RU2750919C1 - Method for testing ground foundation with pile - Google Patents

Method for testing ground foundation with pile Download PDF

Info

Publication number
RU2750919C1
RU2750919C1 RU2020135358A RU2020135358A RU2750919C1 RU 2750919 C1 RU2750919 C1 RU 2750919C1 RU 2020135358 A RU2020135358 A RU 2020135358A RU 2020135358 A RU2020135358 A RU 2020135358A RU 2750919 C1 RU2750919 C1 RU 2750919C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pile
settlement
soil
rate
vertical
Prior art date
Application number
RU2020135358A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Алексеевич Ляшенко
Виктор Викторович Денисенко
Максим Борисович Мариничев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority to RU2020135358A priority Critical patent/RU2750919C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2750919C1 publication Critical patent/RU2750919C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00Investigation of foundation soil in situ

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to construction, namely to methods for testing piles with static load. The method for testing the ground foundation with a pile includes the application of a pressing force continuously increasing at a constant speed to the model pile, synchronous registration of the pressing force, the time of its application and the pile sediment with a step of 0.005 mm of the pile sediment. As a model pile, a natural bored pile is used in the foundation of the structure. At the lower end of the model pile, a ground pressure sensor is placed. On the side surface of the model pile, meters of vertical ground deformation relatively to the side surface of the pile are placed. At the levels of the meters, depth marks are placed along a closed contour in the plan with a radius of 1-2 of the pile diameter from the pile axis in the directions from the axis of the model pile to neighboring working piles in this pile foundation. Vertical ground deformation relatively to the side surface of the pile, vertical movements of depth marks, ground pressure under the lower end of the pile, which is synchronous to registering pile sediment with a step of 0.005 mm of pile sediment, are additionally registered. After reaching the final value of the indentation force at its constant value, until the model pile sediment is stabilized according to the condition of 0.005 mm/h, the pile sediment, the time of its registration, the vertical ground deformations relatively to the side surface of the pile and the vertical movements of the depth marks at all levels of their placement and the ground pressure under the lower end of the pile, which is synchronous to the pile sediment with a step of 0.005 mm of the pile sediment, are synchronously recorded. According to the measurement data, the cycles of changes in the pile sedimentation rate are distinguished. The values of vertical ground deformations relatively to the side surface of the pile and vertical movements of the depth marks are distinguished, which are synchronous to the bursts of the pile sedimentation rate. The lengths of the projections of the traces of shear and separation cracks on the horizontal plane are calculated and taken as the horizontal dimensions of the pile base. Additionally, the position of the beginning of the shear and ground separation crack is determined. The directions of the greatest slopes of the surfaces of the depth marks movement are determined. Based on the obtained data, the increments of elastic and plastic deformation of the ground base are calculated in each cycle of changes in the sedimentation rate of the model pile. The increments of the resistance of the ground base to the immersion of the working pile and the corresponding increments of elastic and plastic deformations of the ground base in the entire range of the pressing force are determined. The load-bearing capacity of the working pile is determined by the condition of limiting its precipitation. The increments of the vertical and horizontal components of the elastic reaction of the ground base for the working pile are calculated at distances equal to the horizontal dimensions of the base.
EFFECT: increasing reliability and accuracy of determining the load-bearing capacity of the working pile in the foundation of the structure, the resistance of the ground base to the immersion of the pile, determining the size of the ground base of the pile at different levels along the length of the pile and the forces exerting influence from the tested pile to neighboring piles in this pile foundation.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, а именно к способам испытания свай статической нагрузкой.The invention relates to construction, and in particular to methods for testing piles with a static load.

Известен способ измерения деформаций грунтов вблизи микромодельной сваи, включающий измерение осадки микромодельной сваи и вертикальных перемещений глубинных марок в грунте, расположенных на одной глубине от дневной поверхности грунтового массива, причем вертикальную нагрузку передают на сваю ступенями, а осадку микромодельной сваи и перемещения грунтовых марок одновременно измеряют после стабилизации их перемещения [Пономарев А.Б., Голубев К.В. Распределение напряжений и деформаций в активной зоне модели одиночной микромодельной сваи с уширением на конце при ее нагружении статической вертикальной нагрузкой // Городские агломерации на оползневых территориях. Матер. III Междунар. науч. конф., посвященной 75-летию строит, образования в Волгограде 14-16 декабря 2005 г., г. Волгоград. Ч. II. - С. 9-15].There is a known method for measuring soil deformations near a micro-model pile, including measuring the settlement of a micro-model pile and vertical displacements of deep marks in the soil located at the same depth from the day surface of the soil massif, and the vertical load is transferred to the pile in steps, and the settlement of the micro-model pile and the movement of soil marks are simultaneously measured after stabilization of their movement [Ponomarev AB, Golubev KV. Distribution of stresses and deformations in the active zone of the model of a single micromodel pile with widening at the end when it is loaded with a static vertical load // Urban agglomerations in landslide territories. Mater. III Int. scientific. Conf. dedicated to the 75th anniversary of building, education in Volgograd December 14-16, 2005, Volgograd. Part II. - S. 9-15].

Недостатками способа являются:The disadvantages of this method are:

- режим приложения вдавливающей нагрузки ступенями с выдержкой до стабилизации осадки микромодельной сваи не соответствует режиму нагружения свай в фундаменте при строительстве сооружений, при котором нагрузка увеличивается практически постоянно [см. Россихин Ю.В., Битайнис А.Г. Осадки строящихся сооружений. - Рига: Зинатне, 1980. - 339 с.] и не позволяет связать ее с режимом нагружения сваи в фундаменте сооружения и строго обосновать их подобие;- the mode of applying an indentation load by steps with holding until the settlement of the micro-model pile stabilizes does not correspond to the mode of loading the piles in the foundation during the construction of structures, in which the load increases almost constantly [see. Yu.V. Rossikhin, A.G. Bitainis Precipitation of structures under construction. - Riga: Zinatne, 1980. - 339 p.] And does not allow to associate it with the loading mode of the pile in the foundation of the structure and to strictly substantiate their similarity;

- отсутствие измерений вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности микромодельной сваи не позволяет корректно описать деформации грунта в месте непосредственного взаимодействия его со сваей: непрерывность или разрыв вертикальных перемещений грунта относительно сваи, а также выявить появление в грунте трещин сдвига и отрыва.- the lack of measurements of vertical soil deformations relative to the lateral surface of the micro-model pile does not allow to correctly describe the soil deformations in the place of its direct interaction with the pile: continuity or rupture of vertical soil displacements relative to the pile, as well as to reveal the appearance of shear and separation cracks in the soil.

Известен способ испытания грунтового основания сваей, включающий приложение на модельную сваю вдавливающей силы, непрерывно возрастающей с постоянной скоростью, определяемой в зависимости от диаметра сваи и физических свойств грунта, синхронную регистрацию вдавливающей силы, времени ее приложения и осадки сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, разбиение графика зависимости скорости осадки сваи от вдавливающей силы на три участка по средней скорости осадки сваи в каждом из них и расчет несущей способности рабочей сваи по значению вдавливающей силы в конце 2-го участка графика и по коэффициентам подобия модельной свае [Патент на изобретение РФ №2502847, E02D 33/00. Способ определения несущей способности модельной сваи / Денисенко В.В., Ляшенко П.А. и др. // Изобретения. Полезные модели, 2013, №36. - (прототип)].There is a known method of testing a soil foundation by a pile, which includes the application of an indentation force to a model pile, continuously increasing at a constant speed, determined depending on the diameter of the pile and the physical properties of the soil, synchronous registration of the indentation force, the time of its application and settlement of the pile with a step of 0.005 mm of settlement of the pile, dividing the graph of the dependence of the rate of settlement of the pile on the pressing force into three sections according to the average rate of settlement of the pile in each of them and calculating the bearing capacity of the working pile by the value of the pressing force at the end of the 2nd section of the graph and by the coefficients of similarity of the model pile [Patent for invention of the Russian Federation No. 2502847, E02D 33/00. Method for determining the bearing capacity of a model pile / Denisenko V.V., Lyashenko P.A. et al. // Inventions. Utility Models, 2013, No. 36. - (prototype)].

Недостатками способа являются:The disadvantages of this method are:

- не обеспечивает подобие нагружения модельной и рабочей свай в фундаменте сооружения и, соответственно, достоверность получаемых результатов для рабочей сваи;- does not ensure the similarity of loading of the model and working piles in the foundation of the structure and, accordingly, the reliability of the results obtained for the working pile;

- отсутствие измерений вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи и в активной зоне грунтового основания не позволяет оценивать деформации грунтового основания вокруг ствола сваи, вызванные осадкой сваи и образованием трещин сдвига и отрыва, положение мест образования трещин сдвига и отрыва и получать пространственное представление о форме грунтового основания сваи по всей ее длине, об асимметрии основания в разных его уровнях в процессе нагружения сваи [см. Ляшенко П.А., Денисенко В.В., Мариничев М.Б. Исследования работы оснований буронабивных свай // Строительство: Новые технологии - новое оборудование, 2019, №7, С. 18-23];- the lack of measurements of the vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile and in the active zone of the soil foundation does not allow assessing the deformations of the soil foundation around the pile shaft caused by settlement of the pile and the formation of shear and shear cracks, the position of the places of formation of shear cracks and separation and to obtain a spatial idea of the shape of the base of the pile along its entire length, about the asymmetry of the base at its different levels in the process of loading the pile [see. Lyashenko P.A., Denisenko V.V., Marinichev M.B. Research of the work of the foundations of bored piles // Construction: New technologies - new equipment, 2019, No. 7, pp. 18-23];

- отсутствие связи параметров размещения глубинных марок в плане вокруг ствола модельной сваи снижает достоверность оценки механического влияния рабочей сваи на соседние с ней сваи в фундаменте;- the lack of connection between the parameters of the placement of depth marks in the plan around the trunk of the model pile reduces the reliability of the assessment of the mechanical effect of the working pile on the adjacent piles in the foundation;

- отсутствие данных о размере и местоположении в грунтовом основании трещины сдвига и отрыва при нагружении сваи не позволяет определять размеры основания и зону его влияния на соседние сваи в свайном фундаменте;- the lack of data on the size and location in the soil base of the shear and separation cracks during pile loading does not allow determining the size of the base and the zone of its influence on adjacent piles in the pile foundation;

- отсутствие измерения давления грунта непосредственно под нижним концом модельной сваи затрудняет оценку распределения сопротивления модельной сваи между нижним концом и боковой периферией основания сваи;- the lack of soil pressure measurement directly under the lower end of the model pile makes it difficult to assess the distribution of the resistance of the model pile between the lower end and the lateral periphery of the pile base;

- формулировка условий подобия не учитывает существенные изменения параметров сопротивления основания в ходе нагружения сваи.- the formulation of similarity conditions does not take into account significant changes in the parameters of the foundation resistance during the loading of the pile.

Задача изобретения - повышение достоверности и точности определения несущей способности рабочей сваи в фундаменте сооружения, сопротивления грунтового основания погружению сваи, определения размеров грунтового основания сваи в разных уровнях по длине сваи и сил, оказывающих влияние от испытываемой сваи на соседние сваи в данном свайном фундаменте.The objective of the invention is to increase the reliability and accuracy of determining the bearing capacity of the working pile in the foundation of the structure, the resistance of the soil base to the immersion of the pile, determining the dimensions of the soil base of the pile at different levels along the length of the pile and the forces that affect the neighboring piles in this pile foundation from the test pile.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе испытания грунтового основания сваей, включающем приложение на модельную сваю вдавливающей силы, непрерывно возрастающей с постоянной скоростью, определяемой в зависимости от диаметра сваи и физических свойств грунта, синхронную регистрацию вдавливающей силы, времени ее приложения и осадки сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, разбиение графика зависимости скорости осадки модельной сваи от вдавливающей силы на три участка по средней скорости осадки сваи в каждом из них и расчет несущей способности рабочей сваи по значению вдавливающей силы в конце 2-го участка графика и по коэффициентам подобия модельной свае, согласно изобретения, в качестве модельной сваи используют натуральную буронабивную сваю в фундаменте сооружения, на нижнем конце модельной сваи размещают датчик давления грунта, на боковой поверхности модельной сваи размещают измерители вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на уровнях середины каждого инженерно-геологического элемента, сложенного глинистым грунтом, в котором сопротивление погружению зонда со скоростью 5 мм/мин при статическом зондировании изменяется циклически, и на этих же уровнях размещают глубинные марки, не менее 4-х, по замкнутому контуру в плане радиусом 1-2 диаметра сваи от оси сваи в направлениях от оси модельной сваи на соседние рабочие сваи в данном свайном фундаменте и фиксируют их координаты в плане относительно сваи, при этом дополнительно регистрируют вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, вертикальные перемещения глубинных марок и давление грунта под нижним концом сваи синхронно регистрации осадки сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, а после достижения конечного значения вдавливающей силы при ее постоянной величине до стабилизации осадки сваи по условию 0,005 мм/ч синхронно регистрируют осадку сваи, время ее наблюдения, вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальные перемещения глубинных марок во всех уровнях их размещения и давление грунта под нижним концом сваи синхронно осадке сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, а по данным измерений рассчитывают ускорение gl, мм/кПа2, осадки сваи по формуле:The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method of testing the soil base with a pile, including the application of an indentation force on a model pile, continuously increasing at a constant speed, determined depending on the diameter of the pile and the physical properties of the soil, synchronous registration of the indentation force, the time of its application and settlement of the pile with a step of 0.005 mm of pile settlement, dividing the graph of the dependence of the settlement rate of the model pile on the pressing force into three sections according to the average rate of settlement of the pile in each of them and calculating the bearing capacity of the working pile by the value of the pressing force at the end of the second section of the graph and by the similarity coefficients model pile, according to the invention, a natural bored pile is used as a model pile in the foundation of the structure, a soil pressure sensor is placed at the lower end of the model pile, meters of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile are placed on the side surface of the model pile at levels the middle of each geotechnical element, composed of clay soil, in which the resistance to immersion of the probe at a speed of 5 mm / min during static sounding changes cyclically, and at the same levels depth marks are placed, at least 4, along a closed contour in the plan with a radius of 1 -2 diameters of the pile from the axis of the pile in directions from the axis of the model pile to adjacent working piles in the given pile foundation and fix their coordinates in plan relative to the pile, while additionally registering vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile, vertical displacements of depth marks and soil pressure under the lower end of the pile synchronously records the settlement of the pile with a step of 0.005 mm of the settlement of the pile, and after reaching the final value of the pressing force at its constant value until stabilization of the settlement of the pile according to the condition 0.005 mm / h, the settlement of the pile, the time of its observation, and vertical deformations of the soil relative to the lateral surface are synchronously recorded piles and vertical strips The placement of depth marks at all levels of their placement and the soil pressure under the lower end of the pile is synchronous with the settlement of the pile with a step of 0.005 mm of the settlement of the pile, and according to the measurements, the acceleration g l , mm / kPa 2 , the settlement of the pile is calculated by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ƒl - скорость осадки сваи, мм/кПа;where ƒ l is the rate of settlement of the pile, mm / kPa;

Figure 00000002
Figure 00000002

sl и Pl - I-е значения осадки сваи, мм, и вдавливающей силы, кПа;s l and P l - I-th values of pile settlement, mm, and pressing force, kPa;

I - номер регистрации значения осадки сваи;I - registration number of the pile settlement value;

выделяют циклы изменения скорости осадки сваи, устанавливая их границы по последнему значению ускорения осадки сваи g при g<0 в каждом i-м цикле изменения скорости осадки сваи, где i - номер цикла изменения скорости осадки сваи, определяют минимальное значение скорости осадки сваи

Figure 00000003
на нисходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g<0, максимальное значение скорости осадки сваи
Figure 00000004
на восходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g≥0 и значения вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальных перемещений глубинных марок, синхронные всплескам скорости осадки сваи, определяемым по условиямthe cycles of change in the rate of settlement of the pile are distinguished, setting their boundaries according to the last value of the acceleration of settlement of the pile g at g <0 in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the pile, where i is the number of the cycle of change in the rate of settlement of the pile, determine the minimum value of the rate of settlement of the pile
Figure 00000003
on the descending branch of the cycle, the rate of settlement of the pile at g <0, the maximum value of the rate of settlement of the pile
Figure 00000004
on the ascending branch of the cycle, the settlement rate of the pile at g≥0 and the values of vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of depth marks, synchronous to bursts of the rate of settlement of the pile, determined by the conditions

Figure 00000005
Figure 00000005

первый всплеск скорости осадки сваи принимают за начало 2-го участка графика зависимости скорости осадки сваи от вдавливающей силы и за начало образования в грунтовом основании первой трещины сдвига и отрыва, а последующие всплески скорости осадки сваи принимают за начало образования других трещин сдвига и отрыва в глинистых грунтах основания и рассчитывают горизонтальные размеры грунтового основания

Figure 00000006
м, в каждом уровне в направлениях от измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на каждую глубинную марку по формулам:the first surge in the settlement rate of the pile is taken as the beginning of the second section of the graph of the dependence of the rate of settlement of the pile on the pressing force and as the beginning of the formation of the first shear and separation crack in the soil base, and subsequent bursts in the rate of settlement of the pile are taken as the beginning of the formation of other shear and separation cracks in clayey base soils and calculate the horizontal dimensions of the subgrade
Figure 00000006
m, in each level in the directions from the meter of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile for each depth mark according to the formulas:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где

Figure 00000009
- расстояние глубинной марки до j-ого измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи в уровне его размещения, м;Where
Figure 00000009
- the distance of the depth mark to the j-th meter of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile at the level of its placement, m;

Figure 00000010
и
Figure 00000011
- вертикальные перемещения глубинной марки и вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи в j-ом уровне размещения, соответственно, синхронные всплескам значений скорости осадки сваи на восходящей ветви i-ого цикла скорости осадки сваи, принимаемые положительными, если их направление совпадает с направлением осадки сваи, мм,
Figure 00000010
and
Figure 00000011
- vertical displacements of the depth mark and vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile at the j-th level of placement, respectively, synchronous to the bursts of the values of the settlement rate of the pile on the ascending branch of the i-th cycle of the settlement rate of the pile, taken positive if their direction coincides with the direction of settlement of the pile , mm,

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
и
Figure 00000014
- вертикальные перемещения глубинной марки и вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи в j-ом уровне размещения, соответственно, синхронные всплескам значений скорости осадки сваи на нисходящей ветви i-ого цикла скорости осадки сваи, принимаемые положительными, если их направление совпадает с направлением осадки сваи, мм,Where
Figure 00000013
and
Figure 00000014
- vertical displacements of the depth mark and vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile at the j-th level of placement, respectively, synchronous to the bursts of the values of the settlement rate of the pile on the descending branch of the i-th cycle of the settlement rate of the pile, taken positive if their direction coincides with the direction of settlement of the pile , mm,

дополнительно определяют положение начала каждой трещины сдвига и отрыва на боковой поверхности сваи по неравенствуadditionally determine the position of the beginning of each shear and tear-off crack on the lateral surface of the pile by the inequality

Figure 00000015
Figure 00000015

где Н - глубина верхней границы инженерно-геологического элемента, в середине которого установлен измеритель вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, м;where H is the depth of the upper boundary of the engineering-geological element, in the middle of which a meter is installed for the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile, m;

Figure 00000016
- глубина точки начала трещины сдвига и отрыва на боковой поверхности сваи, м;
Figure 00000016
- the depth of the point of the beginning of the shear and separation crack on the lateral surface of the pile, m;

Figure 00000017
- глубина точки размещения на боковой поверхности сваи j-го измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, м,
Figure 00000017
- the depth of the point of placement on the lateral surface of the pile of the j-th meter of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile, m,

строят карты перемещений марок для их значений, синхронных с всплесками значений скорости осадки сваи, и рассчитывают значения градиента перемещений глубинных марок в точках их размещенияbuild maps of displacements of marks for their values, synchronous with bursts of values of the rate of settlement of the pile, and calculate the values of the gradient of displacements of depth marks at the points of their placement

Figure 00000018
Figure 00000018

где

Figure 00000019
- вертикальные перемещения глубинной марки, синхронные всплескам значений скорости осадки сваи, мм,Where
Figure 00000019
- vertical displacements of the depth mark, synchronous to the bursts of the values of the settlement rate of the pile, mm,

и определяют направления наибольших уклонов поверхностей перемещений глубинных марок по значениям градиентов их вертикальных перемещенийand determine the directions of the greatest slopes of the displacement surfaces of depth marks by the values of the gradients of their vertical displacements

Figure 00000020
Figure 00000020

где

Figure 00000021
- градиент перемещений глубинных марок в точке размещения глубинной марки в j-ом уровне размещения, д. е.;Where
Figure 00000021
- gradient of displacements of depth marks at the point of placement of the depth mark in the j-th level of placement, f .;

Figure 00000022
- наибольший уклон поверхности перемещений глубинных марок в точке размещения глубинной марки в j-ом уровне размещения, д. е.,
Figure 00000022
- the greatest slope of the surface of displacements of depth marks at the point of placement of the depth mark in the j-th level of placement, i.e.,

определяют приращения осадки модельной сваи на нисходящей ветви

Figure 00000023
и на восходящей ветви
Figure 00000024
и соответствующие им приращения вдавливающей силы
Figure 00000025
и
Figure 00000026
в каждом i-ом цикле изменения скорости осадки модельной сваи, рассчитывают приращения упругой деформаций грунтового основания
Figure 00000027
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000028
и пластической деформаций грунтового основания
Figure 00000029
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000030
в каждом i-ом цикле изменения скорости осадки модельной сваи по формулам:determine the increments of settlement of the model pile on the descending branch
Figure 00000023
and on the ascending branch
Figure 00000024
and the corresponding increments of the pressing force
Figure 00000025
and
Figure 00000026
in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the model pile, the increments of elastic deformations of the soil foundation are calculated
Figure 00000027
on the increment of the pressing force
Figure 00000028
and plastic deformations of the soil base
Figure 00000029
on the increment of the pressing force
Figure 00000030
in each i-th cycle of changing the settlement rate of the model pile according to the formulas:

Figure 00000031
Figure 00000031

Figure 00000032
Figure 00000032

Figure 00000033
Figure 00000033

и определяют приращения сопротивления грунтового основания погружению рабочей сваи и соответствующие им приращения упругих и пластических деформаций грунтового основания во всем диапазоне вдавливающей силы по формулам:and determine the increments of the resistance of the soil base to the immersion of the working pile and the corresponding increments of elastic and plastic deformations of the soil base in the entire range of the pressing force according to the formulas:

Figure 00000034
Figure 00000034

Figure 00000035
Figure 00000035

Figure 00000036
Figure 00000036

Figure 00000037
Figure 00000037

где

Figure 00000038
- соответственно приращения упругих и пластических деформаций грунтового основания в каждом i-ом цикле изменения скорости осадки рабочей сваи, мм, и соответствующие им приращения вдавливающей силы, кН;Where
Figure 00000038
- respectively, the increments of elastic and plastic deformations of the soil base in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the working pile, mm, and the corresponding increments of the pressing force, kN;

Figure 00000039
- коэффициенты подобия рабочей и модельной свай;
Figure 00000039
- coefficients of similarity of working and model piles;

Figure 00000040
- соответственно диаметр рабочей и модельной сваи, м;
Figure 00000040
- respectively, the diameter of the working and model piles, m;

Figure 00000041
Figure 00000041

Figure 00000042
- соответственно скорость нагружения рабочей и модельной сваи, кН/ч;
Figure 00000042
- respectively, the loading rate of the working and model piles, kN / h;

Figure 00000043
- длительность восходящей части цикла изменения скорости осадки модельной сваи, с;
Figure 00000043
- the duration of the ascending part of the cycle of changing the rate of settlement of the model pile, s;

Figure 00000044
- параметры ползучести грунтового основания, с и мм, соответственно, определяемые из уравнения
Figure 00000044
- parameters of the soil base creep, s and mm, respectively, determined from the equation

Figure 00000045
Figure 00000045

затем определяют несущую способность рабочей сваи по условию ограничения ее осадки

Figure 00000046
then the bearing capacity of the working pile is determined according to the condition of limiting its settlement
Figure 00000046

Figure 00000047
Figure 00000047

где

Figure 00000048
сумма приращений осадки рабочей сваи, мм;Where
Figure 00000048
the sum of the increments of the slump of the working pile, mm;

su - предельное значение осадки основания сооружения, мм,s u - the limiting value of the settlement of the foundation of the structure, mm,

и дополнительно рассчитывают приращения вертикальной и горизонтальной составляющих упругой реакции грунтового основания для рабочей сваи

Figure 00000049
на расстояниях, равных горизонтальным размерам основания
Figure 00000050
в каждом j-м уровне размещения измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, по формулам:and additionally calculate the increments of the vertical and horizontal components of the elastic reaction of the soil base for the working pile
Figure 00000049
at distances equal to the horizontal dimensions of the base
Figure 00000050
in each j-th level of placement of the vertical soil deformation meter relative to the lateral surface of the pile, according to the formulas:

Figure 00000051
Figure 00000051

Figure 00000052
Figure 00000052

Figure 00000053
Figure 00000053

где

Figure 00000054
- расчетные приращения вертикальной и горизонтальной составляющих упругой реакции грунтового основания, кН, на расстояниях
Figure 00000055
от оси модельной сваи;Where
Figure 00000054
- calculated increments of the vertical and horizontal components of the elastic reaction of the soil foundation, kN, at distances
Figure 00000055
from the axis of the model pile;

Figure 00000056
Figure 00000056

Figure 00000057
Figure 00000057

где

Figure 00000058
- длина части модельной сваи ниже j-ой трещины, испытывающая на боковой поверхности упругое сопротивление грунтового основания, м; Ge - упругая постоянная грунта, кПа;Where
Figure 00000058
- the length of a part of the model pile below the j-th crack, experiencing the elastic resistance of the soil foundation on the lateral surface, m; G e - elastic soil constant, kPa;

Figure 00000059
- приращение вдавливающей силы в циклах изменения скорости осадки модельной сваи на участке испытания после j-го всплеска до (j+1)-го всплеска скорости ее осадки, кН;
Figure 00000059
- increment of the pressing force in the cycles of change in the settlement rate of the model pile in the test area after the j-th burst before the (j + 1) -th burst of the settlement rate, kN;

Figure 00000060
- приращение упругой осадки грунтового основания на нисходящей части циклов изменения скорости осадки модельной сваи на участке испытания после j-го всплеска до (j+1)-го всплеска скорости ее осадки, мм;
Figure 00000060
- increment of elastic settlement of the soil foundation on the descending part of the cycles of changing the settlement rate of the model pile in the test area after the j-th burst before the (j + 1) -th burst of the settlement velocity, mm;

Figure 00000061
- приращение упругой осадки грунтового основания на восходящей части циклов изменения скорости модельной осадки сваи на участке испытания после j-го всплеска до (j+1)-го всплеска скорости ее осадки, мм;
Figure 00000061
- increment of elastic settlement of the soil foundation on the ascending part of the cycles of changing the rate of model settlement of the pile in the test area after the j-th burst before the (j + 1) -th burst of the rate of its settlement, mm;

Figure 00000062
- приращение сопротивления грунта основания под нижним концом модельной сваи, синхронное приращению упругой осадки грунтового основания
Figure 00000063
кН.
Figure 00000062
- the increment of the soil resistance of the base under the lower end of the model pile, synchronous with the increment of the elastic settlement of the soil base
Figure 00000063
kN.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что в заявляемом способе испытания грунтового основания сваей в качестве модельной сваи используют натуральную буронабивную сваю в фундаменте сооружения, на нижнем конце модельной сваи размещают датчик давления грунта, на боковой поверхности модельной сваи размещают измерители вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на уровнях середины каждого инженерно-геологического элемента, сложенного глинистым грунтом, в котором сопротивление погружению зонда со скоростью 5 мм/мин при статическом зондировании изменяется циклически, и на этих же уровнях размещают глубинные марки, не менее 4-х, по замкнутому контуру в плане радиусом 1-2 диаметра сваи от оси сваи в направлениях от оси модельной сваи на соседние рабочие сваи в данном свайном фундаменте и фиксируют их координаты в плане относительно сваи. В процессе приложения вдавливающей силы дополнительно регистрируют вертикальную деформацию грунтов относительно боковой поверхности сваи, вертикальные перемещения глубинных марок, давление грунта под нижним концом сваи синхронно регистрации осадки сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи. После достижения конечного значения вдавливающей силы при ее постоянной величине до стабилизации осадки модельной сваи по условию 0,005 мм/ч синхронно регистрируют осадку сваи, время ее наблюдения, вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальные перемещения глубинных марок во всех уровнях их размещения, давление грунта под нижним концом сваи синхронно осадке сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи. По данным измерений рассчитывают ускорение g7 осадки сваи по формулам (1-2), выделяют циклы изменения скорости осадки сваи, устанавливая их границы по последнему значению ускорения осадки сваи g при g<0 в каждом i-м цикле изменения скорости осадки сваи, определяют минимальное значение скорости осадки сваи на нисходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g<0, максимальное значение скорости осадки сваи на восходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g≥0 и значения вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальных перемещений глубинных марок, синхронные всплескам скорости осадки сваи, определяемым по условиям (3), первый всплеск скорости осадки сваи принимают за начало 2-го участка графика зависимости скорости осадки сваи от вдавливающей силы и за начало образования в грунтовом основании первой трещины сдвига и отрыва, а последующие всплески скорости осадки сваи принимают за начало образования других трещин сдвига и отрыва в глинистых грунтах основания и рассчитывают горизонтальные размеры грунтового основания

Figure 00000064
в каждом уровне в направлениях от измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на каждую глубинную марку по формулам (4-6), дополнительно определяют положение начала каждой трещины сдвига и отрыва на боковой поверхности сваи по неравенству (7), строят карты перемещений марок для их значений, синхронных с всплесками значений скорости осадки сваи, и рассчитывают значения градиента перемещений глубинных марок в точках их размещения по формуле (8) и определяют направления наибольших уклонов поверхностей перемещений глубинных марок по значениям градиентов их вертикальных перемещений по уравнению (9), определяют приращения осадки модельной сваи на нисходящей ветви
Figure 00000065
и на восходящей ветви
Figure 00000066
и соответствующие им приращения вдавливающей силы
Figure 00000067
в каждом i-ом цикле изменения скорости осадки модельной сваи, рассчитывают приращения упругой деформаций грунтового основания
Figure 00000068
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000069
и пластической деформаций грунтового основания
Figure 00000070
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000071
в каждом i-ом цикле изменения скорости осадки модельной сваи по формулам (10-12) и определяют приращения сопротивления грунтового основания погружению рабочей сваи и соответствующие им приращения упругих и пластических деформаций грунтового основания во всем диапазоне вдавливающей силы по формулам (13-17), затем определяют несущую способность рабочей сваи по условию ограничения ее осадки
Figure 00000072
по формуле (18) и дополнительно рассчитывают приращения вертикальной и горизонтальной составляющих упругой реакции грунтового основания для рабочей сваи
Figure 00000073
на расстояниях, равных горизонтальным размерам основания
Figure 00000074
в каждом j-м уровне размещения измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, по формулам (19-23).The novelty of the proposed technical solution is due to the fact that in the inventive method of testing a soil base with a pile, a natural bored pile is used as a model pile in the foundation of a structure, a soil pressure sensor is placed at the lower end of the model pile, meters of vertical soil deformation relative to the lateral surface are placed on the lateral surface of the model pile piles at the levels of the middle of each engineering-geological element, composed of clay soil, in which the resistance to immersion of the probe at a speed of 5 mm / min during static sounding changes cyclically, and at the same levels depth marks are placed, at least 4, along a closed loop in plan with a radius of 1-2 pile diameters from the axis of the pile in directions from the axis of the model pile to the adjacent working piles in the given pile foundation and fix their coordinates in the plan relative to the pile. In the process of applying the pressing force, the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile, the vertical displacements of the depth marks, the soil pressure under the lower end of the pile are recorded synchronously with the registration of the pile settlement with a pitch of 0.005 mm of the pile settlement. After reaching the final value of the indentation force at its constant value until the settlement of the model pile stabilizes according to the condition of 0.005 mm / h, the settlement of the pile, the time of its observation, vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of depth marks at all levels of their placement, soil pressure are recorded synchronously under the lower end of the pile synchronously with the pile settlement with a pitch of 0.005 mm of the pile settlement. According to the measurement data, the acceleration g 7 of the pile settlement is calculated according to the formulas (1-2), the cycles of change in the rate of settlement of the pile are distinguished, setting their boundaries according to the last value of the acceleration of the settlement of the pile g at g <0 in each i-th cycle of the change in the rate of settlement of the pile, determine the minimum value of the pile settlement rate on the descending branch of the pile settlement rate cycle at g <0, the maximum value of the pile settlement rate on the ascending branch of the pile settlement rate cycle at g≥0 and the values of vertical soil deformations relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of deep marks synchronous to bursts the settlement rate of the pile, determined according to conditions (3), the first burst of the settlement rate of the pile is taken as the beginning of the 2nd section of the graph of the dependence of the rate of settlement of the pile on the pressing force and as the beginning of the formation of the first shear and separation crack in the soil base, and the subsequent bursts of the settlement rate of the pile the base is taken as the beginning of the formation of other shear cracks and separation in clay soils and calculate the horizontal dimensions of the subgrade
Figure 00000064
in each level in the directions from the meter of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile for each depth mark according to the formulas (4-6), additionally determine the position of the beginning of each shear crack and tearing on the lateral surface of the pile according to inequality (7), build maps of displacement marks for their values, synchronous with the bursts of the pile settlement rate, and calculate the values of the gradient of displacements of depth marks at the points of their placement according to formula (8) and determine the directions of the greatest slopes of the surfaces of displacements of deep marks according to the values of the gradients of their vertical displacements according to equation (9), determine the increments settlement of the model pile on the descending branch
Figure 00000065
and on the ascending branch
Figure 00000066
and the corresponding increments of the pressing force
Figure 00000067
in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the model pile, the increments of elastic deformations of the soil foundation are calculated
Figure 00000068
on the increment of the pressing force
Figure 00000069
and plastic deformations of the soil base
Figure 00000070
on the increment of the pressing force
Figure 00000071
in each i-th cycle of changing the settlement rate of the model pile according to the formulas (10-12) and determine the increments of the resistance of the soil base to the immersion of the working pile and the corresponding increments of elastic and plastic deformations of the soil base in the entire range of the pressing force according to the formulas (13-17), then the bearing capacity of the working pile is determined according to the condition of limiting its settlement
Figure 00000072
according to the formula (18) and additionally calculate the increments of the vertical and horizontal components of the elastic reaction of the soil foundation for the working pile
Figure 00000073
at distances equal to the horizontal dimensions of the base
Figure 00000074
in each j-th level of placement of the meter of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile, according to formulas (19-23).

