ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ГРУНТЫ
Методы полевыхиспытаний на срез в скважинах и в массиве
ГОСТ 21719-80
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 2 2. МЕТОД ВРАЩАТЕЛЬНОГО СРЕЗА.. 3 3. МЕТОД КОЛЬЦЕВОГО СРЕЗА.. 5 4. МЕТОД ПОСТУПАТЕЛЬНОГО СРЕЗА.. 9 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 10 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 11 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 11 ПРИЛОЖЕНИЕ 4. 12 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. 16 |
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
РАЗРАБОТАН
Производственными научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве ГосстрояСССР
Научно-исследовательскиминститутом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР
ИСПОЛНИТЕЛИ
Л.С.Амарян, д-р техн. наук (руководитель темы); А.В. Васильев, канд. геол.-минер.наук; А.Я. Рубинштейн, канд. геол.-минер. наук; Э.Р. Черняк, канд. геол.-минер.наук; Л.Г. Мариупольский, канд. техн. наук; А.Н. Скачко, канд. техн. наук; А.А.Шерман; Л.Е. Темкин; Е.Н. Хрусталев; Ю.Ф. Якимов; В.Б. Швец, д-р техн. наук.
ВНЕСЕНПроизводственным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиямв строительстве Госстроя СССР
Зам.директора В.В. Баулин
УТВЕРЖДЕНИ ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по деламстроительства от 23 мая 1980 г. № 74
ВзаменГОСТ 21719-76
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТСОЮЗА ССР
ГРУНТЫ Методы полевых испытаний на срез в скважинах и в массиве Soils. In-situ methods of shearing test in boreholes and in massiv
|
ГОСТ 21719-80 |
Введен в действие с 01.01.81
Настоящий стандарт распространяется на песчаные и глинистыегрунты, в том числе с примесью растительных остатков, заторфованные торфы иилы, и устанавливает методы полевых испытаний грунтов на срез в скважинах имассиве при исследованиях их для строительства.
Стандарт не распространяется на грунты: пески гравелистыеи независимо от гранулометрического (зернового) состава плотные и насыщенныеводой; глинистые твердой консистенции; глинистые с крупнообломочнымивключениями размерами более 10 мм и размерами 2-10 мм в количестве (по массе)более 15%; песчаные и глинистые в мерзлом состоянии.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Испытания грунта на срез в скважинах и массивеследует производить для определения прочностных характеристик, показателяструктурной прочности грунта при срезе Пстри характера пространственной изменчивости сопротивления грунта срезу.
Примечание. Определения основных терминов, применяемых внастоящем стандарте, приведены в справочном приложении 1.
1.2. Выбор методов полевых испытаний на срез вскважинах и массиве следует производить в соответствии с табл. 1.
Схемы испытания грунта на срез в скважинах и массивеприведены в обязательном приложении2.
Таблица 1
Метод полевых испытаний |
Условия применения метода |
||||
Гидрогеологические условия |
Место проведения испытания |
Диаметр скважины, мм |
Глубина испытания, м |
Вид и состояние грунта |
|
Вращательный срез |
Выше и ниже уровня грунтовых вод |
Ниже забоя буровой скважины |
Св. 76 |
0,5-20 |
Глинистые грунты с показателем консистенции 0,50, в том числе с примесью растительных остатков, заторфованные, торфы и илы, с крупнообломочными включениями размерами 2-10 мм в количестве (по массе) менее 15% |
То же |
То же |
В массиве |
– |
0,3-20 |
Глинистые грунты с показателем консистенции 1, в том числе с примесью растительных остатков, заторфованные, торфы и илы, с крупнообломочными включениями размерами 2-10 мм в количестве (по массе) менее 15% |
Кольцевой срез |
Выше уровня грунтовых вод |
В стенках буровой скважины |
108-146 |
0,5-10 |
Глинистые грунты с показателем консистенции 0,75, в том числе с примесью растительных остатков, заторфованные, с крупнообломочными включениями размерами 2-10 мм в количестве (по массе) менее 15% |
Поступательный срез |
Выше уровня грунтовых вод |
В стенках буровой скважины |
108-146 |
0,5-20 |
Песчаные – пески крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые, средней плотности и рыхлые, маловлажные и влажные |
Поступательный срез |
Выше уровня грунтовых вод |
В стенках буровой скважины |
108-146 |
0,5-20 |
Глинистые – с показателем консистенции 0,75, в том числе с примесью растительных остатков, заторфованные, с крупнообломочными включениями размерами 2-10 мм в количестве (по массе) менее 15% |
1.3. На отметке испытания грунта на срез в скважинахдолжны быть отобраны образцы и в лабораторных условиях определены состав ифизические характеристики: гранулометрический (зерновой) состав – по ГОСТ12536-79, влажность – по ГОСТ5180-75, плотность минеральной части грунта (удельный вес) – по ГОСТ5181-78, объемная масса (объемный вес) – по ГОСТ 5182-78, влажность на границахраскатывания и текучести – по ГОСТ 5183-77, а также вычислены объемная масса(объемный вес) скелета грунта, коэффициент пористости, степень влажности, числопластичности и показатель консистенции.
1.4. Толщина однородного слоя грунта,предназначенного для испытания на срез в скважинах и массиве, должна быть неменее 1,5 высоты рабочего наконечника.
1.5. Промежуток времени между окончанием проходкиопытной скважины и началом испытания грунта на срез выше уровня грунтовых водне должен превышать 2 ч, ниже уровня грунтовых вод – 30 мин.
2. МЕТОД ВРАЩАТЕЛЬНОГО СРЕЗА
2.1. Испытания грунтов методом вращательного среза следуетпроизводить для определения сопротивления грунта срезу в МПа (кгс/см2), удельногосцепления С в МПа (кгс/см2),показателя структурной прочности грунта при срезе Пстр и характера пространственной изменчивостисопротивления грунта срезу в МПа (кгс/см2).
2.2. Аппаратура
2.2.1. Для испытания грунтов методом вращательногосреза необходимо применять установки, состоящие из следующего основногооборудования:
крыльчатки;
штанг;
устройств для создания и измерения крутящегомомента.
Для испытания грунта в массиве эти установкинадлежит дополнить устройствами для отключения крыльчатки от штанг,позволяющими измерять трение штанг о грунт при неподвижной крыльчатке.
2.2.2. Конструкции установок должны обеспечивать:
погружение крыльчатки в грунт ниже забоя опытнойскважины или массив;
фиксирование штанг на заданной глубине, исключающегосамопроизвольное вертикальное перемещение крыльчатки и штанг в процессеиспытания грунта на срез;
передачу крутящего момента на крыльчатку;
измерение максимального и установившегося крутящихмоментов;
тарировку устройства для измерения крутящегомомента.
2.2.3. В зависимости от вида и состояния грунтанеобходимо использовать следующие типы крыльчаток:
малую – при испытаниях глинистых грунтовтугопластичной и мягкопластичной консистенции, в том числе с примесьюрастительных остатков, заторфованных, с крупнообломочными включениями размерами2-10 мм в количестве (по массе) менее 15%;
среднюю – при испытаниях глинистых грунтов мягко- итекуче-пластичной консистенции, в том числе с примесью растительных остатков,заторфованных, уплотненных торфов, с крупнообломочными включениями размерами2-10 мм в количестве (по массе) менее 15%;
большую – при испытаниях глинистых грунтов текучей итекучепластичной консистенции, в том числе заторфованных, торфов и илов (безкрупнообломочных включений).
2.2.4. Аппаратура для испытания грунта методомвращательного среза должна отвечать основным требованиям, изложенным в табл. 2.
Таблица 2
Состав аппаратуры и ее характеристика |
Основные параметры аппаратуры |
||
Тип крыльчатки |
|||
малая |
средняя |
большая |
|
1. Крыльчатки размерами, мм: высота ширина (диаметр) толщина лопасти |
120 60 2 |
150 75 2,5 |
200 100 3 |
2. Постоянная крыльчатки (справочное приложение 1), см3 |
790 |
1545 |
3660 |
3. Штанги размерами, мм: наружный диаметр длина |
22-33,5 500-3000 |
||
4. Устройство для создания крутящего момента: максимальный крутящий момент, кН×см (кгс×см), не менее |
18 (1800) |
||
5. Устройство для измерения крутящего момента: погрешность измерения крутящего момента, кН·см (кгс·см), не менее |
0,36 (36) |
0,18 (18) |
0,18 (18) |
2.3. Подготовка к испытанию
2.3.1. Грунты следует испытывать срезнымиустановками, имеющими паспорта и заводские тарировочные таблицы измерительныхустройств.
2.3.2. Поверки срезных установок надлежит выполнятьсогласно паспортам и инструкциям по их эксплуатации, периодически проверяяданные тарирования измерительных устройств.
2.3.3. Поверки срезной установки необходимовыполнять при получении ее с завода и перед выездом на полевые работы, но нереже одного раза в 3 мес., а также после выявления и устранения неисправностейизмерительного устройства или замены его деталей. Результаты поверок следуетоформлять актами.
2.3.4. При подготовке к испытаниюи в период проведения полевых работ периодически, через 15 точек испытанийгрунтов, необходимо проверять прямолинейность штанг путем их сборки в звеньядлиной 3 м на ровной поверхности. Отклонение звена штанг от прямой линии недолжно превышать 5 мм в любой плоскости по всей длине проверяемого звена.Аналогично надлежит проверять сопряжения звеньев штанг между собой.
2.3.5. Перед проведениемиспытаний следует тарировать устройство для измерения крутящего момента. Порезультатам тарировки составляют график (таблицу) зависимости крутящего момента в кН·см (кгс·см) от показаний измерительного устройства в см и вычисляют постоянную характеристику измерительногоустройства в кН (кгс) по формуле
. (1)
2.3.6. В интервале от 1,0 мвыше отметки испытания грунтов методом вращательного среза до забоя опытныескважины надлежит проходить:
вдавливающим илиударно-канатным (забивным) способом кольцевым забоем с помощью тонкостенного буровогоцилиндрического наконечника, нижний режущий край которого имеет внутренний уголзаострения 10-15°; внутренний диаметр башмака этого наконечника должен быть на1-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, а наружный диаметр башмака на 2-3 мм больше наружного диаметра корпусанаконечника;
вращательным способом спомощью колонковой трубы, скорость вращения которой не должна превышать 60 об/мин, осевая нагрузка- не более 1000 Н (100 кгс).
При испытании грунтов вмассиве крыльчатку и колонну штанг следует погружать вдавливающим способом.
2.3.7. Забой опытнойскважины должен быть расположен на 0,4-0,5 м выше отметки испытания грунтаметодом вращательного среза.
2.3.8.Опытные скважины и точки испытаний грунтов на срез необходимо выносить в натуругеодезическими методами и закреплять на местности временными знаками. Контрольточности планово-высотной привязки скважин и точек должен быть выполнен дважды- до начала и после проведения испытаний.
