RU2310039C2 - Method and device for ground testing by rod punch - Google Patents
Method and device for ground testing by rod punch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310039C2 RU2310039C2 RU2004108778/03A RU2004108778A RU2310039C2 RU 2310039 C2 RU2310039 C2 RU 2310039C2 RU 2004108778/03 A RU2004108778/03 A RU 2004108778/03A RU 2004108778 A RU2004108778 A RU 2004108778A RU 2310039 C2 RU2310039 C2 RU 2310039C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stamp
- ground
- clay
- rod
- dynamometer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к испытаниям грунтов статической нагрузкой в шурфах реконструируемых зданий и в строительных котлованах экспресс-методом.The invention relates to tests of soils by a static load in the pits of reconstructed buildings and in construction pits by the express method.
Способ испытания стержневым штампом заключается в том, что (см. фиг.1) штамп в виде стержня 1 (преимущественно диаметром d от 5 до 20 мм) вдавливается в грунт статической нагрузкой, развиваемой от руки испытателя при надавливании на расположенный на верхнем конце стержня 1 динамометр 2 через рукоятку 3, с одновременной фиксацией усилия вдавливания и величины погружения стержня в грунт (см. фиг.2).The method of testing with a rod stamp is that (see Fig. 1) a stamp in the form of a rod 1 (mainly with a diameter of d from 5 to 20 mm) is pressed into the ground by a static load developed by the hand of the tester by pressing on the rod located at the upper end of the rod 1 dynamometer 2 through the handle 3, with simultaneous fixation of the indentation force and the value of the immersion of the rod in the ground (see figure 2).
Экспериментально установлено, что при заданном размере поперечного сечения стержневого штампа развиваемое в результате его вдавливания усилие F (ниже верхнего слоя разрыхленного грунта) пропорционально глубине погружения штампа h и удельному сцеплению с глинистых грунтов или квадрату тангенса угла внутреннего трения φ песка (см. фиг.3).It was experimentally established that for a given cross-sectional size of the core stamp, the force F developed as a result of its indentation (below the upper layer of loosened soil) is proportional to the depth of immersion of the stamp h and the specific adhesion from clay soils or the square of the tangent of the angle of friction φ of sand (see Fig. 3 )
где: k1 и k2 - коэффициенты пропорциональности (размерность коэффициентов возникает в связи с необходимостью учета габарита поперечного сечения штампа и удельного веса частиц грунта, то есть величин, значения которых в принципе практически постоянны).where: k 1 and k 2 are proportionality coefficients (the dimensionality of the coefficients arises due to the need to take into account the stamp cross-sectional dimension and the specific gravity of soil particles, that is, quantities whose values are, in principle, practically constant).
Как песчаные, так и глинистые грунты - это дисперсные (дискретные) среды, состоящие из отдельных разобщенных частиц, взаимодействующих между собой лишь по своим контактам. В песках такое взаимодействие частиц аналогично взаимодействию многогранников (в том числе шарообразных) при действии сил трения, возникающих в результате распора, под влиянием веса грунта и передаваемой нагрузки, а в глинах - аналогично взаимодействию пластин, притягиваемых между собой молекулярными силами. Именно благодаря этому взаимодействию осуществляется сопротивление грунтов внешним нагрузкам, а условие (1) может приближенно подтверждено теоретически. По указанным причинам сжатие грунтов следует также рассматривать как происходящий внутри грунта процесс преодоления и восстановления предельного равновесия частиц грунта на микроуровне, сопровождающийся появлением дефектов и их залечиванием при уменьшении пористости грунта. Поэтому деформационные характеристики грунтов, называемые модулями деформации, фактически являются функцией их прочностных характеристик. Это хорошо подтверждается сопоставлением прочностных и деформационных характеристик грунтов.Both sandy and clay soils are dispersed (discrete) media consisting of separate disparate particles interacting only by their contacts. In sands, this interaction of particles is similar to the interaction of polyhedra (including spherical) under the action of friction forces resulting from a spread, under the influence of soil weight and transmitted load, and in clays, it is similar to the interaction of plates attracted by molecular forces. It is thanks to this interaction that the soil is resisted by external loads, and condition (1) can be approximately confirmed theoretically. For these reasons, soil compression should also be considered as the process of overcoming and restoring the ultimate equilibrium of soil particles at the micro level, occurring inside the soil, accompanied by the appearance of defects and their healing with a decrease in soil porosity. Therefore, the deformation characteristics of soils, called deformation modules, are actually a function of their strength characteristics. This is well confirmed by a comparison of the strength and deformation characteristics of soils.
На фиг.4 приведена зависимость модуля деформации песков Е от квадрата тангенса угла их внутреннего трения φ, полученная по результатам соответствующей обработки значений этих экспериментально установленных характеристик, используемых в действующих нормах проектирования.Figure 4 shows the dependence of the deformation modulus of the sand E on the square of the tangent of the angle of their internal friction φ, obtained from the corresponding processing of the values of these experimentally established characteristics used in the current design standards.
Из фигуры видно, что такая зависимость может быть с большой степенью достоверности описана уравнениемThe figure shows that such a dependence can be described with a high degree of certainty by the equation
где: В - деформационный параметр прочности песков, равный 60 МПа.where: B is the deformation parameter of the strength of the sand, equal to 60 MPa.
Очень важным является тот факт, что параметр В=60 МПа имеет постоянное значение для всех видов песков (от пылеватых до гравелистых) при любой их плотности (коэффициенты пористости от 0,45 до 0,75), а следовательно, является параметром системы песчаных частиц.It is very important that the parameter B = 60 MPa has a constant value for all types of sand (from dusty to gravelly) at any density (porosity coefficients from 0.45 to 0.75), and therefore is a parameter of the sand particle system .
Модуль деформации глинистых грунтов аналогично может быть выражен в виде зависимости от основной прочностной их характеристики - удельного сцепления, согласно фиг.5, где дано построение такой зависимости.The deformation modulus of clay soils can likewise be expressed as a function of their basic strength characteristics — specific adhesion, according to FIG. 5, where such a relationship is constructed.
где: D - деформационный параметр прочности глинистых грунтов с водоколлоидными связями, равный для глин D=400, а для суглинков D=800.where: D is the deformation parameter of the strength of clay soils with water-colloidal bonds, equal for clays D = 400, and for loams D = 800.
Установленные соотношения модуля деформации глинистых грунтов и их сцепления, также как в песках, справедливо при широком диапазоне изменения пористости грунтов (от 0,35 до 1,05) и показателя текучести (0≤JL<0,75), то есть практически для любых видов глинистых грунтов, характеризующихся наличием водоколлоидных связей и наиболее часто (80% и более) используемых в качестве оснований зданий и сооружений.The established ratios of the modulus of deformation of clay soils and their adhesion, as well as in sands, are valid for a wide range of changes in soil porosity (from 0.35 to 1.05) and yield index (0≤J L <0.75), i.e., practically for any types of clay soils characterized by the presence of water-colloidal bonds and most often (80% or more) used as the bases of buildings and structures.
Заявленным изобретением конструкция штампа в виде стержня, как установлено опытными данными, позволяет моделировать его боковой поверхностью процесс деформирования грунтов и по данным его нагружения статической нагрузкой определять их модуль деформации. Указанный признак изобретения подтверждается опытными данными фиг.3, 4 и 5, а также зависимостями (1), (2) и (3), полученными по ним.According to the claimed invention, the design of a stamp in the form of a rod, as established by experimental data, allows us to model the soil deformation process with its lateral surface and determine their deformation modulus by the data of its loading with a static load. The indicated feature of the invention is confirmed by the experimental data of figures 3, 4 and 5, as well as the dependencies (1), (2) and (3) obtained from them.
Поскольку рабочим органом штампа в виде стержня по заявленному изобретению является его боковая поверхность, существенным элементом является ее развитие, то есть увеличение ее площади при уменьшенной площади поперечного сечения стержня, что реализуется за счет применения стержня штампа диаметром 5...20 мм, при длине в 80 раз превышающей указанный размер его поперечного сечения.Since the working body of a stamp in the form of a rod according to the claimed invention is its lateral surface, an essential element is its development, that is, an increase in its area with a reduced cross-sectional area of the rod, which is realized through the use of a stamp rod with a diameter of 5 ... 20 mm, with a length 80 times the indicated cross-sectional size.
Стержневой штамп с целью повышения эксплуатационной надежности может выполняться с уширенной головной частью, обеспечивающей более жесткое крепление к нему механического пружинного динамометра и создание упора для извлечения стержня из грунта после окончания испытаний.In order to increase operational reliability, the core stamp can be performed with a broadened head part, which provides a more rigid attachment of a mechanical spring dynamometer to it and creates a stop for removing the rod from the soil after testing.
Возможность осуществления заявленного изобретения с реализацией его назначения подтверждена изготовлением его опытного образца (фиг.2) и его практическим применением в Москве и Кемерово.The possibility of implementing the claimed invention with the implementation of its purpose is confirmed by the manufacture of its prototype (figure 2) and its practical application in Moscow and Kemerovo.
Опытный образец стержневого штампа был изготовлен диаметром 11,2 мм (площадь штампа 1 см2) и оборудован пружинными динамометрами на 2 кН. Значения k1 и k2 назначались применительно к выбранному при изготовлении стержневого штампа типоразмеру его поперечного сечения с учетом экспериментальных поправок k1=0,9ω; k2=0,9ωγ (где ω - периметр поперечного сечения, γ - удельный вес грунта).A prototype core stamp was made with a diameter of 11.2 mm (stamp area 1 cm 2 ) and equipped with spring dynamometers 2 kN. The values of k 1 and k 2 were assigned in relation to the size of its cross section selected in the manufacture of the core stamp, taking into account the experimental corrections k 1 = 0.9ω; k 2 = 0.9ωγ (where ω is the perimeter of the cross section, γ is the specific gravity of the soil).
Работоспособность изготовленного стержневого штампа может быть проиллюстрирована на примере оценки характеристик грунтов в котлованах строившегося дома в Красногорске. При этом погружение штампа осуществлялось на различных участках котлована, грунты которых визуально отличались. На фиг.6 приведены результаты наиболее характерных зависимостей возникающего усилия вдавливания штампа от глубины его погружения в глинистые грунты этих котлованов. Обработка указанных зависимостей в соответствии с формулами (1), (2) и (3) показала, что преобладающие грунты на уровне подошвы фундаментной плиты возводимого дома могут быть оценены как имеющие удельное сцепление с от 14 до 18 МПа и модуль деформации Е в среднем 11 МПа. По материалам выполненных изысканий (в том числе с проведением компрессионных и сдвиговых испытаний) на территории этого здания указанные характеристики определены для сцепления 12...17 кПа и модуля деформации ~12 МПа.The performance of the manufactured core stamp can be illustrated by the example of evaluating the characteristics of soils in the pits of a house under construction in Krasnogorsk. In this case, the dipping of the stamp was carried out in various parts of the pit, the soils of which were visually different. Figure 6 shows the results of the most characteristic dependencies of the emerging force of indentation of the stamp on the depth of its immersion in the clay soils of these pits. The processing of these dependencies in accordance with formulas (1), (2) and (3) showed that the prevailing soils at the level of the base of the foundation plate of a house being built can be estimated as having specific adhesion from 14 to 18 MPa and a strain modulus E of 11 on average MPa Based on the materials of the performed surveys (including those with compression and shear tests) on the territory of this building, these characteristics are determined for adhesion of 12 ... 17 kPa and a deformation modulus of ~ 12 MPa.
Сравнение полученных данных при испытании грунтов стержневым штампом с данными изысканий свидетельствует о хорошей их сходимости.Comparison of the data obtained when testing soils with a rod stamp with the survey data indicates their good convergence.
Техническим результатом, достигнутым заявленным изобретением, является экспресс-метод (способ) и устройство для его реализации, позволяющее производить оценку деформируемости грунтов путем определения модуля их деформации. Указанное устройство в результате замены стандартных штампов плоского типа на штамп в виде стержня позволяет статическое нагружение грунта производить непосредственно за счет силы руки испытателя. Заявленным изобретением впервые обеспечивается создание удобного портативного устройства для определения модуля деформации грунтов в полевых условиях.The technical result achieved by the claimed invention is the express method (method) and a device for its implementation, which allows to evaluate the deformability of soils by determining the modulus of their deformation. The specified device as a result of replacing standard flat type dies with a stamp in the form of a rod allows static soil loading to be carried out directly due to the strength of the hand of the tester. The claimed invention for the first time provides the creation of a convenient portable device for determining the module of soil deformation in the field.
Прототипом рассматриваемого изобретения можно считать описываемые ниже ранее опубликованные изобретения.The prototype of this invention can be considered described below previously published invention.
1. Известен способ испытания грунта статической нагрузкой [1]. Это изобретение относится к испытаниям грунтов статической нагрузкой при инженерных изысканиях в строительстве, преимущественно экспресс-методом, с использованием плоского и винтового штампов, а также сдвигомера и инвентарной сваи. Указанный способ испытания грунта статической нагрузкой заключается в том, что буровой установкой закручивают в грунт отстоящую от точки испытания винтовую сваю, перемещают буровую установку до размещения оси вращателя на точку испытания, разбуривают скважину до заданной глубины и опускают на забой скважины на колонне труб соответствующий заданному методу испытаний рабочий наконечник, после чего на верхний конец колонны труб устанавливают оголовник, гидродомкрат, а затем устанавливают реперную систему и измерительные приборы - индикаторы и испытывают грунт с проведением необходимого количества ступеней нагрузки.1. A known method of testing soil with static load [1]. This invention relates to tests of soils by static load during engineering surveys in construction, mainly by the express method, using flat and screw dies, as well as a shift meter and inventory piles. The indicated method of testing the soil with static load consists in screwing a screw pile spaced from the test point into the soil, moving the drilling rig to the axis of the rotator at the test point, drilling the well to a predetermined depth, and lowering it to the bottom of the well on the pipe string corresponding to the specified method test the working tip, after which on the upper end of the pipe string install a headband, a hydraulic jack, and then install a reference system and measuring instruments - indicator Ators and test the soil with the necessary number of load steps.
2. Известна установка для испытания грунтов статической нагрузкой [1], в соответствии с которой на забой шурфа устанавливают штамп со стойкой, завинчивают в ненарушенный массив (или лидерные скважины) анкерные сваи. На верх стойки устанавливают гидроцилиндр. Затем устанавливают реперную систему и начинают испытания. Для этого устанавливают тарированный груз, соответствующий первой ступени нагрузки. После окончания испытания грунта первой ступенью нагрузки на площадку устанавливают другой тарированный груз, соответствующий второй ступени. Далее нагружение повторяют до заданной величины.2. A known installation for testing soils with static loads [1], according to which a stamp with a stand is installed on the bottom of the pit, screw anchor piles are screwed into an undisturbed array (or leader wells). A hydraulic cylinder is installed on top of the rack. Then establish a benchmark system and begin testing. To do this, set the calibrated load corresponding to the first stage of the load. After the soil test is completed by the first stage of the load, another calibrated load corresponding to the second stage is installed on the site. Further loading is repeated to a predetermined value.
Предлагавшиеся ранее описанные выше предложения по способам полевых испытаний грунтов штампами в шурфах и котлованах весьма громоздки и не отвечают требованиям экспресс-методов. Предлагаемое изобретение направлено на устранение этого недостатка.The previously proposed proposals on methods for field testing of soils with dies in pits and pits are very cumbersome and do not meet the requirements of express methods. The present invention aims to eliminate this disadvantage.
Источники информацииInformation sources
1. Патент Российской Федерации RU (11) 2212494 (13) С1 (51) Е02D 1/00 (54) «Способ испытания грунта статической нагрузкой» от 20.09.2003 г. Бюл. № 26.1. Patent of the Russian Federation RU (11) 2212494 (13) С1 (51) Е02D 1/00 (54) “Method for testing soil with static load” dated September 20, 2003 Bull. Number 26.
2. Авторское свидетельство СССР (19) SU 1622506 A1 (51) 15 G02D 1/100 «Установка для испытания грунтов статической. нагрузкой» от 23.01.1991 г. Бюл. № 3.2. USSR author's certificate (19) SU 1622506 A1 (51) 15 G02D 1/100 “Installation for testing soil static. load "from 23.01.1991, bull. Number 3.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108778/03A RU2310039C2 (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Method and device for ground testing by rod punch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108778/03A RU2310039C2 (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Method and device for ground testing by rod punch |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004108778A RU2004108778A (en) | 2005-10-20 |
RU2310039C2 true RU2310039C2 (en) | 2007-11-10 |
Family
ID=35862380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004108778/03A RU2310039C2 (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Method and device for ground testing by rod punch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2310039C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558819C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Instrument for determining deformation and strength properties of soil |
RU2600494C2 (en) * | 2015-02-11 | 2016-10-20 | Герман Павлович Постоев | Method of soils mechanical properties determining |
RU189973U1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-06-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Device for determining the total friction-adhesion force between the soil and the surface of the foundations with different irregularities at the operation stage |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548749C1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-04-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Device for measuring ground distortion in seasonal freezing and thawing |
-
2004
- 2004-03-25 RU RU2004108778/03A patent/RU2310039C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2558819C1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) | Instrument for determining deformation and strength properties of soil |
RU2600494C2 (en) * | 2015-02-11 | 2016-10-20 | Герман Павлович Постоев | Method of soils mechanical properties determining |
RU189973U1 (en) * | 2019-03-29 | 2019-06-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Device for determining the total friction-adhesion force between the soil and the surface of the foundations with different irregularities at the operation stage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004108778A (en) | 2005-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
O'Neill | Side resistance in piles and drilled shafts | |
Seidel et al. | A new socket roughness factor for prediction of rock socket shaft resistance | |
Paik et al. | Determination of bearing capacity of open-ended piles in sand | |
Hakala et al. | Estimating the transversely isotropic elastic intact rock properties for in situ stress measurement data reduction: a case study of the Olkiluoto mica gneiss, Finland | |
Nazzal et al. | Evaluating the light falling weight deflectometer device for in situ measurement of elastic modulus of pavement layers | |
CN104142388B (en) | Original position static(al) press-in test method in boring | |
Fahmy et al. | Axial performance of helical tapered piles in sand | |
Robertson et al. | Characterization of unsaturated mine waste: a case history | |
Alnuaim et al. | Performance of micropiled raft in clay subjected to vertical concentrated load: Centrifuge modeling | |
US20200109533A1 (en) | Portable mini dynamic penetration and torque (mdpt) device | |
Porbaha | State of the art in quality assessment of deep mixing technology | |
CN108867605B (en) | A kind of vehicle-mounted feeler inspection device | |
RU2310039C2 (en) | Method and device for ground testing by rod punch | |
Voyiadjis et al. | Determination of hydraulic conductivity using piezocone penetration test | |
Al-Soudani et al. | An experimental study on bearing capacity of steel open ended pipe pile with exterior wings under compression load | |
Manandhar et al. | Response of tapered piles in cohesionless soil based on model tests | |
Coop et al. | The axial capacity of driven piles in clay | |
Yu | James K. Mitchell Lecture. In situ soil testing: from mechanics to interpretation | |
White | A laboratory investigation into the behaviour of sand at low confining stresses | |
Komolafe et al. | Impact of suction on the near surface lateral soil response using centrifuge modeling | |
Agustian et al. | Strength and deformation characteristics of scoria in triaxial compression at low confining stress | |
Shivamanth et al. | Study of the light weight deflectometer and reviews | |
Ng et al. | Understanding the responses of surrounding soils to pile setup from medium-scale experiments and cone penetration tests | |
Reese et al. | Method of analysis of piles under lateral loading | |
Marefat et al. | Natural pore pressure fluctuations as an indicator of shallow aquitard continuity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080326 |