Модуль сдвига грунтов при расчете фундаментов

Методические указания по расчетам оснований инженерных сооружений (стр. 14 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

а) предварительно изготовленные забивные и вдавливаемые (в дальнейшем — забивные) железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его разбуривания или в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;

б) сваи-оболочки железобетонные, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения — отжатия грунта;

г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

д) винтовые сваи, состоящие из металлической винтовой лопасти и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с вдавливанием.

Глубину заложения подошвы свайного ростверка следует назначать в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения (наличия подвала, технического подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ростверка, определяемой расчетом.

3.3.2. Расчет свай, свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов по деформациям

Свайные фундаменты в зависимости от действующих нагрузок следует проектировать в виде:

а) одиночных свай (одиночная свая — свая, передающая нагрузку на грунт в условиях отсутствия влияния на нее других свай)- под отдельно стоящие опоры;

б) свайных лент (свайная лента – группа свай расположенная в один, два и более рядов, объединенных балкой-ростверком) под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок;

в) свайных кустов (куст свай — компактно размещаемая группа свай, объединенная ростверком и передающая нагрузку на основание, как правило, от одиночной колонны или опоры.) — под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапецеидальной и других форм;

г) сплошного свайного поля (свайное поле — большая группа свай, объединенная общим ростверком, передающая нагрузку на основание от системы колонн или опор) — под тяжелые сооружения со сваями, расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва которого размещена на грунте (бетонной подготовке);

д) свайно-плитного фундамента (комбинированный свайно-плитный фундамент — фундамент, состоящий из железобетонной плиты (свайного ростверка) и свай, совместно передающих нагрузку на основание).

Расчет свай и свайных фундаментов по деформациям следует производить исходя из условия

где s — совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения (осадка, перемещение, относительная разность осадок свай, свайных фундаментов и т. п.), определяемая расчетом; su — предельное значение совместной деформации основания сваи, свайного фундамента и сооружения, устанавливаемое в соответствии со СП 22.13330, а для мостов — СП 35.13330.

Расчет осадок свайных фундаментов (расчет по второй группе предельных состояний) допускается выполнять с использованием расчетных схем, основанных на модели грунта как линейно-деформируемой среды, при обязательном выполнении условия

(3.22)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании); Fd — несущая способность (предельное сопротивление) грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи; γ0 — коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным γ0 = 1 при односвайном фундаменте и γ0 = 1,15 при кустовом расположении свай; γn — коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности; γk — коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным: 1,2 — если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой; 1,25 — если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта или по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом; 1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта; 1,4 (1,25) — для фундаментов опор мостов при низком ростверке, на висячих сваях (сваях трения) и сваях-стойках, а при высоком ростверке — только при сваях-стойках, воспринимающих сжимающую нагрузку независимо от числа свай в фундаменте.

РАСЧЕТ ОСАДКИ ОДИНОЧНОЙ СВАИ. Расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G1, МПа, коэффициентом Пуассона v1 и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона v2 допускается производить при условии l/d > G1l/G2d > 1 (где l — длина сваи, м, d — наружный диаметр поперечного сечения ствола сваи, м) по формулам:

а) для одиночной висячей сваи без уширения пяты

(3.23)

где N — вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН; β — коэффициент, определяемый по формуле

(3.24)

здесь β’ = 0,17ln(kvG1l/G2d) — коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (ЕА = ∞); α’ = 0,17ln(kv1l/d) — тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G1 и v1; χ = EA/G1l2 — относительная жесткость сваи; ЕА — жесткость ствола сваи на сжатие, МН; λ1 — параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле

(3.25)

kv, kv1 — коэффициенты, определяемые по формуле kv = 2,82 — 3,78v + 2,18v2 , соответственно при v = (v1 + v2)/2 и при v = v1

б) для одиночной сваи с уширением пяты или сваи-стойки

(3.26)

где db — диаметр уширения сваи.

в) расчет осадки буронабивной сваи в билинейной постановке

Осадку буронабивной сваи на первом этапе ее нагружения N Nc + No ее осадка определяется по формуле:

(3.29)

где Sc — осадка, м, полученная по (3.27) при N = NC + No.

