Спосіб князькова статичних випробувань ґрунтів

1. Спосіб статичних випробувань ґрунтів, який відрізняється тим, що на підготовлену поверхню випробуваного ґрунту встановлюють штамп зі стійкою, що через муфту з'єднують з реперною системою з прогиномірами, далі стійку зі штампом навантажують за допомогою домкрата, використовуючи масу бурової установки як статичний упор, а потім за допомогою прогиномірів вимірюють величини осадок штампа. 2. Спосіб статичних випробувань ґрунтів за п. 1, який відрізняється тим, що за допомогою домкрата створюють дискретно змінюваний тиск штампа на ґрунт у 0,5-6 кГс/см2. 3. Спосіб статичних випробувань ґрунтів за кожним з пп. 1 і 2, який відрізняється тим, що випробуваний тиск створюють за допомогою домкрата, при цьому як статичний упор використовують бурову установку масою 8,0-15,0 тн. 4. Спосіб статичних випробувань ґрунтів за п. 1, який відрізняється тим, що навантаження штампа виконують ступенево, при цьому фіксують навантаження кожного ступеня. U 2 (19) 1 3 18134 4 У процесі досвіду навантаження ведуть ступіхідність наявності вантажу для створення статичнями до стабілізації осадки штампа від кожної стуного навантаження близько 12,5-25тн, трудомістпіні навантажень. кість підготовчих робіт, громіздкість устаткування і Критерієм умовної стабілізації прийняте збівелика вартість проведення іспитів. льшення осадки штампа 0,1мм за визначений час Відомий спосіб проведення іспитів ґрунтів медля різних ґрунтів. тодом спробних статичних навантажень, що реаліІспит проводять до навантажень, що трохи пезується у роботі «Пристрою для проведення іспиревищують навантаження на ґрунт від споруджентів гірських порід методом спробних статичних ня. навантажень» [В.Д. Ломтадзе. Інженерна геологія. Навантаження штампа роблять тарованими Ленінград, «Надра», 1978 p., c. 157-168, мал. IVвантажами чи монтується анкерна тверда конструI96], що включає похилі упори в стінки шурфу, кція при навантажені домкратом для сприйняття штамп, встановлений у шурфі, гідравлічний домкреактивних зусиль, крім того, може бути викорисрат, з'єднаний з упорами, а також прогиноміри. тана конструкція з упором у стінки гірської виробНавантажують штамп статичним навантаженням ки. за допомогою гідродомкрата з упором у бічні стінМетод платформи, що навантажується, тароки шурфу і фіксують осадкі штампа. ваними вантажами рідко застосуємий внаслідок Недоліками відомого способу з використанням нетехнологічності і причин організаційно-технічних. конструкції Н 11 ОСП є: Недоліком анкерної конструкції є різна реакція - необхідність проходки й облаштованості шуґрунтів на впровадження анкерної палі, у ґрунти рфу достатньої глибини для надійного упора в деяких видів впровадження анкерної палі практичстінки шурфу; но неможливо. - необхідність наявності масивних домкратів і Для забезпечення надійного упора в стінки гірупорів для створення статичного навантаження ської виробки, у першу чергу, необхідно достатнє близько 12,5-25 тн; заглиблення завзятої конструкції. Інакше можлива - трудомісткість підготовчих робіт, громіздкість деформація стінок. устаткування і велика вартість проведення іспитів. Таким чином, іспит ґрунтів штампом у шурфах, Відомий спосіб проведення іспитів ґрунтів мешахтах унаслідок вищевказаних причин, а також тодом спробних статичних навантажень, що реалівисокої вартості і високої трудомісткості носять зується у роботі «Пристрою для проведення Іспиразовий, крапковий характер. тів гірських порід методом спробних статичних Відносно недорогі методи іспитів ґрунтів штанавантажень» [В.