Модуль деформации грунта не определяется

Общий модуль деформации грунта: по геологии или СНиПу?

Величину Е рекомендуют увеличивать на коэф m=2-6 в зависимости от пористости.
Открываю первую попавшуюся геологию и вижу, что по компрессионным данным например у глины тугопластичной с пористостью 0,693 получен Ео=13МПа. Теперь согласно Руководств (п 3) умножаю на коэф m=6. Т.е. Ео=13*6=78МПа
Если же выбирать Ео из СНиПа согласно источникам 1 и 2, то получим Ео=20МПа.
Напрашивается вывод: либо геологи зная, что Ео при компрессионных испытаниях занижен — вводят свои поправочные коэф (КСС), либо еще чего-то.

Коллеги! Как Вы решаете данный вопрос? 😉

Просмотров: 73094

Основания и фундаменты, геотехнологии

Регистрация: 02.04.2006
Ростов-на-Дону
Сообщений: 649

Коллеги! Как Вы решаете данный вопрос?

Если не лезть в геологические дебри, то кратко свое мнение изложу следующим образом. Пуст этот вопрос решают геологи, они в этом сильны, используют весь арсенал средств (лабораторные и полевые испытания, региональные таблицы, СНиП, методики статистичекой обработки данных).
Проектировщику необходимо лишь правильно заказать геологию, а затем взять готовое расчетное значение модуля из инженерно-геологического отчета.
А если интересно, как получают геологи модуль и почему, то готов пообщаться на эту тему, но она краткой не получится. Этот вопрос более научно-методический, к конкретному проектированию редко имеет прямое отношение.

Регистрация: 29.11.2006
Сообщений: 140

Общий модуль деформации грунта: по геологии или СНиПу?

з.ы. И геологии разные бывают.

Регистрация: 18.03.2006
Сообщений: 1,501

Если не лезть в геологические дебри. Пуст этот вопрос решают геологи, они в этом сильны, используют весь арсенал средств (лабораторные и полевые испытания, региональные таблицы, СНиП, методики статистичекой обработки данных). Проектировщику необходимо лишь правильно заказать геологию, а затем взять готовое расчетное значение модуля из инженерно-геологического отчета.

alektich
Вас не удивили фразы из Руководств?
А если даны только компрессионные Ео? А на полевые испытания заказчик денег не дает. Такая ситуация в 99% случаев.

А если интересно, как получают геологи модуль и почему, то готов пообщаться на эту тему

Интересно. Особенно, почему не совпадает в моем примере модуль из геологии умноженный на поправочный коэффициент со СНиПовским?

Проблема-то в чем? Никто не спорит, что при штамповых испытаниях (в полевых условиях) модуль общей деформащии грунта получается наиболее точный. Но как только геологи переходят к компрессионным испытаниям (в лаборатории), то сразу появляется ошибка в Ео. Доказательством этого я привел 3 компетентных источнока.

проектировщик ж/б, ОиФ

Регистрация: 21.04.2006
Санкт-Петербург
Сообщений: 1,115
Сообщение от Romka

А если даны только компрессионные Ео? А на полевые испытания заказчик денег не дает. Такая ситуация в 99% случаев.

А если денег не дает, то пусть и получает фундаменты с коэф запаса 2-6 (реально меньше), но не суть. Вам то от этого какая разница? Нет испытаний штампом, берите компрессию. Нет компрессии, берите по СНиП, если условия позволяют. По этому поводу, ИМХО, должен заказчик суетиться, чтобы бабло экономить! Например: при проектировании свайных фундаментов, основываясь только на расчете по нормам вы закладываете в запас 40%. А на самом деле при испытаниях свая будет нести 240%, но не имея данных испытаний вы не можете просто сказать что свая понесет столько-то, я уверен, и делаете по нормам, если только не убедите заказчика испытать сваи и тем самым получить существенную экономию и уверенность в надежности ф-та.

Регистрация: 18.03.2005
Сообщений: 1,641

Romka
1. Не знаю как у вас, но у нас, даже проект одноэтажного сооружения, без геологии эксперизу не пройдет, т.е. табличные хар-ки служат для сравнения, но не для проектирования..
2. Вопросы есть другого рода: при отборе образца из определенной глубины, происходит частичное нарушение сплошности (пористости), что в последствии ведет к отличию от реальных хар-к. Понимаю, что здесь КСС, но иногда это напрягает по ГСТ, осадкам и пр. Знаю, изменить можно при независимой повторной геологии, но это доп. затраты. Иногда приходится это делаить.

