Способ определения напряженного состояния грунтового массива

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к исследованию напряжений в грунтовом массиве под действием работающих горнотранспортных машин. Цель изобретения - расширение информативности способа за счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве. Для этого производят статическое зондирование массива и дополнительно измеряют нормальные напряжения в массиве по глубине. На отобранных образцах производят компрессионно-зондировочные испытания и дополнительно сдвигают образцы в скашивающем приборе после уплотнения их на каждой из ступеней давления, величины которых соответствуют ступеням в компрессионно-зондировочный испытаниях. По измеренным данным строят графики зависимости осадок от нормальных и касательных напряжений при сдвиге. Касательные напряжения в массиве по глубине определяют по этим графикам с учетом измеренных нормальных и найденных по данным статического зондирования эквивалентных напряжений. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (g1)g Е 02 Э 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4397569/23-33 (22) 28.03.88 (46) 07.07.90. Бюл. 9 25 (71) Государственный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и проектный институт угольной промьпиленности "УкрНИИпроект" (72) Л.П.Загоруйко (53) 624 .1 31 .386(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1060757, кл. Е 02 D 1/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 796306, кл. Е 02 D 1/00, 1 981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО

СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВОГО МАССИВА (57) Изобретение относится к строи . тельству, а именно- к исследованию напряжений в грунтовом массиве под действием работающих горнотранспортных машин. Цель изобретения — расширение инФормативности способа за

Изобретение относится к строительству и горному делу, в частности к способу исследований напряжений в грунтовом массиве, преимущественно в насыпных грунтах под действием работающих горнотранспортных машин, и может быть использовано для решения практических задач при определеВ нии осадок и несущей способности грунтовых оснований.

Цель изобретения — расширение информативности способа за счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве.

„„SU„„1576661

2 счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве. Для этого производят статическое зондирование массива и дополнительно измеряют нормальные напряжения в массиве по глубине. На отобранных образцах производят компрессионно-зондировочные ис.пытания и дополнительно сдвигают образцы в скашивающем приборе после уплотнения их на каждой из ступеней давления, величины которых соответствуют ступеням в компрессионно-зондировочных испытаниях. По измеренным данным строят графики зависимости осадок от нормальных и касательных напряжений при сдвиге. Касательные напряжения в массиве по глубине определяют по этим графикам с учетом измеренных нормальных и найденных по дан- С ным статического зондирования эквивалентных напряжений. 4 ил.

На фиг. 1 показаны эпюры распределения напряжений по глубине: кривая 1 — нормальных (no показаниям

fl датчиков), кривая ? — эквивалент-. ных ((по данным статического зонЭ дирования), кривая 3 — приведенных касательных 7 д, Фиг. 2 — распределение сопротивлений зондированию (q) .по глубине массива (Z) на Фиг.3 .— зависимость сопротивления -зондированию (q) от нормальных напряжений (6) в одометре; на Фиг. 4 — зависимость относительных осадок от нормальных и касательных напряжений — (") 1 576661

Способ осуществляют следующим об разом.

До установки машины в массиве раз* мешают датчики давления посредством горных выработок (щели, скважины, шурфы) на разной глубине в пределах активной зоны сжатия, Фиксирук1т показания датчиков в процессе передвижения машины по месту размещения дат- 10

:чиков, Ilo. среднемаксимальным давле ниям строят эпюру распределения нор( (.мальных напряжений по глубине (Фиг.1., кривая. 1) . Данные напряжения считаются приведенными нормальными компо- 5 нентами, действующими равномерно по

rоризонтальным площадкам.

После того, как машина проработала на месте установки датчиков некоторое время и сместилась в сторону, вблизи от датчиков производят стагическое зондирование массива и по результатам строят графики q = f(Z) распределения сопротивления зондированик (q) по глубине массива (Е). 25

Затем отбирают из отвала образцы, помещают в. крупногабаритный компрессионный прибор (одометр) и производят многократное статическое зондирование через отверстие в штампе,одометра при 30 разных ступенях сжимающего давления (6 ) . IIo результатам испытаний строят и зависимость q = f (6 ) сопрогивления и зондированию от нормальных напряжений (фиг. 3), 35

При.помощи графиков q = Е(Е) и

f (Q„) . определяют в разных точках по глубине значения эквивалентных напряжений .(Ь ), при этом для разных глубин находят значения q по графику 40 . q = Е(Е), а затем соответствующие им значения 6 по графику. q=f („ и строят график Ь = f (Z) (фиг.1, кривая 2) .

