Метод вращательного среза

Испытания грунта вращательным срезом проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления грунта срезу t, угла внутреннего трения j, удельного сцепления с и оценки пространственной изменчивости прочности грунтов для песков, глинистых, органоминеральных и органических грунтов, в том числе с крупнообломочными включениями размерами 2-10 мм в количестве не более 15% по массе.

Испытание заключается в сдвиге по цилиндрической поверхности некоторого объёма грунта путём вращения крестообразной лопасти (рисунок 5), которая заглубляется в грунт ниже забоя скважины (рисунок 6).

Рисунок 5 – Устройство для испытания грунтов на сдвиг

1 – крестообразная лопасть; 2 – грунт; 3 – стойка;

4 – устройство для вращения крыльчатки

Рисунок 6 – Схема испытания грунтов крыльчаткой

Для глинистых грунтов текучей и мягкопластичной консистенции, илистых и водонасыщенных супесчаных грунтов из-за невозможности отбора ненарушенных образцов таких грунтов испытания на сдвиг крыльчаткой являются единственным достоверным методом определения прочностных характеристик грунта.

В состав установки для испытания грунта вращательным срезом должны входить:

рабочий наконечник с лопастями (крыльчатка);

штанги;

устройства для создания и измерения крутящего момента;

устройство для вдавливания крыльчатки в грунт.

Для испытания грунта в массиве установку дополняют устройством для отключения крыльчатки от штанг, позволяющим измерять трение штанг о грунт при неподвижной крыльчатке.

Конструкция установки должна обеспечивать:

вдавливание крыльчатки в грунт ниже забоя опытной скважины или в массив и фиксацию ее на заданной глубине;

передачу крутящего момента на крыльчатку;

градуировку устройства для измерения крутящего момента;

фиксирование штанг на заданной глубине, исключающее самопроизвольное вертикальное и горизонтальное перемещения штанг и крыльчатки.

С помощью устройства для создания крутящего момента вращают колонну штанг с крыльчаткой с угловой скоростью 0,2-0,3 град/с. По мере вращения записывают показания приборов для измерения крутящего момента до достижения максимального показания N_max соответствующего максимальному значению крутящего момента М_max.

Далее продолжают вращение с угловой скоростью 2-3 град/с до условной стабилизации значений крутящего момента, достигаемой за 2-3 полных оборота штанги, и записывают установившееся положение N_уст, соответствующее установившемуся значению крутящего момента M_c.

За сопротивление грунта срезу t_max, МПа, принимают значение, определяемое по формуле

, (1)

где В - постоянная крыльчатки, см³, принимаемая в зависимости от типа крыльчатки по таблице СНиПа.

Для глинистых, органоминеральных и органических грунтов с I_L > 1 в нестабилизированном состоянии определяют угол внутреннего трения и удельное сцепление с, принимая условно j = 0 и с = t_max.

По значениям t_max оценивают характер пространственной изменчивости прочности фунтов в соответствии с ГОСТ 20522.

Зондирование грунтов

Зондирование грунтов производят вдавливанием в грунт зонда при статическом зондировании, забивкой или вибропогружением в грунт зонда при динамическом зондировании с одновременным измерением непрерывно (или через заданныеинтервалы по глубине) показателей, характеризующих сопротивление грунта внедрению зонда.