Спосіб визначення коефіцієнта анізотропії грунту методом пенетрації

Спосіб визначення коефіцієнта анізотропії грунту методом пенетрацм, який включає зачи щення не менше двох суміжних ділянок поверхні грунту до форми площин, розташованих під різними кутами а до горизонту, та пенетрацію кожної з ділянок за напрямом, перпендикулярним їй, наконечником у вигляді чотиригранної піраміди, протилежні грані якої попарно-симетричні, при цьому бічні грані виконані угнутими, а робочі - плоскими з кутами при вершині до 90°, але звичайно 30°, на глибину, що не перевищує висоту конуса, з фіксацією глибини занурення наконечника h та зусилля Р, яке для цього необхідне, який відрізняється тим, що пенетрацію за кожним напрямом здійснюють послідовно не менше ніж чотирма наконечниками з різними кутами між робочими гранями, наприклад [3 =20, 15, 10 та 5° з наступним визначенням питомого опору пенетрацм для кожного з напрямів пенетрацм та кожного кута [З, розрахунком значень коефіцієнта анізотропії грунту nRa для ВІДПОВІДНИХ кутів [3, апроксимацією даних залежності значень коефіцієнта nRQ від кута [З, наприклад за степеневою функцією, і екстраполяцією їх до величини коефіцієнта анізотропії грунту, що відповідає значенню кута [3=0° О о Винахід відноситься до будівництва, а саме до способів дослідження грунтів з анізотропними властивостями Відомий спосіб визначення коефіцієнту анізотропії грунту методом пенетрацм [1, с 277 - 278], що вміщує в себе зачищення не менш двох суміжних ділянок поверхні грунту до форми площин, розташованих під різними кутами а до горизонту, звичайно а=0 та 90°, та пенетрацію кожної з ділянок за напрямом, перпендикулярним їй, конічним наконечником, звичайно з кутом при вершині ЗО , на глибину, що не перевищує висоту конуса, з фіксацією глибини занурення наконечника h та зусилля Р, яке для цього необхідне Питомий опір пенетрацм для кожного з напрямів пенетрацм визначають за формулою R=P/ri Коефіцієнти анізотропії фунту за результатами пенетраційних випробувань розраховують за формулою nRa-Ra/R . де Ra - питомий опір пенетрацм за результатами випробувань під кутом а до горизонтальної площі, R - питомий опір пенетрацм за результатами випробувань під кутом а=0 до горизонтальної площі Недоліками цього способу є непристосованість його до визначення властивостей грунтів, які мають анізотропні властивості Це пояснюється тим, що при випробуваннях грунтів пенетрацією вважається, що виміри проводяться в напрямі центральної осі наконечника, хоча фактично взаємодія грунту з наконечником відбувається за конічною поверхнею, твірна якої має кут з центральною віссю, що дорівнює половині кута при вершині 49904 наконечника При грунтах з ізотропними властивостями це не вносить суттєвих похибок, однак для грунтів з анізотропними властивостями кут між центральною віссю, що є напрямом дослідження, та твірною вздовж якої дійсно відбувається взаємодія грунту з наконечником призводить до того, що у виміри вносяться значні похибки й результати не мають достовірності Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб визначення коефіцієнту анізотропії грунту методом пенетрацм [2, с 42 - 45, рис 1, ж], що включає зачищення не менш двох суміжних ділянок поверхні грунту до форми площин, розташованих під різними кутами а до горизонту, звичайно а=0 та 90°, та пенетрацію кожної з ділянок за напрямом, перпендикулярним їй, наконечником у вигляді чотиригранної піраміди, протилежні грані якої попарно - симетричні, при цьому бічні грані виконані угнутими, а робочі - плоскими з кутами при вершині до 90°, але звичайно 30°, а між робочими гранями кут р до 0°, але звичайно (3=8-15°, на глибину, що не перевищує висоту конуса, з фіксацією глибини занурення наконечника h та зусилля Р, яке для цього необхідне Питомий опір пенетрацм для кожного з напрямів пенетрацм визначають за формулою R=P/h2 Коефіцієнти анізотропії грунту за результатами пенетраційних випробувань розраховують за формулою nRa-Ra/R . де Ra - питомий опір пенетрацм за результатами випробувань під кутом а до горизонтальної площі, R, - питомий опір пенетрацм за результатами випробувань під кутом а=0 до горизонтальної площі Ознаками, загальними з об'єктом, що заявляється, є зачищення не менш двох суміжних ділянок поверхні грунту до форми площин, розташованих під різними кутами а до горизонту, звичайно а=0 та 90°, та пенетрація кожної з ділянок за напрямом, перпендикулярним їй, наконечником у вигляді чотиригранної піраміди, протилежні грані якої попарно - симетричні, при цьому бічні грані виконані угнутими, а робочі - плоскими з кутами при вершині до 90°, але звичайно 30°, на глибину, що не перевищує висоту конуса, з