

Заняття №1. Гірничопрохідницькі роботи…………………………….... Заняття №2. Польові методи визначення деформаційних властивостей ґрунтів........................................................... Заняття № 3. Пресіометрія.............................................................................. Заняття № 4. Визначення властивостей ґрунтів зондуванням.................. Заняття № 5. Методи польових визначень показників міцності............ Заняття № 6. Визначення несучих властивостей ґрунтів при випробуванні еталонною палею................................... Заняття № 7. Геофізичні методи досліджень властивостей ґрунтів.......... Використана література.................................................................................  

Заняття № 1

ТЕМА: "Гірничопрохідницькі роботи"

Класифікація інженерно-геологічних виробок

В табл. 1.1 наведено класифікацію гірничих виробок за видами, глибинами та умовами застосування

Таблиця 1.1

Класифікація гірських виробок

Найменування виробки Глибина, м Умови застосування
Закопанки 0,6 Для розкриття ґрунтів при потужності товщ, що перекривають, до 0,5м
Розчистки 1,5 Для розкриття ґрунтів на схилах при потужності відкладень до 1 м
Канави 3,0 Для розкриття крутопадаючих шарів при потужності відкладень до 2,5 м
Шурфи, дудки 25 Для розкриття ґрунтів, що залягають горизонтально
Свердловини 100 Для розкриття будь-яких ґрунтів

 

У практиці інженерно-геологічних вишукувань найчастіше використовують такі типи виробок:

ШУРФ – вертикальна гірнича виробка квадратного чи прямокутного перерізу з розмірами в плані 1,25x1,25 м (рідше 1,5x1,5 м). Глибина до 10 м (але вище РПВ). Проходка виконується вручну чи механізованим способом. Призначення:

а) візуальний огляд ґрунтів та складання відповідної документації;

б) добір зразків ґрунтів (монолітів);

в) проведення польових досліджень ґрунтів;

г) розкриття фундаментів.

ДУДКА – шурф круглого перерізу діаметром від 0,5 до 1 м. Глибина до 25 м (але вище РПВ). Проходка здійснюється механізованим способом. Призначення:

а) візуальний огляд ґрунтів та складання відповідної документації;

б) добір представницьких монолітів.

СВЕРДЛОВИНА - виконана в ґрунті виробка невеликого діаметра, як правило, циліндричної форми. Початок свердловини з поверхні називають гирлом, нижню поверхню - вибоєм, бічну поверхню – стінкою.

Існують два основних способи проходки свердловин:

1) буріння суцільним вибоєм (безкернове);

2) буріння кільцевим вибоєм.

 
 

У першому випадку породоруйнівним інструментом (долотом) порода руйнується по всій площі вибою (рис. 1.1, а), а у дугому – вибурюється по кільцю (рис. 1.1, б), залишаючи у центрі свердловини незайманий стовпчик породи – керн.

 

Рис.1.1. Елементи бурової свердловини

а – при бурінні суцільним вибоєм, б – при бурінні кільцевим вибоєм

1 – гирло, 2 – вибій, 3 –стінка свердловини, 4 – керн

 

В табл. 1.2 наведено класифікацію свердловин.

Таблиця 1.2

Види свердловин за призначенням

 

Розвідницькі Технічні Режимні (довгострокові)
початковий Æ 151 мм кінцевий Æ 108 мм початковий Æ 273 мм кінцевий Æ 127 мм початковий Æ 127 мм кінцевий Æ 89 мм
для опису ґрунтів і добору проб для польових досліджень ґрунтів для стаціонарних спостережень за РПВ і добору проб води

 

За глибиною свердловини підрозділяються на такі:

- не глибокі - менше 10 м;

- середньої глибини - 10...30 м;

- глибокі – більш ніж 30 м.

Добір зразків ґрунтів порушеної і непорушеної структури (монолітів), а також проб води з гірських виробок проводять згідно з вимогами і положеннями ДСТУ Б В.2.1-8-2001 "Відбирання, упакування, транспортування і зберігання зразків".

Заняття № 2

ТЕМА: "Польові методи визначенні деформаційних властивостей ґрунтів".