2.3.9. Площадка дляразмещения срезной установки должна быть горизонтальной. Размеры площадкинеобходимо определять с учетом габаритов установки и монтажа аппаратуры, но неменее 0,5х0,5 м.
2.3.10. Вертикальностьсрезной установки следует проверять по отвесу в процессе подготовки киспытанию.
2.3.11.Грунт в месте испытания на срез в скважине должен быть защищен от прониканияповерхностных вод и атмосферных осадков, а в зимнее время – от промерзания.
2.3.12. Подготовленнуюколонну штанг с крыльчаткой соответствующего типа общей длиной на 0,8-1,2 мбольше глубины отметки испытания грунта на срез надлежит опустить в скважину(при испытании грунта на срез в скважине) и плавно вертикально вдавить в грунтс заглублением крыльчатки до отметки испытания. При испытаниях с земнойповерхности (в массиве) крыльчатку вдавливают в грунт, применяя в случаенеобходимости рычаги, домкраты или специальные устройства и постепеннонаращивая колонну штанг.
2.3.13. Верх колонны штангследует соединить с головкой устройства для создания крутящего момента,измерительные приборы защитить от атмосферных осадков.
2.4. Проведение испытаний
2.4.1.Крыльчатку надлежит вращать с угловой скоростью 0,2-0,3 градуса в секунду (0,2- 0,3 рад/мин). При этом следует зафиксировать отсчет максимального показанияизмерительного устройства Nмакс для определениямаксимального крутящего момента Ммакс.
Далее для получения установившегося крутящего момента Муст необходимо продолжитьвращение крыльчатки с угловой скоростью 2-3 градуса в секунду (2-3 рад/мин) дополной стабилизации значений крутящего момента в процессе 2-3 полных оборотов изафиксировать установившееся показание измерительного устройства Nуст.
2.4.2. При испытанияхгрунтов в скважинах допускается трение штанг крыльчатки о грунт не учитывать икрутящий момент за счет трения штанг М0 принимать равным нулю.
2.4.3. При испытанияхгрунтов в массиве для получения крутящего момента за счет трения штанг следуетс помощью отключающего устройства отключить крыльчатку от колонны штанг иопределить величину N0 по методике, изложенной в п.2.4.1 для получения Nуст.
2.4.4. Испытания в массиве(во избежание больших погрешностей) допускается производить до глубины, где 0,5. При 0,5испытания необходимо производить в скважинах.
2.4.5.Результаты испытаний следует заносить в “Журнал полевых испытаний грунтовметодом вращательного среза” (рекомендуемое приложение 3).
2.4.6.После окончания испытаний грунтов на срез опытную скважину необходимотампонировать грунтом и закреплять знаком с соответствующей маркировкой.
2.5. Обработка результатов
2.5.1. Обработку результатовиспытаний следует выполнять по данным, внесенным в журнал (п.2.4.5).
2.5.2. Максимальный крутящиймомент Мmax, установившийся крутящиймомент и крутящий момент за счет трения штанг М0 в кН·см (кгс·см) надлежитвычислять на основании исходных данных по формулам:
; (2)
; (3)
, (4)
где n – постоянная измерительного устройства,определяемая по формуле (1), кН (кгс);
Nmax -максимальное показание измерительного устройства, см;
Nуст – установившееся показание измерительного устройства,см;
N0 – показание измерительного устройства,характеризующее трение штангоогрунт при отключенной крыльчатке, см.
2.5.3. Максимальное сопротивление грунта срезу и установившееся сопротивление грунта срезу в МПа (кгс/см2) вычисляют поформулам:
; (5)
; (6)
где В -постоянная крыльчатки, определяемая по формуле (1) справочного приложения 1, см3.
2.5.4. Для глинистых грунтов с в нестабилизированном состоянии определяют пополученным значениям удельное сцепление С в МПа (кгс/см2), принимая и = 0.
2.5.5. Показатель структурной прочности грунта присрезе Пстр надлежитвычислять по формуле
. (7)
Структурную прочность грунта при срезе следуетопределять по табл. 3.
Таблица 3
Показатель структурной прочности грунта при срезе Пстр |
Структурная прочность грунта при срезе |
=1 |
Отсутствует |
12 |
Низкая |
25 |
Средняя |
5 |
Высокая |
2.5.6. Характерпространственной изменчивости сопротивления грунта срезу в МПа (кгс/см2) определяют пополученным значениям в соответствии с требованиями ГОСТ20522-75.
3. МЕТОД КОЛЬЦЕВОГО СРЕЗА
3.1. Испытания грунтов методом кольцевого срезаследует производить для определения прочностных характеристик – углавнутреннего трения в градусах и удельного сцепления С в МПа (кгс/см2).
3.2. Значения прочностныххарактеристик грунта и Сследует устанавливать по величинам нормального давления р в МПа (кгс/см2 ) и сопротивления грунта срезу и МПа (кгс/см2), относящегося кодному инженерно-геологическому элементу (слою) в соответствии с ГОСТ 20522-75, по уравнению
. (8)
Величину надлежит определять не менее чем при трехразличных значениях р дляинженерно-геологического элемента (слоя).
3.3. Аппаратура
3.3.1. Для испытания грунта методом кольцевого срезанеобходимо применять установки, состоящие из следующего основного оборудования:
рабочего наконечника, состоящего из распорногоштампа с продольными лопастями; штанг;
устройств для создания и измерения нормальноюдавления;
устройств для создания и измерения крутящего момента;
приборов для измерения деформации сжатия и срезагрунта.
3.3.2. Аппаратура для испытания грунта методомкольцевого среза должна отвечать основным требованиям, изложенным в табл. 4.
Таблица 4
Состав аппаратуры и ее характеристика |
Основные параметры аппаратуры при испытании грунтов методами |
|
кольцевого среза |
поступательного среза |
|
1. Распорный штамп размерами, мм: |
||
высота (длина) |
200-300 |
240-320 |
минимальный диаметр (ширина) |
87 |
87 |
максимальный диаметр (ширина) |
146 |
146 |
2. Лопасти размерами, мм: |
||
толщина |
0,5-1 |
0,5-1 |
высота (длина) |
200-300 |
20-146 |
рабочая ширина |
10 |
5-10 |
3. Расстояние между соседними лопастями по вертикали, мм |
– |
40 |
4. Устройство для создания нормального давления; максимальное нормальное давление, МПа (кгс/см2), не менее |
0,6(6) |
0,6(6) |
5. Устройство для измерения нормального давления; погрешность измерения нормального давления, МПа (кгс/см2), не менее |
0,01(0,1) |
0,01(0,1) |
6. Устройство для создания крутящего момента; максимальный крутящий момент, кН·см (кгс·см), не менее |
20(2000) |
– |
7. Устройство для измерения крутящего момента; погрешность измерения крутящего момента, кН·см (кгс·см), не менее |
0,4(40) |
– |
8. Устройство для создания срезающего давления; максимальное срезающее давление, МПа (кгс/см2), не менее |
– |
0,5 (5) |
9. Устройство для измерения срезающего давления; погрешность измерения срезающего давления, МПа (кгс/см2), не менее |
– |
0,01 (0,1) |
10. Прибор для измерения деформации сжатия грунта; погрешность измерения деформации сжатия грунта, мм, не менее |
0,1 |
0,1 |
11. Прибор для измерения деформации среза грунта; погрешность измерения деформации среза грунта, мм, не менее |
0,1 |
0,1 |
3.3.3. Конструкции установок должны обеспечивать:
вдавливание продольных лопастей в грунт;
фиксирование штанг по заданной глубине, исключающеесамопроизвольное вертикального перемещение продольных лопастей и штанг в процессеиспытания грунта на срез;
передачу и измерение нормального равномерногодавления на распорный штамп;
передачу и измерение ступенчатого или непрерывновозрастающего горизонтального срезающего давления на продольные лопасти;
тарировку измерительных устройств.
3.4. Подготовка киспытанию
3.4.1. Подготовку к испытанию грунта следуетпроизводить в соответствии с требованиями п.п.2.3.1-2.3.4;2.3.8-2.3.11.
3.4.2. Перед проведением испытания грунта методомкольцевого среза необходимо тарировать:
устройство для измерения крутящего момента (всоответствии с требованиями п.2.3.5);
устройство для измерения нормального давления. По результатамтарировки следует составлять график (таблицу) зависимости нормальной нагрузки р в кН (кгс) от показаний измерительногоустройства Nн в атм.
3.4.3. В интервале 1,0 м выше и ниже отметкииспытания грунтов опытные скважины необходимо проходить, соблюдая требования п.2.3.6; при этом наконечник, используемый для проходки скважин вдавливающим илиударно-канатным (забивным) способом кольцевым забоем, должен быть в верхней егочасти дополнен расширителями для срезания грунта с измененными свойствами послепроходки скважины башмаком наконечника.
3.4.4. Подготовленную колонну штанг с рабочимнаконечником общей длиной на 0,8-1,2 м больше глубины отметки испытания следуетопустить в скважину, постепенно наращивая эту колонну.
3.4.5. Верх колонны штанг надлежит соединить сголовкой устройства для создания крутящего момента, а распорный штамп – сголовкой устройства для создания нормального давления.
3.4.6. На установке необходимо смонтироватьустройства для измерения нормального давления и крутящего момента, приборы дляизмерения деформации сжатия и среза грунта. Измерительные приборы надлежитзащитить от воздействия атмосферных осадков.
3.4.7. Распорный штамп следует нагружать ступеняминормальных давлений по 0,01-0,02 МПа (0,1-0,2 кгс/см2) до егосоприкосновения со стенками скважины. При этом каждую ступень давления надлежитсоздавать за 1-2 мин.
Момент соприкосновения распорного штампа со стенкамискважины следует устанавливать по показаниям прибора для измерения деформациисжатия грунта. С учетом величины горизонтального перемещения стенок распорногоштампа необходимо определить диаметр скважины после предварительного уплотнениягрунта D0 в см.
3.5. Проведениеиспытания
3.5.1. При толщине инженерно-геологического элемента(слоя) менее 4,5 высоты рабочего наконечника испытания грунта для определениязначения и C следует производить в нескольких опытных скважинах,расположенных друг от друга на расстоянии 1-3 м.
3.5.2. Испытания грунта в опытных скважинах следуетпроизводить при консолидированном или неконсолидированном режимах.
Консолидированный режим испытания необходимоприменять для определения прочностных характеристик песков крупных, среднейкрупности, мелких и пылеватых, средней плотности и рыхлых, маловлажных ивлажных, а также глинистых грунтов с показателем консистенции 00,75 вусловиях стабилизированного состояния.
