10.5.4 Коефіцієнт відтавання Аth за графіком приймають рівним відрізку, який відсікається осередненій прямій на осі ординат.
Коефіцієнт стисливості т. МПа, обчислюють За формулою
де Dd - встановлюється за графіком приріст значення відносного осідання на осередненій прямій, відповідне інтервалу D р;
К - безрозмірний коефіцієнт напруженого стану грунту, який приймають рівним для великоуламкових грунтів і сильновивітрілих скельних грунтів - 1,35, для пісків і супісків - 1,30, для суглинків - 1,20, для глин - 1,0.
При необхідності за отриманими значеннями т обчислюють модуль деформації грунту Е за формулою
де b - коефіцієнт, значення якого приймають рівними для великоуламкових грунтів і сильновивітрілих скельних грунтів - 0,8; для пісків і супісків - 0,74; для суглинків - 0,62; для глин - 0,40.
Коефіцієнт Аth визначають з точністю до 0,001, коефіцієнт т - до 0,0001.
11 Метод зрізу ціликів грунту
11.1 Суть методу
11.1.1 Випробування ціликів грунту на зріз проводять для визначення таких характеристик міцності: опору фунта зрізу t, кута внутрішнього тертя j, питомого зчеплення с для великоуламкових грунтів, пісків і глинистих ґрунтів.
11.1.2 Характеристики визначають за результатами зрізу цілика грунту у виробленні (розчищення, котловані, шурф, штреку і т. П.) По фіксованій площині дотичним навантаженням при одночасному навантажуванні цілика грунту навантаженням, нормальним до площини зрізу.
Для глинистих грунтів за спеціальним завданням можуть бути проведені зріз по спеціально підготовленої площині (спосіб «плашок») і повторний зріз. Ці способи застосовують для визначення характеристик грунту при наявності в досліджуваному масиві площин ковзання або тріщинуватості.
11.1.3 Опір грунту зрізу визначають як граничне середнє дотичне напруження, при якому цілик грунту зрізається по фіксованій площині при заданому нормальному тиску. Для визначення j і з необхідно провести не менше трьох випробувань ціликів грунту при різних значеннях нормального тиску при випробуванні однорідного грунту в одній виробці і на одній глибині.
11.1.4 Випробування можна виконувати для наступних станів грунту:
- природної будови і природної вологості;
- природної будови з замочуванням до повного водонасичення;
- насипних і намивних грунтів незалежно від вологості.
11.1.5 Випробування проводять за такими схемами:
консолідований зріз - для визначення характеристик міцності великоуламкових грунтів, пісків і глинистих грунтів з показником текучості I L <1 (независимо от степени влажности) в стабилизированном состоянии;
неконсолідований зріз - для визначення характеристик міцності водонасичених глинистих ґрунтів (при Sr> 0,85) з показником плинності I L ³ 0,5 в нестабілізованому стані.
11.2 Обладнання та прилади
11.2.1 До складу установки для випробування цілика грунту методом зрізу повинні входити:
- кільце з внутрішнім діаметром D = 400 мм і висотою Н = 220 мм;
- жорсткі штампи розмірами, відповідними внутрішньому діаметру кільця;
- пристрій для вертикального навантажування цілика грунту;
- пристрій для створення дотичного навантаження з анкерним пристроєм;
- пристрою для вимірювання деформацій цілика грунту і прикладеного навантаження.
11.2.2 Конструкція установки повинна забезпечувати:
- прикладання дотичного навантаження у фіксованій площині зрізу або не більше ніж на 30 мм вище цієї площини;
- передачу нормального і дотичного навантажень ступенями або у вигляді безперервно зростаючого навантаження з постійною швидкістю;
- градуювання вимірювальних приладів і встановлення поправок на подолання тертя при переміщенні кільця (цілика) відносно нерухомої частини установки.
11.2.3 Для створення нормальних і дотичних навантажень застосовують домкрати або таровані вантажі.
11.2.4 Прилади (прогиноміри, індикатори та ін.) Для вимірювання деформацій стиску і зрізу цілика грунту з похибкою не більше 0,1 мм повинні бути надійно закріплені на металевій реперній системі.
11.3 Підготовка до випробування
11.3.1 На відмітці випробування у виробленні вирізають цілик грунту за допомогою кільця в наступному порядку:
- кільце змазують із внутрішнього боку тонким шаром вазеліну або мастила;
- кільце встановлюють на вирівняну і спустошену горизонтальну поверхню грунту в заздалегідь намічене положення і поступово, не допускаючи перекосів, вдавлюють кільце вручну або за допомогою домкрата, обрізаючи грунт навколо кільця;
- поверхню грунту в кільці вирівнюють і на вирівняну поверхню укладають шар маловологого піску (мілкого або середньої крупності) завтовшки 1 - 2 см для глинистих ґрунтів і 3 см - для великоуламкових грунтів.
У нижній частині цілика між краєм кільця і поверхнею грунту в основі вироблення залишають зазор розміром 1-2 см, по якому повинна пройти площина зрізу при випробуванні. Цей зазор повинен бути відновлений у разі його порушення при підготовці до зрізу грунту.