I. Основні поняття.

Майже усі існуючі будівлі чи споруди, побудовані на нескельних ґрунтах, в процесі будівництва і експлуатації зазнають осідань, які неминуче виникають внаслідок ущільнення ґрунтів основи під дією ваги будинку чи споруди.

Деякі інженерні споруди, як лінійні (цехи промислових підприємств, естакади), так і висотні (димарі, вежі, щогли), чутливі не тільки до рівномірних надмірних, але й до невеликих нерівномірних осідань. Виникнення та розвиток нерівномірних осідань призводить не тільки до появи тріщин у зовнішніх (облицюванні) і внутрішніх деталях конструкцій, але й до зміни вертикальної стійкості споруд (кренів димових труб, веж, т. ін.).

При проектуванні особливу увагу приділяють здатності ґрунтів основ будівель чи споруд деформуватися, ущільнюватися. Мета польових досліджень – визначення деформаційних характеристик грунтів, необходних для розрахунку максимального осідання майбутньої споруди в даних ґрунтових умовах і порівняння його з гранично допустимим для певної конструкції.

Існують два основних способи розрахунку основ (тобто ґрунтів під фундаментами):

а) за деформаціями (визначення максимального осідання);

б) за несучою здатністю (визначення стійкості).

Для розрахунку основ за деформаціями необхідно знати їх стисливість (тобто здатність ущільнюватися під навантаженням від ваги будівлі чи споруди).

Кожен елементарний об’єм ґрунту у основі споруди знаходиться в стані трьохвісного стиснення (рис. 2.1). Під дією цього тиску, обумовленого вагою споруди, ґрунти основи деформуються та ущільнюються.

Закон деформування ґрунтів аналогічний закону пружності в механіці (закону Гука):

λ = s / Ε,

де λ - відносна деформація (відношення величини стиснення зразка під вертикальним навантаженням, без можливості бічного розширення, до початкової висоти зразка);

s - діюче напруження;

Ε - модуль пружності (коефіцієнт пропорційності).

В механіці ґрунтів мають справу з модулем загальної деформації (Е0), що враховує пружні деформації ґрунту в умовах його одноразового навантаження, який визначають за формулою

Ε0 = s / λ.

Модуль деформації ґрунтів Е0 є кількісною характеристикою механічних властивостей ґрунтів - їхньої здатності деформуватися при стисненні.

Здатність ґрунтів різних генетичних типів деформуватися під дією навантаження залежить, насамперед, від геологічних умов їх утворення, особливо піщано-глинистих відкладень четвертинного періоду, які є, в переважній більшості, основами сучасних будівель і споруд.

 
 
Рис.2.1. Схема напруженого стану ґрунту

 

 
 


Рис. 2.2. Графік залежності між напруженням та відносною деформацією

 

На рис. 2.2 наведено графічну залежність між напруженням і відносною деформацією у вигляді λ=f(s). Як видно з графіка, крива цієї залежності може бути умовно розбита на дві ділянки: лінійну (1 - відповідає зоні ущільнення ґрунту) і криволінійну (2 - відповідає зоні руйнування структури ґрунту). На лінійній ділянці між λ і σ існує прямо пропорційна залежність. Тому модуль загальної деформації Е0 може бути визначений тільки на цій ділянці.

Таким чином, для розрахунку основ за деформаціями необхідно на основі польових досліджень одержати для даного типу ґрунту графік залежності λ=f(s).

Існують такі основні методи польових досліджень ґрунтів:

штамподосліди (вертикальне навантаження на ґрунти); місця проведення штамподослідів - шурфи, котловани та технічні свердловини;

пресіометрія (горизонтальне навантаження на ґрунти); місця проведення пресіометричних випробувань - у технічних свердловинах;

дилатометрія (експрес метод);

місця проведення дилатометричних досліджень – масив грунту.

При виконанні польових робіт основними задачамиє:

а) визначення порівняльної стисливості ґрунтів в різних напрямках;

б) визначення модуля загальної деформації Е0;

в) визначення просадковості лесових ґрунтів;

г) визначення стисливості мерзлих ґрунтів при відтаванні.

