Отбор монолитов из горных выработок.

 

Монолит – образец грунта ненарушенного сложения естественной влажности.

Для определения полного комплекса физико-механических свойств горных пород проба должна состоять из двух-трёх монолитов.

При проходке шурфов проба грунта отбирается с их дна или стенок. При этом размеры монолитов для различных типов грунтов составляют:

· Из галечниковых и щебенистых пород – от 25х25х25 до 30х30х30;

· Из гравелистых и дресвяных – от 20х20х20 до 25х25х25;

· Из песчаных и глинистых – от 15х15х15 до 20х20х20;

· Из скальных и полускальных – от 25х25х25 до 30х30х30.

Монолиты отбирают из зачищенных забоев, почвы или стенок путём вырезания или выпиливания из пород, обладающих достаточной прочностью (глины, суглинки), либо путём обработки оставленных целяков скальных или полускальных пород зубилом, клином, отбойным молотком.

Из буровых скважин монолиты отбирают пробоотборниками – грунтоносами.

В скальных и полускальных породах монолитами обычно являются куски керна, вырубленные колонковой трубой с алмазными твердосиловыми или дробовыми колонками.

После извлечения монолита его консервируют. Для этого на низ и верх монолита укладывают этикетку в которой указывается:

· Объкт;

· Номер скважины (шурфа);

· Номер образца;

· Глубина взятия;

· Наименование горной породы;

· Дата;

· Подпись взявшего образец.

Затем его оборачивают со всех сторон марлей, парафинируют, вновь снабжают снизу и сверху этикетками с вышеперечисленными данными, оборачивают марлей, парафинируют и доставляют в лабораторию для физико-механических испытаний.

Керны укладывают в ячейки специальных ящиков и транспортируют в лабораторию.

Прессиометрия.

 

Испытание грунтов прессиометром - это один из современных и уже довольно широко применяемых методов изучения деформационных свойств горных пород. Сущность его та же, что и метода испытания горных пород пробными статическими нагрузками. Она состоит в исследовании изменений деформационных горных пород, слагающих стенки скважин, при воздействии на них возрастающих ступеней нагрузки.

Эти исследования производят с помощью специального прибора бокового давления – прессиометра, представляющего собой цилиндр с эластичными стенками (рис. 2.1). Его устанавливают на предполагаемой глубине заложения фундамента илина глубине зоны напряженного состояния грунта в скважине и под воздействием давления жидкости (гидравлический прессиометр) или газа (пневматический прессиометр), нагнетаемых в камеру, производят уплотнение горных пород в стенках скважины и одновременно определяют значения действующего давления и деформации горных пород.

По данным измерений вычисляют значение модуля общей деформации по формуле:

Где:

 - коэффициент поперечной деформации горных пород. Среднее значение крупнообломочных пород равно 0,27, песков и супесей – 0,30, суглинков – 0,35, глин – 0,42;

-начальный радиус скважины, соответствующий значениям _­­ и  на графике зависимости ;

-приращение давления на стенки скважины в пределах прямолинейного участка графика зависимости , кгс/см²; -приращение радиуса скважины вследствие деформаций горных пород под действием нагрузки , см.

Так как в гидравлических прессиометрах о приращении их радиуса и соответственно радиуса скважины судят по изменению объема рабочей камеры прессиометра, модуль общей деформации можно вычислять также по формуле:

Где:

- приращение объема рабочей камеры прессиометра вследствие деформаций горных пород под действием нагрузки , см³;

-коэффициент, постоянный для данного прессиометра, см³.

Многочисленные сопоставления результатов прессиометрических испытаний песчаных и глинистых пород с результатами их испытаний пробными статическими нагрузками показали, что значение модуля общей деформации, определяемое по первому методу, всегда меньше, чем по второму. Поэтому ГОСТ 20276-74 рекомендует учитывать корректирующий коэффициент и вычислять модуль общей деформации по формуле:

,

где К – корректирующий коэффициент, определяемый по специальной формуле или по данным параллельных испытаний горных пород пробной стационарной нагрузкой.

При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений III-IV классов этот коэффициент для песчаных и глинистых пород можно принимать:

при испытаниях на глубине

· меньше 5 м - равным 3.0;

· от 5 до 10 м – 2,0;

· от 10 до 20 м -1,5 метров.

Так как прессиометр можно устанавливать на разной глубине, деформационные свойства горных пород можно исследовать по всему геологическому разрезу, вскрытому скважиной, т.е. каждый слой, зону, подзону и т.д.

Мы рассмотрели испытания грунта радиальным прессиометром на примере объекта «Реконструкция аэропорта Кольцово города Екатеринбурга»

По результатам прессиометрии построен график, выражающий зависимость  (рис. 5.4.2). На нем выделены два участка, отражающие различные стадии деформации горных пород под воздействием на них нагрузки. Первый участок соответствует стадии их уплотнения и практически выражает линейную зависимость деформации от нагрузки. Давление  - предел пропорциональности – является пределом возможного использования линейной зависимости от деформации горных пород. По первому участку кривой и вычислили значение модуля общей деформации.

Е = 16,2 МПа

 Второй участок характеризует криволинейную зависимость развития деформации горных пород и означает начало и развитие их разрушения в зоне действия нагрузки. Давление p_max является пределом прочности горных пород.