СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГОВОЙ ПРОЧНОСТИ СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Название	СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГОВОЙ ПРОЧНОСТИ СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Разработчик (Авторы)	Габибов Фахраддин Гасан оглы
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	Евразийский патент на изобретение №050780
Дата регистрации	29 августа 2025 г.
Правообладатель	Габибов Фахраддин Гасан оглы
Область применения (класс МПК)	G01N 3/08 (2006.01) E02D 1/02 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств грунтов, в частности к
способам определения сдвиговой прочности глинистых грунтов. Задачей изобретения является
достижение точности получаемых результатов испытаний на основе более корректного
приложения вертикальных нагрузок на образцы слабого водонасыщенного глинистого грунта.
Способ определения сдвиговой прочности слабых водонасыщенных глинистых грунтов,
включающий размещение образца в сдвиговом приборе, воздействие на образец вертикальных
нагрузок, образование в сдвиговом приборе щели до 2 мм и срез образца при 3-4 различных
вертикальных нагрузках путем воздействия на него горизонтального усилия, построение
графика зависимости срезающих усилий от вертикальных нагрузок и определение сдвиговой
прочности грунта. На образец грунта воздействуют вертикальными нагрузками растяжения,
которые должны быть меньше нагрузки в зоне предельной упругой деформации образца грунта
при его растяжении. Причем сдвиговая прочность слабого водонасыщенного глинистого грунта
определяется по формуле
где τu - сдвиговая прочность слабого глинистого грунта; С - сила сцепления; -Р - растягивающая
вертикальная нагрузка; φ - угол внутреннего трения грунта.

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств грунтов, в частности к
способам определения сдвиговой прочности глинистых грунтов.
Известен способ определения сдвиговой прочности недоуплотненных глинистых грунтов,
включающий размещение образца в сдвиговом приборе, воздействие на образец вертикальных нагрузок,
образование в сдвиговом приборе щели до 2 мм и срез образца при 3-4 различных вертикальных
сжимаемых нагрузках путем воздействия на него горизонтального усилия, построение графика
зависимости вертикальных нагрузок срезающих нагрузок и определение сдвиговой прочности грунта
(Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. М.: Недра, 1975, с. 186-
189).
Основным недостатком известного способа заключается в том, что при испытании слабых
водонасыщенных глинистых грунтов в процессе приложения вертикальных сжимаемых нагрузок из
щели в приборе для среза из нее начинает обильно выжиматься вода из образца, а также из щели
начинает пластически пастообразно отжиматься часть самого слабого глинистого образца. В указанных
условиях невозможно корректно испытывать слабые глинистые грунты по методу
неконсолидированного- недренированного сдвига, прочностные параметры получаются завышенными
из-за незаданного уплотнения грунта при сжимающих нагрузках.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому изобретению, т.е.
прототипом, является способ определения сдвиговой прочности глинистых грунтов по методу
неконсолидированно- недренированного сдвига, включающий размещение образца в сдвиговом приборе,
воздействие на образец вертикальных сжимаемых нагрузок, образование в сдвиговом приборе щели до 2
мм и срез образца при 3-4 различных вертикальных сжимаемых нагрузках путем воздействия на него
горизонтального усилия, построение графика зависимости вертикальных нагрузок и срезающих усилий и
определение сдвиговой прочности грунта (Гольдштейн М.Н., Царьков А.А., Черкасов И.И. Механика
грунтов, основания и фундаменты. М.: Транспорт, 1981, с.75-77).
Основным недостатком известного способа заключается в том, что при испытании слабых
водонасыщенных глинистых грунтов в процессе приложения вертикальных сжимаемых нагрузок из
щели в приборе для среза из нее начинает обильно выжиматься вода из образца, а также из щели
начинает пластически пастообразно отжиматься часть самого слабого глинистого образца. В указанных
условиях невозможно корректно испытывать слабые глинистые грунты по методу
неконсолидированного-недренированного сдвига, прочностные параметры получаются завышенными
из-за незаданного уплотнения грунта при сжимающих нагрузках.
Задачей изобретения является достижение точности получаемых результатов испытаний на основе
более корректного приложения вертикальных нагрузок на образцы слабого водонасыщенного глинистого
грунта.
Для решения поставленной задачи в способе определения сдвиговой прочности слабых
водонасыщенных глинистых грунтов, включающем размещение образца в сдвиговом приборе,
воздействие на образец вертикальных нагрузок, образование в сдвиговом приборе щели до 2 мм и срез
образца при 3-4 различных вертикальных нагрузках путем воздействия на него горизонтального усилия,
построение графика зависимости срезающих усилий от вертикальных нагрузок и определение сдвиговой
прочности грунта, на образец грунта воздействуют вертикальными нагрузками растяжения, которые
должны быть меньше нагрузки в зоне предельной упругой деформации образца грунта при его
растяжении, причем сдвиговая прочность слабого водонасыщенного глинистого грунта определяется по
формуле
где τu - сдвиговая прочность слабого глинистого грунта;
С - сила сцепления;
-Р - растягивающая вертикальная нагрузка;
φ - угол внутреннего трения грунта.
Сущность изобретения заключается в том, что на образец грунта воздействуют вертикальными
нагрузками растяжения, которые должны быть меньше нагрузки в зоне предельной упругой деформации
образца грунта при его растяжении, причем сдвиговая прочность слабого водонасыщенного глинистого
грунта определяется по формуле
где τu - сдвиговая прочность слабого глинистого грунта;
С - сила сцепления;
-Р - растягивающая вертикальная нагрузка;
φ - угол внутреннего трения грунта.
Первый новый признак предлагаемого изобретения, заключающийся в том, что на образец грунта
воздействуют вертикальными нагрузками растяжения, позволяет предлагаемому техническому решению
приобрести новые свойства, заключающиеся в том, что растягивающие нагрузки в отличие от
сжимающих нагрузок не выжимают из слабого глинистого грунта воду, при растягивающих нагрузках
050780
- 2 -
слабый глинистый грунт пастообразно не выдавливается через щель между обоймами устройства для
испытания на срез.
Второй новый признак предлагаемого изобретения, заключающийся в том, что растягивающие
нагрузки должны быть меньше нагрузки в зоне предельной упругой деформации образца грунта при его
растяжении, позволяет предлагаемому техническому решению приобрести новое свойство,
заключающееся в том, что при выполнении данного ограничения прилагаемые вертикальные усилия не
доводят образец в зону пластических деформаций, при которых корректность испытаний нарушается и
их результаты получаются заниженными.
Третий новый признак предлагаемого изобретения, заключающийся в том, что сдвиговая прочность
слабого водонасыщенного глинистого грунта определяется по формуле
где τu - сдвиговая прочность слабого глинистого грунта;
С - сила сцепления;
-Р - растягивающая вертикальная нагрузка;
φ - угол внутреннего трения грунта, позволяет предлагаемому техническому решению приобрести
новое свойство, заключающийся в том, что получена четкая алгебраическая формула, которая простым
математическим действием позволяет точно определить значение сдвиговой прочности слабого
водонасыщенного глинистого грунта.
Все вышеописанные новые признаки и свойства предлагаемого изобретения отсутствуют в
известных технических решениях и позволяют предлагаемому техническому решению проявить
эффективность, заключающуюся в том, что достигается точность получаемых результатов испытаний на
основе более корректного приложения вертикальных усилий на образцы слабого водонасыщенного
глинистого грунта.
Все вышеизложенное позволяет утверждать, что предложенное изобретение полностью
соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".
На фиг. 1 изображена схема устройства для практической реализации предложенного способа
определения сдвиговой прочности слабых водонасыщенных глинистых грунтов; на фиг. 2 изображен
график сопротивления сдвигу слабого водонасыщенного глинистого грунта.
На фиг. 1 и 2 показаны следующие элементы предлагаемого способа определения сдвиговой
прочности слабых водонасыщенных глинистых грунтов и устройства для практической реализации этого
способа: 1 - верхняя обойма срезного прибора; 2 - нижняя обойма срезного прибора; 3 - образец слабого
водонасыщенного глинистого грунта; 4 - тяга для приложения горизонтального усилия Pr; 5 - тросики
тяги для приложения вертикальной растягивающей нагрузки Рв на образец грунта; s - s - плоскость среза;
λ - деформация сдвига; А - график, полученный при применении нагрузок растяжения; В - график,
полученный при применении сжимаемых нагрузок.
Растягивающее вертикальное усилие Рв устройстве (фиг. 1) создают через тросики 5, которых в
верхней кольцевой обойме должно быть не менее трех. Эти тросики через 120° по окружности крепятся к
верхней обойме 1, объединяясь в центральной точке с верхней тягой, создающей вертикальное
растягивающее усилие Рв.
Для надежной реализации предлагаемого способа определения сдвиговой прочности слабых
водонасыщенных глинистых грунтов необходимо, чтобы трение между верхней боковой поверхностью
верхней части образца грунта и внутренней поверхностью верхней обоймы 1 (отдельно), а также трение
между боковой поверхностью нижней части образца грунта и внутренней поверхностью нижней обоймы
2 (отдельно) превышали значение максимальной вертикальной растягивающей нагрузки Рв(макс). При этом
максимальная растягивающая нагрузка Рв(минм) на образец водонасыщенного глинистого грунта должна
быть меньше значения растягивающего усилия, соответствующего предельной упругой деформации
глинистого образца при его растяжении Рп.у.д.р., т.е. Рв(макс)< Рп.у.д.р. (см. фиг. 2).
При растягивающих нагрузках (-Pi) на образцы слабого водонасыщенного глинистого грунта в
пределах его упругой деформации в небольшой толщине плоскости среза s-s (до 2 мм) срезного
устройства (фиг. 1) образуется круговой мениск, который в минимально незначительном виде уменьшает
исходный диаметр образца (не более 1 мм) и не отражается на результатах испытаний образцов слабого
водонасыщенного глинистого грунта на сдвиговую прочность.
Одним из главных условий предлагаемого способа является то, что растягивающие усилия (-Pi) на
образцы слабого водонасыщенного глинистого грунта не должны переходить в стадию пластического
течения, т.к. при этом теряются заданные начальные условия равновесия.
Ввиду того, что приложенные растягивающие нагрузки (-Pi) на образцы слабого водонасыщенного
глинистого грунта не должны превышать значение предельной упругой деформации при нагрузках
растяжения Рп.у.д.р., то значение адгезионной прочности испытуемого глинистого грунта Р0 после 3-4
испытаний мы определяем путем продолжения графика сопротивления сдвигу грунта до пересечения с
отрицательной частью оси абсцисс. Значение силы сцепления С определяется путем продолжения
прямой графика сопротивления сдвигу до пересечения с осью ординат. Угол, образуемый прямой
050780
- 3 -
графика сопротивления сдвига грунта и горизонтальной осью абсцисс, является углом внутреннего
трения φ слабого водонасыщенного глинистого грунта (см. фиг. 2).
Как показано на фиг. 2, график зависимости вертикальных растягивающих нагрузок от значений
сдвиговой прочности слабых водонасыщенных глинистых грунтов, полученный по предлагаемому
способу (прямая А), показывает более точные значения прочностных параметров, чем график
зависимости вертикальных сжимаемых нагрузок от значений сдвиговой прочности слабых
водонасыщенных глинистых грунтов, полученный по способу-прототипу (прямая В), где прочностные
параметры грунта С', φ' и Р0' превышают реальные прочностные параметры слабого водонасыщенного
глинистого грунта С, φ и Р0.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом
заключается в том, что достигается повышенная точность получаемых результатов испытаний на основе
более корректного приложения вертикальных усилий на образцы слабого водонасыщенного глинистого
грунта.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ определения сдвиговой прочности слабых водонасыщенных глинистых грунтов,
включающий размещение образца в сдвиговом устройстве, воздействие на образец вертикальных
нагрузок, образование в сдвиговом приборе щели до 2 мм и срез образца при 3-4 различных
вертикальных нагрузках путем воздействия на него горизонтального усилия, построение графика
зависимости срезающих усилий от вертикальных нагрузок и определение сдвиговой прочности грунта,
отличающийся тем, что на образец грунта воздействуют вертикальными нагрузками растяжения,
которые должны быть меньше нагрузки в зоне предельной упругой деформации образца грунта при его
растяжении, причем сдвиговая прочность слабого водонасыщенного глинистого грунта определяется по
формуле
где τu - сдвиговая прочность слабого глинистого грунта;
С - сила сцепления;
-Р - растягивающая вертикальная нагрузка;
φ - угол внутреннего трения грунта.
Фиг. 1
Фиг. 2

Изобретение "СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГОВОЙ ПРОЧНОСТИ СЛАБЫХ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ" (Габибов Фахраддин Гасан оглы) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога