В полевых условиях исследование деформационных свойств грунтов производится поэтапным нагружением жестких штампов, установленных в породах, которые будут находится в пределах сферы взаимодействия с сооружением, и заключается в измерении осадок штампа от каждой ступени нагрузки, а также в изучении характера деформации во времени, Методика испытания пород штампами отличается сложностью я трудоемкостью, что связано с монтажом тяжелого оборудования, специальной подготовкой грунтов к испытаниям; значительными затратами времени на изучение характера осадки. Поэтому испытания пород штампами производится лишь на последних стадиях инженерно-геологических исследований под строительство, когда выбрано место "посадки", установлены габариты и ориентировка сооружения, а также передаваемые на грунты нагрузки, тип и глубина заложения фундамента, геологическое строение участка и прочее. Производство испытаний штампами и интерпретация результатов регламентируется ГОСТ 12374-77.

В соответствии о представлениями Н.М. Герсеванова (1930) процесс осадки, проекающий в грунте под жестким фундаментом и моделируемый с помощью нагрузок на штамп, характеризуется несколькими стадиями (рис. 1).

Стадия уплотнения (участок 1) характеризуется деформациями сжатия скелета грунта, выражающимися в уменьшении пористости. Эту стадию характеризует прямолинейная (либо близкая к ней) зависимость S =f (P ).

Стадия сдвигов (участок 2) соответствует предельному равновесию грунта. Кривая S =f (Р) приобретает криволинейный характер, что свидетельствует о возникновении местных сдвигов, развивающихся в первую очередь по краям подошвы фундамента.

Стадия разрушения (участок 3) характеризуется полным разрушением боковых стенок грунта, т.е. отвечает деформациям, сопутствующим образованию поверхностей скольжения. Конусообразный уплотненный объем грунта перемещается со штампом вниз, почти не встречая сопротивления, а боковой выпор пород из-под штампа происходит свободно. Этот процесс сопровождается резким возрастанием деформаций при незначительном увеличении нагрузок либо незатухающими деформациями при постоянном значении нагрузок.

Н.А. Цытович считает, что существует не три, а две стадии данного процесса. Первая и вторая стадии (по Н.М. Герсеванову) четко не различаются, а прочность и устойчивость оснований не нарушаются даже при возникновении локальных сдвигов. Ю.Г. Трофименко и Л.Н. Воробков отмечают, что это положение зафиксировано в СНиП, согласно которым несущая способность основания, сложенного нескальными грунтами, должна определяться, исходя из условия, что в грунте образуются поверхности скольжения, охватывающие всю подошву фундамента или сооружения.

В соответствии с ГОСТ 12374-77, прямолинейный участок графика S = f (Р) (см. риc . 1) попользуют для вычисления модуля деформации по формуле:

где μ - коэффициент Пуассона, принимаемый равным для скальных пород 0,15, для полускальных пород - 0,25, для крупнообломочных грунтов - 0,27, для песков и супесей - 0,30, для суглинков - 0,35, для глин - 0,42, w- безразмерный коэффициент, зависящий от формы и жесткости штампа (для жесткого штампа круглой формы - w = 0,79); d - диаметр штампа, cм; ΔP - приращение давления на штамп между предельным (Рп) и бытовым (Рб) давлением, МПа (кгс/см2 ); ΔS- приращение осадки штампа, соответствующее ΔP, см.

Поскольку модуль деформации является показателем cжимаемоcти грунтов, поведение которых описывается теорией линейно-деформируемых тел, определять величину Е можно только для начального прямолинейного участка S= f(Р) . ............