Неконсолидированный режим испытания надлежитприменять для определения прочностных характеристик глинистых грунтов споказателем консистенции 0,50 при степени влажности G >0,8 в условиях нестабилизированного состояния.
3.5.3. При консолидированном режиме испытаниясначала следует произвести предварительное уплотнение грунта, а затем – срезгрунта в процессе ступенчатого или плавного увеличения срезающего давления.
3.5.4. Предварительное уплотнение грунта в стенкахскважины следует производить нормальными давлениями р, при которых в последующем определяют сопротивление грунта срезу .
Нормальное давление р следует передавать на грунт последовательно ступенями ;величины давления р и их ступенейуказаны в табл. 5.
Таблица 5
Вид и состояние грунта |
Испытания на глубине, м |
Нормальное давление , МПа (кгс/см2) |
Ступени давлений, , МПа (кгс/см2) |
||
|
|
|
|||
Песчаные: пески крупные средней плотности и рыхлые; средней крупности |
1-5 |
0,05 (0,5) |
0,15 (1,5) |
0,25 (2,5) |
|
средней плотности; мелкие средней плотности. |
5-10 |
0,10 (1,0) |
0,20 (2,0) |
0,30 (3,0) |
0,05 (0,5) |
Глинистые с показателем консистенции |
10-20 |
0,15 (1,5) |
0,25 (2,5) |
0,35 (3,5) |
|
Песчаные: пески средней крупности и мелкие рыхлые; пылеватые средней |
1-5 |
0,05 (0,5) |
0,10 (1,0) |
0,15 (1,5) |
0,0025 -0,05 |
плотности и рыхлые. |
5-10 |
0,05 (0,5) |
0,15 (1,5) |
0,25 (2,5) |
(0,25-0,5) |
Глинистые с показателем консистенции |
10-20 |
0,10 (1,0) |
0,20 (2,0) |
0,30 (3,0) |
Каждую ступень давления при предварительном уплотнении необходимовыдерживать не менее:
для песчаных грунтов – 5 мин;
для глинистых грунтов – 30 мин;
конечную ступень – до условной стабилизациидеформации сжатия грунта.
За условную стабилизацию деформации сжатия следуетпринимать приращение осадки грунта, не превышающее 0,1 мм за время, указанное втабл. 6.
В процессе предварительного уплотнения грунта,надлежит записывать в журнал испытаний, величины деформации сжатия грунта.
Таблица 6
Вид и состояние грунта |
Время, мин, условной стабилизации деформации |
|
сжатия |
среза |
|
Песчаные: пески крупные со степенью влажности 0 0,8; средней крупности и мелкие – с 0,5 |
30 |
1 |
Песчаные: пески средней крупности и мелкие со степенью влажности 0,50,8; пылеватые – с 0,5. Глинистые с показателем консистенции 0 0,25 |
60 |
3 |
Песчаные: пески пылеватые со степенью влажности 0,50,8. Глинистые с показателем консистенции 0,250,75 |
120 |
5 |
Отсчеты по приборам на каждой ступени давленияследует производить:
при испытаниях песчаных грунтов – на промежуточныхступенях в начале и конце ступени, а на конечнойступени давления через 10 мин в течение первого получаса,через 15 мин в течение второго получаса и далее через 30 мин до условнойстабилизации деформации грунта;
при испытаниях глинистых грунтов – на промежуточныхступенях давления через 10 мин, а на конечной ступени давления через каждые 15 мин в течение первого часа и30 мин в течение второго часа и далее через 1 ч до условной стабилизациидеформации грунта.
3.5.5. При передаче срезающего давления ступенями величина их не должна превышать 10% отвеличины нормального давления , прикоторой производится срез. После передачи ступени давления необходимо не режечем через каждые 2 мин отмечать в журнале величины деформации среза до ихусловной стабилизации.
За условную стабилизацию деформации среза надлежитпринимать приращение перемещения лопастей в плоскости среза, не превышающее 0,1мм за время, указанное в табл. 6.
После достижения условной стабилизации деформациисреза при данной ступени давления надлежит передавать следующую ступеньсрезающего давления.
3.5.6. При непрерывном возрастающем срезающемдавлении скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной втабл. 7.
Таблица 7
Вид грунта |
Скорость среза, мм/мин |
Песчаные Глинистые: супеси суглинки глины |
1,0 0,5 0,2 0,1 |
Примечание. При испытаниях с постоянной скоростью среза следуетприменять приборы с автоматической записью результатов испытаний.
3.5.7. Испытание следует считать законченным, еслипри приложении очередной ступени срезающего давления происходит резкое (напорядок) уменьшение величины этого давления или общая деформация среза превысит50 мм.
При проведении среза с постоянной скоростью заокончание испытаний следует принимать момент, когда срезающее давление достигнетмаксимальной величины, после чего наблюдается некоторое его снижение или когдаустановлено постоянство значения деформации среза или если общая величинадеформации среза превысит 50 мм.
После окончания испытания грунт следует разгрузить ипроизвести демонтаж аппаратуры.
3.5.8. При неконсолидированном режиме испытаний безпредварительного уплотнения необходимо передать сразу в одну ступень нормальныедавления р, при которых будетпроизводиться срез грунта. Величины рследует принимать по табл. 5.
3.5.9. Срез грунта при неконсолидированном режимеиспытаний надлежит осуществлять за время не более 5 мин, считая с моментаокончания приложения нормального давления.
При передаче срезающего давления ступенями, непревышающими 10% нормального давления р,при котором производят срез, приложение ступеней должно следовать через каждые15-30 с.