__________________
В поисках истины приходится напрягаться
Регистрация: 13.04.2006
Подмосковье
Сообщений: 173

ответ по существу темы: беру модуль из ИГизысканий (компрессионный), по СНИПу — отказываюсь от работы, да в принципе никто уже и не приходит со словами: «да ладно на х. там изыскания и т.д.). брать с коэф-ми по руководству — без штамповых испытаний не буду, и ктстати не такие уж они дорогие если смотреть в рамках серьезного объекта.
и последнее: ну не приходит на ум серьезных уменьшений объемов фун-в после уточнения штамповыми испытаниями.

Регистрация: 13.04.2006
Подмосковье
Сообщений: 173
последняя фраза поста 7 относится в основном к мостам и путепроводам.

Основания и фундаменты, геотехнологии

Регистрация: 02.04.2006
Ростов-на-Дону
Сообщений: 649
то Romka

Вас не удивили фразы из Руководств? А если даны только компрессионные Ео? А на полевые испытания заказчик денег не дает. Такая ситуация в 99% случаев.

1. Фразы не удивили, эти истины мне давно известны.
2. Геология должна отвечать требованиям по достоверности и объему, необходимому для проектирования конкретного здания. Для серьезных зданий и сооружений одними лабораторными данными не обойтись. Необходимо требовать от заказчика полноценной геологии, это в его же интересах. Лучше, если вы сами, как проектировщик, даете задание на изыскания. Геологи составляют программу работ и с вами и заказчиком согласовывают.
3. Объем и методика изысканий также зависят от изученности площадки, чем более изучена, тем можно меньше выполнять полевых работ.
4. Некоторые грунты возможно испытать только в полевых условиях из-за невозможности отбора образцов ненарушенной структуры.

Интересно. Особенно, почему не совпадает в моем примере модуль из геологии умноженный на поправочный коэффициент со СНиПовским?

5.Потому, что СНиП не может учитывать все разнообразие грунтов. Это осредненные данные. Но тем не менее, они не должны сильно разниться.
6.Интерпретация коэффициента m, как КСС, неверная. Это коэффициент перехода от данных компрессионых испытаний к штамповым, получен эмпирическим путем по корреляционным зависимостям на основании многочисленных испытаний для различных грунтов и обобщенный в СНиП. Подобные коэффициенты имеются во многих регионах для специфических грунтов именно этого региона. В Ростовской области мы пользуемся для лессовых грунтов методикой и коэффициентами, разработанными трестом «РостовДонТисиз, который обобщил данные полевых и лабораторных испытаний по деформациям в нашем регионе. Они существенно отличаются от СНиПовских (или, что в Пособиии к СНиП).
7.В отчетах геологи должны давать сравнительную таблицу деформационных и прочностных показателей, полученных в полевых и лабораторных условиях, по СНиП и по региональным таблицам и рекомендовать оптимальные значения. Большого различия, как у вас, здесь не должно быть. И оно должно быть тщательно проанализировано.
8.И еще, не терплю пренебрежительного отношения к инженерам-геологам. На форуме это встречается.
9. Присоединяюсь к ответам Beginer и mms2000

Модуль деформации грунта

ПРЕССИОМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ Испытания прессиометром — это относительно новая методика исследования грунтов, с помощью которой определяют анизотропию и деформационные характеристики. Потребность в сборе данных по модулю деформации грунта продиктована строительными стандартами и нормами, регулирующими возведение фундамента. Впервые концепция исследования механических свойств грунта на основе радиального расширения скважины была предложена еще в 1933 году. Но первый комплекс для решения практических задач при оценке жесткости грунта в полевых условиях стал применяться с 1957 года. Ее автором стал Луи Менар, поэтому сегодня это оборудование часто называют прессиометром Менара. Строительство промышленных и гражданских объектов требует точных прессиометрических испытаний грунтов. Устарелые компрессионные методы определения деформируемости имеют расхождения с реальными цифрами в 5 и более раз.

Или напишите:
Смотреть видео об услуге
Все услуги
Штамповые испытания
Прессиометрические испытания грунтов
Определение коэффициента уплотнения грунта с использованием ДПГ

Модуль деформации – это одна из характеристик грунта, которая позволяет оценить его сжимаемость, с точки зрения теории упругости – это величина, связывающая напряжения с деформациями. Необходимость в определении этой характеристики возникает, если нужно рассчитать основания по деформациям. Известно, что расчет оснований по второй группе предельных оснований является основным, поэтому переоценить значение этой характеристики невозможно. В связи с тем, что грунт не является упругим телом, то использование модуля упругости приведет к большим расхождениям с экспериментом. Поэтому, в практике геотехники и механики используется модуль общей деформации грунта – это характеристика линейной взаимосвязи приращений давления и деформаций грунта, с использованием допущений работы грунта как упругого тела. Одно из этих допущений – работа грунта в условиях однократного нагружения, без фазы разгрузки. Действительно для задач массового проектирования и нового строительства грунт испытывает поэтапное нагружение в процессе строительства без фазы разгрузки. Однако, есть задачи в геотехнике, например, проектирование глубоких котлованов, расчет влияния нового строительства, где грунт испытывает снятие бытовых давлений, поэтому в решении этих задач также используется модуль упругости или модуль на ветви вторичного нагружения грунта. Соотношение устанавливается экспериментально, для предварительных расчетов пользуются зависимостью Е_ur=5Е, где E_ur – модуль упругости, МПа.

