Полевые испытания методом вращательного среза

Используют для определения сопротивления сдвигу в глинистых грунтах, илах и заторфованных грунтах на глубинах 10…12 м.

Рис. 3.26. Схема (а) и результаты (б) полевых испытаний методом вращательного среза.

Для этого в забой скважины 1 (рис. 3.26.а) погружается четырёхлопастная крыльчатка 2 на глубину более высоты крыльчатки h от отметки забоя. Крыльчатка соединена штангой 3 со специальным вращающим устройством 4. Обычно диаметр крыльчатки d составляет 60…100 мм при соотношении h/d = 2. Вращая крыльчатку вокруг оси, производят срез грунта по всей поверхности образующегося цилиндра. Достижение при некотором угле поворота Θ; рад наибольшего значения крутящего момента M_max свидетельствует о срезе грунта, находящегося в ненарушенном состоянии. Последующее вращение крыльчатки (обычно 4…5 полных оборота) приводит к установлению постоянного значения крутящего момента M_min (рис. 3.26.б), что соответствует сопротивлению сдвигу грунта нарушенного состояния. Физически это соответствует понятиям пикового и остаточного сопротивления сдвигу, приведённым на рис. 3.22.б.

Тогда пиковое и остаточное сопротивления сдвигу могут быть определены по формулам:

; (3.66)

, (3.67)

где .

Сопротивление сдвигу, полученное методом вращательного среза, представляет собой обобщённый показатель прочности грунта, включающий и сцепление и трение. С некоторым приближением можно считать, что при достижении остаточного сопротивления сцепление практически равно нулю (с ≈ 0), величину φ; можно определить из формулы

, (3.68)

где ξ; - коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя;

σ_zg - природное давление вышележащих слоёв грунта в уровне середины крыльчатки.

В последнем случае величина сцепления составит

. (3.69)

Ю.Г. Трофиментов и Л.Н. Воробков приводят данные, что при h/d = 2 и заглублении верха крыльчатки от забоя не менее чем на 5d, используя начальную (линейную) часть зависимости , можно определить модуль деформации грунта по формуле

, (3.70)

где Θ; - угол поворота крыльчатки при крутящем моменте М.