Модуль общей деформации грунта и модуль упругости

Модуль деформации – это одна из характеристик грунта, которая позволяет оценить его сжимаемость, с точки зрения теории упругости – это величина, связывающая напряжения с деформациями. Необходимость в определении этой характеристики возникает, если нужно рассчитать основания по деформациям. Известно, что расчет оснований по второй группе предельных оснований является основным, поэтому переоценить значение этой характеристики невозможно. В связи с тем, что грунт не является упругим телом, то использование модуля упругости приведет к большим расхождениям с экспериментом. Поэтому, в практике геотехники и механики используется модуль общей деформации грунта – это характеристика линейной взаимосвязи приращений давления и деформаций грунта, с использованием допущений работы грунта как упругого тела. Одно из этих допущений – работа грунта в условиях однократного нагружения, без фазы разгрузки. Действительно для задач массового проектирования и нового строительства грунт испытывает поэтапное нагружение в процессе строительства без фазы разгрузки. Однако, есть задачи в геотехнике, например, проектирование глубоких котлованов, расчет влияния нового строительства, где грунт испытывает снятие бытовых давлений, поэтому в решении этих задач также используется модуль упругости или модуль на ветви вторичного нагружения грунта. Соотношение устанавливается экспериментально, для предварительных расчетов пользуются зависимостью Еur=5Е, где Eur – модуль упругости, МПа.

Чтобы определить деформационные свойства грунтов, используются несколько способов. Одним из эффективных методов определения модуля деформации считают его оценку по результатам штамповых испытаний. С их помощью выполняется исследование в условиях природного залегания грунтов, а также искусственных оснований для контроля качества уплотнения путем сравнения с проектной деформацией. Модуль деформации, определенный таким способом, принято называть штамповым. Это значение используется в известных аналитических формулах при расчете осадки фундамента (модель слоя конечной толщины, метод послойного суммирования, метод эквивалентного слоя, метод Бронина и др.).

Методы определения модуля деформации грунта

Штамповый метод испытания предусматривает использование винтовых и плоских штампов. Он предназначен для применения на любых промышленных или общественных объектах первого и второго уровня ответственности. К таким объектам можно отнести:

  • промышленные сооружения;
  • жилые многоэтажные дома;
  • складские помещения;
  • логистические комплексы;
  • офисные центры;
  • ТРЦ;
  • газопроводы;
  • емкости;
  • газгольдеры и т.д.

На деформацию влияет степень напряжения в грунте, которая возникает в результате нагрузки от фундаментов сооружений. Исходя из этого, данный параметр необходимо определять при уровне деформации, соответствующем рассматриваемой глубине под подошвой основания здания.

В большинстве современных сооружений показатель вертикальной деформации составляет 0,01-0,1%. Такой показатель вынуждает использовать штампы и прессиометры. Данные способы определения модуля деформации считаются прямыми. Это обусловлено тем, что для определения модуля применяются результаты проведенных испытаний и решения теории упругости.

Существуют и другие методы полевых исследований, но они считаются косвенными. Данный факт обусловлен тем, что они предусматривают использование корреляционных зависимостей, а не решений теории упругости.

Как проводятся испытания?

Чаще всего для проведения испытаний прессиометром используется баллонный прессиометр, предложенный Луи Менаром. Реже используют конусный или самозабуривающийся прессиометр.

Все необходимые исследования можно провести даже в скальных и дисперсных грунтах, прочность которых на одноосное сжатие меньше 10 МПа. В рамках данных исследований выполняются измерения давления, изменения объема или радиуса рабочей камеры. На основании полученных результатов можно определить предельное давление и прессиометрический модуль деформации. Для его определения потребуются решения теорий упругости и пластичности. Результаты исследований нужно интерпретировать в соответствии с видом используемого прессиометра.

Алгоритм расчета модуля упругости грунта и модуля деформации

Для определения этих данных выполняются следующие действия:

  • Построение графика зависимости осадки штампа от изменения уровня давления. Для создания этого графика используются сведения, полученные в ходе исследований.
  • Определение диапазона давлений. Он размещается на линейном участке графика.
  • Определение приращения осадки для определенного диапазона давлений.
  • Если используется винтовой штамп, то потребуется определение коэффициента заглубления.
  • Расчет показателей согласно ГОСТ 20276.1-2020.

Для расчета модуля деформации используется специальная формула ГОСТ 20276.1-2020:

E  = (1-ν2) · K1· D· Δp / ΔS

В этой формуле v означает коэффициент Пуассона. Это показатель деформируемости грунта, который характеризует соотношение продольных и поперечных деформаций. Для определения данного коэффициента проводятся исследования в приборах трехосного сжатия или компрессионных приборах с измерением бокового давления.

Чтобы определить модуль деформации для винтового штампа, используется несколько видоизмененная формула:

E=(1-ν2) ∙ Kp ∙ K1 ∙ D ∙ ∆p / ∆S

Ключевое отличие этой формулы — наличие коэффициента Kp. Он зависит от степени заглубления штампа. Для его определения необходимо разделить глубину расположения на диаметр штампа.

Пример определения модуля деформации грунта

Для создания формулы штампового модуля использовалось уравнение Буссинеска относительно единичной силы, которая была приложена к упругому полупространству.

Результаты деформационных испытаний зависят сразу от нескольких критериев:

  • степени ответственности возводимого объекта;
  • законодательных норм;
  • инженерно-геологических условий;
  • пожеланий заказчика.

Зачастую высокая точность модуля деформации грунтов неактуальна. Иногда будут актуальны табличные значения или корреляционная зависимость физических и деформационных характеристик. Также можно использовать корреляционную зависимость параметров зондирования и деформационных характеристик.

Примеры определения модуля деформации грунта:

график расчета модуля деформации по ГОСТупример протокола штампового опыта ОДМ с графиком

 

результаты испытаний штампом по ГОСТурезультаты испытаний штампом по ОДМ

Где заказать расчет модуля общей деформации грунта?

Все перечисленные действия находятся в зоне ответственности специалистов Лаборатории «СибгеоПро». Наша Лаборатория аккредитована ОАО «НТЦ Промышленная безопасность». У нас есть необходимые допуски СРО на изыскания. Практический опыт наших специалистов и современные технологии позволяют нам оперативно решать любые задачи на объектах в Сибири и на Дальнем Востоке. Наша компания успешно сочетает полевые и лабораторные методы исследований.

В ходе испытаний специалисты компании «СибгеоПро» используют штамп, а также оборудование для создания нагрузки, замера осадки штампа, а также замачивания и отслеживания уровня влажности грунта. Для выполнения всех необходимых работ мы используем инновационное оборудование, высокое качество которого подтверждено техпаспортом и многочисленными сертификатами.

Наши специалисты учитывают специфику объекта и требования заказчиков. Поэтому для каждого объекта мы разрабатываем отдельную программу испытаний в соответствии с ГОСТ 20276.1-2020. Данный подход обеспечивает наших клиентов необходимыми данными при минимальных затратах.

Стоимость услуг наших специалистов определяется индивидуально для каждого проекта. Вы можете позвонить по указанным номерам телефонов или оставить сообщение в лайв-чате. Наши консультанты оперативно ответят на все поставленные вопросы.

Чтобы заказать подобное испытание, воспользуйтесь опцией обратного звонка на нашем сайте или напишите консультантам «СибгеоПро» в WhatsApp.

Форма заказа услуги
The maximum file size is 5mb (jpg, jpeg, png, pdf, doc)

Согласие на обработку персональных данных

 

Смотрите также: