ГОСТ 20276-85. Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости. Часть 2

3.5.1. Для вычисления модуля деформации Е строят график зависимости перемещения стенки скважины от давления Dr = f(p), откладывая по оси абсцисс значения давления Р и по оси ординат соответствующие им значения Dr (рекомендуемое приложение 10).

На графике проводят осредняющую прямую. За начальные значения P₀ и Dr₀ (первая точка, включаемая в осреднение) принимают значения Р и Dr, соответствующие моменту полного обжа­тия неровностей стенок скважины - началу линейного участка графика.

За конечные значения Р_n и Dr_n (предел пропорциональности) принимают значения Р и Dr, соответствующие точке, ограничива­ющей линейный участок графика.

3.5.2. Модуль деформации грунта Е, МПа (кгс/см²), вычисляют для линейного участка графика Dr = f(p) по формуле

, (3)

где К_r - корректирующий коэффициент;

r₀ - начальный радиус скважины, равный r_пр +Dr₀;

r_пр - радиус прессиометра, см;

Dr₀ -приращение радиуса прессиометра, соответствующее Р₀, см;

DР - приращение давления на стенку скважины между двумя точками, взятыми на осредняющей прямой, МПа (кгс/см² );

Dr - приращение перемещения стенки скважины (по радиусу), соот­вет­ствующее DР, см.

Примечание. При вычислении модуля деформации грунта необходи­мо учитывать определяемые по результатам тарировочных испытаний система­тические погрешности измерений DP и Dr, вызванные собст­венными деформациями гидросистемы и эластичных оболочек камеры зонда.

3.5.3. При проведении всех испытаний грунтов радиальными прессиометрами в одном режиме (медленном для сооружений I класса или быстром для сооружений II и III классов) коэффициент К_r определяют по результатам сопоставительных испытаний грун­та штампом площадью 5000 см² и радиальным прессиометром, вы­полняемых не менее чем с двухкратной повторяемостью для дан­ной разновидности грунта в районе проведения изысканий.

3.5.4. При проведении части испытаний в медленном, а части испытаний в быстром режиме для определения модуля деформации по результатам испытаний, выполненных в быстром режиме, дол­жен вводиться дополнительный коэффициент К_rt, определяемый по резуль­татам сопоставительных испытаний прессиометром в разных режимах.

3.5.5. Для проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений II-III классов коэффициент K_r, допускается прини­мать по указаниям рекомендуемого приложения 12.

4. МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ЛОПАСТНЫМ ПРЕССИОМЕТРОМ

4.1. Условия проведения испытаний

4.1.1. При проходке скважин для испытаний следует соблюдать требования п 3.1.2.

4.1.2. При испытаниях в стенках скважины диаметр скважины должен быть меньше расстояния между штампами-лопастями не менее чем на 2 см.

4.1.3. При испытаниях ниже забоя скважины минимальная глу­бина погружения наконечника от забоя скважин до верха штампа-лопасти должна быть не менее половины длины штампа-лопасти.

4.2. Приборы и оборудование

4.2.1. В состав установки для испытаний грунта лопастным прес­сиометром должны входить:

наконечник со штампами-лопастями и направляющим стаканом;

устройство для создания и измерения давления на штампы-ло­пасти наконечника;

устройство для измерения перемещения штампов-лопастей на­конечника.

4.2.2. Конструкция установки должна обеспечивать:

возможность создания давления на грунт ступенями по 0,01-0,1 МПа (0,1-1,0 кгс/см²);

постоянство давления на каждой ступени;

возможность тарировки наконечника со штампами-лопастями.

4.2.3. Наконечник должен состоять из двух жестких штампов-лопастей прямоугольной формы, расположенных симметрично отно­сительно оси наконечника. Площадь одного штампа-лопасти дол­жна соответствовать требованиям табл. 8.

Таблица 8

Соотношения сторон штампа-лопасти должно быть не более 3:1. Расстояние между штампами-лопастями должно быть не менее 1,5 их ширины.

4.2.4. Устройство для измерения давления на штампы-лопасти дол­жно обеспечивать измерение давления с погрешностью не более 5% от ступени давления.

4.2.5. Устройство для измерения перемещений штампов-лопастей в горизонтальном направлении должно обеспечивать измерение де­формаций грунта с погрешностью не более 0,1 мм в пределах не менее 50 мм при испытаниях биогенных грунтов и илов, 20 мм - для остальных грунтов.

