ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ МІЦНОСТІ НА ЗРУШЕННЯ МЕРЗЛИХ ГРУНТІВ

Міцність на зсув мерзлих грунтів в цілому підпорядковується закономірностям, типовим для немерзлих грунтів, проте, вони мають свої специфічні показники. В інженерній практиці для визначення розрахункових значень міцності мерзлих грунтів широко використовується еквівалентну зчеплення , а при промерзанні вологих дисперсних грунтів на контакті поверхні конструкції з мерзлими грунтами виникає особливого роду зчеплення, яке отримало назву міцності смерзания.

Метод визначення опору зрізу відтають грунтів [47]. Випробування проводять за схемою неконсолідованого швидкого зрізу. В результаті досвіду для пісків дрібних і пилуватих, глинистих і органо-мінеральних грунтів визначають наступні характеристики:

  • • опору грунту зрізу г, / ,;
  • • кут внутрішнього Тертя
  • • питоме зчеплення C, h.

Ці показники визначають за результатами випробувань зразків мерзлого грунту в одноплощинних зрізних приладах з фіксованою площиною зрізу шляхом зсуву відшиваються частини зразка щодо іншої його частини (мерзлого зразка) зрушує навантаженням при одночасному навантажуванні зразка нормальної до площі зрізу навантаженням.

Опір грунту зрізу визначають як граничне середнє дотичне напруження. при якому зразок обпоюють грунту зрізається по фіксованій площині, що проходить на 2 ... 4 мм вище поверхні мерзлого грунту при заданому нормальному напрузі. Відтавання зразків мерзлого грунту проводять зверху вниз. Зріз проводиться на контакті відтає грунту з мерзлим шаром ( "Пріконтактние шар"). За спеціальним завданням можуть застосовуватися інші методи опаіванія грунту і конструкції приладів, що забезпечують моделювання процесу промерзання-відтавання і навантажування грунту.

До складу установки для випробувань обпоюють грунту методом одноплощинного зрізу по поверхні мерзлого грунту повинні входити: зрізний прилад з фіксованою площиною зрізу, що складається з рухомої і нерухомої частин, що включає в себе робочі кільця; жорсткий теплової штамп з регульованою постійною температурою; пристрій для створення і регулювання температури теплового штампа; датчики (щупи та ін.) для контролю кордону розділу відтає і мерзлого грунту; механізм для вертикального навантажування зразка; механізм для створення горизонтальної зрушує на- грузки; усгройства для вимірювання вертикальних і горизонтальних деформацій зразка. Прінціпіазьная схема установки наведена на рис. 8.39. Форми, в яких проводиться заморожування грунту, повинні бути виготовлені з нетеплопровідного матеріалу (органічне скло) зі стінками товщиною не менше 20 мм і забезпечувати можливість промораживания в заданому напрямку, а також виключати можливість віджимання води або витоку її з грунту під час проморожування. Для виключення радіального відтавання виготовляються робочі кільця з нетеплопровідного матеріалу або теплової штамп, діаметр якого на 2 мм менше діаметра робочого кільця.

image411

Мал. 8.39. Принципова схема установки для визначення опору зсуву відтає грунту на контакті з мерзлим грунтом [47]

Для випробувань використовують зразки мерзлого грунту ненарушенного складу з природною щільністю, вологістю і льодистістю або зразки порушеного складу з заданими значеннями густини і вологості. Зразки повинні мати форму циліндра діаметром не менше 70 мм і висотою 0,6 ... 0,7 діаметра. Зразки мерзлий грунт ненарушенного складання з природною вологістю і льодистістю вирізають з моноліту або керна так, щоб при подальшому випробуванні він мав по відношенню до навантаження орієнтацію, відповідну природному залягання. Зразки грунту порушеного складу виготовляють з талого грунту заданого складу, вологості і щільності. Необхідна щільність досягається ущільненням ґрунту при заповненні робочих кілець. Між робочими кільцями поміщають прокладки для створення зазору між кільцями.

