Лабораторные методы получения данных о свойствах горных пород и грунтов

ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ СТАТИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ В ШУРФАХ И СКВАЖИНАХ

Испытания грунтов жесткими штампами проводят с целью определения деформационных характеристик песчано-глннистых и крупнообломочных грунтов.

Сущность метода заключается в натурном моделировании процесса деформирования (уплотнения) достаточно большого (по сравнению с лабораторной пробой) объема грунта под нагрузкой, отвечающей нагрузке проектируемого сооружения. Ис­пытания проводят в шурфах, скважинах и при строитель­стве ответственных сооружений — в котлованах. Сведения о форме и размерах штампов содержит табл. 18.

После монтажа установки в шурфе или скважине штамп нагружают ступенями до стабилизации осадки от каждой ступени нагрузки. Условная стабилизация считается достигну­той, если приращение осадки штампа за время не превышает 0,1 мм.

Наблюдения за осадкой штампа в первый час после приложе­ния нагрузке ведут через 10+10+ 10+ 15 + 15 мин, далее через 30 мин. Минимальная точность измерения осадки 0,1 мм. Число ступеней нагрузки не более 5. Первую ступень нагрузки принимают равной природному давлению на отметке заложения штампа (не менее 0,05 МПа), предпоследняя ступень должна отвечать проектной нагрузке. В отдельных случаях, предусмотренных проектом штампа нагружают до предела несущей способности, который устанавливается по появлению валика вытирания или образованию трещин вокруг штампа. В ходе проведения испытаний на каждой ступени график S=f(t), где S – осадка штампа, мм; t – время. После испытаний строят график S=F(P), где P – нагрузка. По результатам определяют модуль деформации, например по формуле Буссинеска:

E=(1- µ²)*P/Sd, где

Е – модуль деформации;

Р – полная нагрузка на штамп. Берется по прямолинейному участку графика P=f(s);

d – диаметр штампа;

S – конечная осадка, соответствующая нагрузке Р;

µ - коэффициент Пуассона для грубообломочных грунтов – 0,27; песков и супесей – 0,30; суглинки – 0,35; глины – 0,42.

Методы получения инженерно-геологической информации включают обширный комплекс лабораторных методов определения физико-механических свойств пород изученных ранее.

A. Основные методы лабораторных определений физико-механических свойств песчано-глинистых пород включают определение:

- гранулометрического состава связных и несвязных пород;

- плотности и объемной массы пород, расчет пористости;

- влажности и максимальной молекулярной влагоемкости;

- пластичности, липкости, набухания, водопрочности;

- коэффициента фильтрации;

- угла естественного откоса;

- сжимаемости и сопротивления сдвигу.

Б. Методы определения физико-механических свойств скальных пород.

Многие физико-механические показатели скальных пород определяются в лабораторных условиях аналогично связным группам. Ниже рассматриваются только важнейшие, рекомендуемые для выполнения массовых испытаний:

1) определение водно-физических свойств пород: плотности, объемной массы, влажности, водонасыщенности, водопоглащения, пористости;

2) определение прочностных свойств: предел прочности на растяжение, сжатие и изгиб;

3) определение упругих свойств, твердости, пластичности, хрупкости.

Рассмотрим основные положения, на которых базируются требования к методам определения показателей свойств грунтов в лабораторных условиях. Набор показателей свойств и объем лабораторных испытаний должны быть оптимальными и точно отвечать инженерной задаче. Наборы показателей свойств и число определений некоторого свойства грунтов изменяются на различных этапах хозяйственной деятельности в зависимости от цели, для достижения которой используются показатели.

А) При составлении схем размещения и развития отраслей промышленности ТЭО, которые в геологическом отношении базируются на результатах государственной инженерно-геологической съемки, показатели свойств грунтов используются в процессе составления средне- и мелкомасштабных карт инженерно-геологических условий для уточнения названий горных пород, выявления законо­мерностей пространственной изменчивости и установления глав­ных направлений; проверки правильности отнесения геологического тела к некоторой таксономической единице классификации и ха­рактеристики его свойств; сравнительной оценки свойств грунтов, распространенных в разных частях изучаемой территории. С целью решения перечисленных задач достаточно иметь в распоряжении главным образом показатели, характеризующие состав пород, и показатели свойств, называемые классификационными. Оценки показателей могут быть подсчитаны с вероятностью, не превышаю­щей 0,7—0,8.

При проведении инженерно-геологических исследований на стадии проекта должны быть получены данные о показателях свойств, достаточные для расчленения геологической среды внутри контуров строительной площади на глубину сферы взаимодей­ствия наиболее тяжелого сооружения на геологические тела; выбора на основании оценок классификационных показателей нормативных значений показателей сжимаемости и прочности грунтов, необходимых для предварительного расчета оснований, выполняемого в рамках компоновки сооружений; со­ставления проекта проведения строительных работ и проекта защитных мероприятий.

В процессе инженерно-геологических изысканий на стадии рабочей документации показатели свойств должны обеспечить расчленение геологической среды внутри предполагаемой сферы взаимодействия на геологическое тело; выделение инженерно-геологических элементов; получение для них оценок прочностных и деформа­ционных свойств грунтов, необходимых для окончательного рас­чета основания сооружения. В соответствии со СНиП оценки показателей свойств должны быть получены с вероятностью 0,85 при расчете по деформациям и 0,95 при расчете оснований по несущей способности. Для сооружений I класса и уникальных вероятность увеличивается до 0,99.

Таким образом, по мере детализации инженерно-геологических исследований увеличивается разнообразие методов лабораторных испытаний грунтов, возрастает роль модельных испытаний грунтов при определении показателей их прочности и деформационных свойств, становятся более жесткими требования к точности и доверительной вероятности оценок показателей свойств.

Дата добавления: 2015-04-24