Чтобы определить деформационные свойства грунтов, используются несколько способов. Одним из эффективных методов определения модуля деформации считают его оценку по результатам штамповых испытаний. С их помощью выполняется исследование в условиях природного залегания грунтов, а также искусственных оснований для контроля качества уплотнения путем сравнения с проектной деформацией. Модуль деформации, определенный таким способом, принято называть штамповым. Это значение используется в известных аналитических формулах при расчете осадки фундамента (модель слоя конечной толщины, метод послойного суммирования, метод эквивалентного слоя, метод Бронина и др.).

Методы определения модуля деформации грунта

Штамповый метод испытания предусматривает использование винтовых и плоских штампов. Он предназначен для применения на любых промышленных или общественных объектах первого и второго уровня ответственности. К таким объектам можно отнести:

• промышленные сооружения;
• жилые многоэтажные дома;
• складские помещения;
• логистические комплексы;
• офисные центры;
• ТРЦ;
• газопроводы;
• емкости;
• газгольдеры и т.д.

На деформацию влияет степень напряжения в грунте, которая возникает в результате нагрузки от фундаментов сооружений. Исходя из этого, данный параметр необходимо определять при уровне деформации, соответствующем рассматриваемой глубине под подошвой основания здания.

В большинстве современных сооружений показатель вертикальной деформации составляет 0,01-0,1%. Такой показатель вынуждает использовать штампы и прессиометры. Данные способы определения модуля деформации считаются прямыми. Это обусловлено тем, что для определения модуля применяются результаты проведенных испытаний и решения теории упругости.

Существуют и другие методы полевых исследований, но они считаются косвенными. Данный факт обусловлен тем, что они предусматривают использование корреляционных зависимостей, а не решений теории упругости.

Алгоритм расчета модуля упругости грунта и модуля деформации

Для определения этих данных выполняются следующие действия:

• Построение графика зависимости осадки штампа от изменения уровня давления. Для создания этого графика используются сведения, полученные в ходе исследований.
• Определение диапазона давлений. Он размещается на линейном участке графика.
• Определение приращения осадки для определенного диапазона давлений.
• Если используется винтовой штамп, то потребуется определение коэффициента заглубления.
• Расчет показателей согласно ГОСТ 20276.1-2020.

Для расчета модуля деформации используется специальная формула ГОСТ 20276.1-2020:

В этой формуле v означает коэффициент Пуассона. Это показатель деформируемости грунта, который характеризует соотношение продольных и поперечных деформаций. Для определения данного коэффициента проводятся исследования в приборах трехосного сжатия или компрессионных приборах с измерением бокового давления.

Чтобы определить модуль деформации для винтового штампа, используется несколько видоизмененная формула:

Ключевое отличие этой формулы — наличие коэффициента K_p. Он зависит от степени заглубления штампа. Для его определения необходимо разделить глубину расположения на диаметр штампа.

Для создания формулы штампового модуля использовалось уравнение Буссинеска относительно единичной силы, которая была приложена к упругому полупространству.

Результаты деформационных испытаний зависят сразу от нескольких критериев:

• степени ответственности возводимого объекта;
• законодательных норм;
• инженерно-геологических условий;
• пожеланий заказчика.

Зачастую высокая точность модуля деформации грунтов неактуальна. Иногда будут актуальны табличные значения или корреляционная зависимость физических и деформационных характеристик. Также можно использовать корреляционную зависимость параметров зондирования и деформационных характеристик.

Примеры определения модуля деформации грунта:

Методы проверки модуля общей деформации грунта

Наименование работ	Цены
Испытания мерзлых грунтов горячим штампом	от 55 000 руб
Штамповые испытания грунтов	от 30 000 руб
Испытания прессиометром	от 20 000 руб
Определение коэффициента уплотнения грунта с использованием ДПГ	от 10 000 руб

В ходе испытаний специалисты компании «СИБГЕОПРО» используют штамп, а также оборудование для создания нагрузки, замера осадки штампа, а также замачивания и отслеживания уровня влажности грунта. Для выполнения всех необходимых работ мы используем инновационное оборудование, высокое качество которого подтверждено техпаспортом и многочисленными сертификатами.

Наши специалисты учитывают специфику объекта и требования заказчиков. Поэтому для каждого объекта мы разрабатываем отдельную программу испытаний в соответствии с ГОСТ 20276.1-2020. Данный подход обеспечивает наших клиентов необходимыми данными при минимальных затратах.