4.3. Подготовка к испытаниям

4.3.1. Установку наконечника со штампами-лопастями производят методом вдавливания таким образом, чтобы середина наконечника была расположена на отметке испытания.

4.3.2. После установки наконечника на отметке испытания необ­хо­димо смонтировать устройства для создания и измерения давления на штампы-лопасти и измерения их перемещения.

4.4. Проведение испытаний

4.4.1. Передачу нагрузки на штампы-лопасти производят ступенями, указанными в табл. 2-4.

4.4.2. Каждую ступень давления выдерживают до условной ста­билизации деформации грунта. За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость перемещения штампа-лопасти, не превышающую 0,1 мм за время, указанное для медленного режима испытания в табл. 2-4, а для быстрого - в табл. 7.

4.4.3. Режим испытаний назначают в соответствии с указаниями п. 3.4.3.

4.4.4. Отсчеты по приборам для измерения перемещении штам­пов-лопастей на каждой ступени давления производят согласно п. 2.4.3 - при медленном режиме испытаний и табл. 7 - при быст­ром и записы­вают в журнал, форма которого приведена в рекомен­дуемом приложении 7.

4.5. Обработка результатов

4.5.1. Для вычисления модуля деформации Е строят график за­висимости перемещения штампа-лопасти от давления и = f(p) от­кладывая по оси абсцисс значения Р и по оси ординат - соответст­вую­щие им значения и (рекомендуемое приложение 11).

На графике проводят осредняющую прямую. За начальные значения Р₀ и и₀ (первая точка, включаемая в осреднение) при­нимают значения Р и и, соответствующие началу линейного участка графика.

За конечные значения Р_n и и_n (предел пропорциональности) принимают значения Р и и, соответствующие точке, ограничиваю­щей линейный участок графика.

4.5.2. Модуль деформации грунта Е, МПа (кгс/см²), вычисляют для линейного участка графика u = f(p) по формуле

, (4)

где К_л - корректирующий коэффициент;

v - коэффициент Пуассона, принимаемый в соответствии с требо­ваниями п. 2.5.2;

b - ширина штампа-лопасти наконечника, см;

w - безразмерный коэффициент, принимаемый в зависимос­ть от формы штампа-лопасти по табл. 9;

DP - приращение давления на штамп-лопасть между двумя точ­ками, взятыми на осредняющей прямой, МПа (кгс/см²);

Dи - приращение перемещения штампа-лопасти, соответ­ствую­щее DР, см.

Примечание. При вычислении модуля деформации грунта необходимо учитывать определяемые по результатам тарировочных испытаний систематические погрешности измерений DР и и, вызванные собственными деформациями для создания давления, наконечника и колонны труб.

Таблица 9

4.5.3. Коэффициент K_л определяют по результатам сопостави­тельных испытаний грунта штампом площадью 5000 см² и лопаст­ным прессиометром, выполняемых не менее чем с двухкратной повто­ряе­мостью для данной разновидности грунта в районе прове­дения изысканий.

4.5.4. При проведении части испытаний в медленном, а части испытаний в быстром режиме для определения модуля деформа­ции по результатам испытаний, выполненных в быстром режиме, вводят дополнительный коэффициент К_лt, определяемый по ре­зультатам сопоставительных испытаний прессиометром в разных режимах.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ТЕРМИНЫ И ИХ ПОЯСНЕНИЯ

Модуль деформации грунта Е - характеристика линейной связи между приращениями давления на грунт и его деформациями.

Начальное просадочное давление P_sl -минимальное давление, при котором проявляются просадочные свойства грунта при его полном насыщении водой.

Относительная просадочность грунта e_sl - отношение просадки грунта в основании штампа к высоте деформируемой зоны.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

СХЕМЫ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТА

а - плоским штампом в шурфе или дудке; б - плоским штампом в забое буровой скважины; в - винтовым штампом ниже забоя буровой скважины; г - винтовым штампом в массиве; д - радиальным прес­сиометром: е - лопастным прессиометром в стенке скважины; ж - лопастным прессиометром ниже забоя буровой скважины; з - лопастным прессиометром в массиве

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

КОНСТРУКЦИЯ ВИНТОВОГО ШТАМПА

1. Винтовой штамп состоит из одновитковой лопасти и ствола (см. чертеж).