Д. Ломтадзе. Інженерна геологія. мпом у свердловинах великого діаметра масового Ленінград, «Надра», 1978 p., с. 157-168, мал. IVзастосування не мають. Причинами є слабко ви19b], що включають стійку зі штампом, встановлені рішені задачі технологічної проходки свердловин із в шурфі, гідравлічний домкрат, що упирається у зачищенням забою, погашення реактивних зусиль, ферму, розташовану на двох анкерних палях, а що виникають при додатку тиску на штамп. також прогиноміри. Навантажують штамп статичКрім того, вищевказані методи є специфічними ним навантаженням за допомогою гідродомкрата з для конкретних умов проведення іспитів, тобто упором у ферму і фіксують осадкі штампа. відсутня універсальність, яка дозволя б одним Недоліками відомого способу і конструкції Інметодом проводити іспити в різних ґрунтових умоституту Госстроя БССР є необхідність проходки вах. шурфу, складність, низька ефективність і неунівеГостро назріла необхідність мобільного, техрсальність анкерного пристрою, низька технологінологічного проведення досвідчених іспитів для чність, трудомісткість підготовчих робіт, громіздрізних ґрунтових умов, на, ґрунтів у різних, особкість устаткування і велика вартість проведення ливо складних (гірських, забудованих) умовах, іспитів. може зважуватися за допомогою використання Відомий спосіб іспитів ґрунту в свердловини, бурової техніки, без якої інженерно-геологічні вищо реалізується у роботі «Автоматизованої усташукування практично нездійсненні. новки ІСіА АН БССР для іспитів ґрунту в свердлоУ зв'язку з вищевикладеним стає ясної актуавинах» [Г.К. Бондарик, І.С. Комаров, В.І. Ферронсльність корисної моделі, що заявляється, яка викий. Польови методи інженерно-геологічних рішує задачу проведення недорогих і якісних іспидосліджень. М., «Надра», 1967 p., c. 135-138, мал. тів ґрунтів штампом у свердловинах великого 34], що включають стійку зі штампом, встановлені діаметра, котлованах, відкритих гірських виробках в шпарі, гідравлічний домкрат з упором у ферму, (розчищеннях, канавах, шурфах) і на поверхні марозташовану на двох анкерних палях, а також авсиву ґрунту. томатичний пристрій. Навантажують штамп за Відомий спосіб проведення іспитів ґрунтів медопомогою гідродомкрата з упором у ферму статодом спробних статичних навантажень, що реалітичним навантаженням ступінями до стабілізації зується у роботі «Пристрою для проведення іспиосадків від кожної ступіні навантаження і фіксують тів гірських порід методом спробних статичних осадкі штампа. навантажень» [В.Д. Ломтадзе. Інженерна геологія. Недоліками відомого способу й установки є Ленінград, «Надра», 1978 p., c. 157-168, мал. IVскладність, низька ефективність і неуніверсаль19a], що включає стійку зі штампом, встановлені в ність анкерного пристрою, низька технологічність, шурфі, платформа з тарованими вантажами, з'єдтрудомісткість підготовчих робіт, громіздкість устанана зі стійкою, а також індикатори годинного типу. ткування. Недоліками відомого пристрою і способу його Відомий спосіб іспитів ґрунтів спробним навареалізації є необхідність проходки шурфу, необнтаженням у свердловині, що реалізується при 5 18134 6 роботі «Установки для іспитів ґрунтів спробним рактеристик деформируємості ґрунтів за [ДСТ навантаженням у свердловине» [Довідник по інже20276-85]. нерній геології, отв. редактор М.В. Чурінов, М, Тому можна зробити висновок, що дана кори«Надра», 1981 p., с. 167-170, мал. 36], що включасна модель є ПІОНЕРНОЇ і не мас аналогів і проють стійку зі штампом, встановлені в свердловині, тотипу. гідравлічний домкрат, що упирається у ферму, Задачею корисної моделі є розробка нового розташовану на двох анкерних палях, а також диспособу статичних іспитів ґрунтів з досягненням намометр. Навантажують штамп за допомогою технічного результату - спрощення і здешевлення гідродомкрата з упором у ферму статичним наванспособу при збереженні вірогідності отриманих таженням ступінями до стабілізації осадків від корезультатів. жної ступіні навантаження і фіксують осадкі ґрунту. Поставлена задача досягається тим, що в Недоліками відомої установки є складність, «Способі КНЯЗЬКОВА статичних іспитів ґрунтів», низька ефективність і неуніверсальність анкерного який характеризується тим, що на підготовлену пристрою, низька технологічність, трудомісткість поверхню випробуваного ґрунту встановлюють підготовчих робіт, громіздкість устаткування. штамп зі стійкою, яку через муфту з'єднують з реВідомі також способи іспитів гірських порід меперною системою з прогиномірами, далі стійку зі тодом спробних статичних навантажень, описані в штампом навантажують за допомогою домкрата, «Довіднику техніка-геолога по інженерновикористовуючи масу бурової установки у якості геологічним і гидро-геологическим роботах» статичного упору, а потім за допомогою прогино[М.А.Солодухин, И.В. Архангельський, М, «Надмірів вимірюють величини осадків штампу, крім ра», 1982 p., с.214-221, мал. 10], що з невеликими того, за допомогою домкрата створюють дискретзмінами і доповненнями повторюють вищеописані но змінюваний тиск штампа на ґрунт у 0,5-6кГс/см , способи і мають практично ідентичні недоліки, випробувальний тиск створюють за допомогою зв'язані зі створенням статичного навантаження на домкрата, при цьому у якості статичного упору штамп, а також усі ці способи не є універсальними використовують бурову установку масою 8,0і технологічними. 15,0тн, навантаження штампу роблять східчасто, Відомий спосіб іспитів гірських порід методом при цьому фіксують навантаження кожної ступіні, у спробних статичних навантажень, що реалізується якості стійки використовують бурову обсадну трупри роботі «Установки для іспитів ґрунту статичбу, для бурової обсадної труби визначають теореним навантаженням» [Авт. св. СРСР №367363, тично чи тарировкой коректувальні значення деМПК G01N3/42, бюл. №8, 1973 p.], що включає формацій стиску при різних дискретних загвинчування в ґрунт гвинтового штампа одночанавантаженнях, а у якості домкрату використовусно з анкерною палею, зв'язаної з навантажувальють автомобільний гідравлічний домкрат вантажоною штангою. Ця штанга передає момент, що крупідйомністю 5тн, оснащений манометром, при тить, від бурової установки типу УГБ-50м. Потім за цьому площа штампа для іспитів у свердловині допомогою гідродомкрата навантажують гвинтоскладає 600см, а для іспитів у відкритому гірськовий штамп. Далі за допомогою вимірювального му виробленні і на поверхні масиву ґрунту складає пристосування фіксують осадкі штампа. 600-2500см , крім того, підготовлена поверхня виНедоліком відомого способу і пристрою для пробуваного ґрунту виконана у вигляді вирівняних його реалізації є вкрай обмежена область застосуі зачищених вибою свердловини для іспитів, дна вання. відкритого гірського вироблення чи ґрунту масиву, Аналіз відомих способів, пристроїв і установок при цьому вирівнювання і зачищення здійснюють для проведення статичних іспитів ґрунтів штампом вручну чи за допомогою бурового зачищувача. дозволяє установити, що у всіх пристроях і спосоНовим у способі, який заявляється, є максибах для одержання статичного навантаження на мальне використання самохідної бурової установштамп використовується або маса вантажу, або ки як для буріння опитної свердловини, так і у якоупор у траверсу, установлену на гвинтових палях, сті статичної опори при навантаженні бурової або упор у стінки шпуру, або упор у стінки гірського обсадної труби зі штампом, при цьому використовироблення. вується гідродомкрат для створення дискретно Відомо також, що для проведення геологічних змінюваного і фіксуємого манометром навантадосліджень, як правило, використовується бурова ження