 

Штамподосліди

У процесі випробування ґрунтів статичними навантаженнями моделюється робота основи під жорстким фундаментом при дії зовнішніх вертикальних навантажень та інших впливів (замочування, підвищення температури та ін.). Одержуваний експериментальний графік залежності осідання S моделі фундамент-штамп від переданого на нього тиску Р є основою для визначення деформаційних і контролю міцносних властивостей ґрунтів.

Методика проведення робіт і розрахунок значень модуля деформації регламентується відповідними положеннями ДСТУ Б В.2.1-7-2000 "Грунти. Методи польового визначення характеристик міцності та деформативності".

Прилади та устаткування:

- штамп (плоский круглий чи квадратний з площею 600-5000 см2);

- пристрій для навантаження штампа:

а) з гідравлічним домкратом (рис.2.3, б,в,г);

б) з завантажувальною платформою (рис.2.3, а);

- пристрій для виміру осідань штампа (індикатори годинникового типу, прогиноміри, геодезичні марки та ін).

 


Рис.3. Схеми установок для випробування ґрунту штампом

а - з навантажувальною платформою; б, в, г - з гідравлічним домкратом

1 - штамп; 2 - стійка; 3 - балка (рама); 4 - тарований вантаж;

5 - гідродомкрат; 6 - нахилені розпірки; 7 - горизонтальні розпірки;

8 дерев’яне кріплення

Методика проведення досліджень.Збирають установку заданого типу й установлюють датчики вертикальних переміщень (не менше трьох), навантажують штамп ступінями тиску. Кількість ступіней повинна бути не менш 5. Максимальне навантаження на штамп повинно бути більше тиску на ґрунт від проектованої споруди на 100...200 кПа. У першу ступінь включається тиск від ваги ґрунту на позначці випробування, що розраховується за формулою Р1 = ρ ´ h, де р щільність ґрунту на позначці випробування h.

Ступіні тиску (ΔPi) в залежності від номенклатури ґрунту приймають рівними:

- для великоуламкових ΔPi =1 кгс/см2 чи 100 кПа;

- для піщаних ΔPi =0,25...1 кгс/см2 чи 25...100 кПа;

- для пилувато-глинистих ΔPi =0,05...0,25 кгс/см2 чи 5...25 кПа.

Кожна ступінь тиску витримується до умовної стабілізації осідання ґрунту. За критерій умовної стабілізації приймають швидкість осідання штампа, що не перевищує 0.1 мм за час t, що складає для великоуламкових ґрунтів 0.5 години, для піщаних - 1 годину, для пилувато-глинистих - 2...3 години.

Відліки на прогиномірах (індикаторах) знімають на кожній ступіні навантаження.

Після закінчення навантаження ґрунту та стабілізації деформацій виконують розвантаження штампа подвоєними ступінями з замірами відповідних деформацій. Ця інформація дає уяву про пружні деформації ґрунту.

Обробка результатів. По закінченні досліду будують графік залежності S = f(p). На лінійній ділянці графіка повинно бути не менш 4-х точок

Модуль деформації для лінійної ділянки (по осередненій прямій) обчислюється за формулою:

Е0 = (1 – ν2) К D ΔP / ΔS, МПа;

де ν - коефіцієнт Пуасона;

К - коефіцієнт, що залежить від форми та розмірів штампа;

D - діаметр штампа, см;

ΔР - збільшення тиску на штамп, МПа;

ΔS - збільшення осідання штампа (см), що відповідає ΔР, і визначається по осередненій прямій

Для великоуламкових ґрунтів ν = 0,27;

для пісків і супісків ν = 0,30;

для суглинків ν = 0,35;

для глин ν = 0,42;

 

Прикладобчислення модуля деформації. У контурі майбутньої споруди в шурфі виконувалися випробування ґрунтів статичними навантаженнями на штамп площею 0,5 м2. При цьому фіксувалося осідання штампа S (мм) і питомий тиск Р (МПа). Побудуйте графік залежності S=f(p) і по ньому визначте модуль деформації ґрунтів Е0 (кПа). При розрахунку природного тиску Р0 щільність ґрунтів прийняти r =2 г/см3.

