Влияние режима нагружения на характеристики прочности глинистых грунтов

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА НАГРУЖЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Алехин В.Н.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия, referetsf[AT]yandex.ru

Пыхтеева Н.Ф.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия, referetsf[AT]yandex.ru

Миронова В.И.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия, oifustu[AT]gmail.com

Львов Д. О.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия, Lvov.dima1993[AT]gmail.com Для расчетов деформаций, оценки прочности и устойчивости грунтовых массивов и оснований необходимо знать характеристики механических свойств грунтов. Механические свойства грунтов зависят от их гранулометрического и минерального состава, физических характеристик и структурных особенностей, обусловленных физико-географическими условиями образования грунтов [7].

Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения ф, удельное сцепление с, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc, модуль деформации Е и коэффициент поперечной деформации v грунтов). Допускается применять другие параметры, характеризующие взаимодействие фундаментов с грунтом основания и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.) [6]

В 2012 году в Уральском федеральном университете имени первого Президента России Б.Н.Ельцина на базе Регионального геотехнического центра Строительного института организована лаборатория «Механика грунтов». Лаборатория оснащена полностью автоматизированным комплексом «АСИС-1» для лабораторных испытаний грунтов и определения характеристик прочности и деформируемости в соответствии не только с российскими, но и европейскими и американскими стандартами [5].

Многообразие методов исследования грунтов позволяет получать одни и те же характеристики грунтов несколько раз, используя ту или иную схему и методику испытаний. При этом результаты этих испытаний должны однозначно характеризовать свойства грунта, так как от этого напрямую зависит выбор проектных решений, а также надежность и безопасность возводимых объектов. Известно, что лабораторные и полевые методы исследования грунтов могут давать некоторые расхождения, что подтверждено многочисленными наблюдениями [1].

В лаборатории Механики грунтов было проведено сравнение результатов определения прочностных характеристик нескольких грунтов с использованием разных приборов и режимов нагружения в лабораторных условиях.

Для этого были проведены параллельные испытания глинистых грунтов по одной схеме испытания на разных приборах, допущенных по ГОСТ 30416 [2] и ГОСТ 12248 [3] для проведения испытаний, но с разными режимами нагружения. Испытания проводились на приборе одноплоскостного среза, входящего в комплекс АСИС-1 и приборе для испытания грунтов на сдвиг ПСГ. Схема испытания — консолидированно-дренированный срез. Режим нагружения кинематический для прибора одноплоскостного среза и статический для прибора ПСГ.

Испытания проводились на грунтах, физические характеристики которых определялись по ГОСТ 5180 [4]. Результаты, полученные при испытании грунтов в соответствии с ГОСТ 12248 [3], приведены в таблице 1.

Таблица 1

Примечание: в скобках даны значения нормальных напряжений о для глины.

Для контроля были проведены исследования на идентичных образцах из суглинка элювиального с заданными значениями влажности (w = 23 %) и плотности сухого грунта (pd = 1.60 г/см3) специально изготовленных в соответствии с ГОСТ 30416 [2] на приборе стандартного уплотнения.

На подготовленных образцах определялись параметры сдвига по консолидировано- дренированной схеме нагружения (табл. 2).

Таблица 2

Результаты определения параметров сдвига на образцах грунта с заданными значениями влажности и

плотности сухого грунта

Полученные данные свидетельствуют о том, что значения углов внутреннего трения для всех исследуемых разновидностей грунта при статическом режиме нагружения в приборе ПСГ выше на 1-4°, чем при кинематическом в приборе плоскостного среза. Вместе с тем, удельное сцепление при кинематическом нагружении, наоборот, имеет большие значения на величину от 0,02 до 0,14 МПа. Похожая тенденция прослеживается и при исследовании специально подготовленных образцов грунта. Отклонение полученных значений сдвиговых характеристик от их средних значений (табл. 3) имеют довольно большой разброс. Незначительные отклонения получены для суглинка полутвердого делювиального, для элювиальных грунтов отклонения составляют от 6 до 18 % по углу внутреннего трения ф и от 4 до 33 % по удельному сцеплению с.

Таблица 3

Отклонения от среднего значения параметров сдвига

Таким образом, при рассмотрении результатов исследований грунтов с использованием различных технологий лабораторных испытаний установлено, что результаты полученных единичных анализов при определении прочностных характеристик грунта зависят от конструкции применяемых приборов и режимов нагружения грунтов в лабораторных условиях. Отклонения параметров среза от среднего значения для некоторых грунтов превышают 20 %, что, по нашему мнению, является существенным и требует дополнительных исследований.

Библиографический список

Болдырев Г.Г., Мельников А.В., Меркульев Е.В., Новичков Г.А. Сравнение методов лабораторных и полевых испытаний грунтов//Инженерные изыскания. Всероссийский научно-аналитический журнал. 2013. № 14. С. 28-44.

ГОСТ 30416 — 2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения М., Стандартинформ, 2013.

ГОСТ 12248 — 2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М., Стандартинформ, 2011.

ГОСТ 5180 — 84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. М., Издательство стандартов, 1993.

НПП ГЕОТЕК URL: www.npp-geotek.ru/ (дата обращения: 10.02.2014).

СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01

83*. М., 2011.

Ухов С. Б., Семенов В. В., Знаменский В. В., Тер-Мартиросян З. Г., Чернышев С. Н. Механика

грунтов, основания и фундаменты. М., 2004. 566 с.

Количество показов: 1823