на штамп. установка, що має масу близько 8-15тн. Однак у Новими суттєвими ознаками способу, який завсіх відомих випадках її використання обмежуєтьявляється, є: ся, в основному, процесом буріння свердловин. - на підготовлену поверхню випробуваного Крім того, бурова установка використовується як ґрунту встановлюють штамп зі стійкою; платформа для розміщення бурового устаткуван- стійку через муфту з'єднують з реперною синя й інструмента. стемою з прогиномірами; У проаналізованій автором патентної докуме- стійку зі штампом навантажують за допомонтації і спеціальній літературі по способах і пригою домкрата; строям для іспитів ґрунтів статичними наванта- навантаження роблять за допомогою маси женнями при визначенні порівняльної бурової установки; стискальності, деформаційних характеристик і - масу бурової установки використовують у просадочності ґрунтів і гірських порід не описаний якості статичного упору; аналог способу статичних іспитів ґрунтів, що заяв- за допомогою прогиномірів вимірюють велиляється автором у дійсній корисній моделі, у якій чини осадків штампу. реалізується методика польового визначення ха 7 18134 8 Приватними суттєвими ознаками способу, Споряджена самохідна бурова установка типу який заявляється, є: УРБ, ЛБУ, УГБ має масу 8-15т. У робочому поло- за допомогою домкрата створюють дискретженні при піднятій щоглі 2/3 маси приходяться на но змінюваний тиск штампа на ґрунт у 0,5кормову частину установки. До а для створення 6кГс/см2; тиску 5кГс/см на штамп площею 600см досить 3т. - випробуваний тиск створюють за допомогою Таким чином, сприйняттям реактивних зусиль кодомкрата, при цьому у якості статичного упору рмовою частиною бурової установки зважується використовують бурову установку масою 8-15тн; одна з основних задач іспитів ґрунтів статичним - навантаження штампу роблять східчасто, при навантаженням. цьому фіксують навантаження кожної ступіні; Доцільно й економічно вигідне використання - у якості стійки використовують бурову обсадмаси бурової установки для сприйняття реактивну трубу; них зусиль у випадку щодо швидких стабилизаций - для бурової обсадної труби визначають теоосадкі штампа при іспиті. У випадках передбачуретично чи тарировкой коректувальні значення ваного тривалого проведення досвіду для сприйдеформацій стиску при різних дискретних наванняття реактивних зусиль, що виникають при додатаженнях; тку тиску на штамп, можливе застосування будь- у якості домкрату використовують автомобіякий незатребуваної на даний момент важкої техльний гідравлічний домкрат вантажопідйомністю ніки, аж до вантажного причепа. 5тн, оснащений манометром; Створення тиску на штамп здійснюється мо- площа штампа для іспитів у свердловине дифікованим автомобільним гідродомкратом. Москладає 600см , а для іспитів у відкритому гірськодифікація полягає в з'єднанні нагнітального каналу му виробленні і на поверхні масиву ґрунту складає робочої камери домкрата через технологічний 600-2500см2; отвір з манометром за допомогою різьбового шту- підготовлена поверхня випробуваного ґрунту цера-переходника. виконана у вигляді вирівняних і зачищених вибою Проведений заявником аналіз рівня техніки, свердловині для іспитів, дна відкритого гірського що включає пошук по патентних і науковочи вироблення ґрунту масиву, при цьому вирівнютехнічних джерелах інформації, з виявленням вання і зачищення здійснюють вручну чи за доподжерел, що містять інформацію про аналоги технімогою бурового зачищувача. чного рішення, що заявляється, дозволяє устаноВиконуючи усі вищевказані в способі операції, вити, що заявником не виявлені аналоги, ідентичні що заявляється, можна спростити й удешевить способу, який заявляється. проведення статичних іспитів ґрунтів при збереТому