Испытание грунтов на сдвиг в условиях природного залегания приборами лопастного сдвига

Испытание заключается в измерении максимального крутящего момента, возникающего при срезе грунта во время вращения в нем крестообразной лопасти.

Для испытаний при зондировании торфяных залежей, пластов сапропелей и илов рекомендуется использовать прибор сдвигомер-крыльчатку конструкции Калининского политехнического института СК-8 или сдвигомер-крыльчатку БелдорНИИ.

Методика испытаний грунтов сдвигомером-крыльчаткой СК-8 (рисунок В.1) заключается в следующем. Измерительная головка надевается на переходник, в отверстие переходника и упора завинчивается стопорный винт. Затем при помощи рукоятки крыльчатка погружается в грунт на полную высоту. Проверяется положение стрелки индикатора, и циферблат устанавливается на нуль. После указанных операций и проверки вертикального положения штанг, обеими руками осуществляется поворот измерительной головки по часовой стрелке. По мере роста угла поворота отклонение стрелки индикатора возрастает. В процессе поворота следят за стрелкой индикатора до тех пор, пока не прекратится ее отклонение и не начнется спад. Положение стрелки, соответствующее началу ее обратного движения, представляет собой искомое значение. Эта величина записывается в журнал. Обычно разрушение грунта происходит при углах поворота от 20^o до 60^o.

Рисунок В.1 ¾ Конструкция сдвигомера-крыльчатки СК-8

1 ¾ крыльчатка; 2 ¾ устройство для учёта трения штанг; 3, 4 ¾ штанги, соединённые резьбовыми переходниками; 5 ¾ измерительная головка с рукояткой; 6 ¾ индикатор часового типа

Влияние трения по штангам учитывается следующим образом. После заглубления крыльчатки до заданной глубины прибор слегка поднимают (на 10 – 15 мм) при помощи ручек. При этом лопасти отключаются от штанг. Далее осуществляется поворот штанг с фиксацией по индикатору усилия, идущего на преодоление трения штанг о грунт. После этого штанги опускаются и приводятся в зацепление с крыльчаткой. Далее осуществляется поворот с включенной крыльчаткой.

По окончании испытания прибор извлекается из грунта. Для отвинчивания штанг можно пользоваться стопорным винтом. При погружении и извлечении прибора необходимо следить за тем, чтобы движение штанг осуществлялось по вертикали. Если при погружении и повороте крыльчатки встречаются пни или камни, то необходимо извлечь прибор из грунта и попытаться углубить его в другом месте.

Крыльчатки имеют следующие размеры: Н = 100 мм, D₁ = 54 мм и D₂ = 75 мм.

По результатам испытания вычисляют сопротивляемость грунта сдвигу, именуемую условным сцеплением С_усл,

t = С_усл = , (В.1)

где М_кр – крутящий момент, значение которого устанавливается по тарировочной кривой (по оси ординат откладывают показания индикатора D l, по оси абсцисс – М_кр в зависимости от значения D l = D l _полн – D l _тр);

D l _полн – показания индикатора (максимальное число делений в процессе поворота крыльчатки в грунте ненарушенной структуры);

D l _тр – максимальное число делений при отклонении стрелки индикатора в процессе поворота штанг без крыльчатки (при необходимости учета трения грунта о штанги);

К₁ – постоянная прибора, определяемая по выражениям:

К₁ = 0,5p D²(D/6 + Н) при повороте крыльчатки у поверхности толщи или на дне скважины (при срезе одной торцовой поверхностью крыльчатки);

К₁ = 0,5p×D²(D/3 + Н) при срезе в толще грунта обеими торцовыми поверхностями крыльчатки;

здесь Н, D – высота и диаметр крыльчатки.

Результаты испытаний представляют в виде эпюр изменения сопротивления сдвигу по глубине (рисунок В.2). Количество точек испытаний по глубине назначают с учетом слабой толщи и особенностей ее геолого-литологического строения.

Обычно испытания проводят через 0,5 – 1 м по глубине; при этом в каждом слое мощностью не менее 1 м следует назначать не менее трех точек испытаний по глубине в пределах одной скважины.