Стоимость услуг наших специалистов определяется индивидуально для каждого проекта. Вы можете позвонить по указанным номерам телефонов или оставить сообщение в лайв-чате. Наши консультанты оперативно ответят на все поставленные вопросы.

Чтобы заказать подобное испытание, воспользуйтесь опцией обратного звонка на нашем сайте или напишите консультантам «СИБГЕОПРО»

Часто задаваемые вопросы

Процедура штамповых испытаний выглядит следующим образом:

На отметке котлована, скважины, шурфа устанавливается штамп.

• Подготовительный этап:
  • На штамп прикладывается давление с помощью гидравлического домкрата и передается через грузовую платформу с тарированным грузом или систему балок.
  • Метод технологии подготовительных работ согласовывается на этапе согласования программы испытаний.
  • Давление к штампу прикладывается ступенями. Количество ступеней и приращение давления назначается в соответствии с утвержденной программой штамповых испытаний.
  • В процессе испытаний ведется полевой журнал по форме ГОСТ 20276.1-2020.
  • Критерием завершения испытаний является стабилизированная осадка, достигнутая на последнем этапе нагружения, или когда интенсивность приращения осадки в 5 раз превышает скорость развития осадки на предыдущем этапе. В последнем случае говорят об исчерпании несущей способности грунта основания.

  По результатам штамповых испытаний строится кривая нагрузки-осадки, по которой можно определить осадку и несущую способность грунта. Общая величина нагрузки на штамп, деленная на площадь штампа, дает значение предельной несущей способности грунта.

  Деформация грунтов — это изменение формы или объема грунтовой массы, сопровождающееся вертикальным или боковым перемещением под действием внешних нагрузок.

  Модуль Юнга (модуль упругости грунта) — параметр упругости и мера жесткости грунта. Определяется как отношение напряжения вдоль оси к деформации вдоль этой оси в диапазоне упругого поведения грунта. Модуль упругости часто используется для оценки осадки грунта и анализа упругих деформаций.

  Сжимаемость грунта — это способность грунта уменьшаться в объеме под действием механической нагрузки. Процесс, который описывает уменьшение объема грунта (уплотнение грунта) под действием внешней нагрузки, называется сжатием. Сжатие грунтов происходит за счет вытеснения воздуха или воды из пустот, перераспределения частиц грунта, сжатия жидкости и газа в пустотах, деформации твердых частиц.

  Коэффициент консолидации характеризует скорость, с которой может произойти сжатие в конкретном грунте. Скорость и степень сжатия зависят от скорости потери влаги и проницаемости грунта.

  Модуль Менара EM определяется как наклон псевдоупругой части кривой зависимости p от εR и измеряет упругие свойства грунта, основанные на неоднородных полях напряжений и деформаций.

  Коэффициент Пуассона представляет собой упругое свойство грунта, определяемое как отношение поперечной деформации к продольной деформации при одноосной нагрузке.
  Согласно ГОСТ 20276-85, коэффициент равен:
  0,27 — для крупнообломочных пород;
  0,30 — для песков и супесей;
  0,35 — для суглинков;
  0,42 — для глинистых грунтов.

  Модуль деформации грунта

  Модуль деформации (Ео) – это основная характеристика изменений грунта, возникающих под воздействием разных типов нагрузок. Она показывает прямо пропорциональную зависимость между напряжением и деформацией. Единица измерения показателя – мегапаскали (МПа).

  Содержание [Спрятать]

  • Модуль деформации грунта
  • Виды деформаций
  • Зависимость деформации и напряжения
  • Как определяют модуль деформации
  • Лабораторные методы определения модуля деформации
  • Одноосное сжатие
  • Трехосное сжатие
  • Компрессионное сжатие
  • Полевые испытания
  • Испытания штампом
  • Определения модуля деформации прессиметром
  • Практическое значение модуля деформации

  Значение модуля важно знать при планировке фундаментов , чтобы правильно рассчитать осадку, избежать перекосов здания.

  Показатель зависит от многих параметров:

  • Дисперсности грунта
  • Пористости
  • Влажности
  • Насыщенности водой
  • Размера частиц

  Для получения достоверных данных характеристику нужно определять в полевых и лабораторных условиях для каждого конкретного массива.

  Чтобы понять суть показателя, нужно знать, какими бывают деформации грунтов и от чего они зависят. Об этом мы расскажем в следующем разделе статьи.

  Виды деформаций

  Грунт деформируется (меняет свою форму и объем) под воздействием механических нагрузок или воды.

