ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА КОНСТРУКЦИЙ

Определение свойств оснований под фундаменты

Для определения допустимых давлений на основание, возможные сдвиги, просадки краны применяют полевые методы испытания грунтов.

Штамп представляет собой жесткую недеформированную плиту размером 50 х 50, 71 х 71 или 100 х 100 см. Давление создается гидравлическим домкратом, расположенным на штампе. Давление на штамп передается от домкрата противогрузом, установленным на специальные стеллажи. При испытании изменяют нагрузку ступенями по (0,25—1) • 10⁵ Па с выдержкой между очередными нагрузками 15—30 мин. По данным испытаний строят графики приращений осадок грунта как функцию времени и как функцию нагрузок. Модуль деформации определяют по графику зависимости деформации грунта от нагрузок. Начальный участок в расчет не принимают, так как осадка штампа на нем обычно преувеличена из-за недостаточно плотного контакта плоскости штампа и поверхности грунта в начальный момент. Для расчетов принимают только данные, полученные на основании анализа участка, где увеличение давления на грунт вызывает пропорциональные изменения осадки грунта. Поскольку модуль сжимаемости грунта Е_п зависит от давления для соответствующего интервала, его можно определить по формуле

Е„-т = (1-т²)(Р„ - Р,„)/1<,Щ, ~ А Я,„И,

где Р_п, Р_т — полное давление соответственно в момент п, т, Па; ДН_/;, ДН_т —осадка штампа в соответствующие моменты, см; с/— диаметр круга, равновеликого плошали штампа, см; т — коэффициент Пуассона — для песка т = 0,25—0,3; для суглинка т = 0,33— 0,37; для глины т — 0,38—0,45.

При испытании грунтов на сдвиг на дно шурфа вдавливают кольцо диаметром около 400 мм. Грунт с внешней стороны кольца убирают и устанавливают домкраты, один из которых создает вертикальную нагрузку, а другой — сдвигающие усилия. Нагрузку от домкратов увеличивают ступенями по (0,2—0,5) • 10⁵ Па с выдержкой каждой не менее 15—30 мин в зависимости от характеристики вида грунта, пока не доведут до значения, соответствующего фактическому давлению на подошву фундамента от существующего здания. Сдвигающее усилие также увеличивают ступенями с меньшей выдержкой. Момент, когда сдвигающее усилие преодолеет силы трения и сцепления в грунте, фиксируется резким падением давления в манометре домкрата. Испытания заканчивают, если кольцо сместилось от первоначального положения на 2—3 см. По результатам испытания 3—4 шурфов однородного грунта при разных нагрузках строят графики зависимости сдвигающих усилий 5 в грунте от нормальной нагрузки Р, по которым находят угол внутреннего трения ф и удельное сцепление С грунта.

В скважинах грунт обследуют лопастными приборами — крыльчатками. Двух- или четырехлопастную крыльчатку, закрепленную на штанге, вдавливают в скважину ниже обсадных труб. По измеренному предельному моменту, при котором начинает вращаться крыльчатка, вычисляют сопротивление сдвигу, угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта.

Наряду с физико-механическими характеристиками грунтов важное значение имеют гидрогеологические исследования: глубина залегания и мощность водоносных пластов, коэффициент фильтрации грунтов, химический состав грунтовых вод. Наблюдение за колебаниями уровня грунтовых вод ведут в скважинах, расположенных в определенном порядке вокруг обследуемых зданий. Для определения скорости потока грунтовых подземных вод устраивают не менее двух скважин, расположенных по направлению движения потока. В одну скважину (верхнюю по отметкам уровня подземных вод) в определенный момент вводят индикатор (краску или др.), а из нижней скважины берут пробы воды и фиксируют момент, когда в скважине обнаружится максимальная концентрация индикатора. По времени появления этого максимума и расстоянию между скважинами определяют скорость потока.

Сравнительно простой метод нахождения коэффициента фильтрации разработан А.К. Болдыревым. В шурф размером 1 х 1,5 м шлангом наливают воду, регистрируя ее расход по водомерной трубке бака. Регулируя краном расход воды из бака, добиваются значения, которое соответствует фильтрационному расходу воды в шурфе. Если в течение продолжительного времени колебание уровня воды в шурфе не будет превышать 1 см, а отклонение измеренного несколько раз расхода от среднего — не более 10%, то коэффициент фильтрации рассчитывается по количеству израсходованной воды в единицу времени.