Методы определения прочности грунтов: основные моменты

0
505

Характеристики прочности грунта методом одноплоскостного среза часто получают при изучении образцов мерзлой земли. Эти испытания необходимы для дальнейших инженерно-проектных расчетов. От правильного определения несущей способности основания зависит безопасность и долговечность возводимого объекта.Мерзлый грунт обычно изучают методом одноплоскостного среза

Применение метода для оттаивающих грунтов

Данное исследование позволяет определить такие характеристики, как сопротивляемость разрезанию, угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта. Воздействие производится в районе «приконтактного слоя». Это место стыка оттаявшей и мерзлой частей. Для проведения анализа пробу помещают в специальную установку. Чтобы выяснить предел прочности грунта, необходимы следующие компоненты:

  • режущая плоскость с фиксированной и перемещающейся частью;
  • механизмы нагружения образца (вертикального, горизонтального);
  • тепловой штамп с регулируемым нагревом, поддерживаемым длительное время;
  • регулятор температурного режима;
  • измерительные устройства для изучения деформаций;
  • датчики, определяющие границу льда и оттаявшего участка.Установка одноплоскостного среза

Подготовка пробы

Соответствие прочности грунта ГОСТ лучше проверять на целостных кусках естественной льдистости, влажности и плотности. Если применялась заморозка, показатели пробы должны максимально соответствовать натуральным. Изучаемому материалу придается цилиндрическая форма. Диаметр должен быть не менее 7 см при высоте ≥70% от этого параметра.

Итак, чтобы определить прочность мерзлых грунтов в лабораторных условиях, необходимо обеспечить соответствующее состояние пробы. Образцы, находящиеся в не замороженном состоянии, помещают в формы из органического стекла. Толщина стенки должна быть минимум 2 см. Перед тем как произвести расчет прочности грунта, его выдерживают в холодильнике при определенной температуре. В зависимости от того, с какой стороны размещается крышка, промораживание идет сверху или снизу. Достигнув требуемого температурного параметра, пробу вынимают из формы, герметизируют и помещают в эксикатор, заполненный льдом. Срок выдержки может составить до пяти дней.

Если определение прочности грунта требует целостного мерзлого куска, его вырезают из монолита специальным образом. При испытании нагрузка должна быть идентичной той, которой он подвергался бы, находясь в естественном положении. Необходимо учитывать конкретную разновидность грунтов по прочности. Процедура отделения пробы от монолита требует от исполнителя солидного практического опыта и соответствующего оборудования.Замораживающая установка

Испытание

Прочность грунтов исследуют в автоматической установке. На пробу ставят и центрируют тепловой штамп, регулируемый нагревающим устройством (чаще всего, это ультратермостат). Максимальная температура в нижней части не превышает 50 градусов. Следующим шагом становится настройка системы подачи и замеров нагрузки:

  • крепят устройства определения деформаций;
  • фиксируют начальные показания, точное время запуска;
  • подают определенное нормальное давление (первую ступень).

Замеряя прочность и деформируемость грунтов, следует постоянно отслеживать температуру сдвига в граничной зоне. Для этого используются термодатчики. После запуска нормальной нагрузки активируется режущий элемент. Время от момента приложения вертикального давления до произведения первого среза не должно превышать двух минут. При подаче ступенчатой срезной нагрузки их значения не могут быть выше 10% нормальной.

Анализировать показатели прочности лессового грунта начинают сразу после того, как фиксируют моментальный срез части пробы (или деформация составит от 0,5 см). По установленным значениям для разных напряжений составляют график зависимости. Чтобы узнать коэффициент прочности грунта и другие значимые параметры, следует провести не менее трех испытаний.

Ниже в таблице 1 указаны нормальные давления при уплотнении грунта ГОСТ 12248-2010

Грунты Нормальное давление при предварительном уплотнении p, МПа Ступени давления Δp, МПа
Пески средней крупности плотные; глины с IL ≤ 0,25 0,1; 0,3; 0,5 0,1 до p= 0,1
и далее 0,2
Пески средней крупности средней плотности; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности; супеси, суглинки и органо-минеральные грунты с IL ≤  0,5; глины с 0,25 <IL <0,5 0,1; 0,2; 0,3 0,05 до 0,1
и далее 0,1
Пески средней крупности, мелкие и пылеватые рыхлые; супеси, суглинки, глины и органо-минеральные грунты с IL ≤ 0,5 0,1; 0,15; 0,2 0,025 до 0,05
и далее 0,05

Методы изучения обычных грунтов

Одноплоскостной срез может применяться и для изучения немерзлых проб. Однако в большинстве случаев предел прочности грунта на сжатие определяют при помощи других методов:

  • трехосное давление;
  • компрессионное;
  • одноосное.

Самое широкое распространение получил первый способ. Если нужно быстро установить предел прочности одноосное сжатие грунта станет оптимальным решением. Этот метод требует гораздо меньше времени. Зато прибегнув к трехосному сжатию, можно получить намного больше параметров, начиная от угла внутреннего трения и заканчивая модулем деформации. С помощью такого лабораторного испытания изучают органические, песчаные, органо-минеральные и глинистые материалы.

Прочность грунтов на сжатие устанавливается по нескольким схемам:

  • определение параметров дисперсных стабилизированных образцов (КД);
  • определение параметров нестабилизированных проб (КН);
  • определение параметров водонасыщенных материалов природной плотности (НН).

Прочность глинистых грунтов определяют в специальных камерах, оснащенных штампами и уплотнителями. Установка комплектуется устройством обеспечения давления, механизмом вертикальной нагрузки, измерительными приборами, резиновыми оболочками для образца.Трехосное сжатие – основной способ проверки прочности грунта при строительных работах

Полевые исследования

Методы лабораторного определения прочности и деформируемости грунта дают надежные результаты. Однако исследования, проведенные в полевых условиях, считаются предпочтительными. Такой анализ позволяет оценить физико-механические параметры конкретного участка, не нарушая естественной структуры. Есть возможность на месте смоделировать, какими будут характеристики деформируемости и прочности грунта при планируемой нагрузке.

Современные экспресс-методы требуют дорогостоящего оборудования и программного обеспечения. Трудоемкость и высокая стоимость работ заставляют ограничивать их применение сооружениями первого уровня ответственности. Определение характеристик прочности грунта в полевых условиях проводят для:

  • зданий повышенного хозяйственного значения;
  • социальных объектов;
  • общественных зданий (школ, театров, больниц и т. д.).

Характеристики прочности грунтов для построек второго и третьего класса обычно получают в лабораторных условиях. Чаще всего задействуют описанные выше способы трехосного сжатия и плоскостного среза. В идеале, таблица прочности грунта должна включать результаты полевых и лабораторных условий. Если основные показатели совпадают (очень близки) в обоих направлениях, значит, вероятность ошибки стремится к нулю.Полевые исследования позволяют получить максимально объективные параметры

Современные методы определения прочности грунтов требуют от исполнителей серьезной теоретической и практической подготовки. Такими исследованиями занимаются специализированные организации, обладающие соответствующей лицензией. Поручив вопрос «левой» компании, вы рискуете не только долговечностью возводимого объекта. Ошибки в расчетах могут привести к трагическим последствиям и уголовной ответственности. Больше информации по этой теме вы найдете на сайте нашей компании в Москве. Наши консультанты и постоянные пользователи, уже сталкивавшиеся с этой задачей, оперативно ответят на все ваши вопросы.

На видео порядок работы

Оставьте комментарий

Please enter your comment!
Please enter your name here