RSS

Городской портал госуслуг
 

Метод определения прочности грунтов вращательным срезом с радиальной пригрузкой

09:56 09.11.2018

В феврале 2018 года между Государственным бюджетным учреждением города Москвы «Центр экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки «Институт прикладной механики Российской академии наук» был заключен Договор о сотрудничестве в сфере научно-исследовательской деятельности. В рамках этого договора сотрудники Научно-исследовательского сектора ГБУ «ЦЭИИС», совместно с Лабораторией геомеханики ИПРИМ РАН проводят научно исследовательскую и инновационную деятельность.

Одним из результатов этой деятельности стала разработка нового способа определения параметров прочности связных грунтов путем испытания кернов вращательным срезом с радиальной пригрузкой.

Предлагаемый способ сочетает простоту технической реализации и возможность в полевых условиях быстро и надежно определить раздельно угол внутреннего трения φ и удельное сцепления грунта с. Способ предназначен для испытания кернов дисперсных связных грунтов (суглинков и глин), извлеченных из скважины, с показателем консистенции I < 0.5.

Способ реализуется следующим образом:

Извлеченный из скважины керн грунта помещают в металлическую цилиндрическую обойму с внутренним диаметром равным диаметру керна (см. рис. 1).

01Олег.jpg 02Олег.jpg

а) б)

Рис. 1. а) внешний вид извлеченных кернов; б) прибор вращательного среза с радиальной пригрузкой.

Обойма разделена три на сектора с центральными углами, равными 180о, 90о, 90о. Большой сектор 180о неподвижно закреплен на станине, а два малых сектора 90о имеют возможность радиальных перемещений. Сектора неподвижно фиксируют, керн грунта по торцам подрезают так, чтобы весь керн оказался внутри обоймы, после чего в центр оси керна внедряют (задавливают) лопастную крыльчатку. Далее, с помощью вращения нагрузочных винтов в гайках, закрепленных на раме, к цилиндрической боковой поверхности керна через подвижные малые сектора 90о прикладывается радиальная сжимающая нагрузка. Величина нагрузки регистрируется с помощью датчиков давления (месдоз), установленных между подшипниками вращения на концах нагрузочных винтов и сектором. В результате этого в цилиндрическом образце (керне) в каждой его точке возникают одинаковые радиальные сжимающие напряжения, которые в течение всего опыта поддерживают постоянными σr(1). После этого к внедренной в грунт крыльчатке через шток прикладывают ступенчато возрастающий крутящий момент Мкр. От действия крутящего момента по цилиндрической поверхности с радиусом, равным ширине лопасти крыльчатки возникают тангенсальные (окружные) сдвигающие напряжения τ. [1]. После достижения этими напряжениями предела прочности грунта на сдвиг τпр(1) при заданном уровне радиальных сжимающих напряжений σr(1) происходит поворот крыльчатки (срез грунта). Максимальный крутящий момент фиксируют и по нему определяют максимальное сдвигающее напряжение τпр(1).

На рис. 2 изображена схема прибора, для испытания кернов грунта по предлагаемому способу, а на рис. 3 – вид керна после испытаний.

03Олег.png 04Олег.png

Рис. 2. Схема устройства для определения прочности грунтов методом вращательного среза лопастной крыльчаткой. 1 - неподвижная часть формы; 2 - подвижная часть формы; 3 - ограничители с перфорацией; 4 - силовая рама; 5 - нагружающие винты; 6 - измеритель момента; 7 - крыльчатка; 8 - площадка; 9 - компенсатор вращения; 10 - упор винта с тензодатчиками.


05Олег.jpg 06Олег.jpg

Рис. 3. Вид керна после проведения испытаний.

Способ легко реализовать непосредственно на стройплощадке, сразу после отбора кернов. При таком способе возможно осуществить визуальный осмотр керна, с целью выявления его структуры, текстуры и возможных дефектов и включений, быстро и просто определить основные физические характеристики грунта – удельный вес (путем взвешивания керна правильной геометрической формы), природную влажность и др. Все это повышает сопоставимость испытаний и позволяет более обоснованно подобрать образец – близнец для повторных испытаний.

Результаты экспериментов на двух видах грунта (мягкопластичном суглинке и полутвердой юрской глине) по предлагаемому методу сравнивались с результатами опытов на стандартном полевом сдвиговом приборе ВСВ-25 и показали хорошую сходимость.

Предлагаемый способ был апробирован при проведении полевых работ для оценки устойчивости берегов Угличского водохранилища и показал достаточно 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.


Статью подготовил:

Начальник Лаборатории испытаний конструктивных слоёв дорожных одежд и грунтов 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