— Все документы — Справочные пособия к СНиП — РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДА ВИБРОЗОНДИРОВАНИЯ ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДА ВИБРОЗОНДИРОВАНИЯ ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МЕТОДА ВИБРОЗОНДИРОВАНИЯ ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ

Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве

(ПНИИИС) Госстроя СССР

Рекомендации
по применению метода виброзондирования
при инженерно-геологических изысканиях

Москва Стройиздат 1987

Рекомендованы к изданию решением секции Научно-технического совета ПНИИИС Госстроя СССР.

Изложены основные требования к оборудованию, приведена методика проведения испытаний и обработки результатов виброзондирования грунтов легкими переносными установками.

Для инженерно-технических работников изыскательских, проектных и строительных организаций.

Разработаны в лаборатории исследований инженерно-геологических (строительных) свойств грунтов ПНИИИС Госстроя СССР (канд. техн. наук А.П. Афонин, д-р геол.-минерал. наук Р.С. Зиангиров).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В настоящих Рекомендациях установлены основные требования к исследованию грунтов методом вибрационного зондирования, т.е. погружения конуса в грунт под воздействием вибрации. При погружении конуса частыми ударами (виброударное зондирование) возможно применение способа расчленения разреза и определения показателей виброзондирования, как косвенных характеристик грунтов. Формулы, используемые в настоящих Рекомендациях для оценки физико-механических свойств грунтов, на режим виброударного зондирования не распространяются.

1.2. Вибрационное зондирование применяется при исследовании глинистых (с показателем консистенции IL > 0,25) и песчаных грунтов при содержании крупнообломочного материала в них не более 20 %.

1.3. Рекомендации не распространяются на все виды грунтов в мерзлом состоянии, а также на скальные и крупнообломочные и глинистые грунты с показателем консистенции IL£ 0,25.

1.4. Наиболее целесообразно применять метод виброзондирования при исследовании слабых, насыпных и намывных грунтов. Эти грунты характеризуются сильной неоднородностью как по мощности, так и по простиранию разреза, что требует для получения надежной инженерно-геологической характеристики грунтового массива большого количества зондировочных скважин.

1.5. Вибрационное зондирование следует применять в комплексе с другими полевыми и лабораторными методами для:

выделения инженерно-геологических элементов;

определения однородности грунтов по площади и глубине;

определения степени уплотнения и упрочнения во времени искусственных (насыпных и намывных) грунтов;

приближенной количественной оценки физико-механических свойств грунтов (плотность, прочность, сжимаемость);

определения мест проведения опытных полевых работ.

1.6. Глубина зондирования задается с учетом требований, необходимых при исследовании грунтовой толщи. Рекомендации применимы для интерпретации результатов вибрационного зондирования не более 15 м.

1.7. Количество зондировочных точек, их расположение определяются сложностью инженерно-геологических условий исследуемого участка и неоднородностью грунтов.

1.8. Для установления надежных корреляционных зависимостей между показателями виброзондирования и физико-механических свойств, определяемыми другими полевыми и лабораторными методами, желательно проводить комплекс исследований по методу «ключевых участков».

Показатели зондирования

1.9. При погружении конуса в грунт на какую-то заданную глубину затрачивается работа, величина которой зависит от сил сопротивления грунта внедрению конуса и потерь энергии, происходящих при зондировании (колебания колонны штанг, трение штанг по грунту и т.д.). Если эти потери малы или их возможно учесть, то величина работы, затраченная на преодоление сил сопротивления, будет постоянной вне зависимости от способа погружения зонда. В результате возникает возможность установления зависимостей как между показателями виброзондирования и характеристиками свойств грунтов, так и между показателями виброзондирования и других зондировочных методов.

1.10. Известно, что процесс внедрения любого индентора можно разделить на две фазы: фаза уплотнения грунта под индентором, когда происходит преодоление сил сопротивления грунта внедрению индентора, и фаза сдвига грунта в сторону от индентора. За счет возникновения больших сдвиговых деформаций во второй фазе и происходит внедрение индентора при зондировании. Теоретически установлено и экспериментально доказано, что величина работы А, затрачиваемой на внедрение конуса в грунт, связана с глубиной погружения Н зависимостью

А = А0еaН,                                                                 (1)

где А0 - работа, необходимая для преодоления начальных упругих сил сопротивления грунта; е - основание натуральных материалов; a - коэффициент, зависящий от свойств грунта.

1.11. При вибрационном зондировании погружение конуса происходит, в основном, за счет работы, производимой вибратором (доля работы силы тяжести незначительна). Если мощность вибратора N постоянна, то работа А, необходимая для погружения конуса на глубину Н, равна произведению мощности вибратора N на время виброзондирования t, a A0 = N t0, Тогда зависимость (1) будет иметь вид

t = t0еaН,                                                                     (2)

где t - время виброзондирования, характеризующее величину работы А; t0 - коэффициент, характеризующий величину работы A0.

1.12. Скорость виброзондирования Vb, согласно формуле (2), будет связана с коэффициентами t0 и aследующей зависимостью:

Vb = 1/at = 1/at0 еaН,                                                         (3)

Максимальная скорость, согласно (3), будет в момент t0, когда остаточное смещение конуса не происходит (H = 0). В дальнейшем при внедрении конуса будет происходить диссипация энергии, затрачиваемой на преодоление сил трения, возникающих в процессе зондирования. Скорость виброзондирования будет уменьшаться.