Рис. 3.14.— Схема этапов расчета нагружения сваи по формулам: 1 — (3.27); 2 — (3.29)

Характеристики G1 и v1 принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, a G2 и v2 — в пределах 0,5l, т. е. на глубинах от l до 1,5l от верха свай, при условии, что под нижними концами свай отсутствуют глинистые грунты текучей консистенции, органоминеральные и органические грунты.

Источник

Определение осадки свайного фундамента, расчет осадки свайного фундамента

Статья расскажет о том, что такое осадка свайного фундамента, какие факторы на нее влияют, а также о том, как выполняется расчет осадки свайного фундамента.

Содержание статьи:

Осадка свайного фундамента – это перемещение свай под действием нагрузок и изменение их высотного уровня, возникающее в процессе их эксплуатации.

Как правило, причиной осадки становятся ошибки в расчетах восприимчивости фундамента к нагрузкам, допущенные на стадии проектирования. В результате в основании используются сваи с некорректными конструктивными параметрами: недостаточной длины или сечения (если речь идет о железобетонных конструкциях), с недостаточным диаметром или количеством лопастей (в случае с винтовыми конструкциями) и т.п.

Осадка может возникать под действием следующих факторов:

• недостаточная несущая способность грунта;
• значительные нагрузки на фундамент от массы здания, снегового и ветрового давления, эксплуатационных воздействий.

1. Расчет осадки свайно-винтового фундамента

Расчеты по деформациям свайного фундамента сводятся к определению осадки всего фундамента или отдельной сваи.

При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Данный расчет является весьма сложным, и задача решается с помощью трехмерного численного моделирования условного фундамента как анизотропного массива с учетом его конечной жесткости на сдвиг по вертикальным плоскостям.

Расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта, рассматривают как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G₂ и коэффициентом Пуассона v₂. При выполнении условии l/d > G₁l/G₂d > 1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) осадку для винтовой сваи считают как для одиночной сваи с уширением пяты или сваи-стойки.

1.1. Расчет осадки одиночной сваи

Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G₁, МПа, коэффициентом Пуассона v₁ и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G₂ и коэффициентом Пуассона v₂, допускается производить при выполнении требований подраздела 7.2 и при условии l/d>5; G₁l/G₂d>1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) по формуле:

, (7.36)

d_b – диаметр уширения сваи;

N – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;

EA – жесткость ствола сваи на сжатие, МН;

A – площадь поперечного сечения сваи;

v – коэффициент Пуассона.

Коэффициент Пуассона для грунта (коэффициент поперечного расширения или коэффициент поперечной деформации или Poisson’s ratio) – это показатель деформируемости грунта, характеризующий отношение поперечных и продольных деформаций грунта (то есть отношение относительных поперечных деформаций к относительным продольным деформациям грунта).

При отсутствии экспериментальных данных, значения коэффициента Пуассона можно принять по п.5.4.7.5 ГОСТ 12248-96:

• для крупнообломочных грунтов равен 0,27;
• для песка составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
• для супеси составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
• для суглинков составляет от 0,35 до 0,37 (в зависимости от плотности);
• для твердой глины (при показателе текучести IL =0) составляет от 0,20 до 0,30 (в зависимости от плотности);
• для полутвердой глины (при показателе текучести IL от 0 до 0,25) составляет от 0,30 до 0,38 (в зависимости от плотности);
• для тугопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,25 до 0,5) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
• для мягкопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,5 до 0,75) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
• для текучепластичной глины (при показателе текучести IL от 0,75 до 1) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности).

Меньшие значения коэффициента Пуассона необходимо применять при большей плотности грунта.

G – модуль сдвига, Мпа. Модулем сдвига называется характеристика деформируемости, определяемая отношением приложенного к грунту касательного напряжения к углу сдвига. Этот показатель используется при расчете устойчивости сооружений и массивов грунтов, давления грунтов на ограждения и подземные сооружения, при расчете осадок под свайными фундаментами.

Характеристики G₁ и v₁ принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, a G₂ и v₂ – в пределах 0,5 l, т.е. на глубинах от l до 1,5l от верха свай, при условии, что под нижними концами свай отсутствуют глинистые грунты текучей консистенции, органоминеральные и органические грунты.