Заморожування грунту проводять в холодильних камерах при заданій температурі в спеціальних формах з оргскла. Кришку форми встановлюють в залежності від заданих умов проморожування: при приміщенні кришки знизу - промороження йде зверху; при приміщенні кришки зверху - промороження йде знизу. Форму зі зразком розміщують в приміщення або холодильну шафу із заданою мінусовою температурою повітря.

Під час заморожування вимірюють температуру контрольного зразка грунту, в який поміщають термодатчик. Проморожування закінчують, коли температура контрольного зразка досягне заданого значення. Після цього зразок виймають з форми, герметизують і зберігають в ексикаторах (з льодом або снігом) до випробувань. Час зберігання не більше п'яти діб.

Зразок грунту в робочих кільцях поміщають в зрізний прилад. 11а зразок грунту ставлять теплової штамп і центрують його. Температура в тепловому штампі створюється і регулюється за допомогою ультратермостат (циркуляція антифризу або інший незамерзаючої рідини) або інших нагрівальних пристроїв. Температура на нижній поверхні штампа не повинна перевищувати 50 ° С. Проводять регулювання механізму навантажування. Закріплюють пристрої для вимірювання вертикальних і горизонтальних деформацій, записують час початку випробувань і початкові показання приладів. На зразок грунту передають в один щабель нормальний тиск р , при якому буде проводитися зрушення зразка. Значення р приймають по табл. 8.52.

Таблиця 8.52

Значення нормального тиску

грунти

Нормальний тиск р . МПа

Глинисті і органо-мінеральні грунти з показником текучості h

Піски дрібні та пилуваті з коефіцієнтом водонасищсння S,

h <0,5

S r <0,50

0,1; 0,15; 02

0.5 < 1 L <1.0

0,50 < S r <0.80

0.05; 0,1; 0.15

Il> 1,0

Sr> 0.80

0,025; 0,075; 0,125

У процесі відтавання за допомогою щупа (термодатчиков і ін.) Контролюють температуру ґрунту в зоні зсуву, т. Е. На кордоні розділу відтає і мерзлого грунту, яка повинна бути розташована на 1 ... 3 мм нижче верхньої частини робочого кільця в рухомий обоймі . Встановлюють зазор 2 мм між рухомою і нерухомою частинами зрізний коробки.

Відразу після передачі нормального навантаження приводять в дію механізм створення зрізаючого навантаження і проводять зріз зразка грунту не більше ніж за 2 хв з моменту прикладення вертикального навантаження.

При передачі зрушує навантаження ступенями їх значення не повинні перевищувати 10% значення нормального тиску, при якому проводиться зріз, і додаток ступенів має слідувати через кожні 10 ... 15 с. Випробування слід вважати закінченим, якщо при додатку чергової сходинки зрізаючого навантаження відбувається миттєвий зріз однієї частини зразка по відношенню до іншої або загальна деформація зрізу перевищить 5 мм.

При передачі безперервно зростаючої зрушує навантаження швидкість зрізу приймають в інтервалі 2 ... 3 мм / хв, так, щоб зріз проходив нс більш ніж за 2 хв. За закінчення випробувань приймають момент, коли зсувна навантаження досягне максимального значення, після чого буде спостерігатися деяке його зниження або встановлення постійного значення, або загальна деформація зрізу перевищить 5 мм.

Після закінчення випробування слід розвантажити зразок, вийняти робоче кільце із зразком з приладу і відібрати проби для визначення вологості із зони зрізу зразка.

Для визначення приватних значень (рис необхідно провести не менше трьох випробувань при різних значеннях нормального напруги. За виміряним в процесі випробування значень зрізаючого і нормальної навантажень обчислюють дотичні і нормальні напруження г і <т, МПа, за формулами (8.16) і (8.17).

Визначення г, /, необхідно проводити не менше ніж при трьох різних значеннях / ?, віднімаючи з кожного значення поправку за рахунок тертя в приладі але заздалегідь побудованої тарировочной кривої.