Размеры винтового штампа должны соответствовать требованиям таблицы.

2. В конструкцию винтового штампа, предназначенного для испы­тания грунтов в массиве без бурения скважины, должно входить уст­ройство, позволяющее при измерениях осевой нагрузки на штамп исключить влияние трения грунта по боковой поверхности ствола.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОДЫ ДЛЯ ЗАМАЧИВАНИЯ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ ШТАМПА

Расход воды Q, м³, вычисляют по формуле

,

где r_d - плотность грунта в сухом состоянии, т/м³;

r_w - плотность воды, принимаемая равной 1 т/м³;

w_sat - влажность грунта в насыщенном водой состоянии (степени влажно­сти S_r >0,8), доли единицы;

w - природная влажность грунта, доли единицы;

V - объем замачивания грунта, равный произведению площади шурфа (или замачиваемого участка котлована) на глубину замачивания (п. 2.1.3) и на коэффициент 1,2, учитывающий растекание воды, м³.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Рекомендуемое

(Первая страница журнала)

Организация____________________________________________

ЖУРНАЛ №___________

ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ ШТАМПАМИ

Пункт________________________________________________

Объект_______________________________________________

Сооружение __________________________________________

Дата испытания: начало_________________________________

окончание_______________________________

Выработка №________________ Абсолютные отметки:

Площадь штампа___________см² подошвы штампа _________м

Сечение выработки____________ устья выработки __________м

(диаметр скважины) уровня подземных вод _____м

Глубина ____________________м

Наименование грунта___________

______________________________

Краткая характеристика установки для испытаний_______________

_______________________________________________________

_______________________________________________________

Приборы (тип и номер) для измерения:

нагрузки на штамп _______________________________________

осадок штампа___________________________________________

Схема размещения установки для испытаний

(Последующие страницы журнала)

Объект___________________ Испытание №_____________________ Стр.__________________________________________

(Последняя страница журнала)

В журнале пронумеровано ________________________стр.; заполнено ___________________________стр.

Ответственный исполнитель_______________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Наблюдатели: 1.________________________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

2._________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Рекомендуемое

(Первая страница журнала)

Организация____________________________________________

ЖУРНАЛ № ______

ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИИ ГРУНТОВ РАДИАЛЬНЫМИ ПРЕССИОМЕТРАМИ

Пункт__________________________________________________

Объект_________________________________________________

Сооружение_____________________________________________

Дата испытания: начало ___________________________________

окончание ______________________________________________

Скважина № ________________ Абсолютные отметки:

Способ бурения______________ середина зонда ____________м

Диаметр скважины _________мм устья выработки ___________м

Глубина ___________________м уровня подземных вод ______м

Наименование грунта__________

_____________________________

Краткая характеристика установки для испытаний______________

______________________________________________________

______________________________________________________

Марка прессиометра_______________________________________

Схема размещения установки для испытании

(Последующие страницы журнала)

Объект_______________________ Испытание №___________________ Стр. ______________________

(Последняя страница журнала)

В журнале пронумеровано ________________стр.; заполнено _______________________________стр.

Ответственный исполнитель______________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Наблюдатели: 1.________________________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

2.________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Рекомендуемое

(Первая страница журнала)

Организация____________________________________________

ЖУРНАЛ № _______

ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ ЛОПАСТНЫМИ ПРЕССИОМЕТРАМИ

Пункт _________________________________________________

Объект ________________________________________________

Сооружение ____________________________________________

Дата испытания: начало __________________________________

окончание ______________________________________________

Скважина № ________________ Абсолютные отметки:

Способ бурения _____________ середины наконечника _____м

Диаметр скважины __________мм устья выработки __________м

Глубина ____________________м уровня подземных вод _____м

Наименование грунта ______________

_________________________________

Краткая характеристика установки для испытаний ______________

_______________________________________________________

_______________________________________________________

Марка прессиометра ______________________________________

Схема размещения установки для испытании

(Последующие страницы журнала)

Объект_______________________ Испытание №________________________ Стр. _________________

(Последняя страница журнала)

В журнале пронумеровано __________________________стр.; заполнено ______________________стр.