Модуль сдвига грунта G = E₀ / 2(1+v) допускается принимать равным 0,4E₀, а коэффициент k_v равным 2,0 (где E₀ – модуль общей деформации).

Таким образом, расчет осадки свайного фундамента – достаточно сложная процедура, которая требует применения специальных знаний. Пренебрежение же данными расчетами может привести к негативным последствиям в процессе эксплуатации здания/сооружения.

Источник

Модуль деформации грунта

Модуль деформации (Ео) – это основная характеристика изменений грунта, возникающих под воздействием разных типов нагрузок. Она показывает прямо пропорциональную зависимость между напряжением и деформацией. Единица измерения показателя – мегапаскали (МПа).

Значение модуля важно знать при планировке фундаментов , чтобы правильно рассчитать осадку, избежать перекосов здания.

Показатель зависит от многих параметров:

• Дисперсности грунта
• Пористости
• Влажности
• Насыщенности водой
• Размера частиц

Для получения достоверных данных характеристику нужно определять в полевых и лабораторных условиях для каждого конкретного массива.

Чтобы понять суть показателя, нужно знать, какими бывают деформации грунтов и от чего они зависят. Об этом мы расскажем в следующем разделе статьи.

Виды деформаций

Грунт деформируется (меняет свою форму и объем) под воздействием механических нагрузок или воды.

Увлажнение может вызвать:

• Набухание
  Деформация свойственна глинистым грунтам. При насыщении влагой они увеличиваются в объеме.
• Просадочность
  Свойство характерно для лёссов, лёссовидных суглинков с высоким содержанием пылеватых частиц. При замачивании они резко уменьшаются в объеме – проседают.
• Морозное пучение
  Когда вода превращается в лед, ее объем увеличивается, и грунт начинает пучиниться. Деформация характерна для всех дисперсных грунтов , а также трещиноватых скальных. Чем выше пористость и влажность, тем более выражена пучинистость.

В этой статье мы больше внимания уделим деформации от механических нагрузок. Именно они учитываются в полевых и лабораторных испытаниях. По их величине рассчитывается модуль. Чаще всего изменение формы или объема грунта происходит под давлением собственного веса, массы построек, под колесами автотранспорта.

При механической нагрузке в грунте происходят следующие процессы:

• Частицы смещаются относительно друг друга, их расположение становится более компактным
• Крупные зерна под давлением разрушаются
• Уменьшается пористость и увеличивается плотность
• Часть закрытых пор становится открытыми
• Из пор сначала вытесняется воздух, потом вода

Механическая сила может воздействовать на грунт с разных сторон.

В зависимости от способа ее приложения, деформации разделяют на:

Линейной называется деформация, которая возникает при нормальном напряжении. Сила прилагается под прямым углом. Она бывает отрицательной (при сжимании грунта) или положительной (при растягивании). Числовое выражение таких изменений – относительная линейная деформация (Ɛ).

Формула для ее расчета следующая:

Касательные деформации — это результат действия силы под углом к поверхности. Грунт смещается, его частицы уплотняются , незначительная часть разрушается. Для измерения применяют показатель относительной деформация сдвига (γ). Нарушенный участок грунта условно помещают на графике между абсциссой и ординатой.

Затем проводятся вычисления с помощью уравнения:

Объемные деформации происходят в том случае, если грунт сжимается с трех разных направлений. Их величину определяют с помощью относительной объемной деформации (Ɛv). Она равна сумме линейных по трем осям (высоте, ширине и длине).

Для вычисления применяют формулу:

Все три показателя измеряются в процентах или долях единицы. При сжимании они будут меньше 100% или меньше 1, при растяжении – больше 100% или больше 1.

После снятия нагрузки форма или объем грунтового массива восстанавливаются или остаются без изменений. При увеличении давления материал в конечном итоге разрушается.