Использование в качестве модельной сваи натуральной буронабивной сваи в фундаменте сооружения позволяет проводить испытания сваи в реальных условиях ее работы в фундаменте и, соответственно, обеспечивает повышение достоверности результатов регистрации вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальных перемещений глубинных марок во всех уровнях их размещения.The use of a natural bored pile in the foundation of a structure as a model pile makes it possible to test the pile in real conditions of its operation in the foundation and, accordingly, provides an increase in the reliability of the results of registering vertical soil deformations relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of depth marks at all levels of their placement.

Размещение на нижнем конце модельной сваи датчика давления грунта и регистрация давления грунта под нижним концом сваи синхронно осадке сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи обеспечивает измерение фактического давления грунта под нижним концом сваи в реальных условиях ее работы в фундаменте и обеспечивает повышение точности и достоверности регистрации давления грунта под нижним концом сваи.Placing a soil pressure sensor at the lower end of the model pile and recording the soil pressure under the lower end of the pile synchronously with the settlement of the pile with a pitch of 0.005 mm of the settlement of the pile ensures the measurement of the actual soil pressure under the lower end of the pile in real conditions of its operation in the foundation and ensures an increase in the accuracy and reliability of recording the pressure soil under the lower end of the pile.

Применение измерителей вертикальных деформаций грунтов относительно боковой поверхности сваи обеспечивает получение данных о непрерывной или разрывной с бетоном деформации грунта вблизи боковой поверхности сваи.The use of meters for vertical soil deformations relative to the lateral surface of the pile provides data on continuous or discontinuous soil deformation with concrete near the lateral surface of the pile.

Применение глубинных марок обеспечивает получение данных о вертикальной деформации грунта в активной зоне грунтового основания вокруг сваи.The use of depth marks provides data on the vertical deformation of the soil in the active zone of the subgrade around the pile.

Размещение измерителей вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи и глубинных марок:Placement of meters for vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile and depth marks:

- в инженерно-геологических элементах, сложенных глинистым грунтом, в которых сопротивление погружению зонда со скоростью 5 мм/мин при статическом зондировании, проведенном до испытания сваи, изменяется циклически, и, соответственно, возможно их упруго-пластическое разрушение с образованием трещин сдвига и отрыва [см.: 1) Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. В 2-х т. Т. 1. - М.: Изд-во ИЛ, 1954. - 647 с.; 2) Ляшенко П.А., Денисенко В.В., Мариничев М.Б. Схема работы под нагрузкой буронабивных свай в глинистых грунтах // Строительство: новые технологии - новое оборудование, 2019, №8. - С. 34-40], обеспечивает получение данных для определения размеров этих трещин;- in engineering-geological elements, composed of clay soil, in which the resistance to immersion of the probe at a speed of 5 mm / min during static probing, carried out before testing the pile, changes cyclically, and, accordingly, their elastic-plastic destruction with the formation of shear cracks and separation is possible [see: 1) Nadai A. Plasticity and fracture of solids. In 2 volumes. T. 1. - M .: Publishing house of IL, 1954. - 647 p .; 2) Lyashenko P.A., Denisenko V.V., Marinichev M.B. Scheme of work under load of bored piles in clayey soils // Construction: new technologies - new equipment, 2019, No. 8. - S. 34-40], provides data for determining the size of these cracks;

- на уровне середины инженерно-геологических элементов, сложенных глинистым грунтом, гарантирует регистрацию момента образования в грунтовом основании сваи трещин сдвига и отрыва, повышает точность определения их размеров в направлении на глубинные марки и, соответственно, повышает точность определения горизонтальных размеров грунтового основания сваи в этих уровнях.- at the level of the middle of engineering-geological elements, composed of clay soil, guarantees registration of the moment of formation of shear and separation cracks in the soil base of the pile, increases the accuracy of determining their dimensions in the direction of depth marks and, accordingly, increases the accuracy of determining the horizontal dimensions of the soil base of the pile in these levels.

Размещение глубинных марок на уровнях размещения измерителей вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи не менее четырех по замкнутому контуру в плане радиусом 1-2 диаметра сваи от оси сваи в направлениях от оси модельной сваи на соседние рабочие сваи в данном свайном фундаменте обеспечивает получение данных о вертикальных деформациях грунта в активной зоне грунтового основания вокруг сваи и повышение точности определения сил, оказывающих влияние от испытываемой сваи на соседние сваи в данном свайном фундаменте.The placement of depth marks at the levels of the vertical soil deformation meters relative to the lateral surface of the pile at least four along a closed contour in the plan with a radius of 1-2 pile diameters from the pile axis in directions from the model pile axis to adjacent working piles in the given pile foundation provides data on vertical deformations of the soil in the active zone of the soil foundation around the pile and improving the accuracy of determining the forces influencing the test pile on the adjacent piles in the given pile foundation.

Размещение глубинных марок на расстоянии 1-2 диаметра сваи от ее оси обеспечивает возможность их погружения в грунтовое основание рядом со сваей и гарантирует их нахождение в активной зоне грунтового основания вокруг сваи.The placement of depth marks at a distance of 1–2 diameters of the pile from its axis provides the possibility of their immersion into the subgrade next to the pile and guarantees their location in the active zone of the subgrade around the pile.

Синхронная регистрация осадки сваи, времени ее наблюдения, вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальных перемещений глубинных марок во всех уровнях их размещения и давления грунта под нижним концом сваи синхронно осадке сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, а после достижения конечного значения вдавливающей силы при ее постоянной величине до стабилизации осадки модельной сваи по условию 0,005 мм/ч, обеспечивает получение данных для оценки ползучести грунта под нижним концом сваи и повышает достоверность результатов.Synchronous registration of pile settlement, time of its observation, vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of depth marks at all levels of their placement and soil pressure under the lower end of the pile synchronously with the settlement of the pile with a pitch of 0.005 mm of settlement of the pile, and after reaching the final value of the pressing force at its constant value until the settlement of the model pile stabilizes according to the condition of 0.005 mm / h, it provides data for assessing the creep of the soil under the lower end of the pile and increases the reliability of the results.

Построение карт перемещений глубинных марок для их значений, синхронных всплескам значений скорости осадки сваи, расчет значения градиента перемещений глубинных марок в точках их размещения и определение направлений наибольших уклонов поверхностей перемещений глубинных марок по значениям градиентов их вертикальных перемещений позволяют уточнять форму трещин сдвига и отрыва, возникающих в разных уровнях.Building maps of depth marks displacements for their values synchronous with bursts of pile settlement rates, calculating the value of the gradient of displacements of depth marks at the points of their location and determining the directions of the greatest slopes of the surfaces of displacements of depth marks according to the values of the gradients of their vertical displacements make it possible to refine the shape of shear and separation cracks arising at different levels.

Таким образом, совокупность указанных отличительных признаков является сущностью изобретения, обеспечивающей его новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость.Thus, the totality of these distinctive features is the essence of the invention, providing its novelty, inventive step and industrial applicability.

Пояснения к заявляемому способу испытания грунтового основания сваей изображены на:Explanations for the inventive method for testing the soil base with piles are shown in:

фиг. 1 - пример схемы размещения относительно сваи измерителей вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, датчика давления грунта и глубинных марок на уровнях середины каждого инженерно-геологического элемента, сложенного глинистым грунтом, наружных контуров трещин сдвига и отрыва в этих уровнях, возникших в грунтовом основании вследствие осадки сваи: Go - грунтовое основание; Tr - трещина в грунте; I - техногенный грунт; II - суглинок твердый; III - суглинок тугопластичный; IV - песок средней плотности; V - суглинок тугопластичный; VI - песок плотный;fig. 1 - an example of a layout scheme with respect to a pile of vertical soil deformation meters relative to the lateral surface of the pile, a soil pressure sensor and depth marks at the levels of the middle of each engineering-geological element, composed of clay soil, the outer contours of shear cracks and separation at these levels that have arisen in the soil base due to pile settlement: Go - soil foundation; Tr is a crack in the ground; I - technogenic soil; II - hard loam; III - hard-plastic loam; IV - medium density sand; V - hard-plastic loam; VI - dense sand;

фиг. 2 - принципиальная схема системы для испытания грунтового основания сваей: Go - грунтовое основание; Tr - трещина в грунте; Н - глубина верхней границы инженерно-геологического элемента, в середине которого установлен измеритель 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи; h(G) - глубина точки размещения на боковой поверхности сваи измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи; l(М) - расстояние от глубинной марки 3 до измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи; hcr - глубина точки начала трещины сдвига и отрыва на боковой поверхности сваи; Lcr - горизонтальный размер грунтового основания в направлении от измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на глубинную марку 3;fig. 2 is a schematic diagram of a system for testing a subgrade with a pile: Go - subgrade; Tr is a crack in the ground; H - the depth of the upper boundary of the engineering-geological element, in the middle of which is installed a meter 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile; h (G) is the depth of the point of placement on the lateral surface of the pile of the meter 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile; l (M) - distance from depth mark 3 to meter 2 of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile; h cr - the depth of the point of the beginning of the shear crack and separation on the lateral surface of the pile; L cr is the horizontal size of the soil base in the direction from the meter 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile to a depth mark 3;

фиг. 3 - пример схемы размещения глубинных марок в одном из инженерно-геологического элементов, сложенном глинистым грунтом, и карты перемещений глубинных марок, отражающей расположение относительно сваи 1 следов 17 трещин сдвига и отрыва, измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, глубинных марок 3, линий наружного контура 18 трещины сдвига и отрыва, линий 19 равных значений перемещений глубинных марок и векторов 20 градиентов перемещений глубинных марок U(M) (сечение А-А).fig. 3 - an example of a scheme for placing depth marks in one of the engineering-geological elements, folded by clay soil, and a map of displacements of depth marks, reflecting the location relative to pile 1 of traces of 17 shear and tearing cracks, meter 2 of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile, depth marks 3 , lines of the outer contour 18 of the shear and separation crack, lines 19 of equal displacement values of depth marks and vectors 20 of gradients of displacements of depth marks U (M) (section A-A).

