Исследования параметров сопротивления сдвигу

4.17. В расчетах устойчивости бетонных подпорных сооружений, скальных откосов и подземных выработок используют следующие характеристики сопротивления сдвигу: по контакту бетон – скала; по трещинам в скальном массиве; по скальному массиву в целом.

Соответственно опыты в полевых условиях проводят методом сдвига бетонных штампов или скальных целиков, заключенных в бетонную обойму.

Участки для опытов следует выбирать в наиболее характерных для данного сооружения зонах скального массива. При этом направление сдвига штампов или целиков принимают таким, чтобы оно совпадало с направлением действия сдвигающих усилий на сооружение или откос. Размеры штампов или целиков зависят от степени трещиноватости скального массива. В практике рекомендуется задавать их размеры в плане 1´1 м или 1,5´1,5 м, чем обеспечивается учет масштабного фактора при размере блоков скальной породы в 5 – 10 раз меньше размера штампа. Высоту штампа (целика) следует принимать равной не менее половины его короткой стороны, расстояние в свету между штампами примерно равным их ширине. Перед бетонированием штампа его основание зачищают от расшатанных взрывом отдельностей и продуктов выветривания. Шероховатость сохраняют естественной, но с высотой выступов не более 15 см. Марка бетона опытных штампов обычно соответствует марке бетона сооружения.

Наибольшую трудность при исследованиях сопротивления сдвигу представляют работы по подготовке скальных целиков, особенно для сдвига их по поверхности ослабления (трещинам и прослоям) скального массива. Для предохранения скального целика от разрушения в процессе его изготовления рекомендуется применять обуривание с ручной разборкой скалы. В некоторых случаях применяют взрывание по контуру целика детонирующего шнура. По боковым граням целик облицовывают армированным бетоном, предохраняющим его от разрушения в процессе опыта. Особенно сложно изготавливать целики на наклонных трещинах, которые представляют наибольший интерес для оценки устойчивости скальных откосов и крупных подземных выработок. По указанным причинам сдвиги скальных целиков проводят значительно реже, чем сдвиги штампов, хотя параметры сопротивления сдвигу по поверхности ослабления скального массива имеют не меньшее значение, чем по контакту бетон – скала.

Нормальные напряжения, создаваемые в подошве штампа (целика), по величине соответствуют напряжениям в основании сооружения или в расчетной плоскости сдвига в скальном массиве. Опыты проводят при 4 – 5 различных значениях s. Общее количество опытных штампов или сдвигов целиков рекомендуется принимать не менее 6. Сдвиг проводят при постоянной нормальной и нарастающей ступенями сдвигающих нагрузках вплоть до наступления предельного состояния, которое характеризует предельное сопротивление сдвигу скального массива. Момент предельного сопротивления сдвигу определяют по прекращению подъема давления в домкратах, создающих сдвигающее усилие при непрерывной работе насоса, и непрерывному перемещению штампа (целика). Затем обычно выполняют повторные сдвиги по образовавшейся зоне разрушения, после чего штампы опрокидывают, а целики разбирают для анализа характера разрушения.

4.18. Параллельно с проведением сдвиговых опытов в практике различных организаций принято изучать на тех же штампах деформационные свойства скальных пород. Передачу на штамп нормальной нагрузки производят до начала приложения сдвигающих усилий. Обычно выполняют 3 цикла нагрузки-разгрузки с доведением до заданной интенсивности загружения, которая может превышать величину нормальных напряжений, обеспечивающих сдвиг.