За виміряним в процесі випробування значень деформації зрізу /, відповідним різним напруженням будують графік залежності image412За отриманими значеннями будують графік залежності image413[47].

Граничне опір відтають глинистих ґрунтів зрушенню (г, *) після їх промерзання істотно знижується в порівнянні з граничним опором зсуву тих же грунтів до промерзання (г). Між цими величинами існує закономірний зв'язок, яку можна представити у вигляді виразу:

(8.19)

де а і b - параметри, що залежать від виду, складу грунту і умов його промерзання; ну - об'ємна вологість відтає грунту [117].

На підставі залежності (8.19) розроблена методика визначення величини кута внутрішнього тертя (р і питомого зчеплення відтає грунту шляхом зменшення аналогічних характеристик грунтів до промерзання ((р і с) за рахунок наступних коефіцієнтів:

  • (8.20) і
  • (8.21)

де y ^ h - коефіцієнт надійності по грунту при його відтаванні для кута внутрішнього тертя (табл. 8.53); у ^ сун - коефіцієнт надійності по грунту при його відтаванні для питомого зчеплення (табл. 8.54); у т - коефіцієнт, що враховує вплив інтенсивності міграції вологи і морозного пученія грунту на формування посткріогенной структури відтає грунту і його властивості міцності (табл. 8.55) [117].

Показники міцності властивостей відтають водонасичених піщаних грунтів в порядку першого наближення можна визначити за формулами:

де у g - коефіцієнт надійності по грунту, що враховує зниження кута внутрішнього тертя, обумовлене формуванням посткріогенной структури пісків (табл. 8.56); У Wa і У "- понижуючі коефіцієнти, що приймаються так само, як для супісків (табл. 8.54 і 8.55).

Таблиця 8.53

Значення коефіцієнта Υ g (φ) th

Найменування

грунтів

Коефіцієнти Υ g ( φ ) th для грунтів з показником //.

рівним

0 </, <0.25

0.25 </, <0.5

0.5 </, <0.75

1,> 0.75

глини

1.05

1.15

1.20

1,05

суглинки

1.10

1.25

1.25

1.10

супіски

1.02

1.10

1.10

1,05

Значення коефіцієнта у ^ л

Таблиця 8.54

Найменування

грунтів

Коефіцієнти Υ g ( c ) th для грунтів з показником 1 ,.

рівним

0 </, <0.25

0,25 </, <0,5

0.5 </ ,. <0,75

I,> 0,75

глини

1.20

1.40

1.60

1.30

суглинки

1.15

1.35

1,50

1.20

супіски

1.10

1,20

1,30

1,10

Таблиця 8.55

Значення коефіцієнта у "залежно від сдимистості (sj)

Коефіцієнти морозного обдимання £ г, д. Од.

Коефіцієнти у т

С ( <0,01

1.00

0,0 К С / - <0,03

1,15

0,03 <с, <0,07

1,30

0,07 <с, <0,10

1,50

£ f > 0,10

1,80

Величина граничного опору відтає грунту зрушенню по всіх поверхнях ковзання визначається з виразу

де p, h - нормальна напруга але поверхні ковзання, кПа; і з, д обчислюються за формулами (8.20), (8.21) [117].

Таблиця 8.56

Значення коефіцієнта y g

Найменування піщаних грунтів

Коефіцієнт надійності у я відтають пісків в залежності від щільності складення

щільне

середньої щільності

пухке

великі

1,05

1,10

1.15

середньої крупності

1,15

1.20

1,25

дрібні

1.20

1,25

1,35

пилуваті

1,25

1,30

1,45

Визначення міцності втискуванням кулькового штампа в мерзлий грунт. Вдавлювання в грунт кулькового штампа дозволяє визначити гранично тривалий значення еквівалентного зчеплення c eq .