  Увлажнение может вызвать:

  • Набухание
    Деформация свойственна глинистым грунтам. При насыщении влагой они увеличиваются в объеме.
  • Просадочность
    Свойство характерно для лёссов, лёссовидных суглинков с высоким содержанием пылеватых частиц. При замачивании они резко уменьшаются в объеме – проседают.
  • Морозное пучение
    Когда вода превращается в лед, ее объем увеличивается, и грунт начинает пучиниться. Деформация характерна для всех дисперсных грунтов , а также трещиноватых скальных. Чем выше пористость и влажность, тем более выражена пучинистость.

  В этой статье мы больше внимания уделим деформации от механических нагрузок. Именно они учитываются в полевых и лабораторных испытаниях. По их величине рассчитывается модуль. Чаще всего изменение формы или объема грунта происходит под давлением собственного веса, массы построек, под колесами автотранспорта.

  При механической нагрузке в грунте происходят следующие процессы:

  • Частицы смещаются относительно друг друга, их расположение становится более компактным
  • Крупные зерна под давлением разрушаются
  • Уменьшается пористость и увеличивается плотность
  • Часть закрытых пор становится открытыми
  • Из пор сначала вытесняется воздух, потом вода

  Механическая сила может воздействовать на грунт с разных сторон.

  В зависимости от способа ее приложения, деформации разделяют на:

  • Линейные
  • Касательные
  • Объемные

  Линейной называется деформация, которая возникает при нормальном напряжении. Сила прилагается под прямым углом. Она бывает отрицательной (при сжимании грунта) или положительной (при растягивании). Числовое выражение таких изменений – относительная линейная деформация (Ɛ).

  Формула для ее расчета следующая:

  

  Касательные деформации — это результат действия силы под углом к поверхности. Грунт смещается, его частицы уплотняются , незначительная часть разрушается. Для измерения применяют показатель относительной деформация сдвига (γ). Нарушенный участок грунта условно помещают на графике между абсциссой и ординатой.

  Затем проводятся вычисления с помощью уравнения:

  

  Объемные деформации происходят в том случае, если грунт сжимается с трех разных направлений. Их величину определяют с помощью относительной объемной деформации (Ɛv). Она равна сумме линейных по трем осям (высоте, ширине и длине).

  Для вычисления применяют формулу:

  

  Все три показателя измеряются в процентах или долях единицы. При сжимании они будут меньше 100% или меньше 1, при растяжении – больше 100% или больше 1.

  После снятия нагрузки форма или объем грунтового массива восстанавливаются или остаются без изменений. При увеличении давления материал в конечном итоге разрушается.

  В зависимости от того, как грунт ведет себя после устранения нагрузки, деформации разделяют на:

  • Остаточные, или необратимые
    После снятия нагрузки деформация сохраняется. Это происходит за счет разрушения связей между молекулами и атомами вещества, дробления и смещения частиц, вытеснения из пор воды и воздуха. Со временем возникает значительная усадка грунта, разрушаются фундамент и дорожное полотно. Необратимые деформации в большей мере свойственны дисперсным несвязным и связным грунтам, скале из слабых осадочных пород.
  • Упругие
    Изменения в грунте полностью восстанавливаются после уменьшения или полного снятия нагрузки. Основная причина – отталкивание атомов и молекул друг от друга после сближения. Упругостью также обладает поровая вода и воздух.
  • Пластичные
    Это деформации, связанные с изменением формы при стабильном объеме и без видимых разрушений целостности материала. Они характерны для глинистых грунтов. Детальнее о них вы можете прочитать в статье Пластичность грунта.

  Сумма остаточных и упругих деформаций , которая наиболее реально отображает изменения в грунтовом массиве, связанные с воздействием нагрузок, называется общей деформацией.

  В зависимости от нагрузок, деформации могут быть:

  • Допускаемые
    Деформации, которые не снижают прочность грунта, не ведут к ослаблению основания, разрушению зданий или дорог.
  • Относительные допускаемые
    Понятие используется в дорожном строительстве и равно соотношению между вертикальной нагрузкой и диаметром отпечатка колеса автомобиля. Эта деформация может быть упругой или общей.
  • Предельные
    Деформации, которые значительно ослабляют прочность грунтовых оснований и провоцируют разрушение дорожного полотна, фундамента.
  • Разрушающие
    Они ведут к нарушению целостности массива, появлению трещин, проломов, провалов. Сила, которая вызвала данные изменения, называется разрушающей нагрузкой. Детальнее об этом читайте в статье Прочность грунта.

  Проблема деформаций грунта в естественных условиях – неравномерность. Массив часто состоит из пород разного состава, с разной плотностью, пористостью и влажностью. При давлении одни части оседают и разрушаются быстрее, чем другие. Это провоцирует перекосы зданий, ямы и провалы на дорогах.

  Под влиянием любой нагрузки в грунте возникает напряжение между частицами. От его величины зависит , насколько сильно будет деформироваться массив. Об этом мы поговорим в следующей части статьи.

