Штампы в основании свай
1. Подготовка к испытаниям- При испытании грунтов необходимо использовать в основании оболочек штамп диаметром не менее 300 мм.
- В качестве штампа можно использовать стальную трубу, днище которого служит штампом. Верхняя часть такой трубы служит площадкой для упора гидравлического домкрата. Труба же в таком случае является штангой, которая передает давление от домкрата к штампу. Штамп следует приваривать к трубе на расстоянии 5 см от конца трубы.
- К трубе нужно приварить центрирующие направляющие. Это необходимо для того, чтобы установить штамп по центру оболочки.
- Гидравлический домкрат используют в качестве загрузочного устройства для штампа. От домкрата реактивное давление передается балке, которая прикреплена к верху оболочки болтами.
- Два прогибомера измеряют осадку штампа. Эти прогибомеры нужно крепить в верхней части трубы штампа.
- Чтобы штамп плотно прилегал к грунту, нужно 2-3 раза повернуть на пол-оборота вокруг продольной оси трубу со штампом.
- Рекомендуется применять не только основной, но и кольцевой пригрузочный штамп. Это обеспечит условия подобия работы основания под штампом и под оболочкой. Давление под пригрузочным штампом должно равняться природному давлению на грунт на отметке заложения подошвы оболочки.
- Площадь кольцевого штампа должна быть больше площади основного штампа как минимум в 5 раз.
2. Проведение испытаний
- Испытания грунта при помощи штампа производят ступенчато-возрастающей вдавливающей нагрузкой.
- Испытание грунта начинается с уплотнения нагрузкой грунта. Эта нагрузка должна создавать природной давление на грунт в уровне подошвы штампа не менее 0,5 кгс/см2.
- Уплотнение грунта и нагружение штампа производят ступенчато, эти ступени создают давление в уровне подошвы штампа. В зависимости от грунта давление должно быть разным:
- для крупнообломочных и плотных песчаных грунтов – 1 кгс/см2;
- для песчаных грунтов средней плотности – 0,5 кгс/см2;
- для глинистых грунтов в зависимости от их показателя консистенции JL и пористости E – согласно таблицы
| Показатель консистенции грунтов | Давления на ступени нагрузки, кгс/см2, при пористости Е | ||
|---|---|---|---|
| Е < 0,5 | 0,5 =< Е =< 0,8 | Е > 0,8 | |
| JL < 0,25 | 1 | 1 | 0,8 |
| 0,25 =< JL =< 0,75 | 1 | 0,5 | 0,5 |
- Ступени нагрузок могут быть приняты соответствующими давлениям до 2 кгс/см2 во время испытаний грунтов дочетвертичного периода.
- При назначении уровня нагрузки на первой ступени необходимо учитывать вес тех элементов установки, которые передают давление на штамп.
- Во время предварительного уплотнения грунта каждую ступень нагрузки нужно выдерживать не менее:
- при крупнообломочных и песчаных грунтах – 5 мин;
- при глинистых грунтах – 30 мин.
- последнюю ступень уплотнения и все последующие ступени нагрузки нужно выдерживать до условной стабилизации осадки основания.
- условной стабилизацией уровня осадки основания считается приращение осадки штампа не более 0,1 мм в течение 30 мин при крупнообломочных и песчаных грунтах и 1 ч при глинистых грунтах. Время выдержки последующей ступени нагрузки не должно превышать время выдержки каждой предыдущей ступени.
- Общее количество ступеней не должно быть меньше пяти.
- Осадка штампа равна среднеарифметическому значению показаний двух прогибомеров, измеряющих скол осадку на двух противоположных сторонах штампа с точностью до 0,1 мм.
В результате испытаний грунта оцениваются его характеристики сжимаемости. Ее характеристикой служит модуль деформации К. Чтобы вычислить К (модуль деформации) строят особый график, на котором отражается зависимость осадки от давления. Для этого по оси Х (ось абсцисс) откладывают значение Р (1 см - 0,025 МПа), а по оси Y (ось ординат) - условно стабилизированные значения S (1 см - 1 мм осадки). Через четыре опытные точки, нанесенные на график, методом квадратов проводят осредненную прямую. Давление, равное природному, и соответствующее осадку принимают за начальные точки Р0 и S0. а за конечные значения РП и SП- значения Рi и Si. Рi и Si соответствуют четвертой точке графика. Если при давлении Рi приращение осадки будет вдвое больше, чем для предыдущей ступени давления Рi-1, а при последующей ступени давления Рi+1 приращение осадки будет равно или больше приращения осадки при Рi, то зa конечное значение РП и SП следует принимать Рi-1 и Si-1. В осреднение следует включать не менее трех точек графика. Если включать меньшее количество точек, то при испытании грунта необходимо меньшие ступени давления. При построении осредняющей прямой разрешено пользоваться графическими методами. Модуль деформации грунта E следует вычислять для прямолинейного участка графика S =f(Р) по формуле 1. Результаты определения модуля деформации следует выражать с точностью: 1,0 МПа при Е > 10,0 МПа; 0,5 МПа при Е = 2,0÷10,0 МПа и 0,1 МПа при E < 2,0 МПа.
Получаемый по результатам испытаний график S =f(Р) часто отличается от идеализированной, кривой. Ниже приведены графики, встречающиеся на практике.Рассмотрим наиболее характерные.
1. Кривая графика начинается не с нуля. Это из-за того, что на первых ступенях нагрузки осадки отсутствуют. Это обычно объясняют тем, что измерительные приборы устанавливают после монтажа всей установки. Поэтому имеют место осадки, не зафиксированные измерительными приборами. Однако многие исследователи полагают, что такое объяснение графика верно лишь для слабых сильносжимаемых грунтов, так как установка редко создает давление более 0,01 МПа. Также такой график можно объяснить самой структурой и характеристиками грунта, его переуплотнением или слабой прочностью. В таком случае неизмеренная осадка должна быть обязательно учтена и прибавлена к общей осадке грунта под штампом. А сам график в таком случае необходимо перенести параллельно вниз.
3. Осадки при достижении некоторого давления начинают уменьшаться и, как следствие, кривая графика становится более пологой. Такой график говорит о том, что в породе есть крупные включения (камни), либо под штампом на небольшой глубине есть прослойки более плотного грунта. Такие результаты исследования использовать нельзя. В таком месте грунт необходимо проверить путем углубления выработки, а само испытание повторить на другом близлежащем участке. . Обычно график зависимости S=f(P) совмещают с графиками зависимости осадки от времени S=f(t) при каждой ступени нагрузки Рi = const. При необходимости график S = f(P) дополняют ветвью разгрузки. Ступени разгрузки штампа должны вдвоем превышать ступени загрузки. Наблюдение восстановления осадки во времени производится в течение одного часа для каждой ступени.