Метод испытания штампом
Испытания методом штампа естественных грунтовых оснований земляного полотна следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 20276. Испытание грунта штампом производят для определения следующих характеристик деформируемости:
модуля деформации Е для крупнообломочных грунтов, песков, глинистых, органо-минеральных и органических грунтов; начального просадочного давления рsl, относительной деформации просадочности 
для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием, кроме набухающих и засоленных грунтов при испытании с замачиванием. Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой с помощью штампа. Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости осадки штампа от нагрузки. При испытании грунта в шурфе размеры шурфа определяют в зависимости от необходимости крепления его стен и глубины проходки. Минимальные размеры шурфа в плане — 1,5 х 1,5 м. Замачивание просадочных грунтов при испытаниях в котлованах следует проводить до степени влажности Sr > 0,8 на глубину не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.
Примечание — Для контроля влажности грунтов допускается применять радиоизотопный метод.
В состав установки для испытания грунта штампом должны входить:
- штамп; устройство для создания и измерения нагрузки на штамп;
- анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);
|
|
|
- устройство для измерения осадок штампа; устройство для замачивания и контроля влажности грунта (при испытании просадочных грунтов).
Конструкция установки должна обеспечивать:
- возможность нагружения штампа ступенями давления по 0,01— 0,1 МПа;
- центрированную передачу нагрузки на штамп;
- постоянство давления на каждой ступени нагружения. 5.2.3 Штампы должны быть жесткими, круглой формы, следующих типов:
I — с плоской подошвой площадью 2500 и 5000 см2;
II — с плоской подошвой площадью 1000 см2 с кольцевой пригрузкой по площади, дополняющей площадь штампа до 5000 см2;
III—c плоской подошвой площадью 600 см2;
IV — винтовой штамп площадью 600 см2.
Тип и площадь штампа назначают в зависимости от испытываемого грунта по таблице 1.53.
Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом. Домкраты должны быть предварительно оттарированы. Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5 % ступени давления. Прогибомеры для измерения осадки штампа должны быть закреплены на реперной системе. Штамп должен быть соединен прогибомером нитью из стальной проволоки диаметром 0,3 —0,5 мм.
Измерительная система должна обеспечиватьизмерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм. Необходимо учитывать деформацию проволоки от температурных воздействий и вводить поправку в показания прогибомеров. Поправку определяют по показаниям контрольного прогибомера.
|
|
|
Основные параметры штамповых испытаний.
Таблица 1.53.
| Виды грунтов | Положение штампа от- носительно уровня под- земных вод | Глубина испытания, в м | Место проведения испытания | Штамп | |
| Тип | Площадь, см2 | ||||
| Крупнообломочные Пески плотные и средней плотности Глины и суглинки с IL < 0.25 Супеси с IL < 0 | На уровне подземных вод и выше | По всей толще | В котловане, шурфе | I I II | |
| Пески рыхлые Глины и суглинки с 0.25 < IL Супеси с 0 < IL Органо-минеральные и Органические грунты | На уровне подземных вод и выше | По всей толще | В котловане, шурфе | I II | |
| Просадочные при испытаниях с замачиванием | Выше уров- ня подз.вод | По всей толще | В котловане, шурфе | I | |
| Крупнообломочные Пески плотные Глины и суглинки с IL < 0.5 Супеси с IL < 0 | На уровне подземных вод и выше | Ниже 6 м | В забое скважины | III | |
| Песчаные Глинистые при любом показателе текучести Органо-минеральные Органические | На уровне подземных вод и выше | Ниже 6 м | В забое скважины | IV | |
| Ниже уровня подзем. вод | По всей толще | Ниже забоя скважины | IV | ||
| Глины и суглинки с 0.5 < IL Супеси с 1 < IL Органо-минеральные и Органические грунты | Ниже и вы- ше уровня подзем. вод | До 10 | В массиве без бурения скважины | IV |
|
|
|
Осадку штампа следует определять как среднеарифметическое значение показаний трех прогибомеров, фиксирующих осадку штампа в трех точках, расположенных под углом 1200 от центра штампа. Для измерения осадки штампа допускается применять другие приборы, обеспечивающие измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм. Реперная система, на которой крепят прогибомеры, должна состоягь из четырех свай, забиваемых или завинчиваемых попарно и грунт с противоположных сторон выработки на расстоянии 1,0 — 1,5 м oт краев, и прикрепляемых к ним параллельно металлических ригелей, на которых устанавливают прогибомеры. Глубина погружения свай в грунт должна обеспечивагь неподвижность оперной системы в процессе испытания.
При испытаниях в котлованах, шурфах штамп с плоской подошвой устанавливают на дно выработки. Для достижения плотного контакта подошвы штампа с фунтом необходимо произвести не менее двух поворотов штампа вокруг ею вертикальной оси, меняя направление поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.
|
|
|
В глинистых грунтах с IL > 0,75 штамп следует устанавливать в выемку, устраиваемую на дне выработки. Глубина выемки должна быть 40 — 60 см, поперечный размер выемки не должен превышать диаметр штампа более чем на 10 см Стенки выемки при необходимости следует закрепить. Поверхность грунта в пределах площади установки штампа должна быть тщательно спланирована. При затруднении в планировке грунта следует устраивать из маловлажного песка мелкою или средней крупности подушку толщиной 1—2 см для глинистых и не более 5 см — для крупнообломочных грунтов.
При испытаниях штампами площадью 5000 см2 просадочных фунтов с замачиванием толщина подушки должна составлять 2—3 см для обеспечения дренирования воды в грунт. Подушку следует укладывать по всей площади установки штампа и вокруг него на расстоянии не менее 10 см.
После установки штампа монтируют устройство для нагружения штампа, анкерное устройство и измерительную систему. Контрольный прогибомер устанавливают на реперной системе, его нить закрепляют к неподвижному реперу, устраиваемому в стене выработки; длина нити должна быть равна длине нити прогибомера, измеряющего осадку штампа. После монтажа всех устройств и измерительной системы записывают начальные показания приборов.
Нагрузку на штамп следует увеличивать ступенями давлений 
, указанными в таблицах 1.54 — 1.55 для крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов.
Допустимые изменения нагрузки на штамп для крупнообломочных и песчаных грунтов.
Таблица 1.54.
| Грунты | Коэффициент водонасыщения | Ступени давления D р, МПа при плотности сложения грунтов | Время условной стаби- лизации де- формации, ч | ||
| Плотные | Средней плотности | Рыхлые | |||
| Крупнообломочные | Sr < 1.0 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.5 |
| Пески крупные | Sr < 1.0 | 0.1 | 0.05 | 0.025 | 0.5 |
| Пески средней крупности | Sr < 0.5 0.5< Sr < 1.0 | 0.1 0.1 | 0.05 0.05 | 0.025 0.025 | 0.5 1.0 |
| Пески мелкие и пылеватые | Sr < 0.5 0.5< Sr < 1.0 | 0.05 0.05 | 0.025 0.025 | 0.01 0.01 | 1.0 2.0 |
Допустимые изменения нагрузки на штамп для глинистых грунтов.
Таблица 1.55.
| Глинистые грунты с показателем текучести IL | Ступени давления D р, МПа, при коэффициенте Пористости | Время условной стабилиза- ции дефор- мации, ч | |||
| e < 0.5 | 0.5<e <0.8 | 0.8<e< 1.1 | 1.1 < e* | ||
| IL < 0.25 | 0.1 | 0.1 | 0.05 | 0.05 | |
| 0.25 < IL < 0.75 | 0.1 | 0.05 | 0.05 | 0.025 | |
| 0.75 < IL <1 | 0.05 | 0.025 | 0.025 | 0.01 | |
| 1 < IL | 0.05 | 0.025 | 0.01 | 0.01 |
* При коэффициенте пористости 1.1 < e, время условной стабилизации увеличивается на 1 час.
Общее число ступеней давления после достижения давления, соответствующего вертикальному нормальному напряжению от собственного веса грунта 
на отметке испытания, должно быть не менее четырех. В первую ступень давления следует включить вес деталей установки, влияющих на нагрузку штампа. При применении штампа типа II кольцевая пригрузка должна соответствовать напряжению от собственного веса грунта на отметке испытания. Время выдержки каждой последующей ступени давления должно быть не менее времени выдержки предыдущей. Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа). За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за время t, указанное в таблицах 1.54 — 1.55.
Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени нагружения производят:
- при испытании крупнообломочных грунтов и песков через каждые 10 мин в течение первого получаса, 15 мин в течение второго получаса и далее через 30 мин до условной стабилизации деформации грунта; при испытании глинистых грунтов через каждые 15 мин в течение первого часа, 30 мин в течение второго часа, далее через 1 ч до. условной стабилизации деформации грунта.
Испытания просадочных грунтов с замачиванием следует проводить по схеме «двух кривых» или «одной кривой». Выбор схемы испытаний должен быть произведен в зависимости от комплекса характеристик, необходимых для проектирования. За критерий условной стабилизации просадки грунта следует принимать скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за два часа.
По данным испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления S=f(p). На графике проводят осредняющую прямую методом наименьших квадратов или графическим методом.
За начальные значения ро и sо (первая точка, включаемая в осреднение) принимают давление, равное напряжению и соответствующую осадку; за конечные значения рп и Sп - значения pi и Si, соответствующие четвертой точке графика на прямолинейном участке.
Если при давлении pi, приращение осадки будет вдвое больше, чем для предыдущей ступени давления pi-1, а при последующей ступени давления рi+1 приращение осадки будет равно или больше приращения осадки при pi, за конечные значения рп и Sп следует принимать pi-1 и Sп-1,_). При этом количество включаемых в осреднение точек должно быть не менее трех. В противном случае при испытании грунта необходимо применять меньшие ступени давления.
Модуль деформации грунта Е, МПа, вычисляют для линейного участка графика по формуле
(1.44)
- коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,27 для крупнообломочных грунтов; 0,30 — для песков и супесей; 0,35 — для суглинков; 0,42 — для глин;
— коэффициент, принимаемый в зависимости от заглубления штампа h/D (h — глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см; D — диаметр штампа, см);
- коэффициент, принимаемый равным 0,79 для жесткого круглого штампа;
— приращение давления на штамп, МПа, равное Pn-P0
— приращение осадки штампа, соответствующее , см,
определяемое по осредняющей прямой.
Коэффициент принимают равным 1 при испытаниях грунтов штампами в котлованах, шурфах и дудках. При испытаниях грунтов винтовым штампом в буровых скважинах ниже забоя и в массиве без бурения скважин коэффициент принимают в зависимости от отношения h/D по таблице 1.56, где h — глубина расположения штампа относительно поверхности грунта, см.
Примечание — При испытаниях грунта штампом типа III в забое буровых скважин допускается принимать коэффициент , равным 1 независимо от h/D.
Таблица 1.56.
| H/D | >5 | |||||
| KP | 0.9 | 0.82 | 0.77 | 0.73 | 0.7 |
По результатам испытаний просадочных грунтов определяют:
- модуль деформации грунта природной влажности Е и относительную просадочность при заданном давлении р3 — при испытании по схеме «одной кривой»;
- модуль деформации грунта природной влажности Е и в водонасыщенном состоянии (после замачивания), начальное просадочное давление рsL и относительную просадочность при различных давлениях — при испытании по схеме «двух кривых».
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 21; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!