В зависимости от того, как грунт ведет себя после устранения нагрузки, деформации разделяют на:

• Остаточные, или необратимые
  После снятия нагрузки деформация сохраняется. Это происходит за счет разрушения связей между молекулами и атомами вещества, дробления и смещения частиц, вытеснения из пор воды и воздуха. Со временем возникает значительная усадка грунта, разрушаются фундамент и дорожное полотно. Необратимые деформации в большей мере свойственны дисперсным несвязным и связным грунтам, скале из слабых осадочных пород.
• Упругие
  Изменения в грунте полностью восстанавливаются после уменьшения или полного снятия нагрузки. Основная причина – отталкивание атомов и молекул друг от друга после сближения. Упругостью также обладает поровая вода и воздух.
• Пластичные
  Это деформации, связанные с изменением формы при стабильном объеме и без видимых разрушений целостности материала. Они характерны для глинистых грунтов. Детальнее о них вы можете прочитать в статье Пластичность грунта.

Сумма остаточных и упругих деформаций , которая наиболее реально отображает изменения в грунтовом массиве, связанные с воздействием нагрузок, называется общей деформацией.

В зависимости от нагрузок, деформации могут быть:

• Допускаемые
  Деформации, которые не снижают прочность грунта, не ведут к ослаблению основания, разрушению зданий или дорог.
• Относительные допускаемые
  Понятие используется в дорожном строительстве и равно соотношению между вертикальной нагрузкой и диаметром отпечатка колеса автомобиля. Эта деформация может быть упругой или общей.
• Предельные
  Деформации, которые значительно ослабляют прочность грунтовых оснований и провоцируют разрушение дорожного полотна, фундамента.
• Разрушающие
  Они ведут к нарушению целостности массива, появлению трещин, проломов, провалов. Сила, которая вызвала данные изменения, называется разрушающей нагрузкой. Детальнее об этом читайте в статье Прочность грунта.

Проблема деформаций грунта в естественных условиях – неравномерность. Массив часто состоит из пород разного состава, с разной плотностью, пористостью и влажностью. При давлении одни части оседают и разрушаются быстрее, чем другие. Это провоцирует перекосы зданий, ямы и провалы на дорогах.

Под влиянием любой нагрузки в грунте возникает напряжение между частицами. От его величины зависит , насколько сильно будет деформироваться массив. Об этом мы поговорим в следующей части статьи.

Зависимость деформации и напряжения

Напряжение в грунте после нагрузки вызвано сопротивлением частиц разрушению. Оно обеспечивается связями между атомами и молекулами внутри зерен, агрегатов, конгломератов и силой трения между отдельными элементами. Когда напряжение возрастает, связи начинают ослабляться или разрушаться, и грунт деформируется. В критической точке материал разрушается.

Количественную зависимость напряжения и деформации можно выразить функциями:

где σ – это нормальное напряжение, τ – касательное напряжение, ƒ – знак функции.

Деформация не зависит от напряжения линейно, и выразить взаимосвязь двух показателей единым уравнением невозможно.

На практике обычно проводят серию опытов, и для каждого определяется взаимосвязь двух показателей.

Она подчиняется закону Гука:

где Е – модуль Юнга (упругости), G – модуль упругого сдвига, К – модуль объемной упругости.

Даже при сжимании по одной оси в грунте возникают продольные и поперечные деформации. При определенной силе давления линейный закон Гука перестает выполняться. Тогда соотношение деформаций в продольной и поперечной плоскости выражают уравнением:

Данные вычисления подходят для упругих деформаций – об р атимых изменений. Но даже при незначительном напряжении в грунте возникают остаточные изменения – частицы смещаются, разрушаются, и первоначальный вид (форма и объем) не восстанавливаются.

Поэтому больше информации дает показатель общей деформации:

Ɛ общая=Ɛ упругая + Ɛ остаточная

Он также используется для вычисления касательной (γ) и объемной (Ɛv) деформаций.

Когда величина общей деформации найдена, высчитывают модуль:

Показатель не является константой. Он зависит от нагрузки на массив, разновидности грунта и его состояния в конкретный момент времени. Поэтому модуль вычисляют только после серии испытаний в лабораторных и полевых условиях. О них мы поговорим в следующей части статьи.

Как определяют модуль деформации

Модуль деформации определяют в лаборатории и непосредственно на участке. Между результатами опытов бывает значительная разница. Поэтому оба типа испытаний следует комбинировать.

Лабораторные методы определения модуля деформации

Существует несколько способов определения модуля деформации в лаборатории:

• Одноосное сжатие
• Трехосное сжатие
• Компрессионное сжатие

Методики описаны в ГОСТ 12248-2010. В продолжении текста вы найдете их короткое описание.