  Зависимость деформации и напряжения

  Напряжение в грунте после нагрузки вызвано сопротивлением частиц разрушению. Оно обеспечивается связями между атомами и молекулами внутри зерен, агрегатов, конгломератов и силой трения между отдельными элементами. Когда напряжение возрастает, связи начинают ослабляться или разрушаться, и грунт деформируется. В критической точке материал разрушается.

  Количественную зависимость напряжения и деформации можно выразить функциями:

  • Ɛ=ƒ(σ) – линейная,
  • γ=ƒ(τ) – касательная,

  где σ – это нормальное напряжение, τ – касательное напряжение, ƒ – знак функции.

  Деформация не зависит от напряжения линейно, и выразить взаимосвязь двух показателей единым уравнением невозможно.

  На практике обычно проводят серию опытов, и для каждого определяется взаимосвязь двух показателей.

  Она подчиняется закону Гука:

  где Е – модуль Юнга (упругости), G – модуль упругого сдвига, К – модуль объемной упругости.

  Даже при сжимании по одной оси в грунте возникают продольные и поперечные деформации. При определенной силе давления линейный закон Гука перестает выполняться. Тогда соотношение деформаций в продольной и поперечной плоскости выражают уравнением:

  

  Данные вычисления подходят для упругих деформаций – об р атимых изменений. Но даже при незначительном напряжении в грунте возникают остаточные изменения – частицы смещаются, разрушаются, и первоначальный вид (форма и объем) не восстанавливаются.

  Поэтому больше информации дает показатель общей деформации:

  Ɛ общая=Ɛ упругая + Ɛ остаточная

  Он также используется для вычисления касательной (γ) и объемной (Ɛv) деформаций.

  Когда величина общей деформации найдена, высчитывают модуль:

  Показатель не является константой. Он зависит от нагрузки на массив, разновидности грунта и его состояния в конкретный момент времени. Поэтому модуль вычисляют только после серии испытаний в лабораторных и полевых условиях. О них мы поговорим в следующей части статьи.

  Как определяют модуль деформации

  Модуль деформации определяют в лаборатории и непосредственно на участке. Между результатами опытов бывает значительная разница. Поэтому оба типа испытаний следует комбинировать.

  Лабораторные методы определения модуля деформации

  Существует несколько способов определения модуля деформации в лаборатории:

  • Одноосное сжатие
  • Трехосное сжатие
  • Компрессионное сжатие

  Методики описаны в ГОСТ 12248-2010. В продолжении текста вы найдете их короткое описание.

  Одноосное сжатие

  Для испытаний берут грунт с природным сложением и естественной влажностью. На него действуют непрерывной или ступенчатой вертикальной нагрузкой, без ударов. Высоту грунтового столбца замеряют , по ее изменениям определяется деформация. Детальнее об этой методике вы можете прочитать в статье Прочность грунта на сжатие.

  Далее задают диапазон напряжения, при котором грунт деформируется, но не разрушается. В нем и будет рассчитываться модуль. После получения данных выстраивают графики продольной (Ɛ₁=ƒ(σ)) и поперечной (Ɛ₂= ƒ(σ)) деформаций.

  Затем переходят к математическим расчетам:

  Дополнительно определяется коэффициент поперечной деформации (ν):

  Трехосное сжатие

  Образец помещают в специальную камеру, где он не может расширяться. Во время испытания его поддают вертикальной нагрузке (непрерывной или ступенчатой).

  Существует несколько подвидов методики:

  • Неконсолидировано-недренированная
  • Консолидировано-недренированная
  • Консолидировано-дренированная

  Детальнее о них вы можете прочитать в нашей статье Прочность грунта на сдвиг.

  В установке создают постоянное напряжение. Модуль вычисляют тем же способом, что и при одноосном сжатии.

  Коэффициент поперечной деформации высчитывают по формуле:

  

  Уравнение для расчета ∆Ɛ₃:

  

  Методика сжатия грунта по трем осям позволяет найти модуль объемной деформации (К):

  

  Компрессионное сжатие

  Для этого испытания применяются специальные приборы – одометры. На грунт давят поршнем в вертикальном направлении, расширяться в стороны материал не может. Силу нагружения подбирают индивидуально, с учетом естественного давления в массиве , предполагаемой массы фундамента или дорожной одежды.

  Методика детально описана в статье Сжимаемость грунтов. Здесь же мы приведем формулы, по которым можно рассчитать одометрический модуль деформации (Еоеd), модуль по результатам компрессионных испытаний (Ек):

  

  Коэффициент β рассчитывают по формуле:

  

  Если провести эксперимент нет возможности, то можно брать следующие значения коэффициента:

  • 0,8 – для песков
  • 0,7 – для супесей
  • 0,6 – для суглинков
  • 0,4 – для глин

  В следующей части статьи описаны методы определения деформаций грунта непосредственно на участке.

