Офис: Москва, Кутузовский проспект, 9к2А
Время работы: 8:00 - 20:00 (Пн-Пт)
Статические и динамические
испытания свай в России и СНГ

Модуль деформации грунта

Наиболее достоверными методами определения деформационных характеристик грунтов считаются штамповые испытания, позволяющие исследовать грунты в условиях естественного залегания. Модуль общей деформации грунтов, который определен методом штампа называется штамповый модуль деформации. Эта величина является основой при расчете осадок фундаментов согласно СП 22.13330.2016. Модуль общей деформации по результатам штамповых испытаний или штамповый модуль деформации рассчитывается по экспериментальным данным на основе теории линейно-деформируемого полупространства. Наиболее важное положение применения теории к грунтам – условие обеспечения линейной (пропорциональной) связи между напряжениями и деформациями. Для того, чтобы корректно применять теорию линейно-деформированной среды и на ее основе производить вычисления модуля общей деформации грунта необходимо определять его на линейном участке экспериментального графика «осадка-давление» построенного по результатам штамповых испытаний.

Метод ГОСТ 20276.1-2020 для определения модуля деформации грунтов

  1. По экспериментальным данным строится график зависимости осадки штампа от давления.
  2. Определяют диапазон давлений для которых будет рассчитан штамповый модуль деформации грунта Е, Мпа. Данный диапазон должен быть расположен на линейном участке графика.
  3. Определяется приращение осадки S для заданного диапазона давлений pn-po.
  4. В случае винтового штампа определяется коэффициент относительного заглубления Kp.
  5. В соответствии с п.5.5.2 рассчитывается значение модуля деформации.

Ниже приведен пример графической зависимости с определением штампового модуля деформации Е, МПа на основе линейного участка графика.

График зависимости осадка штампа (S) от удельного давления (p). Результаты испытания грунта штампом

Формула для расчета модуля деформации по результатам штамповых испытаний в соответствии с формулой 1 п.5.5.2 ГОСТ 20276.1-2020:

E=(1-ν2)∙K1∙D∙∆p/∆S,
где ν — коэффициент Пуассона;
K1 — коэффициент, равный 0,79 для круглого жесткого штампа
D — диаметр штампа, см
ΔP — приращение давления Pn – P0 , МПа;
ΔS — приращение осадки штампа для соответствующего диапазона давлений ΔP

Модуль деформации для винтового штампа в соответствии с формулой 2 п.5.5.2 ГОСТ 20276.1-2020:

E=(1-ν2)∙Kp∙K1∙D∙∆p/∆S

Формула для определения модуля деформации винтового штампа отличается от формулы для штампа на поверхности введением коэффициента KP учитывающего относительное заглубление штампа h/D.

Формулы штампового модуля деформации грунта основаны на решении Буссинеска о единичной силе, приложенной к упругому полупространству. Вертикальное напряжение, возникающее от силы P, действующей на поверхности основания имеет вид:

Вертикальное напряжение, возникающее от силы P, действующей на поверхности основания

Вертикальное перемещение (осадка) в соответствии с решением Буссинеска:

Вертикальное перемещение (осадка) в соответствии с решением Буссинеска

Проинтегрировав это выражение по площади круга получим выражение для определения осадки точки на поверхности основания и проходящей через центральную вертикальную ось (для z=0):

S=((1-μ)2∙P∙d)/E

Данная формула получена для определения осадки гладкого круглого гибкого фундамента (штампа).

Модуль деформации грунта в соответствии с формулой Шлейхера с учетом жесткости фундамента:

E=((1-μ2)∙P∙d∙ω)/S,
где ω – коэффициент формы жесткого штампа.

Расчет модуля упругости грунта

Известно, что при разгрузке проявляются упругие деформации, которые происходят вследствие упругих деформаций скелета грунта и пленок связанной воды. Поэтому, чтобы определить модуль упругости грунта (модуль Юнга) должна быть предусмотрена разгрузка грунта и последующее нагружение штампа для определения значения модуля упругих деформаций Е0 и модуля деформации по вторичной ветви загружения (Ev2). Ниже представлен график, построенный по результатам штамповых испытаний с разгрузкой и повторным нагружением. На этом графике определяется три параметра: модуль общей деформации – Е1, модуль упругости грунта – Еу и модуль деформации на этапе повторного нагружения Е2.

График зависимости осадки штампа (S) от удельного давления (P)

Модуль упругости грунта всегда больше модуля общей деформации. В зависимости от грунтов имеет место следующее соотношение Еу=5–10Е1.

Николай Вахрамеев
Ведущий специалист
Написать специалисту

Отзывы о нас

Благодарственное письмо Трест Магнитострой

Благодарственное письмо Стеллар констракшен

Благодарственное письмо КККС

Выполненные объекты

Николай Вахрамеев
Ведущий специалист
Написать специалисту
Пишите в WhatsApp