Одноосное сжатие

Для испытаний берут грунт с природным сложением и естественной влажностью. На него действуют непрерывной или ступенчатой вертикальной нагрузкой, без ударов. Высоту грунтового столбца замеряют , по ее изменениям определяется деформация. Детальнее об этой методике вы можете прочитать в статье Прочность грунта на сжатие.

Далее задают диапазон напряжения, при котором грунт деформируется, но не разрушается. В нем и будет рассчитываться модуль. После получения данных выстраивают графики продольной (Ɛ₁=ƒ(σ)) и поперечной (Ɛ₂= ƒ(σ)) деформаций.

Затем переходят к математическим расчетам:

Дополнительно определяется коэффициент поперечной деформации (ν):

Трехосное сжатие

Образец помещают в специальную камеру, где он не может расширяться. Во время испытания его поддают вертикальной нагрузке (непрерывной или ступенчатой).

Существует несколько подвидов методики:

• Неконсолидировано-недренированная
• Консолидировано-недренированная
• Консолидировано-дренированная

Детальнее о них вы можете прочитать в нашей статье Прочность грунта на сдвиг.

В установке создают постоянное напряжение. Модуль вычисляют тем же способом, что и при одноосном сжатии.

Коэффициент поперечной деформации высчитывают по формуле:

Уравнение для расчета ∆Ɛ₃:

Методика сжатия грунта по трем осям позволяет найти модуль объемной деформации (К):

Компрессионное сжатие

Для этого испытания применяются специальные приборы – одометры. На грунт давят поршнем в вертикальном направлении, расширяться в стороны материал не может. Силу нагружения подбирают индивидуально, с учетом естественного давления в массиве , предполагаемой массы фундамента или дорожной одежды.

Методика детально описана в статье Сжимаемость грунтов. Здесь же мы приведем формулы, по которым можно рассчитать одометрический модуль деформации (Еоеd), модуль по результатам компрессионных испытаний (Ек):

Коэффициент β рассчитывают по формуле:

Если провести эксперимент нет возможности, то можно брать следующие значения коэффициента:

• 0,8 – для песков
• 0,7 – для супесей
• 0,6 – для суглинков
• 0,4 – для глин

В следующей части статьи описаны методы определения деформаций грунта непосредственно на участке.

Полевые испытания

На участке модуль деформации грунта можно определить двумя способами:

• Штампом
• Радиальным прессиметром

О них читайте далее.

Испытания штампом

Этот метод мы детально описывали в нашей статье Модуль упругости грунта.

В процессе испытания проводится несколько опытов. Все данные фиксируют, и на их основе выстраивают график. В нем отображается зависимость осадки штампа от силы давления (S=ƒp). Для вычисления модуля деформации берут диапазон давления от стартового (р₀) до конечного (рn).

Стартовое давление (р₀) и осадка (S₀) соответствуют тем напряжениям, которые возникают в массиве под нагрузкой собственного веса. Конечные показатели рn и Sn – это точки на графике , полученные в четвертом опыте. Если их значения разнятся от стартовых больше, чем вдвое, берут третьи точки.

Расчет модуля деформации (Е):

Коэффициент Кр равен единице, если грунт испытывается выше забоя. При испытаниях в пробуренных скважинах ниже забоя или в массивах без скважин значение Кр берут из таблицы.

Для просадочных грунтов (лёссов) актуальны еще несколько показателей:

• Модуль деформации в массиве с природной влажностью и просадочность при заданном давлении
• Модуль деформации после насыщения влагой (замачивания), стартовое просадочное давление и просадочность при различных его цифрах

Определения модуля деформации прессиметром

Методика прописана в ГОСТ 20276.7-2020. Данный способ определения подходит только для песчаных и глинистых грунтов. Модуль деформации определяют при горизонтальной нагрузке, которая передается на массив секторными раздвижными штампами, изготовленными из стали. В скважине они начинают расширяться, что ведет к увеличению ее диаметра.

Проводится сразу несколько опытов, чтобы повысить достоверность конечного результата. Полученные цифры вносят в график.

Требования к проведению работ:

• Деформацию проверяют на стене скважины. В ней должно сохраняться естественное напряжение, которое возникает от давления собственного веса грунтового массива.
• Скважину бурят либо под защитой тяжелых растворов, либо колонковой трубой. Шнековый, ударно-канатный и вибрационный методы не применяются.
• Если скважина опускается ниже водоносного горизонта, нельзя понижать уровень грунтовой воды.
• Диаметр скважины и штампа не должны отличаться больше, чем на 10 мм.
• Грунтовый слой должен быть толще или равным 1 , 5 высоты штампа.
• Площадь исследуемого участка должна быть не менее 600 см2.
• От завершения буровых работ до начала опытов должно пройти не более 2 часов (если скважина находится выше уровня водоносного горизонта) или 30 минут (при расположении ниже водоносного горизонта).
• Перед началом испытаний отбирают несколько грунтовых проб для определения физических и механических характеристик в лаборатории.

Для обеспечения горизонтальной нагрузки используется прессиметр.

Его составные части:

• Зонд с одним либо двумя раздвижными секторными штампами из стали
• Нагрузочно-разгрузочный прибор, который передает и одновременно измеряет давление от штампа
• Устройство, фиксирующее движение штампа и фактическое давление

Давление измеряется с погрешностью до 5%, перемещение штампа – с точностью до 0,1 мм.

Перед началом измерений делают тарировку оборудования – определяют величину давления и диапазон движений штампа. Затем прессиметр опускают в скважину до самой глубокой точки. Постепенно его перемещают вверх.

Порядок проведения опытов:

Нагрузку передают ступенями. Величину давления на каждой из них для разных типов грунтов вы найдете в таблице ниже.

Результаты записывают в рабочий журнал. На их основе выстраивают график. На оси абсцисс откладывается давление , на оси ординат – изменение высоты грунтового столбика. За нулевую точку берут деформации, возникшие под действием собственного веса. Конечные точки ограничиваются размерами графика.

Расчет модуля деформации:

Таблицу значений коэффициента Кᵣ для разных типов грунтов при медленном варианте испытаний мы поместили ниже.

Далее – таблица значений коэффициента Кᵣ для разных типов грунтов при быстром испытании.

Коэффициент также определяется в лаборатории методом компрессионного сжатия. Его необходимо проводить при исследовании слоистых массивов. В них деформации значительно отличаются по разным направлениям.

Формула для вычисления коэффициента:

Определяя модуль деформации любым из способов, важно учитывать конкретные нагрузки, которые будут оказываться на массив. Также следует предвидеть неравномерность осадки из-за неоднородности грунта. Поэтому пробы всегда берут в нескольких точках. Деформацию изучают при разной силе давления.

Практическое значение модуля деформации

Грунт под зданиями или дорожным полотном всегда дает усадку. Это происходит вследствие деформации массива. Лишь незначительная часть усадок восстанавливается. Большинство деформаций в грунте устойчивые.

Модуль помогает предвидеть степень изменений в основании под фундаментом.

Он активно используется в таких сферах:

• Частном и промышленном строительстве
• Дорожном и железнодорожном строительстве
• При возведении дамб, плотин и других инженерных конструкций
• При благоустройстве территории

В частном и промышленном строительстве, при возведении инженерных конструкций модуль деформации помогает рассчитать время и степень усадки под давлением фундамента и самого здания. Также с его помощью можно определить , как и насколько необходимо трамбовать грунт, каким образом его можно укрепить.

В дорожном строительстве важно определить предельные нагрузки на дорожное полотно, при котором оно не будет деформироваться. Модуль вычисляют как для самого грунтового основания, так и для разных слоев дорожной одежды.

При благоустройстве территории важно, чтобы тротуары и пешеходные зоны не проваливались и не деформировались. Разумеется, нагрузки на этих участках меньше, чем на проезжей части. Но грунт способен оседать от массы самого покрытия (асфальта, плитки). Поэтому так важно рассчитать, какой вес он способен выдержать. Это может стать решающим фактором при выборе типа покрытия.

Вычисление модуля деформации грунта – сложный процесс, требующий профессионального подхода. Провести исследования самостоятельно невозможно, ведь для этого требуется специальное оборудование. Лучше всего заказать услугу в фирме , занимающейся геодезическими исследованиями. Если их не провести, есть риск, что здание со временем перекосится, на стенах и фундаменте появятся трещины.

Источник