Ответственный исполнитель______________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

Наблюдатели: 1.________________________________________________________________________

(должность, подпись, инициалы, фамилия)

2.________________________________________________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Рекомендуемое

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ШТАМПОМ

График S = f(p)

Масштаб графика:

по горизонтали: 40 мм - 0,1 МПа (1,0кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 10 мм - 1 мм осадки штампа S.

1- линейная часть графика; 2- осредняющая прямая

График S = f(p) испытания штампом просадочного грунта с замачи­ванием.

Масштаб графика:

по горизонтали: 40мм - 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 2 или 4мм - 1мм осадки штампа S.

По схеме «одной кривой»

По схеме «двух кривых»

1- осадка; 2 - просадка при заданном давлении; 3 - осадка после замачи­вания.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Обязательное

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ

1. Модуль деформации просадочных грунтов вычисляют по формуле п. 2.5.2 настоящего стандарта.

При испытаниях по схеме «двух кривых» модуль деформации грунта в насыщенном водой состоянии (после замачивания) определяют раздельно для двух участков графика (рекомендуемое приложение 8):

в интервале измерений давлений от Р₀ до начального просадочного дав­ления P_sl (п. 2 настоящего приложения) и от Р_sl до заданного дав­ления Р_з (п. 2.5.6 настоящего стандарта).

Для вычисления модуля деформации просадочных грунтов, испытываемых в насыщенном водой состоянии (после замачивания), за начальные значения Р₀ и S₀ принимают давление и осадку, соответ­ствующие первой ступени дав­ления.

2. Начальное просадочное давление Р_sl необходимо определять по резуль­татам испытаний грунтов по схеме «двух кривых».

За Р_sl принимают давление, соответствующее точке перегиба графика S = f(p) для грунта, испытываемого в насыщенном водой состоянии. При не­четко выраженном перегибе графика за P_sl принимают давление, при котором просадка грунта в основании штампа составит

S_sl = 0,005h_sl, (1)

где h_sl - деформируемая зона грунта по вертикали, определяемая по п. 4 настоящего приложения, см.

3. Относительную просадочность e_sl вычисляют по формуле

. (2)

Просадку грунта в основании штампа S_slp для вычислений e_sl при ис­пытаниях по схеме «одной кривой» необходимо определять как приращение осадки штампа в результате замачивания грунта при заданном давлении Р_з, а при испытаниях по схеме «двух кривых» - как разность осадок штампа на грунте в насыщенном водой состоянии и грунте природной влажности на каждой ступени давления.

Значения относительной просадочности необходимо считать соответствую­щими средним давлениям в деформируемой зоне, определяемым по формуле

при Р>Р_sl, (3)

где Р - давление по подошве штампа, МПа (кгс/см²).

4. Деформируемую зону по вертикали h_sl при испытаниях просадочных грунтов с замачиванием следует принимать равной 0,4; 0,7; 1,2; 1,7 и 2,0 диа­метра штампа соответственно при давлениях Р, равных 0,05 (0,5); 0,1 (1,0); 0,2 (2,0); 0,3 (3,0) и 0,4 (4,0) МПа (кгс/см²).

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

Рекомендуемое

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА РАДИАЛЬНЫМ ПРЕССИОМЕТРОМ

График Dr = f(p)

Масштаб графика:

по горизонтали: 20 мм - 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 5мм -1мм перемещения стенки скважины Dr.

1 - линейная часть графика;

2 - осредняющая прямая.

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Рекомендуемое

ОБРАЗЕЦ ГРАФИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА ЛОПАСТНЫМ ПРЕССИОМЕТРОМ

График u = f(p)

Масштаб графика:

по горизонтали: 40 мм - 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) давления Р;

по вертикали: 10 мм - 1 мм перемещения штампа-лопасти и.

1 - линейная часть графика;

2 - осредняющая прямая.

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА К_r,

1. При проведении испытаний по медленному режиму с сохранением природного напряженного состояния грунта коэффициент К_r допус­кается прини­мать равным:

для песков и супесей . . 1,3

для суглинков . . . 1,35

для глин . . . . 1,42

2. При проведении испытаний по быстрому режиму с сохранением нена­рушенного сложения грунта коэффициент К_r допускается принимать по таблице

Примечание. Для пылевато-глинистых элювиальных грунтов допуска­ется уменьшение коэффициента К_r на 20%.