Для суглинків на глибині 2,5 м отримано наступні результати:

 

Питомий тиск на штамп Р (МПа): 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3.
             
Повне осідання штампа S (мм): 0,95; 2,65; 4,35; 6,30; 10,35; 13,95.

 

Графік залежності осідання від питомого тиску наведено на рис. 2.4.

Далі обчислимо значення модуля деформації.

Е=(1 - ν2) k d (DP/DS);

де k =0,8 - безрозмірний коефіцієнт, який залежить від форми штампа;

d=80 см - діаметр круглого штампа;

DP - приріст тиску на штамп в МПа (кгс/см2), рівний Рк-Р0;

DS - приріст величини осідання штампа в см, відповідний DP, визначений на осередненій прямій.

Значення DP визначають графічно в межах умовно прямолінійної ділянки графіка. Початком ділянки є точка на графіку, яка відповідає природному тискові Р0. Кінець ділянки знаходиться за умови, що осідання за останню ступінь навантаження не перевищує подвоєного значення осадання за попередню ступінь.

Для обчислення DP на графіку знаходять точку 1, що відповідає повному осіданню штампа при природному тиску ґрунту P0 на глибині Н (м) установки штампа.

P0 = g Н= 20 x 2,5 = 50 кПа = 0,05 МПа.

Далі обирають кінцеву точку 4 на лінійній ділянці, що відповідає тиску Рк = 0,2 МПа. Відповідно DР =Рк - Р0 = 0,2 - 0,05=0.15 МПа, та DS = 4,35 – 0,95=3,4 мм. Тоді

Е = (1- 0,09) х 0,8 х 80 х (0,15/0,34)=25,7 МПа

 
 

Рис.2.4. Графік залежності величини осідання штампу S від питомого тиску P

 

Достоїнством штамподослідвє еталонна точність визначення значень Е0.

Недоліками штамподослідв є:

- мала глибина проведення досліду (тільки вище РПВ);

- значна тривалість досліду (особливо в глинистих ґрунтах);

- складність монтажу і громіздкість конструкції установок.

 

Заняття № 3

ПРЕСІОМЕТРІЯ

Пресіометр - це прилад для визначення деформаційних і міцносних властивостей нескельних ґрунтів у свердловинах при відсутності яскраво вираженої геометричної анізотропії характеристик.

Пресіометричний метод являє собою різновид методу випробування ґрунтів статичними навантаженнями, однак має додаткові можливості, а саме:

а) визначення, крім деформаційних, ще й міцносних властивостей ґрунтів;

б) визначення деформаційних і міцносних властивостей особливих різновидів ґрунтів - водонасичених, слабких, просадкових;

в) розширення можливостей польової дослідної техніки (можливість проведення зсувних випробувань і ін.).

За конструктивним виконанням пресіометри поділяються на такі види:

а) радіальні;

б) лопатеві.

Радіальні пресіометри

Принцип діїрадіальних пресіометрів такий: обтиснення певної ділянки свердловини рівномірним радіальним тиском за допомогою м'якої еластичної гумової оболонки і вимір переміщень ґрунту, що виникають.

Розрізнюють такі типи радіальних пресіометрів:

а) пневматичні (повітряні, рис 3.2, б);

б).гідравлічні (водяні чи масляні, рис 3.2, а);

в) змішані (повітряно-гідравлічні).

Прилади та устаткування:

- прилад (зонд з гумовими оболонками);

- пристрій для створення і виміру тиску в оболонці;

- пристрій для виміру переміщень оболонки.

Методика проведення досліджень аналогічна проведенню штамподослідів. Тиск, що постійно збільшується передають на стінки свердловини з виміром їх переміщень

За критерій стабілізації для радіальних пресіометрів приймають швидкість збільшення радіуса свердловини, що не перевищує 0,1 мм за визначений відрізок часу.

