RSS

Городской портал госуслуг
 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ С ПОМОЩЬЮ КРЫЛЬЧАТКИ С КРИВОЛИНЕЙНЫМИ ЛОПАСТЯМИ

10:46 10.08.2018

Задача определения прочностных характеристик грунтов является одной из важнейших при производстве оценки несущей способности оснований зданий и сооружений, а также, устойчивости откосов. В состав любых инженерно-геологических изысканий обязательно входит определение основных прочностных характеристик грунтов: угол внутреннего трения φ и удельное сцепление c.

Существующие методы и методики их определения обладают рядом существенных недостатков, главными из которых являются большая длительность, высокая трудоемкость. Также, для проведения изыскательских работ требуется наличие крупногабаритного бурового и лабораторного оборудования, что при проведении работ в труднодоступных местах на больших территориях, например, при производстве мониторинга состояния берегов водохранилищ, составлению рекомендаций по эксплуатации аварийных объектов и др. может привести к существенному увеличению трудоемкости и сроков работ.

Для решения подобных задач, существует метод, не обладающий вышеперечисленными недостатками. Это метод вращательного среза (крыльчатка) [1]. Характеристики определяются по результатам измерения крутящего момента при повороте рабочего наконечника с лопастями (рис. 1) в массиве ниже забоя буровой скважины или в массиве с поверхности.

01.jpg

Рис. 1. Рабочий наконечник с лопастями (крыльчатка).

При испытании принимается треугольное распределение сдвигающих напряжений в плоскости перпендикулярной оси вращения и равномерное распределение напряжений по высоте крыльчатки.

Сопротивление грунта срезу определяется по формуле:

τs = 2·Mкр/(π·d2·h·(1+d/3h)). (1)

Для глинистых, органоминеральных и органических водонасыщеных грунтов по результатам испытания методом вращательного среза определяют сопротивление недренированному сдвигуcu, принимая

cu = τmax (2)

Однако, данный метод применяют для определения прочностных характеристик (сопротивление грунта срезу и сопротивление грунта недренированному сдвигу) только для грунтов, в которых значение угла внутреннего трения близко к нулю и, для практических целей, им можно пренебречь (некоторые глинистые, органоминеральные и органических грунты). У метода вращательного среза есть ряд преимуществ:

- установка более проста при транспортировке и эксплуатации;

- нет необходимости в отрывке шурфов;

- отсутствие крупногабаритных и массивных нагружающих устройств (рам);

- возможность получения пиковых и остаточных прочностных характеристик.

В связи с выше изложенным, в лаборатории геомеханики ИПРИМ РАН совместно с сотрудниками ГБУ «ЦЭИИС», был модифицирован метод испытаний грунтов вращательным срезом с помощью крыльчатки с криволинейными лопастями [2, 3].

Сущность модификации метода заключается в том, что внедряемая в грунт крыльчатка имеет в сечении не прямые, а криволинейные (изогнутые) лопасти, выпуклые в одну сторону по направлению вращения и вогнутые в другую (рис. 2).

02.jpg

Такая геометрия крыльчатки позволяет при кручении в одну сторону максимально снизить возникающие неконтролируемые радиальные сжимающие напряжения к цилиндрической поверхности среза, а при кручении в противоположную сторону увеличить значение этих напряжений (по сравнению с крыльчаткой с прямолинейными лопастями). Таким образом, можно решить задачу определения прочностных свойств грунтов геометрическим способом, численными методами или методами механики грунтов.

Экспериментальное сопоставление результатов опытов на четырех видах грунта (песок мелкий и средней крупности, влажный, средней плотности и суглинок мягко и туго-пластичный) со сдвиговыми испытаниями показали хорошую сходимость.

На основе предложенной модификации было изготовлено полевое оборудование, в частности, стандартный бур геолога был оснащен дополнительными сменными насадками с криволинейной крыльчаткой, что позволило производить экспресс испытания на различной глубине.

Изготовленное оборудование было апробировано при исследовании устойчивости откосов берегов Угличского водохранилища и показало высокую эффективность [2, 3].

Литература.

1. Цытович Н.А. Механика грунтов: Полный курс. Изд. 5-е. – М.: ЛЕНАНД, 2014. – 640 с. (Классика инженерной мысли: строительство). С. 189–193.

2. Углическое водохранилище. Переработка берегов. Мониторинг. Геомеханические исследования \ М.В. Королев, А.Н. Власов, А.В. Остякова, И.А. Лупанова ; Российская Академия наук, Институт прикладной механики, Институт водных проблем, Управление эксплуатации Угличского водохранилища. – М.: ИПРИМ РАН: ООО «Сам Полиграфист», 2017. – 308 с.

3. Остякова А.В., Королев М.В., Королев П.М. Особенности Угличского водохранилища и система его мониторинга. / Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы водохранилищ и их водосбросов». 29-31 мая 2015 г.: Труды. Пермь: Изд-во ПГНИУ, 2015. - С. 97–102.

Текст подготовил:


Куцевич О.И.

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Сообщение об ошибке

Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
*
CAPTCHA Обновить код
Play CAPTCHA Audio

Версия для печати

В этом материале упоминаются:

Лаборатория испытаний конструктивных слоев дорожных одежд и грунтов