фіксацією глибини занурення наконечника h та зусилля Р, яке для цього необхідне Недоліками прототипу є невисока точність визначення коефіцієнту анізотропії грунту внаслідок того, що коефіцієнт анізотропії визначається лише при якомусь одному куті між робочими гранями наконечника й немає можливості визначити значення коефіцієнту анізотропії грунту для дійсного напряму дослідження властивостей грунту, тобто випадку, коли кут між центральною віссю та робочими гранями наконечника дорівнює 0° В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу визначення коефіцієнту анізотропії грунту методом пенетрацм, в якому новою ПОСЛІДОВНІСТЮ пенетрацм за кожним напрямом з використанням при цьому набору наконечників з різними кутами між робочими гранями забезпечується можливість визначення коефіцієнту анізот ропії грунту для дійсного напряму дослідження його властивостей, чим підвищується точність визначення цього коефіцієнту Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення коефіцієнту анізотропії грунту методом пенетрацм, який включає зачищення не менш двох суміжних ділянок поверхні грунту до форми площин, розташованих під різними кутами а до горизонту, звичайно а=0та 90°, та пенетрацію кожної з ділянок за напрямом перпендикулярним їй наконечником у вигляді чотиригранної піраміди, протилежні грані якої попарно - симетричні, при цьому бічні грані виконані угнутими, а робочі - плоскими з кутами при вершині до 90°, але звичайно 30°, на глибину, що не перевищує висоту конуса, з фіксацією глибини занурення наконечника h та зусилля Р, яке для цього необхідне, згідно винаходу пенетрацію за кожним напрямом здійснюють послідовно не менш, ніж чотирма наконечниками з різними кутами між робочими гранями, наприклад [3=20, 15, 10 та 5° Суть винаходу полягає в тому, що після визначення питомого опору пенетрацм для кожного з напрямів пенетрацм та кожного кута [3 між робочими гранями наконечника за формулою R=P/h2 і розрахунку коефіцієнтів анізотропії грунту для ВІДПОВІДНИХ кутів [3 між робочими гранями наконечника за виразом nRa-Ra/R значення коефіцієнту анізотропії грунту для дійсного напряму дослідження його властивостей, тобто випадку, коли кут між центральною віссю та робочими гранями наконечника дорівнює 0°, визначають шляхом апроксимації експериментальних даних залежності значення коефіцієнту анізотропії грунту nRa від значення кута [3 між робочими гранями наконечників, тобто nR3=f(p), з подальшою екстраполяцією їх до величини коефіцієнта анізотропії грунту, що відповідає значенню кута [3=0°, наприклад за степеневою функцією В якості пенетрометрів можуть бути використані польовий динамометричний пенетрометр ПД2М, м ікро пенетрометр МВ-2, тощо Прикладом реалізації способу може служити визначення коефіцієнту анізотропії суглинку лесового, легкого пилуватого, твердого методом пенетрацм Після зачищення двох суміжних ділянок поверхні цього грунту до форми площин, розташованих під кутами а=0 та 90° до горизонту, кожну з ділянок було пропенетровано за перпендикулярним їй напрямом польовим динамометричним пенетрометром ПД-2М послідовно чотирма наконечниками у вигляді чотиригранних пірамід, протилежні грані яких попарно - симетричні, при цьому бічні грані виконані угнутими, а робочі - плоскими з кутами при вершині 30° та кутами між робочими гранями рі=20°, р2=15°, рз=Ю°, р4=5° Значення коефіцієнту анізотропії грунту для різних кутів р склали для pi=20°-nRa=9o-0,80, р2=15°-nRa=0,77, рз=10°-nRa=0,72, р4=5°-пРа=0,65 Після апроксимації дослідних даних степеневою функцією отримана залежність значення коефіцієнту анізотропії грунту nR3=9o від значення кута р між робочими гранями наконечників у такому вигляді 5 49904 6 5 NRa=9o-0,5+0,68(3° , Исследование анизотропии лессовидных грунтов при коефіцієнтах кореляції г=0,997 та варіації вокруг фундаментов в пробитых скважинах метоv=0,0087 При екстраполяції цієї залежності до дом пенетрации// Труды 3 Украинской научнозначення кута [3=0° величина коефіцієнта анізоттехн конф по механике грунтов и фундаменторопм грунту склала nR3=9o-0,5 строению «Механика грунтов и фундаментостроеТаким чином, описаний спосіб дозволяє підниє» Т 2, Одесса, 1997-С 277 - 278 вищити точність визначення коефіцієнту анізотро2 Зоценко М Л , Винников Ю Л , Гергель О М пм грунту при інженерно-геологічних вишукуваннях Статичне зондування грунтів при дослідженнях для будівництва основ гідромеліоративних систем// Актуальні проДжерела інформації, на які є посилання в опиблеми водного господарства Збірник наукових сі статей Т 1 , Рівне, 1997 -С 42 - 45 1 Винников Ю Л , Гергель А Н , Лысенко И Н ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71