можна затверджувати, що корисна моженні вірогідності отриманих результатів. дель, що заявляється, відповідає умові охранозМіж суттєвими ознаками технічного рішення, датності за критерієм «новизна». яке заявляється, і досягаємого з їхньою допомоКрім того, корисна модель промислово застогою технічним результатом існує наступний присовна, тому що технічне рішення, яке заявляється, чинно-наслідковий зв'язок. дозволяє використовувати його при іспиті ґрунтів Дійсно, досягнення зазначеного вище технічстатичними навантаженнями для визначення поріного результату - спрощення і здешевлення сповняльної стискальності, деформаційних характесобу при збереженні вірогідності отриманих реристик і просадочністі ґрунтів і гірських порід, незультатів - неможливо при відсутності кожної з обхідних для розрахунку основаній на стадії суттєвих ознак корисної моделі, зазначених у перпроектних робіт для будівництва. шому пункті формули корисної моделі, що заявляМожливість здійснення корисної моделі, яка ється. заявляється, підтверджується описом, що нижче На, якщо свердловину бурять буровою устаприводиться, його практичної реалізації й ілюструновкою, але не використовують її масу у якості ється кресленнями. статичного упору, як це пропонується в корисній Пристрій для проведення іспитів ґрунтів штамоделі, що заявляється, то для проведення статимпом показаний на Фіг.1, а на Фіг.2 показана загачних іспитів ґрунту в свердловині необхідно мати льна схема іспитів із застосуванням бурової уставантаж масою близько 4тн для навантаження новки типу УРБ, ЛБУ. штампа тарованим навантаженням чи необхідно Спосіб статичних іспитів ґрунтів, що заявлямати статичний упор, на, траверсу, розташовану ється, реалізується таким чином. на гвинтових палях, щоб забезпечити сприйняття Спочатку готують поверхню випробуваного реакції ґрунту на тиск штампа, здійснюваний за ґрунту 1 шляхом вирівнювання і зачищення забою допомогою гідродомкрата. Це неминуче приведе 2 опитної свердловини 3, дна відкритого гірського до подорожчання й ускладнення способу, який вироблення чи ґрунту масиву (умовно не показазаявляється. ли), при цьому вирівнювання і зачищення здійсСутністю корисної моделі є максимальне винюють вручну чи за допомогою бурового зачищукористання можливостей самохідної бурової технівача (умовно не показаний). ки для комплексного рішення дослідницьких задач, Потім на підготовлену поверхню забою 2 опина, для іспиту ґрунтів вертикальним статичним тної свердловини 3 випробуваного ґрунту 1 устанавантаженням за допомогою штампа площею новлюють штамп 4 зі стійкою 5, при цьому в якості 600см2 у свердловинах і площею 600-2500см2 - на стійки використовують бурову обсадну трубу, що дні відкритих гірських вироблень або на поверхні через муфту 6 з'єднують з реперною системою 7 із масиву ґрунту, зі сприйняттям реактивних зусиль прогиномірами 8. масою бурової установки. 9 18134 10 Бурову обсадну трубу 5 установлюють у сверсвердловини. дловині 3 за допомогою приустьевого центруючого Кольматация і пришліфовка частими рейсами пристрою 9. стінок свердловини дозволили проводити опит без При цьому площа штампа 4 для іспитів у свепопередньої обсадки. рдловині складає 600см , а для іспитів у відкритоУ якості стійки, яка передає навантаження на му гірському виробленні і на поверхні масиву ґрунштамп, використовувалися дві обсадні бурові труту площа штампа 4 складає 600-2500см2. би довжиною по 2,8м діаметром 219мм, з'єднаних Далі стійку 5 зі штампом 4 навантажують вимуфтою, що представляють собою колону. пробуваним тиском за допомогою автомобільного Колона зі штампом акуратно з використанням гідравлічного домкрата 10 вантажопідйомністю приустьевого центруючого пристрою, опустили на 5тн, оснащеного манометром 