Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 53 )

8.7.21. После проходки скважины, предназначенной для испытания, до глубины на 0,1-0,2 м выше отметки испытания приступают к зачистке забоя и к установке штампа.

8.7.22. В песчаных грунтах, залегающих выше уровня грунтовых вод, и в глинистых грунтах, имеющих показатель текучести IL £ 1,0, зачистку забоя скважины производят специальным буровым наконечником-зачистителем. Зачистку выполняют в несколько приемов с извлечением наконечника-зачистителя на поверхность земли. Установку глухого и фильтрующего штампов (п.8.7.5.) производят на зачищенный забой скважины. Притирку этих штампов к грунту осуществляют путем не менее двух поворотов колонны труб-штанг вокруг оси.

8.7.23. В песчаных грунтах, залегающих ниже уровня грунтовых вод, и в глинистых грунтах, имеющих показатель текучести IL > 1,0, зачистку забоя скважины производят одновременно с установкой штампа, совмещенного с ножами-зачистителями (п.8.7.5.). Погружение штампа до отметки испытания производят путем вращения колонны труб-штанг.

8.7.24. Штампы с колонной труб-штанг, опускаемые в буровую скважину для испытаний, должны быть уравновешены противовесом. Опускание штампов производят строго по вертикальной оси обсадных труб, что обеспечивается направляющим хомутом, закрепленным на колонны труб-штанг. Штамп опускается ниже обсадных труб на глубину не более 2 см.

8.7.25. После установки штампа закрепляют прогибомеры на параллельных брусьях (п.8.7.19), устанавливают индикаторы на нулевые деления и отмечают их показания как исходные. Загрузку штампа и снятие отсчетов по прогибомерам производят по пп.8.7.6-8.7.9.

8.8. Определение модуля деформации грунта путем прессиометрических испытаний

8.8.1. Одним из полевых методов определения модуля деформации грунта является нахождение его путем обжатия грунта в скважине с измерением давления обжатия и соответствующих деформаций. Прибор, применяемый для исследования сжимаемости грунтов в полевых условиях, называется прессиометром.

8.8.2. Прессиометр представляет собой цилиндрическую камеру, которая опускается в необсаженную скважину на заданную глубину и расширяется в стороны. Увеличение объема камеры приводит к возникновению в грунте напряжений и соответствующих деформаций, регистрируемых этой же камерой (рис. 57).

Расширение камеры осуществляется механически или путем нагнетания в нее жидкости.

Французский инженер Луи Менар создал прессиометр, в котором кроме рабочей имеются две автономные концевые камеры, предназначенные для исключения выпора грунта из-под рабочей камеры.

Рис. 57. Схема прессиометра (по Луи Менару)

1 - рабочая камера; 2 - защитная кольцевая камера; 3 - скважина диаметром 110 мм;

4 - указатель объема; 5 - сжатый воздух; 6 - счетчик; 7 - манометр.

8.8.3. Модуль деформации грунта определяется из уравнения

E = (1 + m) · l · (Dp / DV), (152)

где m - коэффициент Пуассона; Dp - изменение давления, МПа; DV - изменение объема рабочей камеры прессиометра, см3; l - постоянный для данного прессиометра коэффициент, см3.

Определение значения l или тарировку прибора рекомендуется вести путем сопоставления результатов прессиометрии с результатами опытных нагрузок на стандартные штампы площадью 5000 см2. При этом количество параллельных определений модуля деформации грунта должно быть не менее трех для каждого выделенного слоя.

Проведение испытаний

8.8.4. В настоящее время прессиометры изготавливаются двух типов - гидравлические (например, прессиометр Менара, Д-76) и электропневматические (например ИГП-21, П-89Э, ПФ-3) с различными модификациями. Работа с каждым из этих прессиометров имеет свои особенности, которые должны быть отражены в техническом паспорте прибора и инструкции по его эксплуатации.

8.8.5. Технический паспорт и инструкция по эксплуатации каждого прессиометра должны включать: технические данные и описание конструкций деталей и узлов; указания по заводской сборке; порядок проведения тарировочных испытаний; порядок операций по проведению испытаний грунтов; указания по технике безопасности; перечень возможных неисправностей и способы их устранения. В результате тарировочных испытаний определяется давление, затрачиваемое на расширение эластичных оболочек камер прессиометра, и проверяется градуировка измерительных устройств.

8.8.6. Испытания грунтов прессиометром проводят на глубинах, определяемых рабочей программой испытаний в зависимости от цели исследования и геологических условий. Диаметр скважин указывается в технических данных прессиометров и принимается обычно на 10-20 мм больше внешнего диаметра прессиометра. Бурение должно производиться с минимальным нарушением сложения и влажности грунта, для чего рекомендуется применение вращательного бурения.