На образцах, отобранных из того же,5 отвала, проводят серию компрессионносдвиговых .испытаний в. скашивающем приборе, При разных ступенях нормального давления (b .)в процессе перекашиваhj ния образца Фиксируют нарастающие ка50 сательные напряжения (i,) и соотвеч"1 ствующие им нарастаюшие относительные осадки (е .) образца, Do результатам \ испытаний строят зависимость е =

Е(g,7), Затем с помощью эпюр расn ". пределения нормальных и эквивалентных 55 напряжений (Фиг.1, кривые 1 и 2) и деформативно-прочностной характеристики е = Е. („, ) определяют приведенные касательные напряжения на раз- ных глубинах и строят соответствующую эпюру (фиг.1, кривая 3). Для этого на графике распределения напряжений (Фиг .1) определяют для разных глубин (через 0,5-1,0 м, начиная от поверхности) величины приведенных нормальных (по кривой 1) и эквивалентных (по кривой 2) напряжений.

На граФике е = f (6, 7) откладывают найденные значенйя эквивалентных напряжений 6 ; по оси абсцисс и or каждого из нйх проводят вертикаль до пересечения с нижней обертывающей (компрессионной) кривой, а затем через точки пересечения их— горизонтали в направлении оси ординат. На том же граФике е = f(6 Я )

9 откладывают значения приведенных нормальных напряжений (по оси абсцисс), а от них проводят вертикали до пересечения с горизонталями, отвечающими эквивалентным напряжениям для соответствующих глубин. Полученные точки пересечения будут находиться. между верхней и нижней обертывающими графика е = Е(Ь, С) в поле кривых (пунктирных) равных касательных напряжений (изо-,), каждая из которых имеет определенное значение Ф и позволяет найти промежуточные значения (между соседними линиями) путем интерполяции. По значениям ближайших или пересекающих найденные точки линий изо- С определяют касательные напряжения для соответствующих Р глубин и строят график (Фиг,1, кривая 3).

Например, на глубине 0,55 м (фиг.1) по кривым 1 и 2 определяются величины

& = 0,3 ИПа, Ь„= 0,2 МПа. Эти значения откладывают на графике (фиг.4), а затем по направлениям, указанным стрелками, на графике находят точку, в которой Я „ =0,054ИПа.

Каждому значению эквивалентных напряжений могут отвечать разные соотношения нормальных и касательных напряжений, равноценных по эфФекту уплотнения. Однако в каждом ряду единственное значение приведенного касательного напряжения определяется из" вестным значением приведенного нормального напряжения (измеренного датчиками) .

Укаэанные исследования достаточно провести один раз на любом однородном грунте, например, в период промьш лен15766

15 цов (/Па

qoe

4бб

/5 фиГ 1 ных испытаний машины. Полученные эпюры можно считать паспортными данными .машины и в дальнейшем использовать в решениях по осадкам грунтов на любых других породах, для Которых будут получены в скашивающих приборах деформативно-прочностные. характеристики, Использование предлагаемого способа позволяет определять приведенные касательные напряжения, с помощью которых вычисляются действительные объемные деформации, как отдельных слоев, так и осадки массива в целом под ходовыми устройствами машин.

Формула изобретения

Способ определения напряженного ?0 состояния грунтового массива, включающий статическое зондирование массива с определением сопротивления зонду, отбор образцов грунта, иК компрессионное уплотнение с последун1щим эонди- .25 рованием тем же наконечником с определением. сопротивления зонду, по" строение графиков зависимости удельного сопротивления зонду от сжимаю61 6 щих давлений и по результатам зонди- ° рования массива определение по графикам эквивалентных по эффекту уплотнения напряжений в массиве, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це- лью расширения информативности способа за счет определения касательных напряжений по горизонтальным площадкам на разной глубине в массиве, дополнительно измеряют нормальные на-. пряжения в массиве по глубине и уплотняют дополнительные образцы грунта в скашивающем приборе при ступенях нормального давления, соответствующих ступеням в компрессионнозондировочных испытаниях, .производят

- сдвиг этих образцов после уплотнения на каждой ступени, измеряют осадки образцов в процессе уплотнения и сдвига до величины его предельного значения с последующим построением. граФика зависимости измеренных осадок от нормальных и касательных напряжений при сдвиге,а касательные напряжения в массиве по глубине определяют по указанным графикам с учетом найденных эквивалентных и измеренных нормальных напряжений.

1576661,Pfi7a о

Zg 4,о 6.o ao

oz

И (О 6.4 ), #fan

Фи 3

Фис +,0,49

Тираж 542

Подписное

ЬИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .(роизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор А. Мотыль

Заказ 1835

О Яма

Фиг. 4 .Составитель Г. Мартынова

Texpeд Л.Сердюкова Корректор О.Ципле