11, використовуючи забой свердловини, посипаній дрібним кварцовим бурову установку 12 масою 8,0-15,0тн у якості стапіском товщиною 0,5-1,0см. тичного упору. При цьому за допомогою домкрата При ослабленому тросі лебідки колону зі шта10 створюють дискретно змінюваний тиск штампа мпом двічі провертали навколо осі для забезпе4 на забій 2 у 0,5-6кГс/см, причому навантаження чення щільного прилягання штампу. штампа 4 роблять східчасто і фіксують навантаПо звільненні колони від спускного переходниження кожної ступіні. ка свердловину закрили листом ДВП з отвором Крім того, для бурової обсадної труби 5 визнадля труби з метою запобігання влучення в неї сточають теоретично чи тарировкой коректувальні ронніх предметів. значення деформацій стиску при різних дискретДалі зробили монтаж реперної системи: муфти них навантаженнях. на надгирлову частину колони, штирів, прогиноміПотім за допомогою прогиномірів 7, 8 вимірюрів і підвісили вантажі з тросиками. ють величини осадкі штампа 4, заповнюють журДалі на верх колони через металеву плиту нал іспитів і виконують теоретичні розрахунки проустановили 5-ти тонний автомобільний модифіковедених статичних іспитів ґрунтів. Результати і ваний домкрат з манометром. параметри досвіду по ОС-16 ають до звіту статичВисуванням штока домкрата і легким упором них іспитів ґрунтів. через підкладки в нижню частину ротора установреалізації способу, який заявляється, для іски коректували осьову симетричність передбачупитів ґрунтів у свердловині. ваного навантаження. Підприємство «Пост-Арх», замовник ТОВ Потім робили виставляння прогиномірів на «Професіонал» (м. Сімферополь). Договір № 01нуль. 06 «Звіт про інженерно-геологічні іспити для будівПо нормативах визначили ступіні створювано2 ництва багатоповерхового житлового будинку по го тиску - 0,5кГс/см . вул. Треньова в м. Сімферополеві». За першу ступінь тиску обчислене навантаНа об'єкті виконані два іспити ґрунтів статичження в 1,0кГс/см2 з урахуванням напруг ґрунту від ним навантаженням штампом площею 600см у власної ваги і маси опитного устаткування. свердловинах діаметром 335мм на глибині заклаДалі проводили східчасте (по 0,5кГс/см2 у педення фундаменту 5м. рерахуванні на площу штампа) навантаження коДля цього самохідною буровою установкою лони зі штампом до 6,0кГс/см2 з витримкою за чаУРБ2,5А масою 13,5тн за допомогою колонкового сом і фіксацією показань згідно [ДСТУ БВ.2.1-7забурника з механічним виштовхувачом бурили 2000 (ДСТ 20276-99)]. опитні свердловини глибиною по 5,0м. Досвід завершили створенням тиску штампа Перед початком буріння для забезпечення на ґрунт у 6,0кГс/см. твердої стійкості бурової установки провели розНерухомість платформи, підтверджена візуавантаження ресор заднього моста вигвинчуванням льно і стійкими показаннями прогиномірів, показаупорних лап щогли установки. ла можливість використання маси бурової устаноБуріння робили короткими (по 30-35см) рейвки у якості статичної опори при штампових сами з порціонним (0,5-1,0л) подливом води на іспитах. рейс. Таким чином, з огляду на усе вищевикладене, Останні два рейси до проектної відмітки буриможна зробити висновок, що задача, поставлена в лися всухую. дійсній корисній моделі - розробка нового способу При підйомі останнього рейса зробили огляд статичних іспитів ґрунтів - виконана з досягненням забійної частини керна в забурнике. При огляді технічного результату - спрощення і здешевлення забійна частина керна в забурнике зафіксована способу при збереженні вірогідності отриманих рівна, «пришліфована», отже, відпала необхідність результатів. у додатковому зачищенні і вирівнюванні забою 11 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 18134 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601