Еквівалентним зчепленням c eq , МПа, називається комплексний параметр міцності мерзлого грунту, що враховує спільно як сили зчеплення, так і наявність внутрішнього тертя, який відображає міцність зв'язків між структурними елементами ґрунту. Випробування кульковим штампом проводять для визначення c eif дрібних і пилуватих пісків і глинистих ґрунтів з вмістом органічної речовини не більше 10% (Л <0,1), що мають масивну, тонкослоістую і мелкосетчатому криогенні текстури при відсутності в них уламкового матеріалу, крім їх заторфованних засолених і сипкомерзлих різниць.

Метод вдавлення кулькового штампа [17] полягає в тому, що в грунт під заданим навантаженням р вдавлюється жорсткий штамп кульової форми і вимірюється глибина

його занурення в процесі вдавлення. За свідченнями пристроїв для вимірювання деформацій визначають глибину занурення кулькового штампа в грунт в кінці випробування (після досягнення умовної стабілізації деформації або через 8ч- при прискореному режимі випробування). При додатку навантаження протягом 5-10 секунд обчислюється зчеплення буде миттєвим.

Гранично тривале значення еквівалентного зчеплення визначають за глибиною занурення кулькового штампа в зразок грунту від заданої постійного навантаження при заданій температурі випробувань:

  • • для незасолених грунтів від Tbf + (- 0,5) 1 до (-5) ° С;
  • • для засолених - oт Tbf + (- 0,5)] до (-8) ° С, де Tbf - температура початку замерзання грунту.

Для випробувань використовують зразки мерзлого грунту ненарушенного складу з природною вологістю і льодистістю і порушеного складу із заданою вологістю. Товщина прошарків льоду у зразку повинна бути не більше 2 мм. а льодистість / <0.4. При більшій льдистости необхідне збільшення діаметра кулькового штампа і кілець. Зразки повинні мати форму циліндра діаметром не менше 70 мм і висотою не менше 35 мм.

До складу установки для випробувань мерзлий грунт кульковим штампом входять (рис. 8.40): кульковий штамп діаметром (22 ± 2) мм з опорною плитою і рухомим столиком; плоский штамп для попереднього обтиску зразка грунту; робоче кільце для відбору грунту; механізм для вертикального навантажування зразка грунту; пристрій для вимірювання глибини занурення кулькового штампа. Поряд з важільним, допускається застосовувати прилад з одноштоковим завантаженням.

Після витримування зразка в робочому кільці протягом 12 год при температурі випробування проводять попереднє обтиснення зразка через плоский штамп тиском, рівним напрузі від власної ваги грунту на горизонті відбору зразка, протягом 15 с. Після обтиску зразок розвантажують.

Зразок грунту в робочому кільці поміщають на рухливий столик установки і проводять такі операції: покривають зразок захисним кружком з глянсового парафінованого паперу або поліетиленової плівки, в якому повинно бути вирізаний отвір діаметром, на 2 ... 3 мм перевищує діаметр кулькового штампа; встановлюють на зразок грунту кульковий штамп і центрують його, фіксуючи момент дотику кулькою поверхні грунту за показниками приладів для вимірювання деформацій зразка грунту; закріплюють стержень штампа стопорним гвинтом; записують початкові показання приладів або включають автоматичну запис.

image419

Мал. 8.40. Кульковий штамп:

а установка виробництва ТОВ "НВП" Геотек " / 140]: б - принципова схема установки для випробування мірного грунту кульковим штампом

Значення навантаження визначають з умови, що тиск у зразку на першому ступені навантажування має бути рівним напрузі від власної ваги грунту на глибині відбору зразка, а на останній - розрахункового опору грунту під підошвою фундаменту / ?, задається програмою випробувань. Значною мірою воно залежить від температури грунту, часу дії і величини навантаження: c eq = J (T, /, Р). Орієнтовну навантаження можна прийняти в залежності від стану грунтів відповідно до табл. 8.57.