При передаче срезающего давления в виде непрерывновозрастающего скорость среза следует принимать в интервале 5-20 мм/мин, такчтобы испытание было закончено в течение указанного времени.
Момент окончания испытания устанавливают всоответствии с указаниями, приведенными в п. 3.5.7.
После окончания испытания грунт следует разгрузить ипроизвести демонтаж аппаратуры.
3.5.10. Результаты испытанийнеобходимо заносить в “Журнал полевых испытаний грунтов методом кольцевогосреза” (рекомендуемое приложение 4). По окончании испытания следует записатьмаксимальное показание измерительного устройства Nмакс, которое былозафиксировано в процессе испытания.
3.5.11. После окончания испытаний грунтов необходимовыполнять требования, указанные в п.2.4.6.
3.6. Обработкарезультатов
3.6.1. Обработку результатов испытаний надлежитвыполнять по данным, внесенным в журнал (п.3.5.10).
3.6.2. Максимальный крутящий момент Mmax вкН·см (кгс·см) необходимо вычислять по формуле (2).
3.6.3. Диаметр кольцевой поверхности среза D в смследует вычислять по формуле
, (9)
где D0 -диаметр скважины после предварительного уплотнения грунта (п. 3.4.7), см;
m – рабочая ширина лопасти (табл. 4), см.
3.6.4. Сопротивление грунта срезу в МПа (кгс/см2) при каждомнормальном давлении р в МПа (кгс/см2)необходимо вычислять по формуле
, (10)
где – максимальный крутящий момент, определяемыйпо формуле (2), кН·см (кгс·см);
– диаметр кольцевой поверхности среза, определяемый по формуле (9), см;
– высота распорного штампа, см.
3.6.5. По величинамсопротивления грунта срезу ,определенным при различных нормальных давлениях ,следует построить график зависимости в соответствии с требованиями ГОСТ23741-79; при этом необходимо провести прямую линию, занимающую среднееположение между всеми опытными точками.
По графику следует производить контроль испытаний. Приразбросе опытных данных (точек) относительно прямой линии более чем на 30% отвеличины среднего значения результаты испытаний следует считатьнеудовлетворительными и испытания надлежит повторить.
Прочностные характеристикигрунта – угол внутреннего трения в градусах и удельное сцепление С в МПа (кгс/см2) – находятпо графику зависимости . Приэтом величина С определяется какотрезок, отсекаемый прямой на оси ординат, а тангенс угла наклона этойпрямой к оси абсцисс есть тангенс угла внутреннего трения .
Нормативные и расчетныезначения и Сдля каждого инженерно-геологического элемента (слоя) следует устанавливать по ГОСТ20522-75.
3.6.6. Результатыопределения и Снеобходимо выражать с погрешностью 0,01 МПа (0,1 кгс/см2), -1градус и регистрировать в журнале испытаний, указывая метод испытания и видгрунта. Результаты определений следует сопровождать указаниями величиннормальных давлений , прикоторых было получено каждое значение .Величины , С и ,полученные при неконсолидированном режиме испытаний, следует обозначать , и .
4. МЕТОД ПОСТУПАТЕЛЬНОГО СРЕЗА
4.1. Испытания грунтов методом поступательного срезаследует производить для определения прочностных характеристик – углавнутреннего трения в градусах и удельного сцепления С в МПа (кгс/см2 ).
4.2. Испытания грунтов методом поступательного срезанеобходимо осуществлять в соответствии с требованиями п.3.2.
4.3. Аппаратура
4.3.1. Для испытания грунта методом поступательногосреза необходимо применять установки, состоящие из следующего основногооборудования:
рабочего наконечника, состоящего из распорногоштампа с поперечными лопастями;
штанг или троса;
устройств для создания и измерения нормальногодавления;
устройств для создания и измерения срезающегодавления;
приборов для измерений деформации сжатия и срезагрунта.
4.3.2. Аппаратура для испытаний грунта методомпоступательного среза должна отвечать основным требованиям, изложенным в табл. 4.
4.3.3. Конструкции установок должны обеспечиватьвозможность:
передачи и измерения нормального равномерного давленияна распорный штамп;
горизонтального вдавливания поперечных лопастей встенки буровой скважины;
передачи и измерения ступенчатого или непрерывновозрастающего срезающего давления на поперечные лопасти;
тарировки измерительных устройств.
4.4. Подготовка киспытанию
4.4.1. Подготовку к испытанию грунта методомпоступательного среза следует производить в соответствии с требованиями пп.
, (11)
где – максимальное сопротивление грунтавертикальному срезу с учетом массы распорного штампа, кН (кгс);
– площадь поверхности среза, см2;
0,95 -коэффициент, учитывающий сопротивление грунта перед верхней поперечной лопастьюв установке поступательного среза.
