Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Механические свойства нескальных (рыхлых и мягких) пород, исследуемых в механике грунтов, полностью обусловлены запросами строительства, а точнее, существующими методами проектирования и расчета оснований сооружений, а также естественных и искус­ственных откосов. При описании механических процессов бурения геологоразведочных и инженерно-геологических скважин показатели механических свойств грунтов применяют при разработке методики и техники отбора образцов грунтов из скважин, при обосновании параметров породоразрушающих инструментов и режимов бурения, использования буровых скважин для проведения в них полевых исследований грунтов, оценке устойчивости стенок скважин и т. д.

Прочностные характеристики грунтов, как правило, определяют в лабораторных условиях на образцах грунта с помощью сдвиговых приборов и стабилометров либо непосредственно в полевых условиях с помощью лопастных установок, статического и динамического зондирования. К важнейшим прочностным характеристикам грунта относят угол внутреннего трения ф (или коэффициент внутреннего трения J) и коэффициент сцепления или просто сцепление, обозначаемое во всех строительных нормативных документах буквой С. В бурении для подобных расчетов вовсе не обязательно определять эти характеристики на образцах грунта. Для этого можно воспользоваться их табличными значениями.

Напряжения и деформации в грунте рассчитывают на основе оценки так называемого общего модуля деформации грунта Еа, который по физическому смыслу близок модулю деформации первого рода для твердых веществ, о котором упоминалось выше. Модуль деформации грунтов также определяют в лабораторных условиях на компрессионных приборах и в стабилометрах либо непосредственно в поле с помощью постановки штамповых опытов в шурфах и скважинах, а также путем проведения динамического и ударно-вибрационного зондирования. В двух последних случаях результат получается приближенным. Для проектных расчетов в буре­нии можно пользоваться табличными значениями модуля деформации.

Значения удельных сцеплений С„ углов внутреннего трения Ф„ и модулей деформаций Е песчаных и глинистых грунтов четвертич­ных отложений приведены в табл. 2.36—2.38.

Значения удельных сцеплений С„ (105 Па), углов внутреннего греиия ф„ ;’ (градус), модулей деформации Е (10s Па) песчаных грунтов четвертичных! отложений Пески Характеристика грунтов Коэффициент пористости е 0.45 0.55 0,65 0.75 Гравелистые и круп­ С„ 0,02 0,01 — — ные фл 43 40 38 — Е 500 400 300 Средней крупности с„ 0,03 0,02 0,01 Фл 40 38 35 Е 500 400 300 — Мелкие с„ 0,06 0,04 0.02 фл 38 36 32 28 Е 480 380 280 180 Пылеватые с„ 0,08 0,06 0,04 0,02 Фл 36 34 30 26 Е 390 230 180 110

В табл. 2.39 приведены ориентировочные значения физико-меха­нических свойств глинистых грунтов.

Для расчета различных процессов бурения разведочных и ин­женерно-геологических скважин нередко возникает необходимость в данных о сопротивлениях нескальных грунтов внедрению в них различных породоразрушающих инструментов. Следует подчеркнуть, что эти сопротивления могут колебаться в чрезвычайно широких пределах, поэтому все приводимые ниже данные являются ориен­тировочными.

Сопротивления подразделяются на так называемые лобовые и бо­ковые. Для их оценки можно использовать методику расчета несущей способности висячих свай (т. е. свай, несущая способность которых определяется сопротивлением по их торцу и боковой поверхности).

Несущую способность Ф висячей забивной сваи (квадратной сплошной, квадратной с круглой полостью, прямоугольной и полой круглой диаметром до 0,8 м), работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

Ф = т m„RF+ ubmffl I,), (2.9)

где т—коэффициент условий работы сваи в грунте, принимается т= 1; R—расчетнбе сопротивление грунта под нижним концом сваи; F—площадь опирания сваи о грунт; и-—наружный периметр попереч­ного сечения сваи; расчетное сопротивление r-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи; тв и лп/—коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения

Таблица 2.37 Значения удельных сцеплений С„ (105 Па) и углов внутреннего трения ф„ (градус) глинистых грунтов четвертичных отложений Виды глинистых Пределы норматив* Характеристика Характеристика грунтов при коэффициенте пористости грунтов ► тенции грунтов У, грунтов 0,45 0,55 0,65 0,75 0.85 0,95 1,05 Супеси 0<УЬ<0,25 с. 0,15 0,11 0,08 — — — — Ф» 30 29 27 — — — — 0,25 < У, <0,76 С„ 0,13 0,09 0,06 0,03 — — — ф» 28 26 24 21 — — — Суглинки 0<УЬ<0,25 с„ 0,47 0,37 0,31 0,25 0,22 0,19 — ф» 26 25 24 23 22 20 — 0,25 < У, <0,5 с„ 0,39 0,34 0,28 0,23 0,18 0,15 — ф» 24 23 22 21 19 17 — 0.5сУ, <0,75 С„ — — 0,25 0.2 0.16 0,14 0,12 ф» — ‘ — 19 18 16 14 12 0<УЬ<0,25 С„ — 0,81 0,68 0,54 0,47 0,41 0,36 ф„ — 21 20 19 18 16 14 Глины 0,25с,/. <0,5 С„ _ „ 0,57 0.5 0,43 0,37 0,32 ьЧ ф„ — — 18 17 16 14 11 0,5сУь<0,75 С„ — .ж 0,45 0,41 0,36 0,33 0,29 ф* — 15 14 12 10 7

■

Таблица 2.38 Значения модулей деформации глинистых грунтов Е Происхождение и возраст глинистых грунтов Виды глини­стых грунтов Пределы нор­мальных значе­ний консистен­ции грунтов Jh Модуль деформации грунтов Е. 105 Па. при коэффициенте пористо­сти е 0.35 0,45 0.55 0.65 0.75 0,85 0,95 1,05 1.2 1,4 1.6 Четвертич­ные отло­жения Аллюви­альные Делюви­альные Озерные Озерно-ал­лювиаль­ные Супеси 0—0.75 320 240 160 100 70 Суглинки 0<У^<0,25 0,25 < У, <0,5 0,5 < Л <0,75 — 340 320 270 250 220 190 170 170 140 120 140 110 80 110 80 60 50 _ .. . — Г лины 0<У, <0,25 0,25 сУ, <0,5 0,5 с У, <0,25 — — 280 240 210 210 180 150 180 150 120 150 120 90 120 90 70 — — — Флювио- гляциаль- ные Супеси 0<У, <0,75 — 330 240 170 110 70 — — — — — Суглинки 0<У, <0,25 0,25 сУ, <0,5 0,5 <УЬ< 0,75 — 400 350 330 280 270 220 170 210 170 130 140 100 70 — — — — Моренные Супеси Суглинки У, <0,5 750 550 450 — — — — — — — __ Юрские отложения окс­фордского яруса Глины 0,25 < J, <0 0< У, <0,25 0,25 с У, <0,5 — — — — — 270 240 250 220 220 190 160 150 120 100

Ориентировочные значения показателей физико-механических свойств глинистых грунтов (данные С. П. Абрамова)

		Глина			Суглинок
Состояние гли­нистого грунта	Объемная масса, I03 кг/м3	Угол внут­реннего тре­ния, градус	Сцепле­ние, 105 Па	Модуль осадки, мм/м	Объемная масса, 103 кг/м3	Угол внут­ реннего трения, градус
Твердое	2,15	22	1	2	2,15	25
Полутвердое	2,1	20	0,6	5	2,1	23
Тугопластичное	2,05	18	0,4	10	2	21
Мягкопластич­	1,95	14	0,2	15	1,9	17
ное Текучепластич­	1,9	8	0,1	25	1,85	13
ное Текучее	1,8	6	0,05	40	1,8	10

Продолжение табл. 2.39

	Суглинок		Супесь
Состояние гли­нистого грунта	Сцепление, 10s Па	Модуль осадки, мм/м	Объемная масса, 103 кг/м3	Угол внут­реннего трения, градус	Сцепле­ние, !05 Па	Модуль осадки, мм/м
Твердое	0,6	1	2,05	28	0,2	1
Полутвердое	0,4	3	2	26	0,15	2
Тугопластич­	0,25	7	1,95	24	0,1	3
ное Мягкопластич­	0,15	10	1,9	20	0,05	5
ное Текучепластич­	0,1	15	1,85	18	0,02	10
ное Текучее	0,05	25	1,8	14	—	15

Примечания. I. Объемная масса указана в водонасыщенном состоянии грунта. 2. Модуль осадки принят как показатель сжимаемости грунта в миллиметрах на 1 м мощности слоя при давлении ЗЧО5 Па.

