Метод вращательного среза

Основные положения

Основными параметрами механических свойств торфяной залежи являются прочностные и деформационные характеристики: угол внутреннего трения φ; удельное сцепление С и модуль деформации Е.

По теории Мора разрушение системы наступает тогда, когда касательные напряжения превысят значения, ограниченные огибающей семейства кругов напряжений.

Τ = Ϭ tg φ + C

Tg φ = (Ϭ₁ – Ϭ₃ )/(Ϭ₁ + Ϭ₃ + 2Ctg φ),

Где Ϭ₁ и Ϭ₃ - наименьшее и наибольшее главные напряжения в предельном состоянии.

Такие условия характерны для грунтов, находящихся состоянии завершенной консолидации.

Торфяная залежь в естественном залегании имеет неоднородности из-за чередования видов торфа, наличия внутренней гидрологической сети, водных мешков, пустот, пнистых горизонтов и др. Поэтому определить средние показатели механических свойств залежей можно только полевыми методами исследований.

При поведении полевых исследований прочностных и деформационных свойств торфяной залежи основными методами являются вращательный срез и статическое зондирование. Они обязательны при изысканиях для строительства любых сооружений, где основанием является торфяная залежь.

Применяется для определения: сопротивления сдвигу грунтов естественного и нарушенного сложения; показателя структурной прочности грунта в массиве; однородности свойств залежи по площади и по глубине; сравнительной оценки состояния и свойств торфа. Определение выполняется полевым портативным прибором – сдвигомером - крыльчаткой СК-10. Размеры рабочего элемента крыльчатки: высота 20 см.(разновидности 15 и 12 см.); диаметр резания 10 см. (разновидности 7,6 и 6 см.). Прибор состоит из штанги, крыльчатки, муфты, рукоятки, плоской пружины и индикатора часового типа для фиксации деформации пружины.

Рис 6.1 Сдвигомер - крыльчатка конструкции Л.С.Амаряна

На чертеже: 1 – крыльчатка; 2 – корпус; 3 – штанги;4 – рукоятка; 6 – втулка; 7 – корпус динамометра; 8 – плоская пружина; 9 – призма; 10 – крепление пружины;11 – вилка для фиксации корпуса динамометра на штанге; 12 – нажимное устройство; 13 – индикатор часового типа.

Масса прибора около 4 кг. Количество штанг в комплекте 5. Длина 1 штанги 1 м. Крутящий момент М_макс = 60 н·м. Сопротивление сдвига τ = 30 кПа. Плоская пружина требует тарировки.

Сопротивление сдвигу (срезу)

τ = М/В,

где: М – максимальный крутящий момент; В - постоянная крыльчатки (статический момент цилиндрической поверхности среза относительно оси вращения, зависящий от диаметра и высоты крыльчатки).

В = когда крыльчатка полностью погружена в торфяную залежь и оба ее торца выполняют резание, или

В = = , когда у крыльчатки один из торцов не выполняет резания (например, при исследовании верхнего слоя залежи на глубину равную высоте крыльчатки).

Методика испытаний

1. Крыльчатка погружается на нужную глубину

2. Выполняется сцепление крыльчатки со штангой при помощи муфты (проверяется по отсутствию свободного вращения рукояти);

3. Поворот крыльчатки на 90 градусов со скоростью примерно одно деление по шкале индикатора за одну секунду

4 Фиксируется максимальное количество делений отклонения стрелки индикатора n_max. (Обычно разрушение торфа происходит при повороте на 20 …60 градусов).

5. Для определения сопротивления торфа нарушенной структуры, фиксируется число делений по индикатору при повторном повороте крыльчатки по уже срезанному периметру n_уст

6. Определение влияния трения торфа о штанги (Подъём штанг на 10…15мм, чтобы расцепить муфту и повернуть штанги без вращения крыльчатки: n_тр )

7. Запись показателей в журнале “Испытания торфяных залежей методом вращательного среза” ГОСТ 21719- 76. Грунты.

Для определения повторности испытаний в каждом слое по всей глубине, сначала выполняют предварительные испытания и определяют размах варьирования показателей

Если в залежи встречаются препятствия в виде пней, их запрещается пробивать, т.к. фрагменты пней увлекаются в нижние слои и искажают результаты испытаний (т.к. происходит деформация торфа, крыльчатки и штанги). При этом крыльчатку извлекают и выполняют повторное испытание рядом.

Исследования ведут по поперечникам, пересекающим центральную, склоновые и окрайковые зоны торфяного месторождения. Иногда по магистралям, проложенным вдоль месторождения и нескольким поперечникам.

По глубине залежь разделяют на слои по 0,25 м и испытывают их, помещая крыльчатку в середине каждого слоя, начиная с поверхности и до дна залежи. Обычно в каждом пункте повторность испытаний пятикратная. На опорных пунктах – десятикратная.

Расстояние между пунктами опробования на рабочих ходах 200 – 300 м. Между опорными пунктами до 700 м, в зависимости от строения торфяной залежи. Для более детального изучения отдельных участков торфяных месторождений, расстояния между пунктами может быть уменьшено до 100 м.

Дата добавления: 2014-01-11