ГОСТ 23741-79

Группа Ж39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР


ГРУНТЫ

Методы полевых испытаний на срез в горных выработках

Soils. In-situ methods of shearing
test in mine openings

Дата введения 1980-07-01

РАЗРАБОТАН Государственным комитетом СССР по делам строительства

ИСПОЛНИТЕЛИ

Л.Г.Мариупольский, канд.техн.наук (руководитель темы); А.Н.Скачко, канд.техн.наук; А.А.Шерман; М.А.Ро; А.Я.Рубинштейн, канд.геолого-минер.наук; Э.Р.Черняк, канд.геолого-минер.наук; А.П.Старицын, канд.техн.наук; Л.Е.Темкин; В.И.Швец, д-р техн.наук

ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по делам строительства

Член Коллегии В.И.Сычев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 20 июня 1979 г. N 90

Настоящий стандарт распространяется на крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты и устанавливает методы полевых испытаний на срез в горных выработках при исследованиях грунтов для строительства.

Стандарт не распространяется на грунты: глинистые текучие, текучепластичные, набухающие, просадочные и с крупнообломочными включениями размерами более 80 мм; глинистые и песчаные заторфованные и торфы; глинистые, песчаные и крупнообломочные засоленные; всех видов в мерзлом состоянии, а также при проведении испытаний в скважинах.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Испытания грунта на срез следует производить для определения прочностных характеристик - угла внутреннего трения (град.) и удельного сцепления (кгс/).

Испытания следует производить на срез целика грунта по плоскости, фиксированной относительно поверхности горной выработки, постепенно возрастающей касательной нагрузкой при одновременной передаче на целик грунта нормальной нагрузки к плоскости среза.

Примечание. Определения основных терминов, применяемых в настоящем стандарте, приведены в приложении 1.

1.2. Испытания на срез целиков грунта следует производить методами:

консолидированного среза;

неконсолидированного среза.

1.3. Метод консолидированного среза следует применять для определения характеристик грунтов в условиях стабилизированного состояния:

крупнообломочных и песчаных;

глинистых с показателем консистенции 0,75.

1.4. Метод неконсолидированного среза следует применять для определения характеристик водонасыщенных глинистых грунтов в условиях нестабилизированного состояния при степени влажности 0,80 с показателем консистенции 0,5.

1.5. Испытания на срез следует выполнять для следующих видов грунтов:

а) природного сложения и природной влажности;

б) природного сложения с замачиванием до полного водонасыщения;

в) насыпных и намывных грунтов заданной влажности или c замачиванием до полного водонасыщения;

г) с подготовленной плоскостью среза по способу "плашек" или способу повторного среза (см. приложение 2).

1.6. Испытания следует производить в горных выработках (котлованах, шурфах, штреках и др.).

Проходка выработок должна проводиться способами, при которых сохраняется природное состояние грунтов забоя выработки. Из выработок на отметке испытания грунта на срез должны быть отобраны образцы (монолиты) и в лабораторных условиях определены физические характеристики: влажность - по ГОСТ 5180-75, удельный вес - по ГОСТ 5181-78, объемный вес - по ГОСТ 5182-78, влажность на границах раскатывания и текучести - по ГОСТ 5183-77, зерновой (гранулометрический) состав - по ГОСТ 12536-67, а также вычислены объемный вес скелета, коэффициент пористости, степень влажности, число пластичности и показатель консистенции.

Грунты, в которых не может быть вырезан целик ненарушенного сложения или которые выдавливаются в процессе испытания в зазор между кольцом и поверхностью выработки, испытывать методами, предусмотренными настоящим стандартом, не допускается.

1.7. Значения прочностных характеристик грунта - угла внутреннего трения и удельного сцепления следует устанавливать по величинам сопротивления грунтов срезу , относящимся к одному инженерно-геологическому элементу (слою) в соответствии с ГОСТ 20522-75, по уравнению

1.8. Сопротивление грунта срезу следует определять как касательное напряжение

при котором целик грунта срезается по фиксированной плоскости при нормальном давлении           

  где и -соответственно нормальная и касательная нагрузки к плоскости среза, кгс;

- площадь среза, .

Величину следует определять не менее чем при трех различных значениях для однородного по строению и составу грунта при испытании его в одной и той же выработке и на одной глубине.

1.9. Сопротивление грунта срезу надлежит определять при испытании методом:

консолидированного среза - после предварительного уплотнения целика грунта заданным нормальным давлением;

неконсолидированного среза - без предварительного уплотнения целика грунта.

1.10. Нормальную и касательные нагрузки надлежит создавать с помощью домкратов или тарированными грузами.

1.11. Деформации целика грунта следует определять как среднее арифметическое показаний двух приборов, фиксирующих:

смещение противоположных сторон кольца в направлении приложения касательной нагрузки - среза;

осадку противоположных сторон штампа - сжатия.

2. АППАРАТУРА

2.1. Для испытания целиков грунта на срез следует применять установки, состоящие из следующих основных узлов:

колец с внутренним диаметром = 400 мм и высотой = 220 мм;

жестких штампов с площадью, соответствующей диаметру кольца;

устройств для создания нормальной и касательной нагрузок;

измерительной системы для определения величин нагрузок и деформаций сжатия и среза целика грунта.

2.2. Конструкции установок должны обеспечивать возможность:

передачи нормальной нагрузки центрально на штамп по оси целика грунта;

передачи касательной нагрузки в плоскости, перпендикулярной к приложению нормальной нагрузки; при этом касательная нагрузка должна быть приложена в плоскости среза или выше ее на расстоянии не более 30 мм;

передачи нормальной и касательной нагрузок ступенями или в виде непрерывно возрастающей нагрузки с постоянной скоростью;

тарировки измерительных приборов и установления поправок на преодоление трения при перемещении кольца (целика) относительно неподвижной части установки.

2.3. Домкраты должны быть предварительно оттарированы, а насосные станции гидравлических домкратов со шлангами высокого давления проверены на герметичность.

Величины нормального и касательного давления на целик грунта следует измерять с точностью не менее 0,1 кгс/.

2.4. Приборы (прогибомеры, индикаторы и др.) для измерения деформаций сжатия и среза целика грунта с точностью не менее 0,1 мм должны быть надежно закреплены на металлической реперной системе.

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

3.1. Подготовку к испытанию целиков грунта на срез в пройденной выработке надлежит выполнить в следующем порядке: вырезают целик грунта с помощью кольца; после этого устанавливают анкерные устройства, устройства для приложения и измерения нормальной и касательной нагрузок, а затем измерительную систему для определения деформаций сжатия и среза целика грунта.

3.2. Вырезку целика грунта следует производить постепенным вдавливанием кольца (вручную или с помощью домкрата) с подрезкой грунта поверхности выработки вокруг кольца.

Вдавливание кольца должно производиться без перекосов, центрируя его по заранее намеченной оси симметрии целика.

3.3. Для установки штампа после вырезки целика грунт в кольце надлежит выровнять и затем на выровненную поверхность укладывать слой маловлажного песка (мелкого или средней крупности) толщиной 1-2 см для глинистых грунтов и 3 см - для крупнообломочных грунтов.

В нижней части целика между торцом кольца и поверхностью выработки должен быть оставлен зазор высотой 1 - 2 см, по которому проходит плоскость среза; во избежание нарушения природного состояния грунта зазор устраивается непосредственно после окончания монтажа установки.

3.4. После вырезки целика грунта надлежит смонтировать устройства для передачи нормальной и касательной нагрузок и измерительную систему.

Измерительные приборы должны быть защищены от воздействия солнечных лучей, ветра и атмосферных осадков.

3.5. После монтажа установки и измерительной системы надлежит установить показания приборов на нулевые деления, записать их в журнале полевых испытаний (см. приложение 3) как исходные для последующих отсчетов в процессе проведения испытания.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Метод консолидированного среза

4.1.1. Предварительное уплотнение целика грунта надлежит производить нормальными давлениями , при которых в последующем определяют сопротивление грунта срезу .

Нормальные давления следует передавать на целик грунта последовательно ступенями ; величины давления и их ступеней указаны в табл. 1.