  Полевые испытания

  На участке модуль деформации грунта можно определить двумя способами:

  • Штампом
  • Радиальным прессиметром

  О них читайте далее.

  Испытания штампом

  Этот метод мы детально описывали в нашей статье Модуль упругости грунта.

  В процессе испытания проводится несколько опытов. Все данные фиксируют, и на их основе выстраивают график. В нем отображается зависимость осадки штампа от силы давления (S=ƒp). Для вычисления модуля деформации берут диапазон давления от стартового (р₀) до конечного (рn).

  Стартовое давление (р₀) и осадка (S₀) соответствуют тем напряжениям, которые возникают в массиве под нагрузкой собственного веса. Конечные показатели рn и Sn – это точки на графике , полученные в четвертом опыте. Если их значения разнятся от стартовых больше, чем вдвое, берут третьи точки.

  Расчет модуля деформации (Е):

  

  Коэффициент Кр равен единице, если грунт испытывается выше забоя. При испытаниях в пробуренных скважинах ниже забоя или в массивах без скважин значение Кр берут из таблицы.

  

  Для просадочных грунтов (лёссов) актуальны еще несколько показателей:

  • Модуль деформации в массиве с природной влажностью и просадочность при заданном давлении
  • Модуль деформации после насыщения влагой (замачивания), стартовое просадочное давление и просадочность при различных его цифрах

  Определения модуля деформации прессиметром

  Методика прописана в ГОСТ 20276.7-2020. Данный способ определения подходит только для песчаных и глинистых грунтов. Модуль деформации определяют при горизонтальной нагрузке, которая передается на массив секторными раздвижными штампами, изготовленными из стали. В скважине они начинают расширяться, что ведет к увеличению ее диаметра.

  Проводится сразу несколько опытов, чтобы повысить достоверность конечного результата. Полученные цифры вносят в график.

  Требования к проведению работ:

  • Деформацию проверяют на стене скважины. В ней должно сохраняться естественное напряжение, которое возникает от давления собственного веса грунтового массива.
  • Скважину бурят либо под защитой тяжелых растворов, либо колонковой трубой. Шнековый, ударно-канатный и вибрационный методы не применяются.
  • Если скважина опускается ниже водоносного горизонта, нельзя понижать уровень грунтовой воды.
  • Диаметр скважины и штампа не должны отличаться больше, чем на 10 мм.
  • Грунтовый слой должен быть толще или равным 1 , 5 высоты штампа.
  • Площадь исследуемого участка должна быть не менее 600 см2.
  • От завершения буровых работ до начала опытов должно пройти не более 2 часов (если скважина находится выше уровня водоносного горизонта) или 30 минут (при расположении ниже водоносного горизонта).
  • Перед началом испытаний отбирают несколько грунтовых проб для определения физических и механических характеристик в лаборатории.

  Для обеспечения горизонтальной нагрузки используется прессиметр.

  Его составные части:

  • Зонд с одним либо двумя раздвижными секторными штампами из стали
  • Нагрузочно-разгрузочный прибор, который передает и одновременно измеряет давление от штампа
  • Устройство, фиксирующее движение штампа и фактическое давление

  Давление измеряется с погрешностью до 5%, перемещение штампа – с точностью до 0,1 мм.

  Перед началом измерений делают тарировку оборудования – определяют величину давления и диапазон движений штампа. Затем прессиметр опускают в скважину до самой глубокой точки. Постепенно его перемещают вверх.

  Порядок проведения опытов:

  Нагрузку передают ступенями. Величину давления на каждой из них для разных типов грунтов вы найдете в таблице ниже.

  

  

  

  Результаты записывают в рабочий журнал. На их основе выстраивают график. На оси абсцисс откладывается давление , на оси ординат – изменение высоты грунтового столбика. За нулевую точку берут деформации, возникшие под действием собственного веса. Конечные точки ограничиваются размерами графика.

  Расчет модуля деформации:

  

  Таблицу значений коэффициента Кᵣ для разных типов грунтов при медленном варианте испытаний мы поместили ниже.

  

  Далее – таблица значений коэффициента Кᵣ для разных типов грунтов при быстром испытании.

  

  Коэффициент также определяется в лаборатории методом компрессионного сжатия. Его необходимо проводить при исследовании слоистых массивов. В них деформации значительно отличаются по разным направлениям.

  Формула для вычисления коэффициента:

  

  Определяя модуль деформации любым из способов, важно учитывать конкретные нагрузки, которые будут оказываться на массив. Также следует предвидеть неравномерность осадки из-за неоднородности грунта. Поэтому пробы всегда берут в нескольких точках. Деформацию изучают при разной силе давления.