8.8.7. В водонасыщенных глинистых грунтах и песках проходка скважин должна производиться с обсадкой трубами внутренним диаметром, на 5-10 мм большим диаметра прессиометра. Для проведения испытания в скважину, обсаженную трубами, опускается прессиометр, а обсадные трубы поднимаются на высоту, равную длине прессиометра. Следует иметь в виду, что опыт испытания очень слабых малоустойчивых водонасыщенных грунтов прессиометром весьма невелик, и достоверность получаемых результатов не проверена. Поэтому в таких грунтовых условиях целесообразно наряду с определением модуля деформации по результатам испытаний прессиометром проводить статическое зондирование грунтов и по нему также определять модуль деформации.

8.8.8. При проходке скважины на отметке проведения испытаний в журнал испытания грунта прессиометром заносится краткая визуальная характеристика грунта, отражающая для связных грунтов консистенцию, для несвязных - плотность сложения. По этим характеристикам в дальнейшем определяется величина приращения нагрузки при переходе с одной ступени нагрузки на другую.

8.8.9. Перерыв во времени между окончанием проходки опытного участка скважины или подъемом обсадных труб и началом испытания сжимаемости грунтов не должен превышать 2 ч - при испытании грунтов, залегающих выше уровня грунтовых вод, и 15 мин - при испытании грунтов под водой.

8.8.10. Обжатие грунта при исследовании его сжимаемости прессиометром производят ступенями удельных нагрузок. До момента соприкосновения оболочки прессиометра со стенками скважины или до нагрузки 0,1 МПа величину ступени принимают равной 0,025 МПа. Дальнейшие нагружения производят следующими ступенями удельных нагрузок, МПа:

Для крупнообломочных и плотных песчаных грунтов	0,1
Для песчаных грунтов средней плотности и глинистых грунтов от твердой до тугопластичной консистенции	0,05
Для песчаных рыхлых грунтов и глинистых грунтов от мягкопластичной до текучей консистенции	0,025

8.8.11. Испытания могут проводиться по схемам медленного и быстрого нагружения. Схема медленного нагружения рекомендуется при испытаниях в слабых водонасыщенных грунтах, в которых в процессе быстрого нагружения поровое давление может достичь значительной величины. В этом случае при проведении испытаний по медленной схеме нагружения поровое давление успевает в значительной мере рассеяться, что позволяет не учитывать его. В плотных грунтах, в которых поровое давление проявляется слабо, целесообразно проводить испытания по более экономичной схеме быстрого нагружения.

Повышение давления на каждой ступени нагрузки производят в течение 1-2 мин. На каждой ступени нагрузки давление выдерживается до условной стабилизации, за которую принимается приращение диаметра скважины, не превышающее 0,1 мм за время, указанное в табл. 44.

Таблица 44

Грунты	Нагружение, мин
быстрое	медленное
Крупнообломочные и песчаные	3	15
Глинистые	6	30

Отсчеты по приборам для измерения деформаций после приложения каждой ступени нагрузки рекомендуется производить согласно табл. 45.

Таблица 45

Грунты	Нагружение, мин
быстрое	медленное
Крупнообломочные и песчаные	Через каждую минуту в течение первых 3 мин, далее через 3 мин до условной стабилизации	Через каждые 5 мин в течение первых 15 мин, далее через 15 мин до условной стабилизации
Глинистые	Через каждые 2 мин в течение первых 6 мин, далее через 3 мин до условной стабилизации	Через каждые 10 мин в течение первых 30 мин, далее через каждые 15 мин, до условной стабилизации

8.8.12. Предельное давление при испытании устанавливается программой в зависимости от цели испытаний. При производстве испытаний для определения модуля деформации необходимо иметь минимум четыре точки для построения прямолинейного участка графика нагрузка-деформация. По результатам испытаний строится график зависимости приращения деформации (приращение радиуса прессиометра) от давления в камере прессиометра.

8.8.13. На график (рис. 58) наносится тарировочная кривая I, полученная при свободном расширении прессиометра, и кривая II, полученная по результатам испытания грунта в скважине. На начальном участке кривая II совпадает с кривой I - происходит свободное расширение прессиометра в скважине. Затем начинается короткий переходный участок, соответствующий обжатию неровностей стенок скважины. Участок линейной зависимости на кривой II, соответствующий значениям давления p1 и p2, используется для определения модуля деформации. После достижения давления p2 начинается стадия интенсивного развития пластических деформаций в грунте.

Рис. 58. График испытания грунта прессиометром