Таблиця 8.57

Величина орієнтовною навантаження на зразок грунту

вид грунту

Стан мерзлого грунту

Величина навантаження. Н

Дрібні піски і супіски

Пластічномерзлий

40

твердомерзлих

50

Глини і суглинки

Пластічномерзлий

20

твердомерзлих

30

Величина навантаження на кульковий штамп призначається з умови:

де d - діаметр кулькового штампа, см; Sis - глибина занурення кулькового штампа в зразок грунту через 15 хв після прикладання навантаження, см.

При недотриманні умови слід провести коригування навантаження. Якщо осаду перевищує рекомендоване значення або не досягає його, то навантаження слід відповідно зменшити або збільшити і досвід перезапустити.

До зразка грунту плавно, не допускаючи ударів, прикладають постійне навантаження. Відліки за приладами для вимірювання вертикальної деформації зразка грунту при випробуванні в прискореному режимі (8 год) знімають через 1,5, 10, 15, 20, 30, 60 і 120 хв після прикладання навантаження, потім нс рідше ніж через 2 год, далі - при тривалому випробуванні - два рази на добу (на початку і в кінці робочого дня) до умовної стабілізації деформації, або ведеться автоматичний запис з тими ж інтервалами.

Для кожного виду грунту рекомендується проводити серію, що складається не менше ніж з 6 восьмигодинних дослідів (для одного значення температури). Один досвід (при обґрунтуванні 2-А досвіду) з кожної серії повинен бути тривалим.

Випробування закінчують через 8 годин після початку досліду (за прискореною програмою) або після досягнення умовної стабілізації глибини занурення кулькового штампа. За критерій умовної стабілізації деформації приймають приріст вертикальної деформації, що не перевищує 0,01 мм за 12 год.

Повторні випробування на тому ж зразку можуть бути проведені при дотриманні умови: центр наступного занурення кулькового штампа повинен відстояти від кордонів попередніх відбитків кульки і від краю зразка не менше ніж на половину діаметра кульки.

У процесі випробування фіксують глибину занурення кулькового штампа в часі, при заданому навантаженні, а також температуру. За свідченнями пристроїв дня вимірювання деформацій визначають глибину занурення кулькового штампа в грунт в кінці випробування (через 8ч- при прискореному режимі випробування або після досягнення умовної стабілізації деформації).

Гранично тривале значення еквівалентного зчеплення мерзлого грунту з ^, МПа, визначають з точністю 0,01 МПа за формулою

де Р - навантаження на кульковий гггтамп, кН; d - діаметр кулькового гггтампа, см; S - глибина занурення кулькового штампа в грунт в кінці випробування, см; до - безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 1 при випробуваннях до умовної стабілізації деформації і 0,8 - при прискореному режимі.

Для практичних розрахунків величини гранично тривалого еквівалентного зчеплення за даними восьмигодинних випробувань можна користуватися перехідним коефіцієнтом До Пу одержуваних зі співвідношення:

де з £ - величина еквівалентного зчеплення, отримана за результатами тривалих випробувань, кПа; - величина еквівалентного зчеплення, отримана за результатами восьмигодинних випробувань, кПа.

Випробування мерзлого грунту методом одноплощинного зрізу по поверхні змерзання проводять для визначення таких характеристик міцності:

  • • опору зрізу (при необхідності також кута внутрішнього тертя і питомого зчеплення) мерзлого грунту, грунтового розчину і льоду по поверхні їх змерзання з матеріалом фундаменту R
  • • опору зрізу мерзлого грунту по поверхні змерзання з іншим грунтом або ґрунтовим розчином R, h ',
  • • опору зрізу льоду по поверхні змерзання з грунтом або ґрунтовим розчином R s hj.

Ці характеристики визначають за результатами випробувань зразків грунту в одноплощинних зрізних приладах з фіксованою площиною зрізу шляхом додатка до зразка грунту, смороженного зі зразком матеріалу фундаменту, грунтовим розчином або льодом, дотичного навантаження при одночасному навантаженні зразка навантаженням, нормальним до площини зрізу. Гранично тривалі значення опору зрізу мерзлого грунту по поверхні змерзання R a f, R S h або Rshj визначають як найбільші дотичні напруження, при яких відбулася стабілізація деформації зрізу зразка при заданому нормальному напрузі.

Для випробувань використовують зразки грунту або грунтового розчину ненарушенного і порушеного складань. Зразки повинні мати форму циліндра діаметром не менше 70 мм і висотою від 1/2 до 1/3 діаметра. Діаметр зразка матеріалу повинен бути рівним діаметру зразка грунту.

До складу установки для випробування мерзлого грунту методом одноплощинного зрізу по поверхні змерзання повинні входити: зрізний прилад з фіксованою площиною зрізу (горизонтальної або вертикальної, рис. 8.41, а і б): робоче кільце для зразка грунту, грунтового розчину, льоду; форми для сморажіванія зразка грунту з матеріалом фундаменту, грунтовим розчином, льодом і грунтом; механізми для створення дотичного і нормального навантажень; пристрою для вимірювання деформацій зразка. Конструкція зрізного приладу повинна забезпечувати можливість застосування питомої дотичній нафузки не менше 0,7 МПа для тривалих дослідів і 1,5 МПа для короткочасних.

image423

Мал. 8.41. Установка одноплощинного зрізу для визначення опору мерзлого грунту зрізу по поверхні зрізання: а - прилад виробництва ТОВ "НВП" Геотек "" [140]: б - схема одноплощинного зрізного приладу типу ПРС [17]

Форми для сморажіванія виготовляють з матеріалу низької теплопровідності (наприклад, органічного скла). Товщина стінок кілець форми з органічного скла повинна бути не менше 20 мм. Конструкція форми повинна забезпечувати можливість одностороннього проморожування зразка через його торцеві поверхні і виключати віджимання і відтік води з грунту при його проморожуванні.

Підготовлений до випробування зразок поміщають в зрізну коробку приладу, закріплюють так, щоб площина змерзання розташовувалась в зазорі між рухомою і нерухомою частинами приладу, що становить 1 ... 2 мм; встановлюють на зразок грунту штамп для передачі нормального тиску і центрують його; закріплюють пристрої для вимірювання деформацій зразка грунту; встановлюють зрізний прилад на станину під прес і центрують; звільняють рухому частину зрізний коробки, приєднують до неї механізм для створення дотичного навантаження; записують початкові показання приладів для вимірювання деформацій зразка і фіксують час початку випробування.

До зразка грунту плавно, не допускаючи ударів, прикладають нормальне навантаження і потім перший ступінь дотичного навантаження.

Значення нормального тиску, при якому проводять випробування, призначають в залежності від напруженого стану ґрунтового масиву, з урахуванням глибини залягання зразка, або визначають в програмі випробувань. При відсутності даних це тиск приймають рівним 0,1 МПа.

Значення першого ступеня дотичного навантаження Q і ступені подальшого навантаження AQ, кН, при випробуваннях але визначенню /? <, /, /?, /, І R s h., Слід встановлювати відповідно до завдання, а при його відсутності - визначати на підставі результатів попередньо проведених випробувань при безперервному швидкому впливі навантаження по формулі:

де R a j.о- умовно-миттєве опір зрізу, МПа.

Далі збільшують дотичне навантаження ступенями навантажування Д Q, кН, значення яких при відсутності завдання визначають за формулою:

При недостатній кількості зразків значення Q і Д Q можуть бути визначені за формулами: де т1 - дотичне напруження, МПа, яке приймається по табл. 8.58; Sqf- площа змерзання зразка грунту з зразком матеріалу фундаменту, см 2 ; ДГ - приріст дотичного напруження на кожному ступені навантажування, МПа, яке приймається по табл. 8.59.

