1.5.2. Определение прочностных характеристик в полевых условиях

Полевое испытание на срез в заданной плоскости целика грунта, заключенного в кольцевую обойму, аналогично лабораторному испытанию на срез в одноплоскостных срезных приборах. Испытания проводятся в шурфах, котлованах, штреках и т.д. Для получения характеристик φ и с определяют сопротивление срезу не менее чем трех целиков при различных вертикальных нагрузках. Схемы испытаний принимаются те же, что и в лабораторных условиях. Значения φ и с находят на основе построения зависимости (1.5), как это показано на рис. 1.5.

Полевое определение характеристик φ и с в стенах буровой скважины проводится методами кольцевого и поступательного среза. Схемы испытаний приведены на рис. 1.7. Эти методы применяются для испытаний грунтов на глубинах до 10 м (кольцевой срез) и до 20 м (поступательный срез). В методе кольцевого среза используется распорный штамп с продольными лопастями, в методе поступательного среза — с поперечными лопастями. С помощью распорного штампа лопасти вдавливаются в стенки скважины и создастся нормальное давление на стенки. В методе кольцевого среза грунт срезается вследствие приложения крутящего момента, а в методе поступательного среза — выдергивающей силы. Для получения φ и с необходимо провести не менее трех срезов при различных нормальных давлениях на стенки скважины и построить зависимость τ = f (σ) (см. рис. 1.5).

Рис. 1.7. Схемы испытаний грунта в скважинах на срез

а — кольцевой; б — поступательный; в — вращательный крыльчаткой: 1 — лопасти; 2 — распорные штампы; 3 — скважины; 4 — штанги; 5 — устройства для создания и измерения усилия

Метод вращательного среза с помощью крыльчатки, вдавливаемой в массив грунта или в забой буровой скважины (см. рис. 1.7), позволяет определить сопротивление срезу τ, поэтому его рекомендуется применять при слабых пылевато-глинистых грунтах, илах, сапропелях, заторфованных грунтах и торфах, так как для них угол внутреннего трения практически равен нулю и можно принять с = τ. Испытания крыльчаткой проводят на глубинах до 20 м.

Для определения характеристик прочности в полевых условиях применяют методы выпирания и обрушения грунта в горных выработках. Значения φ и с вычисляют из условий предельного равновесия выпираемого и обрушаемого массива грунта.

Угол внутреннего трения песчаных грунтов может быть определен с помощью статического и динамического зондирования. По данным статического зондирования угол φ имеет следующие значения:

qc, МПа	1	2	4	7	12	20	30
φ, град	26	28	30	32	34	36	38

Значения φ по данным динамического зондирования приведены в табл. 1.19. Для сооружений I и II класса является обязательным сопоставление данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов на срез. Для сооружений III класса допускается определять φ только по результатам зондирования.

ТАБЛИЦА 1.19. ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ φ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПО ДАННЫМ ДИНАМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Песок	Значения φ, град, МПа при qd, МПа
	2	3,5	7	11	14	17,5
Крупный и средней крупности	30	33	33	38	40	41
Мелкий	28	30	33	35	37	38
Пылеватый	28	28	30	32	34	35

Связные и несвязные грунтыВ строительстве используется грунт. Что же это такое и для чего грунт нужен строителям? Грунт – это почва, основа, любые породы, техногенные образования. Он представляет собой динамичные, многокомпонентные системы. Эти системы являются компонентами геологической среды, объектом деятельности человека. Различают скальный, полускальный, и дисперсный грунт. Первые два являются монолитными грунтами и имеют жёсткие структурные связи. Дисперсный грунт является раздельнозернистым и не имеет жёстких структурных связей. Их делят на две группы: связные и несвязные. К последним относятся песчаные грунты и крупнообломочные. К связным только глинистые грунты. В строительстве грунты могут использоваться для оснований зданий и сооружений. Также как материалы для дорог, плотин, насыпей и среды размещения сооружений под землёй – тоннелей, хранилищ, трубопроводов.

 

Строительный грунт - это в основном естественные грунт, верхний слой почвы с растительностью. Именно его используют как основу под постройки. Но для его использования нужно знать несколько нюансов. Стоит учитывать несущую способность грунта для возведения на нём зданий и сооружений. В зависимости от несущей способности различают насыпные, растительные и скальные грунты. Нужно так же учитывать насыщение грунтов водой, так как они состоят из связанных и несвязанных грунтов. Несвязанные не удерживают воду, такие грунты не размягчаются. При строительстве на таком грунте нужно учитывать лишь их плотность. Связанные грунты содержат в себе суглинок и глину с пластинчатым строением. Они могут набирать воду и удерживать её. Её несущая конструкция, при наборе влаги, уменьшается. И наоборот – при уменьшении влаги возрастает. Лучший грунт для строительства – это скальный. Он не набирает влагу, не расширяется и морозоустойчив. Ещё есть торфяной грунт и пылевато-глинистый, а также песчаный. Песчаный грунт сыпуч. Его преимущество в заборе влаги, когда она замерзает – он не вспучивается. Заторфованный грунт на 10-50 процентов состоит из торфа. На таком грунте очень редко возводят сооружения.