Штамповые испытания основания усиленного выштампованными микросваями. Пример вычисления средневзвешенного (осредненного) модуля деформации для условного объёма грунта

В целях проверки предложенной методики осреднения модуля деформации грунтового основания (§ 4.1), были выполнены полевые штамповые испытания закреплённого основания. Для проведения испытания, в подвале реконструируемого здания была подготовлена (вырезана) часть существующего ленточного фундамента размерами в плане 0,8 м на 0,6 м и высотой 0,6 м. Этот фундамент служил в качестве штампа с заглублением 0,3 м в основание. Основание под штампом предварительно было усилено выштамповаными микросваями в количестве двух штук диаметром 220 мм и длиной 2 м, выполненных под углом α=20º к вертикали.

На рис. 4.2 показан общий вид штампа на момент проведения испытаний с установленным домкратом и прогибомерами. Штамповые испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 20276-99.

Основанием в штамповых испытаниях служили Озёрные-ледниковые отложения Q^lgIII Балтийского ледникового озера – представленные суглинками пылеватыми, слоистыми, сильно выветрелыми, мягкопластичными, общей мощностью до 8 м. Со следующими характеристиками:

• влажность W = 0,3…0,38;
• плотность ρ = 1,85…1,89 г/см³;
• коэффициент пористости e = 0,943…1,045;
• показатель текучести J_L = 0,85…0,92;
• модуль общей деформации Е₀=5 мПа.

Рис. 4.2. Фотография общего вида проведения испытаний.

1 – штамп (ж/б фундамент) размерам 0,8 x 0,6 м; 2 – домкрат; 3 – прогибомеры; 4 – металлическая труба-стойка Ø150 мм; 5 – реперная система.

В соответствии с принятыми допущениями, используя схему на рис. 4.1 и выражение (4.1), выполним вычисление средневзвешенного значения модуля деформации основания Е_ср, усиленного микросваями, расположенными под штампом.

Тогда для условий проведённого эксперимента и микросвай, выполненных под углом α=20º к вертикали, используя выражение (4.2), получим:

V_св=(πd²/4)^.ℓ^.n=(πd²/4)^.b n/cosα=(3,14^.0,22²/4)^.b^.n/0,939= 0,04^.b^.n

Для вычисления уплотнённого объёма грунта вокруг изготовленных микросвай, воспользуемся выражением (4.3), тогда:

V_угр=(πd₁²/4- πd²/4)^.ℓ^.n= π/4(d₁²- d²)^.b^.n/cosα = 3,14/4(0,6²-

-0,22²)^.b^.n/0,939= 0,26^.b^.n

В соответствии с выражением (4.4) V_гр*  составит:

V _гр=V-V_св-V_угр= b²-0,04^.b^.n-0,26^.b^.n = b(b - 0,3^.n)

С учётом выше приведённых вычислений, средневзвешенный (осреднённый) модуль деформации для условного объёма грунта, усиленного выштампованными микросваями, (см. рис. 4.1) для штампового эксперимента, в соответствии с выражением (4.1), составит:

Подставляя дополнительные данные:

• Е_св=100 мПа;
• Е_угр=1,11Е_гр.=1.11х5=5,5 мПа,

в представленное выражение для Е_ср, получим:

Таким образом, в результате усиления выштампованными микросваями основания под штампом, можно принять, что (условный объём уплотнённого основания) слой грунта мощностью до b=0,6 м будет иметь осреднённый расчётный модуль деформации Е_ср=18 мПа.

* при небольших размерах фундамента и частом шаге микросвай, может быть принято минимальная величина V_гр равная 0. В этом случае весь условный объём уплотнённого основания занимают микросваи и уплотнённый грунт вокруг них.