Для осуществления способа испытания грунтового основания сваей используют систему, состоящую из модельной буронабивной бетонной сваи 1, измерителей 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, глубинных марок 3, датчика 4 давления грунта, устройства 5 приложения вдавливающей силы, датчика 6 величины вдавливающей силы, датчика 7 осадки сваи, датчиков 8 вертикальной деформации грунта относительно сваи, датчиков 9 вертикальных перемещений глубинных марок, упорной конструкции 10, блока управления 11 и репера 12.To implement the method for testing the soil base with a pile, a system is used that consists of a model bored concrete pile 1, meters 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile, depth marks 3, a soil pressure sensor 4, a device 5 for applying an indentation force, a sensor 6 of the magnitude of an indentation force, a sensor 7 settlement of the pile, sensors 8 of vertical soil deformation relative to the pile, sensors 9 of vertical displacements of depth marks, thrust structure 10, control unit 11 and benchmark 12.

Измерители 2 предназначены для измерения вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи. Каждый измеритель 2 представляет собой корпус 13 с боковым продольным сквозным пазом, из которого выступает поворотный элемент 14, соединенный через передаточный стержень 15 с датчиком 8 вертикальной деформации грунта относительно сваи [см. // Положительное решение от 28.07.2020 г. по заявке на изобретение РФ №2020105074 от 3.02.2020 г. Устройство для измерения сдвиговых деформаций грунта относительно поверхности бетонной конструкции / Ляшенко П.А., Денисенко В.В., Мариничев М.Б.].Meters 2 are designed to measure the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile. Each meter 2 is a housing 13 with a lateral longitudinal through groove, from which a rotary element 14 protrudes, connected through a transfer rod 15 with a sensor 8 of vertical soil deformation relative to the pile [see. // Positive decision of July 28, 2020 on the application for invention of the Russian Federation No. 2010105074 of February 3, 2020 A device for measuring shear deformations of the soil relative to the surface of a concrete structure / Lyashenko P.A., Denisenko V.V., Marinichev M.B. .].

Глубинные марки 3 предназначены для измерения перемещений грунта в основании. Каждая глубинная марка 3 представляет собой жесткий круглый штамп диаметром 20-25 мм, соединенный через передаточный стержень 16, размещенным в цилиндрическом корпусе 17, с датчиком 9 вертикальных перемещений глубинной марки. В качестве глубинной марки 3 может быть использован зонд установки статического зондирования с выдвижным сердечником, у которого конусный наконечник (индентор) заменен на цилиндрический [см. Патент на изобретение РФ №2398210, G01N 3/42. Способ испытания грунтов статическим зондированием / Денисенко В.В., Ляшенко П.А. // Изобретения. Полезные модели, 2010, №24].Depth marks 3 are designed to measure ground movements at the base. Each depth mark 3 is a hard round stamp with a diameter of 20-25 mm, connected through a transfer rod 16, placed in a cylindrical body 17, with a vertical displacement transducer 9 of the depth mark. As a depth mark 3, a probe of a static sensing installation with a retractable core can be used, in which the conical tip (indenter) is replaced by a cylindrical one [see. RF patent №2398210, G01N 3/42. Method of soil testing by static sounding / Denisenko V.V., Lyashenko P.A. // Inventions. Utility Models, 2010, No. 24].

Датчик 4 давления грунта предназначен для измерения величины давления грунта под нижним концом сваи в процессе приложения вдавливающей силы.The soil pressure sensor 4 is designed to measure the value of the soil pressure under the lower end of the pile in the process of applying the pressing force.

Устройство 5 предназначено для приложения на сваю вдавливающей силы, непрерывно возрастающей с постоянной скоростью, и может иметь любой привод: гидравлический, пневматический или механический.The device 5 is designed to apply a pressing force on the pile, continuously increasing at a constant speed, and can have any drive: hydraulic, pneumatic or mechanical.

Датчик 6 предназначен для измерения приложенной вдавливающей силы с шагом измерения не более 100-200 Н и может быть выполнен, например, в виде динамометра сжатия с растровым фотоэлектронным преобразователем линейных перемещений.Sensor 6 is designed to measure the applied pressing force with a measurement step of no more than 100-200 N and can be made, for example, in the form of a compression dynamometer with a raster photoelectric linear displacement transducer.

Датчик 7 предназначен для измерения осадки сваи с шагом измерения 0,005 мм, датчики 8 предназначены для измерения вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи с шагом измерения 0,005 мм, а датчики 9 предназначены для измерения вертикальных перемещений глубинных марок с шагом измерения 0,005 мм. Датчики 7, 8 и 9 могут иметь одинаковую конструкцию, например, в виде растрового фотоэлектронного преобразователя линейных перемещений.Sensor 7 is designed to measure the settlement of a pile with a measurement step of 0.005 mm, sensors 8 are designed to measure vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of a pile with a measurement step of 0.005 mm, and sensors 9 are designed to measure vertical displacements of depth marks with a measurement step of 0.005 mm. Sensors 7, 8 and 9 can have the same design, for example, in the form of a raster photoelectric linear displacement transducer.

Конструкция 10 предназначена для создания упора для устройства 5 приложения вдавливающей силы и датчика 6 величины вдавливающей силы. В качестве упорной конструкции 10 и может быть использована любая конструкция, например, устройство для испытания грунтов статическими нагрузками [см. Авт.св. СССР №1366602, E02D 33/00. Устройство для испытания фунтов статическими нагрузками / Денисенко В.В., Байков О.Н., Антропов В.А. и др. // Открытия. Изобретения, 1988, №2].The structure 10 is intended to create a stop for the device 5 for applying the pressing force and the sensor 6 of the magnitude of the pressing force. Any structure can be used as a thrust structure 10, for example, a device for testing soil with static loads [see. Auth. USSR No. 1366602, E02D 33/00. Device for testing pounds with static loads / Denisenko V.V., Baikov O.N., Antropov V.A. and others // Discovery. Inventions, 1988, No. 2].

Блок управления 11 предназначен для: задания постоянной скорости возрастания вдавливающей силы; включения устройства 5 приложения вдавливающей силы; индицирования на дисплее и регистрации в электронной памяти блока управления 11 величины приложенной вдавливающей силы, времени ее приложения, величины осадки сваи от датчика 7, величин вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи от датчиков 8 и величин вертикальных перемещений глубинных марок от датчиков 9.The control unit 11 is intended for: setting a constant rate of increasing the pressing force; turning on the device 5 applying a pressing force; indicating on the display and registering in the electronic memory of the control unit 11 the value of the applied pressing force, the time of its application, the amount of settlement of the pile from the sensor 7, the values of the vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile from the sensors 8 and the values of the vertical displacements of the depth marks from the sensors 9.

Способ испытания грунтового основания сваей осуществляют следующим образом.The method for testing the soil base with a pile is as follows.

В грунтовом основании изготавливают модельную буронабивную бетонную сваю 1, на нижнем конце которой размещают датчик 4 давления грунта. По длине сваи размещают измерители 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на уровнях середины каждого инженерно-геологического элемента, сложенного глинистым грунтом, в котором сопротивление погружению зонда со скоростью 5 мм/мин при статическом зондировании, проведенном до испытания сваи, изменяется циклически, и на этих же уровнях размещают глубинные марки 3, располагая их не менее четырех по замкнутому контуру в плане радиусом 1-2 диаметра сваи от оси сваи и фиксируют их координаты в плане относительно сваи.In the soil base, a model bored concrete pile 1 is made, at the lower end of which a soil pressure sensor 4 is placed. Along the length of the pile, place meters 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile at the levels of the middle of each engineering-geological element, folded with clay soil, in which the resistance to immersion of the probe at a speed of 5 mm / min during static probing, carried out before testing the pile, changes cyclically, and at the same levels, depth marks 3 are placed, placing at least four of them along a closed contour in the plan with a radius of 1-2 diameters of the pile from the pile axis and fixing their coordinates in the plan relative to the pile.

Каждый измеритель 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи размещают в соответствующем инженерно-геологическом элементе так, чтобы его корпус 13 с передаточным стержнем 15 выходил на дневную поверхность и не мешал другому измерителю вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, размещенном в другом инженерно-геологическом элементе.Each meter 2 of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile is placed in the corresponding engineering-geological element so that its body 13 with the transfer rod 15 comes out on the day surface and does not interfere with another meter of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile, located in another engineering-geological element.

Глубинные марки 3 размещают в направлениях от оси модельной сваи 1 на соседние рабочие сваи в данном свайном фундаменте.Depth marks 3 are placed in directions from the axis of the model pile 1 to adjacent working piles in this pile foundation.

Каждую глубинную марку 3 погружают в грунтовое основание со скоростью до 1,5 м/мин цилиндрическим корпусом 17 зонда статического зондирования [см. Патент на изобретение РФ №2398210, G01N 3/42. Способ испытания грунтов статическим зондированием / Денисенко В.В., Ляшенко П.А. // Изобретения. Полезные модели, 2010, №24] сначала на 5-6 см выше проектного уровня h(G), а затем с помощью сердечника 16 глубинную марку 3 погружают со скоростью не более 5 мм/мин, для предотвращения нарушения природного сложения грунта, на проектный уровень h(G), совпадающий с уровнем положения поворотного элемента 14 измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи.Each depth mark 3 is immersed in the soil base at a speed of up to 1.5 m / min by the cylindrical body 17 of the static sounding probe [see. RF patent №2398210, G01N 3/42. Method of soil testing by static sounding / Denisenko V.V., Lyashenko P.A. // Inventions. Utility Models, 2010, No. 24], first 5-6 cm above the design level h (G) , and then using the core 16, the depth mark 3 is immersed at a speed of no more than 5 mm / min, to prevent disturbance of the natural composition of the soil, to the design level h (G) , coinciding with the level of the position of the rotary element 14 of the meter 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile.

Каждую глубинную марку 3 в соответствующем уровне размещают так, чтобы ее цилиндрический корпус 17 с передаточным стержнем 16 выходил на дневную поверхность и не мешал другой глубинной марке, размещенной в другом уровне.Each depth mark 3 in the corresponding level is placed so that its cylindrical body 17 with the transfer rod 16 comes out to the day surface and does not interfere with another depth mark placed in another level.

На сваю 1 устанавливают устройство 5 приложения вдавливающей силы с датчиком 6 величины вдавливающей силы и монтируют упорную конструкцию 10.A device 5 for applying a pressing force with a sensor 6 of the magnitude of the pressing force is installed on the pile 1 and a thrust structure 10 is mounted.

К торцу сваи 1 подводят датчик 7 осадки сваи, к каждому передаточному стержню измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи подводят датчик 8 вертикальной деформации грунта относительно сваи, а к каждому сердечнику 16 подводят датчик 9 вертикальных перемещений глубинной марки. Все датчики 7 и 9 устанавливают на одном репере 12, а все датчики 8 - на измерителях 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи.A sensor 7 of the pile settlement is brought to the end of the pile 1, a sensor 8 of the vertical deformation of the soil relative to the pile is brought to each transfer rod of the meter 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile, and a sensor 9 of the vertical displacement of the depth mark is supplied to each core 16. All sensors 7 and 9 are installed on one benchmark 12, and all sensors 8 - on meters 2 of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile.

Устройство 5 приложения вдавливающей силы, датчик 6 величины вдавливающей силы, датчик 7 осадки модельной сваи, датчик 4 давления грунта, датчики 8 вертикальной деформации грунта относительно сваи и датчики 9 вертикальных перемещений глубинных марок подключают к блоку управления 11.The device 5 for applying the pressing force, the sensor 6 of the magnitude of the pressing force, the sensor 7 of the settlement of the model pile, the sensor 4 of the soil pressure, the sensors 8 of the vertical deformation of the soil relative to the pile and the sensors 9 of the vertical displacement of the depth marks are connected to the control unit 11.

В блоке управления 11 задают скорость постоянного возрастания вдавливающей силы, которую определяют в зависимости от диаметра сваи и физических свойств грунта [см. Патент на изобретение РФ №2502847, E02D 33/00. Способ определения несущей способности модельной сваи / Денисенко В.В., Ляшенко П.А. и др. // Изобретения. Полезные модели, 2013, №36].In the control unit 11, the rate of constant increase in the pressing force is set, which is determined depending on the diameter of the pile and the physical properties of the soil [see. RF patent №2502847, E02D 33/00. Method for determining the bearing capacity of a model pile / Denisenko V.V., Lyashenko P.A. et al. // Inventions. Utility Models, 2013, No. 36].

Затем включают устройство 5 приложения вдавливающей силы и производят приложение на сваю 1 вдавливающей силы с заданной непрерывно возрастающей с постоянной скоростью. В процессе приложения на сваю 1 вдавливающей силы на дисплее блока управления 11 индицируются и регистрируются в электронной памяти блока управления 11 с шагом 0,005 мм синхронно осадке сваи следующие значения: приложенной на сваю 1 вдавливающей силы, времени ее приложения, давления грунта под нижним концом сваи 1, осадки сваи 1, вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи 1 от каждого датчика 8 и вертикальных перемещений глубинных марок 3 от каждого датчика 9.Then the device 5 for applying the pressing force is turned on and the pressing force is applied to the pile 1 at a predetermined continuously increasing at a constant speed. In the process of applying the pressing force on the pile 1, the following values are indicated on the display of the control unit 11 and recorded in the electronic memory of the control unit 11 with a step of 0.005 mm synchronously with the settlement of the pile: the pressing force applied to the pile 1, the time of its application, the soil pressure under the lower end of the pile 1 , settlement of the pile 1, vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile 1 from each sensor 8 and vertical displacements of depth marks 3 from each sensor 9.

После достижения конечного значения вдавливающей силы при ее постоянной величине регистрируют осадку модельной сваи до стабилизации осадки сваи 1 по условию 0,005 мм/ч, время ее наблюдения, вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальные перемещения глубинных марок 3 во всех уровнях их размещения и давление грунта под нижним концом сваи синхронно осадке сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи.After reaching the final value of the pressing force at its constant value, the settlement of the model pile is recorded until the settlement of pile 1 is stabilized according to the condition of 0.005 mm / h, the time of its observation, vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of depth marks 3 at all levels of their placement and pressure soil under the lower end of the pile synchronously with the pile settlement with a pitch of 0.005 mm of the pile settlement.

По полученным данным измерений рассчитывают ускорение gl осадки сваи 1 по формулам (1-2), выделяют циклы изменения скорости осадки сваи, устанавливая их границы по последнему значению ускорения осадки сваи g при g<0 в каждом i-м цикле изменения скорости осадки сваи, определяют минимальное значение скорости осадки сваи на нисходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g<0, максимальное значение скорости осадки сваи на восходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g≥0 и значения вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи 1 и вертикальных перемещений глубинных марок 3, синхронные всплескам скорости осадки сваи, определяемым по условиям (3), первый всплеск скорости осадки сваи принимают за начало 2-го участка графика зависимости скорости осадки сваи от вдавливающей силы и за начало образования в грунтовом основании первой трещины сдвига и отрыва, а последующие всплески скорости осадки сваи принимают за начало образования других трещин сдвига и отрыва в глинистых грунтах основания и рассчитывают горизонтальные размеры грунтового основания

Figure 00000075
в каждом уровне в направлениях от измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи 1 на каждую глубинную марку 3 по формулам (4-6), дополнительно определяют положение начала каждой трещины сдвига и отрыва на боковой поверхности сваи 1 по неравенству (7), строят карты перемещений глубинных марок 3 в каждом уровне их размещения по известной методике [см. Марфенко С.В. Геодезические работы по наблюдению за деформациями сооружений. Учебное пособие. - М: МИИГАиК, 2004. - 36 с.] для их значений, синхронных с всплесками значений скорости осадки сваи, и рассчитывают значения градиента перемещений глубинных марок 3 в точках их размещения по формуле (8) и определяют направления наибольших уклонов поверхностей перемещений глубинных марок 3 по значениям градиентов их вертикальных перемещений по уравнению (9), определяют приращения осадки модельной сваи на нисходящей ветви
Figure 00000076
и на восходящей ветви
Figure 00000077
и соответствующие им приращения вдавливающей силы
Figure 00000078
в каждом i-ом цикле изменения скорости осадки модельной сваи, рассчитывают приращения упругой деформаций грунтового основания
Figure 00000079
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000080
и пластической деформаций грунтового основания
Figure 00000081
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000082
в каждом i-ом цикле изменения скорости осадки модельной сваи по формулам (10-12) и определяют приращения сопротивления грунтового основания погружению рабочей сваи и соответствующие им приращения упругих и пластических деформаций грунтового основания во всем диапазоне вдавливающей силы по формулам (13-17), затем определяют несущую способность рабочей сваи по условию ограничения ее осадки
Figure 00000083
по формуле (18) и дополнительно рассчитывают приращения вертикальной и горизонтальной составляющих упругой реакции грунтового основания для рабочей сваи
Figure 00000084
на расстояниях, равных горизонтальным размерам основания
Figure 00000085
в каждом j-м уровне размещения измерителя 2 вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, по формулам (19-23).According to the obtained measurement data, the acceleration g l of the settlement of pile 1 is calculated according to the formulas (1-2), the cycles of changes in the rate of settlement of the pile are distinguished, setting their boundaries according to the last value of the acceleration of the settlement of the pile g at g <0 in each i-th cycle of the change in the rate of settlement of the pile , determine the minimum value of the settlement rate of the pile on the descending branch of the cycle of the rate of settlement of the pile at g <0, the maximum value of the rate of settlement of the pile on the ascending branch of the cycle of the rate of settlement of the pile at g≥0 and the values of vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile 1 and vertical displacements of deep marks 3, synchronous to the bursts of the pile settlement rate determined by the conditions (3), the first burst of the pile settlement rate is taken as the beginning of the 2nd section of the graph of the dependence of the pile settlement rate on the pressing force and as the beginning of the formation of the first shear and separation crack in the soil foundation, and the subsequent bursts in the rate of settlement of the pile are taken as the beginning of the formation of other shear cracks and separation into clay base soils and calculate the horizontal dimensions of the subgrade
Figure 00000075
in each level in the directions from the meter 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile 1 for each depth mark 3 according to the formulas (4-6), additionally determine the position of the beginning of each shear crack and tearing on the lateral surface of the pile 1 according to inequality (7), build maps of displacements of depth marks 3 in each level of their placement according to a well-known technique [see. S.V. Marfenko Geodetic work to monitor the deformation of structures. Tutorial. - M: MIIGAiK, 2004. - 36 p.] For their values, synchronous with bursts of values of the pile settlement rate, and calculate the values of the gradient of displacements of depth marks 3 at the points of their location according to the formula (8) and determine the directions of the greatest slopes of the surfaces of displacements of depth marks 3 according to the values of the gradients of their vertical displacements according to equation (9), determine the increments of the settlement of the model pile on the descending branch
Figure 00000076
and on the ascending branch
Figure 00000077
and the corresponding increments of the pressing force
Figure 00000078
in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the model pile, the increments of elastic deformations of the soil base are calculated
Figure 00000079
on the increment of the pressing force
Figure 00000080
and plastic deformations of the soil base
Figure 00000081
on the increment of the pressing force
Figure 00000082
in each i-th cycle of changing the settlement rate of the model pile according to the formulas (10-12) and determine the increments of the resistance of the soil base to the immersion of the working pile and the corresponding increments of elastic and plastic deformations of the soil base in the entire range of the pressing force according to the formulas (13-17), then the bearing capacity of the working pile is determined according to the condition of limiting its settlement
Figure 00000083
according to the formula (18) and additionally calculate the increments of the vertical and horizontal components of the elastic reaction of the soil foundation for the working pile
Figure 00000084
at distances equal to the horizontal dimensions of the base
Figure 00000085
in each j-th level of placement of the meter 2 of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile, according to the formulas (19-23).

Изобретение позволяет:The invention allows:

- повысить достоверность и точность определения размеров грунтового основания сваи, размеров трещин сдвига и отрыва в грунте путем непосредственного измерения деформаций грунта в разных уровнях грунтового основания;- to increase the reliability and accuracy of determining the dimensions of the soil base of the pile, the sizes of shear cracks and tearing in the soil by directly measuring soil deformations at different levels of the soil base;

- разделить осадку основания модельной сваи на упругую и пластическую части для дальнейших расчетов сопротивления и деформаций оснований рабочих свай и фундамента в целом;- to divide the settlement of the base of the model pile into elastic and plastic parts for further calculations of the resistance and deformations of the foundations of the working piles and the foundation as a whole;

- строго обосновать использование испытываемой сваи в качестве модели рабочих свай в том же фундаменте;- rigorously justify the use of the tested pile as a model of working piles in the same foundation;

- получить данные для оценки соотношения сил сопротивления грунта вокруг ствола сваи и под ее нижним концом путем раздельного измерения этих величин;- to obtain data for assessing the ratio of soil resistance forces around the pile shaft and under its lower end by separately measuring these values;

- получить данные для оценки взаимодействия смежных свай в фундаменте сооружения путем вычисления реакции грунта на периферии основания сваи;- to obtain data for assessing the interaction of adjacent piles in the foundation of the structure by calculating the reaction of the soil at the periphery of the foundation of the pile;

- использовать испытываемую сваю для мониторинга основания фундамента в процессе строительства и эксплуатации сооружения;- use the tested pile to monitor the base of the foundation during the construction and operation of the structure;

- определить параметры анизотропии деформаций грунтов в основании сваи по наибольшим уклонам поверхностей перемещений грунтов, вызванных перемещением сваи.- to determine the parameters of soil deformation anisotropy at the base of the pile along the greatest slopes of the surfaces of soil displacement caused by the movement of the pile.

Claims (61)

Способ испытания грунтового основания сваей, включающий приложение на модельную сваю вдавливающей силы, непрерывно возрастающей с постоянной скоростью, определяемой в зависимости от диаметра сваи и физических свойств грунта, синхронную регистрацию вдавливающей силы, времени ее приложения и осадки сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, разбиение графика зависимости скорости осадки модельной сваи от вдавливающей силы на три участка по средней скорости осадки сваи в каждом из них и расчет несущей способности рабочей сваи по значению вдавливающей силы в конце 2-го участка графика и по коэффициентам подобия модельной сваи, отличающийся тем, что в качестве модельной сваи используют натуральную буронабивную сваю в фундаменте сооружения, на нижнем конце модельной сваи размещают датчик давления грунта, на боковой поверхности модельной сваи размещают измерители вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на уровнях середины каждого инженерно-геологического элемента, сложенного глинистым грунтом, в котором сопротивление погружению зонда со скоростью 5 мм/мин при статическом зондировании изменяется циклически, и на этих же уровнях размещают глубинные марки, не менее 4-х, по замкнутому контуру в плане радиусом 1-2 диаметра сваи от оси сваи в направлениях от оси модельной сваи на соседние рабочие сваи в данном свайном фундаменте и фиксируют их координаты в плане относительно сваи, при этом дополнительно регистрируют вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, вертикальные перемещения глубинных марок и давление грунта под нижним концом сваи синхронно регистрации осадки сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, а после достижения конечного значения вдавливающей силы при ее постоянной величине до стабилизации осадки сваи по условию 0,005 мм/ч синхронно регистрируют осадку сваи, время ее регистрации, вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальные перемещения глубинных марок во всех уровнях их размещения и давление грунта под нижним концом сваи синхронно осадке сваи с шагом 0,005 мм осадки сваи, а по данным измерений рассчитывают ускорение gl, мм/кПа2, осадки сваи по формулеA method for testing a soil base by a pile, including applying a pressing force to a model pile, continuously increasing at a constant speed, determined depending on the diameter of the pile and physical properties of the soil, synchronous registration of the pressing force, the time of its application and settlement of the pile with a step of 0.005 mm of settlement of the pile, splitting the graph of the dependence of the rate of settlement of the model pile on the pressing force into three sections according to the average rate of settlement of the pile in each of them and the calculation of the bearing capacity of the working pile by the value of the pressing force at the end of the 2nd section of the graph and by the coefficients of similarity of the model pile, characterized in that in as a model pile, a natural bored pile is used in the foundation of the structure, a soil pressure sensor is placed at the lower end of the model pile, meters of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile are placed on the lateral surface of the model pile at the levels of the middle of each engineering-geological element, folded by clay soil, in which the resistance to immersion of the probe at a speed of 5 mm / min during static sounding changes cyclically, and at the same levels depth marks are placed, at least 4, along a closed contour in the plan with a radius of 1-2 diameters of the pile from the axis of the pile in directions from the axis of the model pile to adjacent working piles in a given pile foundation and fix their coordinates in plan relative to the pile, while additionally registering vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile, vertical displacements of depth marks and soil pressure under the lower end of the pile synchronously registering the settlement of the pile with a step of 0.005 mm, the settlement of the pile, and after reaching the final value of the pressing force at its constant value until the settlement of the pile is stabilized according to the condition of 0.005 mm / h, the settlement of the pile, the time of its registration, vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of depth marks in all levels of their placement and yes The emergence of the soil under the lower end of the pile is synchronous with the settlement of the pile with a step of 0.005 mm of the settlement of the pile, and according to the measurements, the acceleration g l , mm / kPa 2 , the settlement of the pile is calculated by the formula
Figure 00000086
Figure 00000086
где ƒ1 - скорость осадки сваи, мм/кПа;where ƒ 1 - pile settlement rate, mm / kPa;
Figure 00000087
Figure 00000087
sl и Pl - I-е значения осадки сваи, мм, и вдавливающей силы, кПа;s l and P l - I-th values of pile settlement, mm, and pressing force, kPa; I - номер регистрации значения осадки сваи;I - registration number of the pile settlement value; выделяют циклы изменения скорости осадки сваи, устанавливая их границы по последнему значению ускорения осадки сваи g при g<0 в каждом i-м цикле изменения скорости осадки сваи, где i - номер цикла изменения скорости осадки сваи, определяют минимальное значение скорости осадки сваи
Figure 00000088
на нисходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g<0, максимальное значение скорости осадки сваи
Figure 00000089
на восходящей ветви цикла скорости осадки сваи при g≥0 и значения вертикальных деформаций грунта относительно боковой поверхности сваи и вертикальных перемещений глубинных марок, синхронные всплескам скорости осадки сваи, определяемым по условиям
the cycles of change in the rate of settlement of the pile are distinguished, setting their boundaries according to the last value of the acceleration of settlement of the pile g at g <0 in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the pile, where i is the number of the cycle of change in the rate of settlement of the pile, determine the minimum value of the rate of settlement of the pile
Figure 00000088
on the descending branch of the cycle, the rate of settlement of the pile at g <0, the maximum value of the rate of settlement of the pile
Figure 00000089
on the ascending branch of the cycle, the settlement rate of the pile at g≥0 and the values of vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile and vertical displacements of depth marks, synchronous to bursts of the rate of settlement of the pile, determined by the conditions
Figure 00000090
Figure 00000090
первый всплеск скорости осадки сваи принимают за начало 2-го участка графика зависимости скорости осадки сваи от вдавливающей силы и за начало образования в грунтовом основании первой трещины сдвига и отрыва, а последующие всплески скорости осадки сваи принимают за начало образования других трещин сдвига и отрыва в глинистых грунтах основания и рассчитывают горизонтальные размеры грунтового основания
Figure 00000091
м, в каждом уровне в направлениях от измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи на каждую глубинную марку по формулам
the first surge in the settlement rate of the pile is taken as the beginning of the second section of the graph of the dependence of the rate of settlement of the pile on the pressing force and as the beginning of the formation of the first shear and separation crack in the soil base, and subsequent bursts in the rate of settlement of the pile are taken as the beginning of the formation of other shear and separation cracks in clayey base soils and calculate the horizontal dimensions of the subgrade
Figure 00000091
m, in each level in the directions from the meter of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile for each depth mark according to the formulas
Figure 00000092
Figure 00000092
Figure 00000093
Figure 00000093
где
Figure 00000094
- расстояние глубинной марки до j-го измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи в уровне его размещения, м;
Where
Figure 00000094
- the distance of the depth mark to the j-th meter of the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile at the level of its placement, m;
Figure 00000095
и
Figure 00000096
- вертикальные перемещения глубинной марки и вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи в j-м уровне размещения соответственно, синхронные всплескам значений скорости осадки сваи на восходящей ветви i-го цикла скорости осадки сваи, принимаемые положительными, если их направление совпадает с направлением осадки сваи, мм,
Figure 00000095
and
Figure 00000096
- vertical displacements of the depth mark and vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile at the j-th level of placement, respectively, synchronous to the bursts of the values of the settlement rate of the pile on the ascending branch of the i-th cycle of the settlement rate of the pile, taken positive if their direction coincides with the direction of settlement of the pile, mm,
Figure 00000097
Figure 00000097
где
Figure 00000098
и
Figure 00000099
- вертикальные перемещения глубинной марки и вертикальные деформации грунта относительно боковой поверхности сваи в j-м уровне размещения соответственно, синхронные всплескам значений скорости осадки сваи на нисходящей ветви i-го цикла скорости осадки сваи, принимаемые положительными, если их направление совпадает с направлением осадки сваи, мм,
Where
Figure 00000098
and
Figure 00000099
- vertical displacements of the depth mark and vertical deformations of the soil relative to the lateral surface of the pile at the j-th level of placement, respectively, synchronous to the bursts of the values of the settlement rate of the pile on the descending branch of the i-th cycle of the settlement rate of the pile, taken positive if their direction coincides with the direction of settlement of the pile, mm,
дополнительно определяют положение начала каждой трещины сдвига и отрыва на боковой поверхности сваи по неравенствуadditionally determine the position of the beginning of each shear and tear-off crack on the lateral surface of the pile by the inequality
Figure 00000100
Figure 00000100
где Н - глубина верхней границы инженерно-геологического элемента, в середине которого установлен измеритель вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, м;where H is the depth of the upper boundary of the engineering-geological element, in the middle of which a meter is installed for the vertical deformation of the soil relative to the lateral surface of the pile, m;
Figure 00000101
- глубина точки начала трещины сдвига и отрыва на боковой поверхности сваи, м;
Figure 00000101
- the depth of the point of the beginning of the shear and separation crack on the lateral surface of the pile, m;
Figure 00000102
- глубина точки размещения на боковой поверхности сваи j-го измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, м,
Figure 00000102
- the depth of the point of placement on the lateral surface of the pile of the j-th meter of vertical soil deformation relative to the lateral surface of the pile, m,
строят карты перемещений марок для их значений, синхронных с всплесками значений скорости осадки сваи, и рассчитывают значения градиента перемещений глубинных марок в точках их размещенияbuild maps of displacements of marks for their values, synchronous with bursts of values of the rate of settlement of the pile, and calculate the values of the gradient of displacements of depth marks at the points of their placement
Figure 00000103
Figure 00000103
где
Figure 00000104
- вертикальные перемещения глубинной марки, синхронные всплескам значений скорости осадки сваи, мм, и
Where
Figure 00000104
- vertical displacements of the depth mark, synchronous to the bursts of the values of the settlement rate of the pile, mm, and
определяют направления наибольших уклонов поверхностей перемещений глубинных марок по значениям градиентов их вертикальных перемещенийdetermine the directions of the greatest slopes of the surfaces of displacements of depth marks by the values of the gradients of their vertical displacements
Figure 00000105
Figure 00000105
где
Figure 00000106
- градиент перемещений глубинных марок в точке размещения глубинной марки в j-м уровне размещения, д. е.;
Where
Figure 00000106
- gradient of displacements of depth marks at the point of placement of the depth mark in the j-th level of placement, f .;
Figure 00000107
- наибольший уклон поверхности перемещений глубинных марок в точке размещения глубинной марки в j-м уровне размещения, д. е.,
Figure 00000107
- the greatest slope of the surface of displacements of depth marks at the point of placement of the depth mark in the j-th level of placement, i.e.,
определяют приращения осадки модельной сваи на нисходящей ветви
Figure 00000108
и на восходящей ветви
Figure 00000109
и соответствующие им приращения вдавливающей силы
Figure 00000110
и
Figure 00000111
в каждом i-м цикле изменения скорости осадки модельной сваи, рассчитывают приращения упругой деформаций грунтового основания
Figure 00000112
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000113
и пластической деформаций грунтового основания
Figure 00000114
на приращении вдавливающей силы
Figure 00000115
в каждом i-м цикле изменения скорости осадки модельной сваи по формулам
determine the increments of settlement of the model pile on the descending branch
Figure 00000108
and on the ascending branch
Figure 00000109
and the corresponding increments of the pressing force
Figure 00000110
and
Figure 00000111
in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the model pile, the increments of elastic deformations of the soil foundation are calculated
Figure 00000112
on the increment of the pressing force
Figure 00000113
and plastic deformations of the soil base
Figure 00000114
on the increment of the pressing force
Figure 00000115
in each i-th cycle of changing the settlement rate of the model pile according to the formulas
Figure 00000116
Figure 00000116
Figure 00000117
Figure 00000117
Figure 00000118
Figure 00000118
и определяют приращения сопротивления грунтового основания погружению рабочей сваи и соответствующие им приращения упругих и пластических деформаций грунтового основания во всем диапазоне вдавливающей силы по формуламand determine the increments of the resistance of the soil base to the immersion of the working pile and the corresponding increments of elastic and plastic deformations of the soil base over the entire range of the pressing force according to the formulas
Figure 00000119
Figure 00000119
Figure 00000120
Figure 00000120
Figure 00000121
Figure 00000121
Figure 00000122
Figure 00000122
где
Figure 00000123
и
Figure 00000124
Figure 00000125
и
Figure 00000126
- соответственно приращения упругих и пластических деформаций грунтового основания в каждом i-м цикле изменения скорости осадки рабочей сваи, мм, и соответствующие им приращения вдавливающей силы, кН;
Where
Figure 00000123
and
Figure 00000124
Figure 00000125
and
Figure 00000126
- respectively, the increments of elastic and plastic deformations of the subgrade in each i-th cycle of change in the rate of settlement of the working pile, mm, and the corresponding increments of the pressing force, kN;
Figure 00000127
- коэффициенты подобия рабочей и модельной свай;
Figure 00000127
- coefficients of similarity of working and model piles;
Figure 00000128
и
Figure 00000129
- соответственно диаметр рабочей и модельной свай, м;
Figure 00000128
and
Figure 00000129
- respectively, the diameter of the working and model piles, m;
Figure 00000130
Figure 00000130
Figure 00000131
и
Figure 00000132
- соответственно скорость нагружения рабочей и модельной свай, кН/ч;
Figure 00000131
and
Figure 00000132
- respectively, the loading rate of the working and model piles, kN / h;
Figure 00000133
- длительность восходящей части цикла изменения скорости осадки модельной сваи, с;
Figure 00000133
- the duration of the ascending part of the cycle of changing the rate of settlement of the model pile, s;
Figure 00000134
и
Figure 00000135
- параметры ползучести грунтового основания, с, и мм, соответственно определяемые из уравнения
Figure 00000134
and
Figure 00000135
- parameters of soil base creep, s, and mm, respectively determined from the equation
Figure 00000136
Figure 00000136
затем определяют несущую способность рабочей сваи по условию ограничения ее осадки
Figure 00000137
then the bearing capacity of the working pile is determined according to the condition of limiting its settlement
Figure 00000137
Figure 00000138
Figure 00000138
где
Figure 00000139
сумма приращений осадки рабочей сваи, мм;
Where
Figure 00000139
the sum of the increments of the slump of the working pile, mm;
su - предельное значение осадки основания сооружения, мм, иs u - the limiting value of the settlement of the foundation of the structure, mm, and дополнительно рассчитывают приращения вертикальной и горизонтальной составляющих упругой реакции грунтового основания для рабочей сваи
Figure 00000140
и
Figure 00000141
на расстояниях, равных горизонтальным размерам основания
Figure 00000142
в каждом j-м уровне размещения измерителя вертикальной деформации грунта относительно боковой поверхности сваи, по формулам
additionally, the increments of the vertical and horizontal components of the elastic reaction of the soil base for the working pile are calculated
Figure 00000140
and
Figure 00000141
at distances equal to the horizontal dimensions of the base
Figure 00000142
in each j-th level of placement of the vertical soil deformation meter relative to the lateral surface of the pile, according to the formulas
Figure 00000143
Figure 00000143
Figure 00000144
Figure 00000144
Figure 00000145
Figure 00000145
где
Figure 00000146
и
Figure 00000147
- расчетные приращения вертикальной и горизонтальной составляющих упругой реакции грунтового основания, кН, на расстояниях
Figure 00000148
от оси модельной сваи;
Where
Figure 00000146
and
Figure 00000147
- calculated increments of the vertical and horizontal components of the elastic reaction of the soil foundation, kN, at distances
Figure 00000148
from the axis of the model pile;
Figure 00000149
Figure 00000149
Figure 00000150
Figure 00000150
где
Figure 00000151
- длина части модельной сваи ниже j-й трещины, испытывающая на боковой поверхности упругое сопротивление грунтового основания, м;
Where
Figure 00000151
- the length of a part of the model pile below the j-th crack, which experiences elastic resistance of the soil foundation on the lateral surface, m;
Ge - упругая постоянная грунта, кПа;G e - elastic soil constant, kPa;
Figure 00000152
- приращение вдавливающей силы в циклах изменения скорости осадки модельной сваи на участке испытания после j-го всплеска до (j+1)-го всплеска скорости ее осадки, кН;
Figure 00000152
- increment of the pressing force in the cycles of change in the settlement rate of the model pile in the test area after the j-th burst before the (j + 1) -th burst of the settlement rate, kN;
Figure 00000153
- приращение упругой осадки фунтового основания на нисходящей части циклов изменения скорости осадки модельной сваи на участке испытания после j-го всплеска до (j+1)-го всплеска скорости ее осадки, мм;
Figure 00000153
- increment of elastic settlement of the pound base on the descending part of the cycles of variation of the settlement rate of the model pile in the test area after the j-th burst before the (j + 1) -th burst of the settlement velocity, mm;
Figure 00000154
- приращение упругой осадки грунтового основания на восходящей части циклов изменения скорости модельной осадки сваи на участке испытания после j-го всплеска до (j+1)-го всплеска скорости ее осадки, мм;
Figure 00000154
- increment of elastic settlement of the soil foundation on the ascending part of the cycles of changing the rate of model settlement of the pile in the test area after the j-th burst before the (j + 1) -th burst of the rate of its settlement, mm;
Figure 00000155
- приращение сопротивления грунта основания под нижним концом модельной сваи, синхронное приращению упругой осадки грунтового основания
Figure 00000156
кН.
Figure 00000155
- the increment of the soil resistance of the base under the lower end of the model pile, synchronous with the increment of the elastic settlement of the soil base
Figure 00000156
kN.
RU2020135358A 2020-10-26 2020-10-26 Method for testing ground foundation with pile RU2750919C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020135358A RU2750919C1 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Method for testing ground foundation with pile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020135358A RU2750919C1 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Method for testing ground foundation with pile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2750919C1 true RU2750919C1 (en) 2021-07-06