ПРИЛОЖЕНИЕ1
Справочное
ТЕРМИНЫ ИОПРЕДЕЛЕНИЯ
Термины и обозначения |
Определение |
Сопротивление грунта срезу ( ) |
Показатель сопротивления смещению грунта по периметру лопастей под действием на них давления, при котором происходит срез (разрушение) грунта |
Массив грунта |
Определенный объем грунта природного состояния, предназначенный для испытания на срез без бурения скважин и проходки горных выработок |
Нормальное давление на грунт () |
Давление на грунт, приложенное перпендикулярно плоскости среза |
Угол внутреннего трения грунта () |
Показатель трения в грунте, соответствующий углу наклона прямолинейного графика зависимости сопротивления грунта срезу (ордината) от нормального давления (абсцисса) к оси абсцисс |
Сцепление грунта удельное ( ) |
Показатель сцепления в грунте, численно равный начальной положительной ординате прямолинейного графика зависимости сопротивления грунта срезу (ордината) от нормального давления (абсцисса) |
Показатель структурной прочности грунта при срезе () |
Показатель характера структурных связей в грунте, численно равный отношению величин максимального и установившегося сопротивления грунта срезу |
Рабочий наконечник |
Наконечник, создающий нормальное давление на грунт при его испытании на срез в стенках скважин, а также обеспечивающий срез грунта при его испытании в скважинах и в массиве |
Крыльчатка |
Рабочий наконечник, состоящий из четырех тонких прямоугольных продольных лопастей, крестообразно укрепленных на нижнем конце центрально расположенного несущего стержня |
Постоянная крыльчатки, () |
Статический момент , см3, цилиндрической поверхности среза относительно оси вращения, вычисляемый по формуле , (1) где – диаметр крыльчатки, см; – высота крыльчатки, см |
Метод вращательного среза |
Испытание на срез грунта, проводимое в условиях практического отсутствия дренирования путем приложения горизонтальной срезающей (касательной) нагрузки и смещения грунта по цилиндрической поверхности, образуемой вращением крыльчатки ниже забоя скважины или в массиве |
Метод кольцевого среза |
Испытание на срез грунта, предварительно уплотненного или неуплотненного нормальным давлением, проводимое путем приложения горизонтальной срезающей (касательной) нагрузки и смещения грунта по цилиндрической поверхности, образуемой в скважине вращением рабочего наконечника с продольными лопастями |
Метод поступательного среза |
Испытание на срез грунта, предварительно уплотненного или неуплотненного нормальным давлением, проводимое путем приложения вертикальной срезающей (касательной) нагрузки и смещения грунта по боковой поверхности, образуемой в скважине вертикальным перемещением рабочего наконечника с поперечными лопастями |
Консолидированный режим испытания грунта на срез |
Режим испытания на срез грунта, предварительно уплотненного нормальным давлением, проводимого в условиях дренирования путем повышения срезающей (касательной) нагрузки с такой скоростью, при которой обеспечивается практически полная консолидация грунта |
Неконсолидированный режим испытания грунта на срез |
Режим испытания на срез грунта (без предварительного уплотнения), проводимого в условиях практического отсутствия дренирования путем приложения нормальной и срезающей (касательной) нагрузок с такой скоростью, при которой обеспечивается практическая неизменность начального состояния грунта |
ПРИЛОЖЕНИЕ2
Обязательное
Схемаиспытания грунта на срез в скважинах
Схемаиспытания грунта на срез в массиве
а) Вращательный б) Кольцевойв) Поступательный а/) Вращательный
срез срез срез срез
1 – устройства для создания и измерения: и – крутящего момента (), – нормального давления ()и крутящего момента ()с приборами для измерения деформации сжатия и среза грунта, – нормального давления ()и максимального сопротивления грунта вертикальному срезу ()с приборами для измерения деформаций сжатия и среза грунта; 2 -штанги; 3 – рабочие наконечники: и – крыльчатка; – распорный штамп с продольными лопастями; – распорный штамп с поперечными лопастями.
ПРИЛОЖЕНИЕ3
Рекомендуемое
Обложкажурнала
(первая страница)
Организация_____________________________________
Экспедиция______________________________________
Партия (отряд) ___________________________________
Тема (заказ) _____________________________________
Объект _________________________________________
Участок ________________________________________
ЖУРНАЛ № _______________ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ МЕТОДОМ ВРАЩАТЕЛЬНОГО СРЕЗА |
Схема расположения скважины (точки) для испытаний |
Абсолютная отметка_______________ м
Местоположение___________________
Элемент рельефа___________________
Начат _____________19____г. Окончен _____________ 19 ___ г.
Номер испытания |
Дата испытания |
Сведения о скважине для испытания |
||||
Глубина скважины, м |
Глубина проведения испытаний, м |
Способ |
||||
проходки |
зачистки забоя |
погружения крыльчатки в грунт |
||||
Техническиеданные аппаратуры для испытаний
Тип установки |
Штанга |
Лопасть крыльчатки |
|||
Длина, м |
Диаметр, мм |
Высота, мм |
Ширина, мм |
Толщина, мм |
|
Номер испытания |
Отметка испытания на глубине, м |
Показания измерительного устройства, см |
Крутящие моменты, кН·см (кгс·см) |
Удельное сопротивление срезу, МПа (кгс/см2) |
|||||
Nmax |
Nуст |
N0 |
Мmax |
Mуст |
М0 |
|
|
||
(Последняя страница журнала)
Результатысреза грунта
Номер испытания |
Номер скважины (точки) |
Отметка испытания на глубине, м |
Удельное сопротивление срезу, МПа (кгс/см2) |
Удельное сцепление , МПа (кгс/см2) |
Показатель структурной прочности |
Краткая литологическая характеристика грунта |
|
|
|
||||||
Начальник партии __________________________________________
(фамилия, имя,отчество, подпись)
Исполнитель______________________________________________
(должность, фамилия,имя, отчество, подпись)
Журнал проверил”_____”___________________________19 ____ г.
_________________________________________________________
(должность, фамилия,имя, отчество, подпись)
ПРИЛОЖЕНИЕ4
Рекомендуемое
Обложкажурнала
(перваястраница)
Организация________________________________________________
Экспедиция _________________________________________________
Партия (отряд) ______________________________________________
Тема (заказ)_________________________________________________
Объект _____________________________________________________
Участок ____________________________________________________
ЖУРНАЛ № ___________
ПОЛЕВЫХИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ МЕТОДОМ КОЛЬЦЕВОГО СРЕЗА
Скважина № _____________________ Диаметр скважины, мм ____________ Глубина скважины, м _____________ Наименование испытываемого грунта и его краткая характеристика ______________________________________ _________________________________________________ Номер испытания _________________ Краткие сведения о конструкции установки (номер, тип, механизм передачи нагрузки) __________________________ Дата испытаний: Начало ___________________ Окончание ___________ Технические данныеРаспорный штамп: высота, мм _____________ диаметр (сторона), мм ___________ Продольная лопасть: длина, мм ____________ ширина, мм __________ толщина, мм _________ Тип и номер устройства для создания нормального давления ___________________________________________ Тип и номер устройства для создания крутящего момента ____________________________________________________ Тип и номер устройства для измерения нормального давления ___________________________________________ Тип и номер устройства для измерения крутящего момента____________________________________________ Тип и номер измерительных приборов (для измерения деформаций сжатия)__________________________________ Тип и номер измерительных приборов (для измерения деформаций среза____________________________________
|
Схема расположения скважиныдля испытаний
а) Результатыпредварительного уплотнения грунта
Номер испытания |
Отметка испытания на глубине, м |
Дата |
Время |
Интервал времени , ч |
Показание устройства для измерения нормального давления, МПа (кгс/см2) |
Нормальное давление на грунт , МПа (кгс/см2) |
Показания приборов для измерения деформаций сжатия, мм |
Горизонтальное перемещение стенок распорного штампа,м |
Время выдержки , ч |
Примечание |
||
|
|
|
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
б) Результатысреза грунта
Номер испытания |
Отметка испытания на глубине, м |
Дата |
Время |
Интервал времени, мин |
Нормальное давление при срезе , МПа (кгс/см2) |
Пока- зание устройства для измерения крутящего момента, , см |
Касательное давление , МПа (кгс/см2) |
Показания приборов для измерения деформаций среза, мм |
Деформация среза, мм |
Максимальный крутящий момент , кН·(кгс/см2) |
Сопротивление грунта срезу , МПа (кгс/см2) |
Примечание |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Начальник партии_____________________________________________
(фамилия,имя, отчество, подпись)
Исполнитель__________________________________________________
(должность,фамилия, имя, отчество, подпись)
Журнал проверил”_______”_____________________________19____ г.
______________________________________________________________
(должность,фамилия, имя, отчество, подпись)
ПРИЛОЖЕНИЕ5
Рекомендуемое
Обложка журнала
(первая страница)
Организация______________________________________________
Экспедиция_______________________________________________
Партия (отряд)____________________________________________
Тема (заказ)_______________________________________________
Объект___________________________________________________
Участок__________________________________________________
ЖУРНАЛ №___________
ПОЛЕВЫХИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ МЕТОДОМ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО СРЕЗА
Скважина № _____________________ Диаметр скважины, мм ____________ Глубина скважины, м ______________ Наименование испытываемого грунта и его краткая характеристика ____________________________________________ ________________________________________________________ Номер испытания _________________ Краткие сведения о конструкции установки (номер, тип, механизм передачи нагрузки) ______________________________________ Дата испытаний: Начало ____________________ Окончание ____________________ Технические данныеРаспорный штамп: высота, мм _____________________ диаметр (сторона), мм ___________ Поперечная лопасть: длина, мм _____________________ ширина, мм ___________________ толщина, мм __________________ Тип и номер устройства для создания нормального давления _________________________________________________________ Тип и номер устройства для создания крутящего момента _________________________________________________________ Тип и номер устройства для измерения нормального давления _________________________________________________________ Тип и номер устройства для измерения крутящего момента__________________________________________________ Тип и номер измерительных приборов (для измерения деформаций сжатия)_______________________________________ Тип и номер измерительных приборов (для измерения деформаций среза_________________________________________
|
Схема расположения скважиныдля испытаний
а) Результатыпредварительного уплотнения грунта
Номер испытания |
Отметка испытания на глубине, м |
Дата |
Время |
Интервал времени , ч |
Показание устройства для измерения нормального давления, МПа (кгс/см2) |
Нормальное давление на грунт , МПа (кгс/см2) |
Показания приборов для измерения деформаций сжатия, мм |
Горизонтальное перемещение стенок распорного штампа, мм |
Время выдержки , ч |
Примечание |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
б) Результатысреза грунта
Номер испытания |
Отметка испытания на глубине, м |
Дата |
Время |
Интервал времени, мин |
Нормальное давление при срезе , МПа (кгс/см2) |
Показание устройства для измерения срезающего давления, кН(кгс) |
Срезающее давление , МПа (кгс/см2 ) |
Показания приборов для измерения деформаций среза, мм |
Деформация среза, мм |
Максимальное сопротивление грунта вертикальному срезу , кН (кгс) |
Сопротивление грунта срезу , МПа (кгс/см2) |
Примечание |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Начальник партии__________________________________________
(фамилия,имя, отчество, подпись)
Исполнитель______________________________________________
(должность,фамилия, имя, отчество, подпись)
Журнал проверил”_____”_____________________19____ г.
__________________________________________________________
(должность,фамилия, имя, отчество, подпись)