11.3.2 Після вирізання цілика грунту на кільце встановлюють штамп і монтують пристрій для передачі нормального і дотичного навантажень і реперну систему з приладами (прогиноміра, індикаторами) для вимірювання деформацій стиску і зрізу цілика грунту.
11.3.3 Деформації цілика грунту слід визначати як середньоарифметичне показань двох приладів, які фіксують:
- зміщення протилежних сторін кільця в напрямку додатка дотичного навантаження в площині зрізу;
- осадку протилежних сторін штампа від нормального навантаження.
11.3.4 Після монтажу установки і вимірювальної системи записують початкові показання приладів (або встановлюють на нульові поділки).
11.4 Проведення випробування за схемою консолідованого зрізу
11.4.1 Попереднє ущільнення цілика грунту проводять нормальними тисками р. при яких визначають опір грунту зрізу t.
Нормальні тиску передають на цілик грунту послідовно ступенями; значення тисків і їх ступенів вказані в таблиці 11.1.
11.4.3 У процесі попереднього ущільнення ціликів грунту, а також в період замочування і при подальшому випробуванні необхідно записувати в журналі випробувань значення деформацій стиску ціликів.
Відліки за приладами на кожному ступені навантажування слід проводити:
- при випробуваннях великоуламкових грунтів і пісків - на проміжних ступенях тиску на початку і в кінці ступеня і на кінцевому ступені тиску через 10 хв протягом першої півгодини і через 15 хв протягом другої півгодини, далі через 30 хв до умовної стабілізації деформації грунту;
- при випробуваннях глинистих фунтів - на проміжних ступенях тиску через 10 хв і на кінцевому ступені через кожні 15 хв протягом першої години та 30 хвилин протягом другої години і далі через 1 год до умовної стабілізації деформації грунту.
11.4.4 Після попереднього ущільнення грунту і відновлення зазору (11.3.1) проводять зріз цілика грунту при ступінчастому або плавному збільшенні дотичного навантаження.
При передачі дотичного навантаження ступенями їх значення не повинні перевищувати 10% значення нормального навантаження, при якій проводять зріз. На кожному ступені навантажування записують показання приладів для вимірювання деформацій зрізу через кожні 2 хв до її умовної стабілізації.
За критерій умовної стабілізації деформацій зрізу приймають приріст переміщення кільця в площині зрізу, що не перевищує 0,1 мм за час, вказаний в таблиці 11.2.
При безперервно зростаючому дотичному навантаженні швидкість зрізу повинна бути постійною і відповідати зазначеній в таблиці 11.3.
Деформації зрізу фіксують не рідше, ніж через 2 хв.
Примітка - При випробуваннях з постійною швидкістю зрізу слід застосовувати прилади з автоматичним записом результатів випробувань.
11.4.5 Випробування слід вважати закінченим, якщо при додатку чергової сходинки дотичного навантаження відбувається миттєвий зріз (зрив) однієї частини грунту по відношенню до іншої або загальна деформація зрізу перевищить 50 мм.
При проведенні зрізу з постійною швидкістю за закінчення випробувань приймають момент, коли дотичне навантаження досягне максимального значення, після чого спостерігається деяке її зниження, або встановлено сталість значення деформації зрізу, або якщо загальне значення деформації. зрізу перевищить 50 мм. Після закінчення випробування цілики грунту слід розвантажити і відібрати із зони зрізу дві проби грунту для визначення вологості.
11.4.6 Для випробування глинистих ґрунтів в умовах повного водонасичення необхідно замочити цілики грунтів.
Замочування повинно проводитися після завершення робіт з підготовки ціликів до випробувань і монтажу установки. На поверхню забою вироблення слід укласти шар піску (мілкого або середньої крупності) завтовшки не менше 5 см.
Замочування слід проводити ґрунтовою водою з місця випробувань або питною водою розосередженим струменем, що подається на вибій виробки. Висота шару води над нижньою частиною кільця повинна бути 10-15 см.
Після завершення замочування вода з вироблення повинна бути відкачана, після чого проводять випробування на зріз.
Час насичення ґрунту водою повинно бути не менше, ч:
Кількість води, яка використовується для замочування (за вирахуванням откачиваемой з випуску гарячої після завершення замочування), необхідно фіксувати в журналі випробувань.
Після проведення випробувань і демонтажу установки відбирають проби грунту із зони зрізу для визначення вологості і ступеня водонасичення. Якщо ступінь водонасичення грунту виявиться менше, ніж передбачено завданням, то випробування слід повторити зі збільшенням часу замочування.
11.4.7 У процесі випробування ведуть журнал, форма якого наведена в додатку Б.
11.5 Проведення випробування за схемою неконсолідованого зрізу
11.5.1 На цілик грунту передають зразу в один ступінь нормальні тиски р, при яких будуть виробляти зріз ціликів грунту. Значення р вказані в таблиці 11.4.