1.13. Если зависимость (2) прологарифмировать, то для однородной грунтовой толщи получим

ln t = ln t0 + aH,                                                            (4)

где ln t, ln t0, aH являются характеристиками соответственно общей работы А, затрачиваемой на внедрение конуса в грунт, работы сил сопротивления грунта внедрению конуса и работы сил трения, возникающих в процессе зондирования. Полученные соотношения дают возможность, зная общую работу А и эмпирические коэффициенты t0и a, определить работу, затрачиваемую на преодоление сил сопротивления грунта A1и сил трения A2.

A1 = A ln t0/ln t; A2 = A aH/ln t.                                              (5)

1.14. Коэффициенты t0и a зависят от свойств грунта, поэтому в слоистой грунтовой толщи график в координатах ln t - Н будет иметь вид ломаной прямой с точками переломов на границах слоев.

1.15. Скорость виброзондирования Vbявляется интегральным показателем свойств грунта. Величина Vbопределяется значениями коэффициентов t0и a. Коэффициент t0и зависящая от значения этого коэффициента величина работы A1характеризуют сопротивление грунта, находящегося в допредельном состоянии, когда под основанием конуса происходят в основном процессы уплотнения. Следовательно, коэффициент t0характеризует сжимаемость грунта и корреляционно связан с деформационными показателями свойств грунта, в частности с модулем общей деформации.

Коэффициент a зависит от плотности и угла внутреннего трения грунта, так как приращение сдвигающих усилий по глубине зависит от этих показателей. Следует отметить, что коэффициент a характеризует также и потери энергии при трении штанг о стенки скважины.

Система показателей Vb,t0, a, А, А1, А2 дает возможность использовать результаты виброзондирования для выделения инженерно-геологических элементов и оценки прочности и сжимаемости грунтов, а также для определения сопротивления грунта внедрению конуса.

2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВИБРОЗОНДИРОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Для производства виброзондировочных испытаний возможно использование как вибробуровых станков типа АБВ-2М, так и легких переносных виброустановок.

2.2. Принципиальная конструктивная схема легкой установки для вибрационного зондирования показана на рис. 1. Виброустановка облегченного типа состоит из колонны штанг, вибратора и конуса, закрепленных соответственно на верхнем и нижнем концах колонны штанг. С целью упрощения конструкции установки рекомендуется использовать серийно выпускаемые промышленностью вибраторы, штанги и конусы.

2.3. Вибраторы могут быть различного типа. Мощность вибратора, его масса и максимальная возмущающая сила должны быть достаточными для виброзондирования грунтов на заданную глубину. Наиболее целесообразно использовать эксцентриковые вибраторы с электромоторами переменного или постоянного тока.

2.4. Вибраторы должны иметь паспортные характеристики: частоту оборотов, моменты эксцентриков при различных положениях и соответствующие значения возмущающей силы.

2.5. Рекомендуется использовать вибраторы с переменной возмущающей силой. Изменение величины возмущающей силы достигается изменением либо положения эксцентриков в вибраторах с электромотором переменного тока, либо частоты вращения эксцентриков в вибраторах с электромотором постоянного тока.

2.6. Питание вибраторов с электромоторами осуществляется от электросети или от переносных электростанций типа АБ-1. В последнем случае мощность применяемых вибраторов определяется мощностью переносной электростанции. При использовании вибраторов с электромоторами постоянного тока питание вибраторов осуществляется от аккумуляторов или от сети постоянного тока.

2.7. Электропитание вибратора с мотором для трехфазного тока от сети или электростанции с однофазным током возможно при введении в цепь одного или нескольких параллельно соединенных конденсаторов. Принципиальная электрическая схема такого соединения показана на рис. 2. Общая емкость конденсаторов рассчитывается из условия: 15 мкф на 100 Вт мощности вибратора.

2.8. Кабель, соединяющий вибратор с источником питания, должен быть снабжен гидроизолированными разъемом и выключателем, последний должен быть установлен между разъемом и источником питания.

2.9. Для виброзондирования могут быть использованы штанги существующих зондировочных и буровых установок: бур геолога, ЛСГ-2, ПЛГ-5, УБН-15, СН-59 и т.д.

2.10. Характеристики штанг (диаметр, толщина стенок, длина) определяются весом и максимальной возмущающей силой вибратора. Штанги должны быть достаточно жесткими, чтобы не изгибаться под действием веса вибратора и его максимальной возмущающей силой, и в то же время легкими и наименьшего диаметра для облегчения процесса виброзондирования.


Рис. 1. Конструктивная схема виброустановки

1 - конус; 2 - штанга; 3 - площадка; 4 - крепежная гайка; 5 - вибратор; 6 - уголковая рама; 7 - пружинный динамометр; 8 - переносная электростанция; 9 - электрокабель; 10 - разъем; 11 - выключатель

Рекомендуется использовать штанги с резьбовым соединением и с разметкой на 10-сантиметровые отрезки.

2.11. Основным рабочим конусом считается конус с площадью основания 10 см2 и углом раскрытия 60°. В комплекте установки необходимо иметь конусы с таким же углом раскрытия, но с площадью основания 5, 15 или 20 см2, а также желательны конусы с углом раскрытия 30 и 45° и с разной площадью основания. Конусы соединяются со штангами резьбовым соединением.

2.12. Вибратор жестко закрепляется на площадке, снабженной крепежной гайкой, с помощью которой площадка соединяется с колонной штанг.

2.13. Рекомендуется оборудовать установку приспособлением для создания фиксированной статической безынерционной нагрузки. Простейший пример такого приспособления показан на рис. 1: на уголковой раме, приваренной к площадке, закреплен пружинный динамометр, с помощью которого фиксируется дополнительное усилие.

2.14. В комплекте установки должны быть секундомер, рулетка и гаечные ключи для монтажа.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ВИБРОЗОНДИРОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости