плоскости в приборах одноплоскостного среза. Для получения ф и с необходимо провести срез не менее трех образцов грунта при различных значениях вертикальной нагрузки. По полученным в опытах значениям сопротивления срезу т строят график линейной зависимости т = [(а) и находят угол внутреннего трения ф и удельное сцепление с (рис. 1.5). Раз-
Примечание. Приведенные в таблице зна-<[ения относятся к кварцевым пескам (см- табл. 1.12).
Характеристики прочности ф и с определяют в лабораторных и полевых условиях. Для предварительных, а также окончательных расчетов оснований зданий и сооружений II и III класса допускается принимать значения ф и с по табл. 1.17 и 1.18.
1.5.1. Определение прочностных характеристик в лабораторных условиях
, Б практике исследований грунтов применяют метод среза грунта по фиксированной.
Рис. 1.5. Зависимость сопротивления срезу грунта % от нормального напряжения а
личают две основные схемы опыта: медленный срез предварительно уплотненного до полной консолидации образца грунта (консолидиро-ванно-дренированное испытание) и быстрый срез без предварительного уплотнения (некон-солидированно-недренированное испытание).
ТАБЛИЦА 1.18. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ СЦЕПЛЕНИЙ с, кПа, И УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ф, град, ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯ
Грунт
Показатель текучести
Характеристика
Значения с и ф при коэффициенте пористости е
0,45
0,55
0,65 i 0,75
0,85 0,95
1,05
Супесь
0</; <0,25
ф
30 .
15 27
13 24
0,25</2 <0,75
15 26
13 24
И 21
9 18
Суглинок
0<«/£<0,25
47 26
37 25
31 .24
25 23
22 22
19 20
0,25</; <0,5
39 24
34 23
28 22
23 21
18 19
15 17
0,5</£<0,75
25 19
20 18
16 16
14 14
12 12
Глина
0</<0,25
81 21
68 20
54 19
47 18
41 16
36 14
0,25<7£<0,5
57-18
50 17
43 16
. 37 14
32 11
0,5</£,<0,75
-
45 15
41 14
36 12
33 10
29 7
15. Прочность грунтов
Значения ф и с, полученные по методике медленного консолидированного среза, используются для определения расчетного сопротивления грунта, а также для оценки несущей способности основания, находящегося в стабилизированном состоянии (все напряжения от внешней нагрузки восприняты скелетом грунта). Значения ф и. с, полученные по методике быстрого неконсолидированного среза, используются для определения несущей способности медленно уплотняющихся водонасыщенных суглинков и глин, илоз, сапропелей, заторфо-ванных грунтов и торфов. В таких грунтах возможно возникновение нестабилизированно-го состояния (наличие избыточного давления в поровой воде) вследствие их медленной консолидации или быстрой передачи нагрузки от сооружения (силосы, резервуары, склады сырья и т. п.).
Метод определения характеристик прочности ф и - с в условиях трехосного сжатия в большей степени соответствует напряженному состоянию грунта в основании сооружения. Испытание проводится на приборе, в котором образец грунта подвергается всестороннему гидростатическому давлению и добавочному вертикальному (осевому). Для определения прочностных характеристик грунтов проводят серию испытаний при различных соотношениях давлений, доводя образец до разрушения. В результате каждого опыта получают значения наибольшего oi и наименьшего Стз главных нормальных напряжений в момент разрушения. Графически зависимость между главными касательными и нормальными напряжениями представляют с помощью кругов Мора, каждый из которых строится на разности напряжений Gx и Оз (рис. 1.6). Общая касатель-
1? 4 4 4
Рис. 1.6. Круги Мора по результатам испытания грунта в приборе трехосного сжатия
пая к этим кругам удовлетворяет условию прочности (1.5) и позволяет определить характеристики ф и с.
В приборах трехосного сжатия проводят следующие исп.ытания:
недренированное--дренирование воды из
образца грунта отсутствует в течение всего опыта;
консолидированно-недренированное - дренирование обеспечивается в процессе приложения гидростатического давления и образец полностью уплотняется; в процессе приложения осевых нагрузок дренирование отсутствует;
дренированное - дренирование обеспечивается в течение всего испытания.
Недренированные испытания водонасыщенных грунтов проводят для определения прочностных характеристик, выражаемых через общие (тотальные) напряжения. Дренированные испытания проводят для определения прочностных характеристик, выражаемых через эффективные напряжения. При этом в процессе опыта должно быть достигнуто полностью консолидированное состояние грунта. Прочностные характеристики грунтов, выражаемые через эффективные напряжения, могут быть определены также для образцов грунта, испытанных в неполностью консолидированном состоянии, при условии измерения в процессе опыта давления в поровой воде.
Количественной характеристикой прочности скальных грунтов является предел прочности на одноосное сжатие Rc, определяемый раздавливанием образца грунта и вычисляемый по формуле
Rc = P/F, {U6)
где Р - нагрузка в момент разрушения образца rpyi-rra; F - площадь поперечного сечения образца грунта.
1.5.2. Определение прочностных характеристик в полевых условиях
Полевое испытание на срез в заданной плоскости целика грунта, заключенного в кольцевую обойму, аналогично лабораторному испытанию на срез в одноплоскостных срезных приборах. Испытания проводятся в шурфах, котлованах, штреках и т. д. Для получения характеристик ф и с определяют сопротивление срезу не менее чем трех целиков при различных вертикальных нагрузках. Схемы испытаний принимаются те лее, что и в лабораторных условиях. Значения ф и с находят на основе построения зависимости (1.5), как это показано на рис. 1.5.
Полевое определение характеристик ф и с в стенах буровой скважины проводится методами кольцевого и поступательного среза. Схемы испытаний приведены на рис. 1.7. Эти методы применяются для испытаний грунтов на глубинах до 10 м (кольцевой срез) и до 20 м (поступательный срез). В методе кольцевого среза используется распорный штамп с продольными лопастями, в методе поступательно-
то среза - с поперечными лопастями. С помо-ш;ью распорного штампа лопасти вдавливаются в стенки скважины и создается нормальное давление на стеики. В методе кольцевого среза грунт срезается вследствие приложения крутящего момента, а з методе поступательного среза - выдергивающей силы. Для получения ф и с необсодимо провести не менее трех срезов при различных нормальных давлениях на стенки сквалсииы и построить зависимость т=/(о) (см. рис. 1.5).
Метод вращательного среза с помощью крыльчатки, вдавливаемой в массив грунта или в забой буровой скважины (см. рис. 1.7),
М 6}
И
Рис. 1.7. Схемы испытаний грунта в скважинах на
срез
а - кольцевой; б -- поступательный; е - вращательный крыльчаткой: 1 - лопасти; 2 - распорные штампы; 3 - скважины; 4 ~ штаиги; 5 - устройства для создания и измерения усилия
позволяет определить сопротивление срезу т, поэтому его рекомендуется применять при слабых пылевато-глинистых грунтах, илах, сапро-пелях, заторфованных грунтах и торфах, так как для них угол внутреннего трения практически равен нулю и можно прииять с=т. Ис-пытания крыльчаткой проводят на глубинах до 20 м.
Для определения характеристик прочности в полевых условиях применяют методы выпирания и обрушения грунта в горных выработках. Значения ф и с вычисляют из условий предельного равновесия выпираемого и обру-шаемого массива грунта.
Угол внутреннего трения песчаных грунтов может быть определен с помощью статического и динамического зондирования. По данным статического зондирования угол ф имеет следующие значения:
\, МПа Ф, град .
2 28
4 30
7 32
12 20 30 34 35 38
Значения ф по данным динамического зондирования приведены в табл. 1.19. Для сооружений I и П класса является обязательным сопоставление данных зондирования с результа-
тами испытаний тех же грунтов на срез. Дл! сооружений III класса допускается определять ф только по результатам зондирования
ТАБЛИЦА 1.18. ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВ
ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ф ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО, ЗОНДИРОВАНИЯ
Песок
Значения ф, град, при q, МПа
Крупный и средней крупности . . . . Мелкий . . . , Пылеватый . . .
30 28 26
33 30 28
36 33 30
35 32
40 37 34
41 38 35
Характеристикой степени водопроницаемо сти грунта является коэффициент фильтрации представляющий собой скорость фильтрации при градиенте напора, равном единице. Ско рость фильтрации воды в грунтах и характе ризуется законом Дарси:
у = МЯ = А7, (1.7
где k -- коэффициент фильтрации; / - градиент на пора при разности напоров ЛЯ и длине пути фильт рации /.
За скорость фильтрации принимается рас ход воды в единицу времени, отнесенный i площади поперечного сечения образца грунта
Коэффициент фильтрации определяется i лабораторных условиях в фильтрационных при борах и в полевых условиях с помощью опыт
ТАБЛИЦА 1.20. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ГРУНТОВ
Грунт
fe,M/cyT
Галечииковый (чистый) . . . .
Гравийный (чпстый) ......
Крупнообломочный с песчаным заполнителем . ........