Якщо при цих значеннях відбуватиметься видавлювання грунту в зазор між кільцем і поверхнею вироблення, то випробування необхідно повторити на інших цілинах при менших значеннях тисків.
11.5.2 Зразу після передачі нормального навантаження проводять зріз цілика грунту не більше ніж за 5 хв з моменту прикладання нормального навантаження.
При передачі дотичного навантаження ступенями їх значення не повинні перевищувати 10% значення нормального навантаження, при якій проводять зріз (11.5.1), і додаток ступенів має слідувати через кожні 15-30 с.
При передачі безперервно зростаючого дотичного навантаження швидкість зрізу приймають в інтервалі 5-20 мм / хв так, щоб зріз відбувся протягом вказаного часу.
11.5.3 Момент закінчення випробування встановлюють відповідно до вказівок 11.4.5. Після закінчення випробування слід зафіксувати максимальну дотичне навантаження в процесі випробування і провести операції, передбачені 11.4.5.
11.6 Проведення випробування по спеціально підготовленим поверхням
(Спосіб «плашок») і методом повторного зрізу
11.6.1 При проведенні випробувань за способом «плашок» необхідно провести підготовку грунту в площині зрізу в наступній послідовності:
- після випробування на зріз цілика грунту природної будови установка, повинна бути частково демонтована (крім анкерного пристрою);
- цілик грунту в кільці слід перевернути зрізаною поверхнею вгору;
- поверхня зрізу повинна бути зачищена і вирівняна врівень з краями кільця;
- у виробленні слід зачистити поверхню грунту і вирівняти в межах площі, діаметр якої на 20 - 30 см повинен перевищувати діаметр кільця.
11.6.2 У випадку випробування з попереднім замочуванням грунт у кільці і на зачищеною поверхні виробки замочують до заданого значення вологості.
11.6.3 Після завершення підготовки грунту в площині зрізу цілик грунту слід знову перевернути і встановити на спустошену поверхню вироблення.
Далі слід підняти кільце вгору на 5 - 10 мм для утворення в площині зрізу зазору між кільцем і поверхнею грунту вироблення, змонтувати установку в цілому і проводити випробування.
11.6.4 Випробування слід продовжувати до тих пір, поки опір зрізу t не досягне сталого значення.
11.6.5 При проведенні випробувань за способом повторного зрізу спеціальна підготовка грунту в площині зрізу не потрібно.
Після завершення зрізу цілика природної будови установку частково демонтують, тиск в домкратах знижують до нуля, знімають прогиноміри, реєструють вертикальні деформації. Показання горизонтальних прогиномірів залишаються незмінними, т. Е. Фіксують деформації зсуву, отримані при випробуванні цілини.
11.6.6 У передній частині зрушеного цілини встановлюють упор для повернення цілика і гидродомкрат, що спирається через підкладну плиту в стіну виробки. Створюючи в домкраті тиск, переміщують зрушений цілик в початкове положення, яке він займав до початку зсуву. При досягненні цілком вихідного положення прогиноміри, що фіксують горизонтальні деформації, покажуть нульові значення.
11.6.7 Домкрат і упор для повернення цілика знімають і знову монтують установку. Проводять зсув цілика по раніше зрізаною поверхні відповідно до вимог 11.4.
11.7 Обробка результатів
11.7.1 За виміряними в процесі випробувань значеннями нормального і дотичного навантажень обчислюють дотичні і нормальні напруження t і s, МПа, за формулами:
площа зрізу, см2.
За виміряним в процесі випробувань значеннями деформацій зрізу Dl. відповідають різним напруженням т, будують графік залежності t = f (Dl) (див. додаток Л).
За опір грунту приймають максимальне значення t, отримане за графіком t = f (Dl) при значеннях деформацій Dl. що не перевищують 50 мм.
11.7.2 Кут внутрішнього тертя j і питоме зчеплення с визначають за графіком t = f (p) (див. Додаток Л), побудованому за результатами не менше ніж трьох випробувань ціликів грунту (11.1.3).
Значення с визначають як відрізок, що відсікається осередненій прямій графіка, проведеної методом найменших квадратів або графічним методом, на осі ординат, a tg j - як кут нахилу цієї прямої до осі абсцис.
11.7.3 За графіком t = f (p) проводять контроль випробувань. При розкиді дослідних даних щодо осередненій прямій більш ніж на 30% середнього значення t результати випробувань визнають незадовільними і випробування повторюють.
12 Методи обертального, поступального і кільцевого зрізів
12.1 Сутність методів
12.1.1 Випробування грунту обертальним, поступальним і кільцевим зрізами проводять для визначення таких характеристик міцності: опору грунту зрізу t, кута внутрішнього тертя j, питомого зчеплення с і оцінки просторової мінливості міцності грунтів для пісків, глинистих, органо-мінеральних і органічних грунтів, в тому числі з крупноуламковими включеннями розмірами 2-10 мм в кількості не більше 15% по масі.
Умови застосування методів наведені в таблиці 12.1.