У залежності від способу досліджень (швидкий чи повільний) часовий критерій може значно змінюватися (дивись табл. 3.1.).

 

Таблиця 3.1

Критерії стабілізації для радіальних пресіометрів

 

Спосіб досліджень "повільний" "швидкий"
Ґрунти:    
• піщані 15 хв. 3 хв.
• пилувато-глинисті 30...60 хв. 6 хв.
• мули 90 хв. 10 хв.

 
 

Обробка результатів досліджень. Після закінчення польового досліду будується графік залежності Δr = f(Р). Ділянку 1 (див. рис. 3.1) не включають у розрахунок внаслідок того, що оболонка ще не повністю контактує з ґрунтом.

Рис.3.1. Графік пресіометричних випробувань

 

На ділянці 2 модуль деформації Е визначається за формулою

E= Кr r0 ΔР/ Δr;

де Кr - коригувальний коефіцієнт;

r0 = rпр + Dr0 - початковий радіус свердловини (см);

rпр - радіус пресіометра;

Δr0 - збільшення радіуса пресіометра, що відповідає Р0;

ΔР - збільшення тиску на стінку свердловини між двома точками,

узятими на осередненій прямій, МПа;

Δr - збільшення переміщення стінки свердловини (по радіусу),

відповідне ΔР, см.

Достоїнства методу:

- компактність і транспортабельність установок;

- можливість проведення досліджень нижче РПВ;

- висока швидкість проведення досліджень (у "швидкому" режимі);

- можливість проведення досліджень на кількох горизонтах в одній свердловині;

Недоліки методу:

- обмеження по ґрунтах (виключаються великоуламкові та мерзлі);

- обмежена глибина випробувань (до 15 м);

- жорсткі вимоги до умов проведення дослідів;

- занижені значення отримуваних деформаційних характеристик.

 
 

Рис.3.2. Схеми радіальних пресіометрів:

а – гідравлічний, б - пневмоелектричний;

1 - гумова оболонка зонда, 2 – штанга, 3 - водовимірювальні трубки, 4 - датчики деформації, 5 - гнучкий шланг, 6 – кабель,

7 - пристрій для зняття показників

 

Крім пресіометрів, що опускаються в попередньо пробурену свердловину, існують самозабурювальні пресіометри, призначені для проведення досліджень у слабких і особливо слабких ґрунтах, коли попередня проходка свердловини неможлива чи утруднена.

Лопатеві пресіометри

Принцип діїлопатевих пресіометрів. Жорсткі металеві лопаті-штампи вдавлюються в стінки свердловини чи в масив ґрунту та виміряються відповідні переміщення ґрунту.

За конструктивним виконанням розрізняють такі лопатеві пресіометри:

а) механічні (ричажні);

б) гідравлічні.

Прилади й устаткування:

- наконечник зі штампами-лопатями;

- пристрій для створення і виміру тиску на штампи-лопаті;

- пристрій для виміру переміщень штампів-лопатей (індикатори годинникового типу).

Методика проведення дослідів аналогічна випробуванню ґрунтів радіальними пресіометрами.

Обробка результатів дослідів. Після закінчення польового досліду будується графік залежності S=f(Р), (див. рис. 3.3)

 
 

Рис.3.3. Графік залежності S=f(Р)

 

Визначення модуля деформації Е на лінійній ділянці розраховують за формулою

де Кл - коригувальний коефіцієнт;

n - коефіцієнт Пуасона;

b - ширина штампа-лопаті;

ω – коефіцієнт, залежний від форми та розмірів штампа-лопаті;

ΔР - приріст тиску на штамп-лопать;

ΔS - приріст переміщення штампа-лопати.

Можливі схеми застосування лопатевих пресіометрів наведено на рис. 3.4.

Достоїнства методу:

- проведення досліджень нижче РПВ;

- велика швидкість проведення дослідів (у "швидкому режимі");

- проведення досліджень у масиві ґрунту без попередньої проходки свердловини (занурення приладу методом задавлювання, рис. 3.4, в);

- можливість проведення випробувань на декількох горизонтах в одній свердловині;

- можливість дослідження великоуламкових ґрунтів (гідравлічним пресіометром);

- проведення досліджень на глибині до 20 м (механічним пресіометром).

Недоліки методу:

- складність конструкції;

- жорсткі вимоги до умов проведення досліду (тарировки пристроїв, герметичності системи та ін.);

- занижені значення отримуваних деформаційних властивостей ґрунтів;

- обмеження по глибині для гідравлічних пресіометрів (до 15 м).

Установки:

а) механічні - ЛПМ 14...22;

б) гідравлічні - ЛГП-42.

 
 
а) б) в)

 


 

Рис.3.4. Схеми випробувань лопатевим пресіометром

а - у стінках свердловини; б - нижче забою бурової свердловини;

в - в масиві

 

Дилатометрія

Дилатометр -цеприлад для прямого визначення модуля деформації шляхом вертикального вдавлення тонкої плоскої пластини спеціальної форми з гострим нижнім краєм, що ріже. На поверхні пластини розташована ємкість з мембраною, заповнена повітрям і зв'язана повітряною магістраллю з системою створення, підтримки та виміру тиску (див. рис 3.5)

 

Рис. 3.5. Плоский дилатометр

 

У дилатометрах останніх конструкцій повітряна мембрана замінена тензометричними датчиками. Визначення числових значень модуля деформації відбувається безпосередньо в момент вдавлення пластини - шляхом перетворення зусиль тензодатчика в електричні сигнали, які передаються в обчислювальний блок. Розраховані значення Е0 висвітлюються на спеціальному табло та записуються на паперовій стрічці.


Заняття № 4

ТЕМА: "Визначення властивостей ґрунтів зондуванням"

Основні поняття

Зондування– це експрес-метод польових досліджень властивостей нескельних ґрунтів, що полягає в задавлюванні чи забиванні в них металевого стрижня малого діаметра з спеціальним наконечником-зондом. За величиною опору ґрунту вдавлюванню зонда визначають характеристики грунту:

а) однорідність;

б) щільність;

в) деформаційні властивості;

г) міцносні властивості ґрунту.

За допомогою зондування можна також визначити:

а) зміну розрізу по глибині;

б) розташування слабких лінз і прослоїв;

в) ступінь зміцнення та ущільнення штучних ґрунтів (насипних, намивних);

г) несучу здатність паль.

За способом занурення наконечника зонда розрізняють:

а) статичне зондування (СЗ) - вдавлення зонда механічним чи гідравлічним домкратом;

б) динамічне зондування (ДЗ)- забивання зонда вільно падаючим молотом чи безпружинним вібратором (маса молота та висота його скидання регламентується ДСТУ).

За характером занурення наконечника зонда в ґрунт розрізняють:

а) власне зондування - безперервне занурення зонда з конічним наконечником на проектну глибину;

б) пенетрацію - вдавлювання в ґрунт зонда на невелику глибину (в межах конусної частини).

Зондування ґрунтів виконується в комплексі з іншими видами польових дослідницьких робіт. Точки зондування розташовуються не ближче 1 м і не далі 3 м від розвідницької свердловини.

Статичне зондування

Прилади та устаткування для статичного зондування такі:

• зонд з наконечниками;

• вдавлюючий пристрій (домкрат);

• штанги;

• вимірювальні пристрої (динамометр, манометр, індикатор, тензодатчики з поверхневою апаратурою).

Основні показники зондування:

R = Q + F,

де R.- загальний опір зондуванню, кН (кгс);

Q- опір зануренню конуса, кН (кгс);

F- опір тертя по бічній поверхні, кН (кгс).

Використовуються в розрахунках:

q3 =Q / Sкон - питомий опір проникненню конуса наконечника, МПа;

де Sкон - площа конуса, см2;

Q- опір зануренню конуса;

f3 =F / Sмуф - питомий опір тертю по бічній поверхні (по муфті тертя), Мпа;

де Sмуф - площа поверхні муфти тертя в см2.

Так, за значенням qЗ можна визначити щільність ґрунту (див. табл.. 4.1).

 

Таблиця №4.1

Дані для визначення щільності пісків при статичному зондуванні конусом-зондом за значеннями qЗ

 

Ґрунт Щільність грунтів
пухкі середньої щільності щільні
Піски крупні та середньої крупності (незалежно від вологості) qЗ < 5 5 £ qЗ £ 15 qЗ > 15
Піски дрібні (незалежно від вологості) qЗ < 4 4 £ qЗ £ 12 qЗ > 12
Піски пилуваті (маловологі) qЗ < 3 3 £ qЗ £ 10 qЗ > 10
Піски пилуваті (насичені водою) qЗ < 2 2 £ qЗ £ 70 qЗ > 7

 

В залежності від способу вимірювання опору тертя ґрунта застосовуються зонди трьох типів (рис.4.1.).

Конструкція зонда першого типу дозволяє вимірювати опір по всій боковій поверхні та під нижнім кінцем (конусом) зонда.

Зонди другого та третього типу дозволяють вимірювати опір ґрунту під конусом та локальний опір на ділянці бокової поверхні, муфті тертя.

 

 


Рис.4.1. Типи наконечників для статичного зондування

1 - конус; 2 - кожух; 3 - штанга; 4 - муфта тертя; 5 - розширювач

Проведення польових досліджень та обробка результатів виконується відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.1-9-2002 -"Грунти. методи польових випробувань статичним і динамічним зондуванням". Приклад графіка статичного зондування наведено на рис. 4.2.

 
 

Рис.4.2. Приклад графіка статичного зондування

Обробка результатів. За результатами досліджень будується графік зміни показників зондування по глибині (рис. 4.2). Графік співставляється з геологічним розрізом найближчої розвідницької свердловини. Потрібні масштаби графіків наведено в ДСТУ. Оцінку властивостей ґрунтів роблять обрахуванням результатів дослідів методами математичної статистики.

За даними статичного зондування визначають:

а) піски за щільностю складу;

б) глини за консистенцією;

в) міцносні властивості пісків;

г) деформаційні властивості (модулі деформації):

- для пісків Е = 3 q3;

- для суглинків і глин Е =7 q3.

Достоїнства методу:

- швидкість проведення дослідів;

- комплексність визначення характеристик;

- можливість суміщення дослідів з іншими видами польових робіт.

Недоліки методу:

• складність технічного пристрою;

• наближеність визначень отримуваних показників;

• обмеження по глибині (до 20 м);

• обмеження по ґрунтах (виключаються великоуламкові, просадкові, мерзлі, засолені, набухаючі);

• жорсткі вимоги до якості проведення досліду.

Установки, що використовуються при статичному зондуванні:

а) самохідні (З-832 м, СП-59);

б) буксирні (З-979);

в) начіпні (ВСЗ-15, УСЗ-15);

г) переносні (ПССЗ-2/4).

 

Динамічне зондування

При динамічному зондуванні використовуються такі прилади та устаткування:

• зонд (роз’ємна штанга з конічним наконечником);

• ударний пристрій (молот чи безпружинний вібратор);

• опорна рама з направляючими стійками;

• вимірювальний пристрій.

Основним показником при цьому методі зондування є умовний динамічний опір ґрунту РД (МПа)

,

де А- питома енергія зондування в Н/см (визначається по таблиці ДСТУ);

К- коефіцієнт, який враховує втрати енергії при ударі молота об ковадло та втрати на пружні деформації штанг (визначається по таблиці ДСТУ);

Ф- коефіцієнт, який враховує втрати енергії на тертя штанг об ґрунт (визначається дослідним шляхом):

n - кількість ударів молота в заставі (в одній серії ударів);

h - глибина занурення зонда за одну заставу, см.

У залежності від величини РД установки поділяються на такі:

РД < 0,7 - легкі;

0,7 < РД ≤ 17,5 - середні (основні);

РД > 17,5 - важкі.

 
 

Згідно з ДСТУ Б В.2.1-9-2002 "Грунти. Методи польових випробувань статичним і динамічним зондуванням" вимоги до наконечника зонда такі: діаметр конуса - 74 мм, кут при вершині - 60о, висота скидання молота 30...100 см, маса молота 60...120 кг. При проведенні досліду реєструється число ударів, необхідне для занурення конуса на 10 см.