Таблиця 8.58

Значення дотичного напруження на першому ступені навантажування

грунти

Значення дотичного напруження г ь МПа, на першому ступені навантажування при температурі зразка грунту, ° С

"| -1.5 | -2 | -2.5 | -3 | -3.5 | -4 = 6 = 8 | -10

11ри визначенні R o (

Піски

0.09

0.11

0.14

0.16

0.18

0.20

0.23

0.26

0.31

0.35

глинисті

0.07

0.09

0.11

0.13

0.14

0.16

0.18

0.21

0.24

027

При визначенні R, k

Піски

0.12

0.15

0.17

0.19

0.21

0.22

0.24

0.29

0.34

0.38

глинисті

0,08

0,10

0,12

0,13

0,15

0,16

0.18

0,21

0.24

027

Таблиця 8.59

Приріст дотичного напруження на кожному ступені навантажування

Температура зразка грунту, ° С

Приріст дотичного напруження ДГ. МПа

Від 0 до -1

0.01

Від -1 до -3

0.02

Від -3 до -6

0.03

нижче -6

004

Значення гі при визначенні опору зрізу мерзлих грунтів, грунтових розчинів по поверхні змерзання R a / с металевим матеріалом фундаменту слід приймати з коефіцієнтом 0,7. Значення г * при визначенні R sh при сморажіваніі різнорідних грунтів слід приймати для найменш міцного грунту. Якщо на першому ступені навантажування спостерігається незатухаюче повзучість, значення Г | необхідно зменшити в 2 рази.

При визначенні ДГ враховують зменшення площі зсуву протягом випробування. Відліки за приладами для вимірювання вертикальної деформації зразка грунту при випробуванні в прискореному режимі (8 год) знімають через 1, 5, 10, 15, 20, 30, 60 і 120 хв після прикладання навантаження, потім не рідше ніж через 2 год, далі - при тривалому випробуванні - два рази на добу (на початку і в кінці робочого дня) до умовної стабілізації деформації, або ведеться автоматичний запис з такими ж інтервалами.

За критерій умовної стабілізації деформації приймають приріст вертикальної деформації, що не перевищує 0,01 мм за 12 год.

Якщо на черговий ступеня навантажування стабілізації деформації не спостерігається, то навантаження витримують до виникнення деформування з постійною швидкістю, яке вважається досягнутим, коли швидкість деформування протягом двох наступних один за одним 12-годинних інтервалів зберігається постійною.

Випробування закінчують, коли деформування з постійною швидкістю встановлено не менше, ніж для двох ступенів дотичного навантаження. Після закінчення випробування відбирають проби для визначення вологості із зони зрізу.

При проведенні випробування при безперервному швидкому зростанні навантаження до зразка плавно, не допускаючи ударів, прикладають дотичне навантаження, збільшуючи її безперервно і забезпечуючи таку постійну швидкість деформування зразка, щоб час від початку випробування до моменту руйнування зразка становила 20 .. .40 с.

У процесі випробування проводять автоматичний запис дотичного навантаження на зразок, а при відсутності системи автоматичного запису фіксують навантаження Q 0 , кН, в момент руйнування зразка.

За результатами випробувань при безперервному швидкому зростанні навантаження визначають умовно-миттєве значення опору зрізу мерзлого грунту, льоду по поверхні змерзання R a f.o, МПа, за формулою

В процесі випробувань будують графік залежності деформацій грунту / в часі при різних значеннях дотичного напруження (рис. 8.42, а).

Гранично тривале значення опору зрізу R 0 y, R ^ Rshj визначають як найбільше дотичне напруження, при якому відбулася стабілізація деформації зразка при заданому нормальному напрузі по кривій "деформація-навантаження" і за графіком 1п (1) -1п (т) (рис. 8.42, б). При визначенні R a / y R S h> Rshj вводять поправку на тертя в зрізних приладі за заздалегідь побудованою тарировочной кривої [17].

Попередньо визначити розрахунковий опір мерзлого грунту або грунтового розчину зрушення по боковій поверхні змерзання фундаменту можна по табл. 8.60 [104].

Таблиця 8.60

Розрахункові опори мерзлого грунту або грунтового розчину зрушення але бічній поверхні змерзання фундаменту [104]

грунти

Розрахункові опори мерзлих грунтів /? ,, /. кПа (кгс / см 3 ), при температурі грунту. ° С

-0.3

-0,5

-1

-1.5

-2

-2.5

-3

-3.5

-4

-6

-8

-10

глинисті

  • 40
  • (0,4)
  • 60
  • (0.6)
  • 100
  • (1.0)
  • 130
  • (1.3)
  • 150
  • (1,5)
  • 180
  • (1,8)
  • 200
  • (2,0)
  • 230
  • (2,3)
  • 250
  • (2,5)
  • 300
  • (3,0)
  • 340
  • (3,4)
  • 380
  • (3,8)

піщані

  • 50
  • (* • 0)
  • 80
  • (8,0)
  • 130
  • 03)
  • 160
  • 0-6)
  • 200
  • (2.0)
  • 230
  • - & 3)
  • 260
  • (2-6)
  • 290
  • (2.9)
  • 330
  • (3,3)
  • 380
  • (М'
  • 440
  • (4,4)
  • 500
  • (5.0)

Залежність деформацій грунту від часу при різних значеннях дотичного напруження (а); логарифмічна залежність деформацій грунту від часу (б)

Мал. 8.42. Залежність деформацій грунту від часу при різних значеннях дотичного напруження (а); логарифмічна залежність деформацій грунту від часу (б)

Закономірності формування міцності на зрушення мерзлих грунтів протягом останнього століття вивчали Ю.Я. Веллі, С.С. В'ялов, С.Є. Гречішев, Б.І. Далматов, Б.Н. Достовалов, Ю.К. Зарецький, А. А. Коновалов, В.Н. Разбегін, Л.Т. Роман, Н.А. Цито- вич та ін. Ними встановлено внутрішні і зовнішні чинники, що визначають міцність на зрушення мерзлих грунтів. Серед внутрішніх факторів необхідно мати на увазі їх мінеральний склад і дисперсність, вплив вологості-льдистости, засоленості і ін.

Залежно від дисперсності, яка взаємозумовлено мінеральним складом грунтів, міцність на зсув мерзлих грунтів в цілому (за інших однакових умов) збільшується в ряду: лід < глина <суглинок <супесь < пісок.

Зниження міцності на зрушення мерзлих грунтів із зростанням дисперсності обумовлено, перш за все, збільшенням вмісту в них незамерзаючих води, що знижує і величину зчеплення, і величину кута внутрішнього тертя. Найбільшою міцністю смерзания мають середньозернисті піски, меншою - піски грубозернисті, а мінімальної - гравійні і галькові грунти, у яких внесок крижаних цементаційних зв'язків в зчеплення незначний. Зниження міцності смерзания глинистих ґрунтів у порівнянні зі середньозернистими пісками обумовлено впливом незамерзаючих води.

Вплив засоленості на міцність мерзлих грунтів при зсуві проявляється в тому, що розчинені в норовом розчині солі впливають на формування структурних зв'язків між різними елементами грунту. При одній і тій же засоленості ґрунту (Де /) концентрація електроліту його порового розчину (C ps ) залежить від вологості і зменшується зі збільшенням останньої. Тому вплив засоленості на міцність мерзлих грунтів знижується зі збільшенням сумарної вологості ( "г" "). З ростом засоленості мерзлого грунту і збільшенням концентрації електроліту порового розчину відбувається закономірне зниження міцності параметрів різних мерзлих дисперсних ґрунтів на зсув. Це пояснюється збільшенням кількості незамерзаючих води і зниженням температури початку замерзання.

Серед зовнішніх факторів, що впливають на міцність мерзлих грунтів при зсуві, крім виду напруженого стану та умов навантаження необхідно враховувати температуру. Численні дослідження показують, що з підвищенням температури мерзлих грунтів параметри опору зрушенню у них закономірно зменшуються: знижується величина зчеплення і кут внутрішнього зору [50].

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >