SU1785548A3

SU1785548A3 - Способ прессиометрических испытании грунта

Info

Publication number: SU1785548A3
Application number: SU914912347A
Authority: SU
Inventors: Yan S Goretskij; Aida A Safonova
Original assignee: Гocудapctbehhoe Haучho-Пpoизboдctbehhoe Oб'eдиhehиe "Mopckaя Иhжehephaя Гeoлoгия"
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1992-12-30

Description

Изобретение относится к инженерной геологии, в частности к исследованию физико-механических свойств грунтов прессиометрическим методом при инженерногеологических изыскания* для строительства морских гидротехнических сооружений

При проведении инженерных изысканий в морских условиях благодаря технической простоте метода и представительности получаемых: результатов широкое примене- , ние находит прёссиометрический метод исследования механически* характеристик донных грунтов в скважинах

Известен способ прессиометрических испыганийгрунта, включающий нагружение стенок скважины ступенями возрастающего давления, выдерживание каждой ступени давления до условной стабилизации деформаций, измерение радиальных перемещений оболочки к амеры зонда и определение модуля деформации грунта Методика определения модуля деформации грунта основана на решении задачи Лямэ для упругой изотропной среды при этом принимается упрощенная модель грунта - а виде однофазной среды, без учета сложности структуры грунта (наличие поровой жидкости и происходящих при деформировании (уплотнении) грунта фильтрационных процессов .

Также известен способ прессиомегрических испытаний при котором задается оптимальное время выдержки ступени на

1785548 АЗ грузки для различных типов грунтов (песчаных и пылеватогпинисты)·)

Однако в известном решении значения времени представляют собой периоды между началом и концом подачи воздуха в зонд Собственно же ступень нагружения выдерживается до стабилизации деформации грунта..

Наиболее близким по технической сущности и’достигаемому эффекту является способ прессиометрических испытаний, при котором нагружение грунта в скважине производят заданным давлением (посредством заданного количества воздуха, сжатого в емк ости известного объема до начального на данной ступени давления), допускают вызываемое процессом деформации грунта снижение начального давления до давления, соответствующего стабилизации деформаций грунта и регистрируют установившееся, конечное для данной ступени, давление в системе емкость-зонд. По значениям начального и конечного давлений на каждой ступени нагружения, расчетным путем, используя закон Бойля-Мариотта определяют радиус зонда.. По полученным значениям деформаций грунта (радиуса зонда) и величине конечной нагрузки на ступени нагружения определяют модуль деформации грунта

Продолжительность испытаний по этому способу сокращается в сравнении со способами-аналогами за счет того, что на каждой ступени нагрузка на грунт не поддерживается постоянной, а падает по мере увеличения деформаций грунта, что приводит к более быстрой стабилизации деформации Однако длительность испытаний остается высокой, что обусловлено необходимостью выдерживания деформаций грунта до и*, (условной) стабилизации При испытании водонасыщенных морских грунтов (особенно глинисты:» ) процесс консолидации(т.,е, фильтрационного уппотнения)до достижения ставилизиров,энного состояния грунта и рассеяния избыточного порового давления протекает достаточно долго на к эж доп ступени натру ч и При бо льшом числе ступеней нагружения общие затраты времени на испытания достигают нескольких часов, Большая длительность затрудняет использование метода в условиях морских изысканий, сложных: и дорогостоящих: из-за быстро меняющихся погодных условий и создающегося из-за этого дефицита рабочего времени.

Цель изобретения - повышение производительности при сохранении достоверности получаемой информации путем измерения параметров при нестабилизированном состоянии грунта

Поставленная цепь достигается тем, что в способе прессиометрическиу испытании грунта, включающем нагружение грунта стенок скважины ступенями возрастающего давления путем передачи воздуха заданного объема, сжатого в емкости известного объема до начального на данной ступени давления, в зонд прессиометра регистрацию изменившегося давления воздуха, измерение перемещений грунта стенок скважины и расчет параметров грунта по измеренным данным, согласно изобретению, на каждой ступени нагружения регистрируют изменившееся давление и измеряют величину перемещений грунта стенки скважины в момент времени после прекращения подачи воздуха в зонд, составляющий 4-5 мин для песка, 10-12 мин для супеси и суглинка и 15-17 мин для глины, дополнительно определяют значения приведенного времени и строят зависимость относительного перемещения грунта в стенке скважины от приведенного времени, по которой определяют соответствующее времени измерения величину относительного перемещения грунта, а модуль деформации грунта и приведенное время рассчитывают по формулам:

^E=tU г = (2)

Ro где Е - модуль деформации грунта г - приведенное время, коэффициент Пуансона,

R_o - начальный радиус скважины q - нагрузка на стенку скважины,

С - время и змерения перемещений грунта,

Uo - абсолютное перемещение грунта в стенке скважины в момент времени г для соответствующего значения Λ, ,1 - показатель физической ани зотропии грунта, определяемый по данным компрессионных. испытаний образца грунта при нагрузке и разгрузке,

Cw - коэффициент консолидации определяемый по данным компрессионно-фильтрационных испытаний образца грунта

На фиг 1 и 2 представлены графики зависимости относительного перемещения грунта в стенке скважины Ц_п от приведенного времени Е.

Способ прессиометрически* испытаний осуществляют следующим образом

В точке испытаний устанавливают зондпрессиомегр Через систему нагружения, нагнетанием под оболочку зонда сжатого воздуха, грунт нагружают давлением q₀, превышающим природное горизонтальное давление на глубине испытаний на величину 0,2-0,3 кг/сгг до полного прилегания оболочки зонда ι» стенке скважины Определяют начальный радиус скважины Ro, от которого Е дальнейшем производят отсчет деформации грунта Далее производят нагружение грунта ступенью (ступенями) давления q, величина которой выбирается в зависимости от типа грунта в диапазоне нагрузок линейного деформирования грунта Регистрацию изменившегося в зонде давления и определение перемещения стенки скважины U_o производят в момент времени t (после прекращения подачи воздуха в зонд и создания начального давления на ступени), составляющий 4-5 мин для песков, 15-17 мин - дня глин и 10-12 mi ih - для супесей и суглинков С целью повышенияточностиопределения модуля деформации грунта проводят не одну а 3-4 ступени нагружения грунта в стенке скважины прессиопетром. Примеры результатов конкретной реализации предлагаемого способа испытаний приведены в таблица (см табл 3, б 8, 10)

Определение модуля деформации грунта выполняют в камеральны» условия» При этом использование известны· расчетны» зависимостей |см фиг 1 2) позволяетучесть тот факт, что нагружение на ступени не выдерживают до стабилизации деформаций грунта. Необходимые для расчетов значения коэффициента консолидаций Си и пок азателя анизотропии 1 (отношение модулей деформации грунта при с жатии и разгрузке) определяют по результатам лабораторны» испытаний образцов грунта в компрессионно-фильтрационном приборе По известным значениям С_и, '1. t, Ро определяют величину безразмерного времени г по формуле (2) и соответствующее значение относительного перемещения грунта По Модуль деформации грунта Е определяют по формуле (1) Значения Е, полученные на неliопеки- ступенях нагружения на стадии линейного деформирования грунта, усредняют

Эксперименты показали высокую с ходимость результатов определения модуля полученного по данному способу и известному способу(1)и[3|

Одновременно сокращается продолжительность испытаний в сравнении с известными способами В табл 1-10 приведены сравнительные результаты прессиометрическис испытаний грунтов по данному способу и по известным способам, выпол ненные в экспериментальном стенде и в скважине на шельфе Баренцева моря. Сокращение продол жгите л ьн ости и с п ы та ни П по данному способу (с учетом затрат времени на начальное нагружение зонда до прилегания оболочки к стенкам скважины 30-40 мин для песков, 75-00 мин для глин и ЕО-75 мин для супесей и суглинков вместо нескольких часов в способе прототипа) позволяет значительно повысить производительность прессиометрических: испытаний, что обеспечивает существенное снижение эксплуатационных: затрат при проведении морски·: инженерно-геологически» изыска НИИ.

Claims

Способ прессиометрически < испытаний грунта, вк лючающий нагружение грунта стенок скважины ступенями возрастающего давления путем передачи воздуха заданного объема, с жатого в емкости известного объема до начального на данной ступени давления, в· зонд прессжюметра регистрацию изменившегося давления воздуха, измерение перемещений грунта стенок скважины и расчет параметров грунта по измеренным данным о т п и ч ающ и й с я тем что, с цепью повышения производительности при сохранении достоверности получаемой информации путем измерения параметров при нестабипизироианном состоянии грунта, на каждой ступени нагруже ния регистрируют изменившееся давление и измеряют величину перемещения грунта стенки скважины в момент времени после прекращения подачи воздуха в зонд, составляющего 4-5 мин для песка, 10-12 мин для супеси и суглинк а и 15-17 мин для глины, дополнительно определяют значения приведенного времени и строят зависимость относительного перемещения грунта в стенке сква кины от приведенного времени, по которой определяют соответствующую времени измерения величину относительного перемещения грунта а модуль Е деформации грунта и приведенное время т рассчитывают по формулам

Е=(1+ D-^qUo где у- коэффициент Пуассона,

F?o - начальный радиус скважины, q - нагрузка на стенку скважины t- время, измерения перемещений грунта,

Uo - абсолютное перемещение грунта в стенк е сква жины в момент времени г

U_D - относительное перемещение грунта в стенке скважины для момента времени г для соответствующего значения Я,

Я — показатель физической анизотропии грунта, определяемый по данным компрес сионных испытаний образца грунта при нагрузке и разгрузке,

Сч - коэффициент консолидации, определяемый поданным компрессионно-фипь5 трационных испытаний образца грунта

Экспериментальный стенд Грунт - мелкозернистый водоненасыщенный рыхлый песок зоны Рижск ого залива, (коэффициент консолидации С« = 0,225 см*7с, коэффициент анизотропии А = 0,5)