свай на расчетное сопротивление грунта, определяемые по таблицам (mR—0,7-г 1,2; wiy=0,5^ 1); /(—толщина /-го слоя грунта.

Значения Ли/ представлены в табл. 2.40 и 2.41. Указанные в этих таблицах значения Ли/ при расчетах процессов бурения следует увеличивать на 15—25%.

Расчетные сопротивления пол нижним концом забивных свай и свай-оболочек, не заполненных бетоном, R, 10s Па

нижнего кон­ца сваи, м	гравели­ стых	крупных	—	средней крупности	мелких	пылева­ тых	—
	Глинистые	грунты при показателе консистенции ./,
0	0,1	0,2	0,3	0,4	0.5	0,6
3	75	66/40	■30	31/20	20/12	11	6
4	83	68/51	38	32/25	21/16	12.5	7
5	88	70/62	40	34/28	22/20	13	8
7	97	73/69	43	37/33	24/22	14	8,5
10	105	77/73	50	40/35	26/24	15	9
15	117	82/75	56	44/40	29	16,5	, 10
20	126	85	62	48/45	32	18	11
25	134	90	68	52	35	19,5	12
30	142	95	74	56	38	21	13
35	150	100	80	60	41	22,5	14

Глубина по-

Значение R для песчаных грунтов средней плотности

Примечания.

В случаях, когда в таблице значения выражены дробью.

числитель относится к пескам, а знаменатель — к глинам. 2. Для промежуточных глубин погружения свай и свай-оболочек и промежуточных значений консистенции Jг Глинистых грунтов значения R определяются интерполяцией.

Таблица 2.41

Расчетные сопротивления на боковой поверхности свай и свай-оболочек /, 105 Па

Значение / для песчаных грунтов средней плотности

Средняя глубина рас­положения слоя грунта.

крупных и средней крупност и

пылева — 1 ых

Глинистые грунты при показателе консистенции JL

1,0

0,2

0,3

0,4

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,12 0,17 0,2 0,22 0.24 0.25 0,26 0,27 0,28 0,3 0,32 0,34 0 36

0,03 0,04 0,06 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08

1 2 3 4 5 3 8 10 15 20 25 30 35

0,35 0,42 0,48 0,53 0,56 0,58 0,62 0,65 0,72 0,79 0,86 0,93 I

0,23 0,3 0,35 0,38 0,4 0,42 0,44 0,46 0,51 0,56 0,61 0,66 0,7

0,15 0,21 0,25 0,27 0,29 0,31 0,33 0,34 0,38 0,41 0,44 0,47 0,5

0,08 0,12 0,14 0,16 0,17 0,18 0,19 0,19 0,2 0,2 0,2 0,21 0,22

0,04 0,07 0,08 0,09. 0,1 0,1 0,1 0,1 0,11 0,12 0,12 0,12 0,13

0,02 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07

0,04 0,05 0,07 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,09 0,09

Примечание. Для промежуточных глубин погружения свай и свай-оболочек и промежуточных значений консистенции,// глинистых грунтов значения / определяются интерполяцией.

Удельное сопротивление сдвигу грунтов при ориентировочных расчетах может приниматься равным половине значения R, определя­емого по табл. 2.40.

В качестве ориентировочных можно принимать также следующие данные: предел текучести для глин высокопластичных плотных (50—100) 10s Па и сланцеватых (150—200) 105 Па.

Значения коэффициента относительной поперечной деформации р (коэффициент Пуассона) приведены ниже.

Песок…………………………………………………………………………………………….. 0,2—0,25

Супесь………………………………………………………………………………………………….. 0,15- -0,30

Глины и суглинки:

твердые и полутвердые……………………………………………………………………… 0,1—0,15

тугопластичные…………………………………………………………………………… 0,2 -0,25

пластичные…………………………………………………………………………………. 0—0,4

текучепластичные……………………………………………………………………….. 0,3—0,4

текучие………………………………………………………………………………………. 0,45—0,5

Торф………………………………. :…………………………………………………………….. 0,3—0,35

Комментарии запрещены.