  Практическое значение модуля деформации

  Грунт под зданиями или дорожным полотном всегда дает усадку. Это происходит вследствие деформации массива. Лишь незначительная часть усадок восстанавливается. Большинство деформаций в грунте устойчивые.

  Модуль помогает предвидеть степень изменений в основании под фундаментом.

  Он активно используется в таких сферах:

  • Частном и промышленном строительстве
  • Дорожном и железнодорожном строительстве
  • При возведении дамб, плотин и других инженерных конструкций
  • При благоустройстве территории

  В частном и промышленном строительстве, при возведении инженерных конструкций модуль деформации помогает рассчитать время и степень усадки под давлением фундамента и самого здания. Также с его помощью можно определить , как и насколько необходимо трамбовать грунт, каким образом его можно укрепить.

  В дорожном строительстве важно определить предельные нагрузки на дорожное полотно, при котором оно не будет деформироваться. Модуль вычисляют как для самого грунтового основания, так и для разных слоев дорожной одежды.

  При благоустройстве территории важно, чтобы тротуары и пешеходные зоны не проваливались и не деформировались. Разумеется, нагрузки на этих участках меньше, чем на проезжей части. Но грунт способен оседать от массы самого покрытия (асфальта, плитки). Поэтому так важно рассчитать, какой вес он способен выдержать. Это может стать решающим фактором при выборе типа покрытия.

  Вычисление модуля деформации грунта – сложный процесс, требующий профессионального подхода. Провести исследования самостоятельно невозможно, ведь для этого требуется специальное оборудование. Лучше всего заказать услугу в фирме , занимающейся геодезическими исследованиями. Если их не провести, есть риск, что здание со временем перекосится, на стенах и фундаменте появятся трещины.

  Модуль деформации грунтов

  Все известные и применимые методы и способы определения модуля деформации — стабилометрические и компрессионные испытания, испытания грунтов радиальными и лопастными прессиометрами и штампами, — дают не одинаковые результаты при испытаниях на объекте одних и тех же грунтов.

  

  При этом полученный модуль деформации, при проведении компрессионных испытаний, может отличаться в пять раз от результатов штамповых испытаний. А иногда в некоторых, схожих условиях полученные результаты штамповых и компрессионных испытаний оказываются близкими к друг другу.

  Физические характеристики, глинистых и песчаных грунтов, плотность, влажность, пористость, карбонатность и др. присущие грунтам не зависят от метода определения. Каким бы методом эти характеристики не определялись, они будут практически одинаковыми или очень близкими.

  Наиболее достоверными методами определения деформационных характеристик грунтов считаются штамповые испытания, позволяющие исследовать грунты в условиях естественного залегания. Модуль общей деформации грунтов, который определен методом штампа называется штамповый модуль деформации. Эта величина является основой при расчете осадок фундаментов согласно СП 22.13330.2016. Модуль общей деформации по результатам штамповых испытаний или штамповый модуль деформации рассчитывается по экспериментальным данным на основе теории линейно-деформируемого полупространства. Наиболее важное положение применения теории к грунтам – условие обеспечения линейной (пропорциональной) связи между напряжениями и деформациями. Для того, чтобы корректно применять теорию линейно-деформированной среды и на ее основе производить вычисления модуля общей деформации грунта необходимо определять его на линейном участке экспериментального графика «осадка-давление» построенного по результатам штамповых испытаний.

  

  В лабораториях для установления модуля деформации используются методы компрессионного и трехосного сжатия. В одометрах (компрессионных приборах) сжатие образца производится без возможности его бокового расширения. Искомый параметр получают расчетом при определении деформации с учетом изменении давления от природного (вызванного собственным весом грунта) до предполагаемого давления от приложенной нагрузки.

  Поэтому деформационные характеристики не однозначны и не могут быть представлены одним методом, и должны характеризоваться полевыми и лабораторными методами исследования, типом фундамента, конкретным сооружением, размерами нагрузок.

  Это важное обстоятельство нормативно закреплено в СП 47.13330.2012 и СП 47.13330.2016.

  Компания «ГеоАльянс» предоставляет комплексные и отдельные услуги в области инженерных изысканий в Татарстане и по всей Российской Федерации. Работаем согласно государственным стандартам, предоставляя заказчикам официальные отчеты о состоянии почв на выбранном участке. Мы выполним работы в наиболее короткие сроки. Обсудить все детали и получить консультацию относительно проведения работ вы можете по телефону или по средствам электронной почты:

  Похожие публикации:

  1. Высота сжатой зоны бетона круглого сечения
  2. Какая вертикальная гидроизоляция делается для стен подвалов при отсутствии грунтовых вод
  3. Какая толщина стен между квартирами
  4. Подрез в двери газифицированного помещения