Рис.4.3. Графіки результатів динамічного зондування

 

Обробка результатівдинамічного зондування. Результати досліду оформляються у вигляді безперервного ступінчастого графіка зміни по глибині динамічного опору грунта РД , або числа ударів n на 10 см занурення конуса (див. рис.4.2). Отримані графіки співставляються з геологічним розрізом найближчої свердловини.

За даними зондування можливо визначити:

а) піски за щільностю складу (табл. 4.2);

б) міцносні властивості пісків;

в) деформаційні властивості (модулі деформації):

- для пісків - з спеціальних таблиць;

- для суглинків і глин Е = 6 РД.

 

Таблиця №4.2

Дані для визначення щільності пісків при динамічному зондуванні конусом-зондом за значеннями РД

 

Грунт Щільність грунтів
пухкі середньої щільності щільні
Піски крупні і середньої крупності (незалежно від вологості) РД < 5 5£ РД £ 15 РД > 15
Піски дрібні (незалежно від вологості) РД < 4 4£ РД £ 12 РД > 12
Піски пилуваті, мало вологі РД < 3 3£ РД £ 10 РД > 10
Піски пилуваті, насичені водою РД < 2 2£ РД £ 70 РД > 7

Достоїнствадинамічного зондування:

• простота конструкції;

• швидкість проведення дослідів;

• більш широкий діапазон випробовуваних ґрунтів у порівнянні зі статичним зондуванням;

• можлива більша глибина досліджень, ніж при статичному зондуванні.

Недолікиметоду:

• обмеження по ґрунтах (виключаються насичені водою пилуваті піски та глинисті ґрунти м`якопластичної і текучопластичної консистенції);

• наближені визначеня характеристик;

• значні спотворювання результатів при випробуванні водонасичених дрібних і пилуватих пісків.

При динамічному зондуванні використовуються причепні установки УПБ-15, УПБ-15м та ін.


Заняття № 5

ТЕМА:" Методи польових визначень показників

міцності ґрунтів"

Основні поняття

Визначення показників міцності ґрунтів необхідне для розрахунку основ будівель і споруд за несучою здатністю.

Необхідність у подібних розрахунках виникає в наступних випадках:

а) розрахунок підпірних стінок на стійкість;

б) розрахунок основ будівель і споруд на крутих схилах;

в) розрахунок основ на слабких ґрунтах.

Основним критерієм стійкості ґрунтів основи внаслідок того, що крім нормальної складової навантаження "Р" є ще й дотична її складова "Q" (рис. 5.1),є їх опір зсуву.

 
 

Рис.. 5.1. Схема зсуву

 

Опір зсуву характеризує міцність ґрунтів, тобто їх спроможність чинити опір руйнуванню.

У піщаних і глинистих ґрунтах природа сил опору зсуву різна. У піщаних ґрунтах переважною силою опору зсуву є внутрішнє тертя. У глинистих ґрунтах переважає зчеплення, тобто сила структурних зв'язків між глинистими частками. У змішаних ґрунтах (глинистому піску, піщаних глинах, супісках, суглинках, лесі) присутні обидві складові сили опору зсуву.

Опір ґрунтів зсуву слід визначати як дотичне напруження τ, при якому цілик ґрунту зрізається по фіксованій площині при дії нормального тиску (напруженні) р, що ущільнює. Значення τ та р визначаються за формулами

τ = Q/F, р=Р/F;

де F – площа зсуву.

Залежність між напруженнями τ і р може бути виражена як графічно (рис. 5.2), так і аналітично (у вигляді формул).


Рис. 5.2. Графіки залежностей ”р - t”

а – для піщаних ґрунтів; б - для глинистих ґрунтів

 

де φ - кут внутрішнього тертя, град.;

с - загальне зчеплення, МПа.

Значення f = tqφ відповідає значенню коефіцієнта внутрішнього тертя.

 

Загальні положення

Ви

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти