Прессиометрические испытания

Испытания грунтов прессиометром обычно используют для определения деформационных характеристик связных и трещиноватых скальных грунтов. Имеются также предложения для определения прочностных характеристик связных грунтов.

Рис. 3.25. Схема (а) и результаты (б) полевых испытаний грунта прессиометром:

I, – фаза уплотнения; II – фаза развития пластических деформаций.

Испытания проводят в буровых скважинах 1 (рис.3.25.а) диаметром обычно и глубиной до 25…30 м. Одна из конструкций прессиометра, погружаемого в скважину, представляет собой трёхкамерное цилиндрическое устройство, где средняя камера 2 является рабочей, а крайние камеры 3 предназначены для обеспечения в среднем горизонтальном сечении рабочей камеры условия осесимметричной плоской деформации. Прессиометр крепится на штаге 4, внутри которой имеется канал, служащий для передачи давления в камеры устройства. Оболочка прессиометра изготавливается из прочной вертикально армируемой резины, и после начального обжатия боковая поверхность всех трёх камер плотно прилегает к стенкам скважины.

Суть такого испытания заключается в следующем. Через канал в штанге в камеры прессиометра под давлением с помощью компрессора подаётся рабочая жидкость. Давление жидкости в камерах передаётся на стенки скважины, что вызывает обжатие окружающего грунта. Для каждой ступени обжатия в стабилизированном состоянии измеряется с помощью манометра давление р и по величине расхода жидкости – увеличение диаметра скважины в середине рабочей камеры Δd. График деформаций грунта, окружающего скважину, при возрастании давления показан на рис. 3.25.б.

В начальной стадии эксперимента при линейной зависимости , используя решение Ляме, можно определить модуль деформации окружающего грунта по формуле

. (3.64)

Применение такого испытания целесообразно при изотропных грунтах, которые обладают одинаковой деформативностью в вертикальном и горизонтальном направлениях. Конечно, бурение скважины частично изменяет напряжённое состояние грунта вокруг скважины, что создаёт погрешности при определении модуля деформации.

Для определения методом прессиометра прочностных характеристик грунта, окружающего скважину, давление должно быть увеличено до получения явно нелинейной зависимости , т. е. развития в обжимаемой зоне грунта пластических деформаций. Тогда, определив, как это показано на рис. 3.25.б, величину критического давления р_кр, соответствующую формированию в грунте фазы пластического деформирования, можно на основе решения смешанной упругопластической задачи определить прочностные характеристики грунта.

Например, З.Г. Тер-Мартиросян рекомендует, проводя несколько испытаний в пределах одного инженерно-геологического элемента на разных глубинах z от поверхности грунта, определять значения φ; и с с помощью следующей формулы:

, (3.65)

где ; .