Полевые работы геологов

 В полевых условиях исследование деформационных свойств грунтов производится поэтапным нагружением жестких штампов, установленных в породах, которые будут находится в пределах сферы взаимодействия с сооружением, и заключается в измерении осадок штампа от каждой ступени нагрузки, а также в изучении характера деформации во времени, Методика испытания пород штампами отличается сложностью я трудоемкостью, что связано с монтажем тяжелого оборудования, специальной подготовкой грунтов к испытаниям; значительными затратами времени на изучение характера осадки. Поэтому испытания пород штампами производится лишь на последних стадиях инженерно-геологических исследований под строительство, когда выбрано место "посадки", установлены габариты и ориентировка сооружения, а также передаваемые на грунты нагрузки, тип и глубина заложения фундамента, геологическое строение участка и прочее. Производство испытаний штампами и интерпретация результатов регламентируется ГОСТ 12374-77.

В соответствии о представлениями Н.М. Герсеванова (1930) процесс осадки, проекающий в грунте под жестким фундаментом и моделируемый с помощью нагрузок на штамп, характеризуется несколькими стадиями. Зависимость осадки штампа от нагрузки и стадии деформации грунтов

Стадия уплотнения (участок 1) характеризуется деформациями сжатия скелета грунта, выражающимися в уменьшении пористости. Эту стадию характеризует прямолинейная (либо близкая к ней) зависимость S =f (P ).

Стадия сдвигов (участок 2) соответствует предельному равновесию грунта. Кривая S =f (Р) приобретает криволинейный характер, что свидетельствует о возникновении местных сдвигов, развивающихся в первую очередь по краям подошвы фундамента.

Стадия разрушения (участок 3) характеризуется полным разрушением боковых стенок грунта, т.е. отвечает деформациям, сопутствующим образованию поверхностей скольжения. Конусообразный уплотненный объем грунта перемещается со штампом вниз, почти не встречая сопротивления, а боковой выпор пород из-под штампа происходит свободно. Этот процесс сопровождается резким возрастанием деформаций при незначительном увеличении нагрузок либо незатухающими деформациями при постоянном значении нагрузок. На нашем сайте подробнее читайте про полевые работы в геодезии.

Н.А. Цытович считает, что существует не три, а две ста-дии данного процесса. Первая и вторая стадии (по Н.М. Герсеванову) четко не различаются, а прочность и устойчивость оснований не нарушаются даже при возникновении локальных сдвигов. Ю.Г. Трофименко и Л.Н. Воробков отмечают, что это положение зафиксировано в СНиП, согласно которым несущая способность основания, сложенного нескальными грунтами, должна определяться, исходя из условия, что в грунте образуются поверхности скольжения, охватывающие всю подошву фундамента или сооружения.

Поскольку модуль деформации является показателем cжимаемоcти грунтов, поведение которых описывается теорией линейно-деформируемых тел, определять величину Е можно только для начального прямолинейного участка S= f(Р) . Модуль деформации, являющийся при принятых ограничениях величиной постоянной для грунта данного состава и состояния, при данной методике испытания (размерах штампа, скорости приложения нагрузки) служит для вычисления осадок сооружений. Его принимают за эталон при оценке модуля деформации, полученного по данным зондирования и прессиометрических испытаний. Кроме определения модуля деформации по данным испытаний грунтов статическими нагрузками на штамп можно оценить осадку грунта под нагрузкой, упругую деформацию грунта, характер развития деформации пород под нагрузкой во времени, критическую (разрушающую) нагрузку, дополнительную осадку (просадку) в просадочных грунтах при их увлажнении под нагрузкой.

Накопленный к настоящему времени опыт исследований грунтов статическими нагрузками свидетельствует о значительном влиянии размеров штампа на деформацию изучаемых пород. Впервые такие опыты осуществил Пресс (1930) на сухих мелкозернистых песках и влажных песчаных глинах с помощью квадратных штампов разной площади. Он показал, что для песков осадка не зависит от площади штампа с размерами от 18 х 18 см до 30 х 30 см, а при уменьшении или увеличении площади штампа по сравнению с производной осадка возрастает при одинаковых удельных, давлениях, передаваемых на штамп. Для глин размеры такого штампа оказались значительно меньше 30x30 cм.

Аналогичная картина была получена институтом Фундаментпроект для влажных пылеватых суглинков Тайшета, но минимальная осадка была зарегистрирована у штампа площадью 1200 см2.

Наиболее достоверные данные могут быть получены при испытаниях опытных фундаментов с площадями равными площадями проектируемых фундаментов, но такие испытания проводятся в исключительных случаях вследствие их высокой стоимости. Поэтому при массовых исследованиях грунтов применяются штампы со значительно меньшими (по сравнению с проектными) размерами. В СССР стандартными для испытаний в шурфах, котлованах, шахтах, штольнях и других горных выработках считаются жесткие, круглые, плоские (толщиной 12-15 мм) и глухие штампы площадью 2500, 5000, 10000 см2, а также штампы площадью 1000 см2 с жестким кольцом, дополняющим площадь штампа до 5000 см2, а для испытаний в скважинах применяют круглые штампы площадью 600 см2 (диаметр 27,7 см).

В зависимости от типа (вида) и состояния грунтов (ГОСТ 12374--77) рекомендуют использовать штампы следующих размеров для испытания:

в плотных песчаных и глинистых грунтах с консистенцией IL?0,25 - штампы площадью 2500 см2 (диаметр - 56,4 см);

в крупнообломочных, песчаных средней плотности и рыхлых, а также глинистых грунтах с консистенцией IL> 0,25 - штамп площадью 5000 см2 (диаметр - 79,8 см).