Family

ID=76823051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020135358A RU2750919C1 (en) 2020-10-26 2020-10-26 Method for testing ground foundation with pile

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2750919C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114969931A (en) * 2022-05-30 2022-08-30 湖北文理学院 Method and device for determining settlement of composite foundation stabilization area and storage medium
CN115839109A (en) * 2022-05-05 2023-03-24 青岛理工大学 Device for testing settlement of pile end of rock-socketed PHC pipe pile and installation method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU573710A1 (en) * 1975-01-03 1977-09-25 Одесский Инженерно-Строительный Институт Device for measuring deformation of ground in foundation base zones
SU1656081A1 (en) * 1989-06-14 1991-06-15 Кубанский сельскохозяйственный институт Device for determining load-bearing capacity of pile
RU2102562C1 (en) * 1994-08-15 1998-01-20 Белорусский научно-исследовательский проектно-конструкторский энергетический институт "Белнипиэнергопром" Method for determining load-bearing capacity of ground at driving piles
RU2446251C1 (en) * 2010-08-16 2012-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method and device to test soils with static and dynamic load
RU2502847C1 (en) * 2012-06-04 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Method to determine bearing capacity of pile
RU2711261C1 (en) * 2019-05-17 2020-01-15 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" Soil testing method by means of static probing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU573710A1 (en) * 1975-01-03 1977-09-25 Одесский Инженерно-Строительный Институт Device for measuring deformation of ground in foundation base zones
SU1656081A1 (en) * 1989-06-14 1991-06-15 Кубанский сельскохозяйственный институт Device for determining load-bearing capacity of pile
RU2102562C1 (en) * 1994-08-15 1998-01-20 Белорусский научно-исследовательский проектно-конструкторский энергетический институт "Белнипиэнергопром" Method for determining load-bearing capacity of ground at driving piles
RU2446251C1 (en) * 2010-08-16 2012-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") Method and device to test soils with static and dynamic load
RU2502847C1 (en) * 2012-06-04 2013-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Method to determine bearing capacity of pile
RU2711261C1 (en) * 2019-05-17 2020-01-15 Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство", АО "НИЦ "Строительство" Soil testing method by means of static probing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115839109A (en) * 2022-05-05 2023-03-24 青岛理工大学 Device for testing settlement of pile end of rock-socketed PHC pipe pile and installation method
CN114969931A (en) * 2022-05-30 2022-08-30 湖北文理学院 Method and device for determining settlement of composite foundation stabilization area and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2750919C1 (en) Method for testing ground foundation with pile
CN102518106B (en) Method for determining the lateral earth pressure based on the multi-functional piezocone penetration test probe
Lehtonen et al. Full-scale embankment failure test under simulated train loading
RU2745499C1 (en) Method for foundation soil pile testing
CN114280234A (en) Test device and method for quality control and effect evaluation in earthen site anchoring and reinforcing process
Arbanas et al. Development of physical model of landslide remedial constructions’ behaviour
Levadoux Pore pressures in clays due to cone penetration
CN110849729B (en) Active and passive soil pressure model test device for limited cohesive soil behind foundation pit flexible retaining wall
Muszyński et al. Horizontal displacement control in course of lateral loading of a pile in a slope
Al-Mosawi et al. Experimental observations on the behavior of a piled raft foundation
Lee et al. Micro-cone penetrometer for more concise subsurface layer detection
RU2561433C1 (en) Method to test soil base with punch
Soltanbeigi et al. Determination of passive failure surface geometry for cohesionless backfills
RU2398936C1 (en) Method for assessment of drilled pipe bearing capacity
CN109765260A (en) Frost heave monomer, detection device and its detection method of flexible non-contact formula detection soil
Madhumathi et al. Laboratory study on response of single pile adjacent to supported cut
RU2301983C1 (en) Method for testing soils by static probing
CN111158064B (en) CPT test device capable of simulating real soil equal-rigidity boundary conditions and test method
Indraratna et al. Development of the smear zone around vertical band drains
Ignat Field and laboratory tests of laterally loaded rows of lime-cement columns
Corfdir et al. A cylinder shear apparatus
McMahon et al. Design of a Pressure-sensitive Cell and Model Studies of Pressures of a Flexible Pavement Subgrade
RU2510440C2 (en) Device for complex determination of physical and mechanical properties of soils under field conditions
CN105804042A (en) Foundation settlement deformation calculating method based on gyration penetration testing technology
Ong et al. Experimental study of tunnel-soil-pile interaction