Навігація
Головна
 
Головна arrow Географія arrow Грунтознавство
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ МІЦНОСТІ І ДЕФОРМОВАНОСТІ ЗВ'ЯЗКОВИХ І НАПІВСКЕЛЬНИХ ҐРУНТІВ

Випробування грунту методом одновісного стиску проводять для визначення межі міцності на одновісний R c для напівскельних і глинистих ґрунтів з ее<0,25 [17]. Результати випробувань грунту методом одновісного стиску використовуються при проектуванні споруд з швидкими темпами навантаження зв'язкових водонасичених грунтів підстав, наприклад при будівництві земляного полотна доріг, дамб, підпірних стін, укосів, при визначенні несучої здатності і стійкості водонасичених зв'язкових грунтів, при визначенні показника консистенції глинистих ґрунтів, для визначення недренованому міцності зв'язкових грунтів, розрахунку опору паль стійок, в якості попереднього випробування для признач чення зсувних навантажень при зсувних і тривісних випробуваннях, для визначення структурної міцності порід, для класифікаційної оцінки міцності і деформованості грунтів, для розчленування розрізів і виявлення ослаблених зон зсувів.

Випробування напівскельних ґрунтів проводяться за скороченою або повною програмою. При випробуваннях за скороченою програмою визначається межа міцності порід /? з ; повна програма включає визначення межі міцності порід R c , модулів пружною і загальної деформації Ео і Е, МПа, коефіцієнта поперечної деформації v і коефіцієнта Пуассона р, типу деформаційного поведінки і побудова діаграми "напруження - деформація".

До складу установки для випробування грунту на одновісний повинні входити (рис. 8.53): механізм для вертикального навантажування зразка; пристрій для вимірювання вертикальної деформації зразка; пристрій для вимірювання поперечної деформації зразка (за завданням). Плити преса для навантаження зразка повинні бути відполіровані для зменшення тертя. Короткочасні випробування проводяться зазвичай на гідравлічних, пневматичних і електромеханічних пресах із зусиллям до 50 кН; випробування на повзучість - на важільних пресах із зусиллям до 5 ... 10 кН. Для випробування зразків по повній програмі обладнання повинно мати пристрій, що забезпечує безперервну запис переміщення торця зразка залежно від прикладеної сили. Похибка вимірювання переміщення торця - не більше 0,1 мм.

image454

Мал. 8.53. Установка для випробування грунтів на одновісний виробництва ТОВ "НВП" Геотек "" [140] і схема установки [П]

Для випробувань використовують зразки грунту непорушеного складу. Для всіх зразків визначають вологість, щільність, вологість на кордонах розкочування і текучості і розраховують щільність сухого ґрунту, коефіцієнт пористості, коефіцієнт водонасичення, число пластичності і показник консистенції. Крім визначення необхідних фізичних характеристик повинні бути відзначені характерні особливості (шаруватість, тріщинуватість, наявність включень і ін.).

Для напівскельних ґрунтів зразок повинен мати форму циліндра або прямокутного паралелепіпеда (квадратного перетину) діаметром (стороною квадрата) від 40 до 100 мм з відношенням висоти до діаметра 1,8-2,0. Максимальний лінійний розмір зерен (неоднорідностей) в зразку повинен бути не більше 1/10 діаметра (сторони квадрата) зразка. Зразок трещиноватого або виветрелих напівскельного грунту повинен мати діаметр (сторону квадрата) не менше 60 мм. Зразок напівскельного грунту, який має наскрізні тріщини, видимі неозброєним оком, не допускається до випробування.

Для глинистих ґрунтів зразок повинен мати форму циліндра діаметром не менше 38 мм і відношенням висоти до діаметра 1,8-2,5. Максимальний розмір фракції грунту (включень, агрегатів) в зразку повинен бути не більше 1/6 діаметра зразка. Зразки вирізають з моноліту або керна ріжучим кільцем за допомогою гвинтового преса. Внутрішній діаметр і висоту кільця вимірюють штангенциркулем з похибкою не більше 0,1 мм. Вимірювання проводять в трьох-чотирьох перетинах і з отриманих результатів вимірювань обчислюють середнє арифметичне значення діаметра і висоти кільця. Ріжуче кільце без зразка зважують з похибкою не більше 0,01 г.

Для напівскельних ґрунтів вологість зразка повинна відповідати природній вологості, повітряно-сухому або водонасиченому стані, для глинистих ґрунтів - природної вологості. Зразки грунту природної вологості відчуваю! ' безпосередньо після їх виготовлення. Допускається хропеш зразки, покриті мастилом, не більше 6 год в ексикаторі. Перед випробуванням мастило з торців зразка видаляють.

Кільце поміщають на вирівняну поверхню моноліту або керна і скальпелем зрізають грунт з зовнішньої сторони кільця для забезпечення за допомогою гвинтового преса є вільною насадки кільця на стовпчик ґрунту. Перекіс кільця при заповненні його грунтом не допускається. Після заповнення кільця грунтом на 0,90-0,95 його висоти на його верхній торець поміщають насадку і заповнюють її грунтом на 2 ... 3 мм, після чого кільце з грунтом ножем відокремлюють від моноліту, насадку знімають, а 'торцеві поверхні зразка в кільці ретельно зачищають лекальної лінійкою. При зачистці грунт видаляють від центру зразка до країв. Допускається установка насадки на кільце до початку вирізання зразка. Кільце з грунтом зважують з похибкою не більше 0,01 г для визначення щільності. Зразок грунту за допомогою поршня обережно виймають з кільця. Поверхня зразка оглядають і характерні ознаки (наявність шаруватості, тріщин, включень та ін.) Записують в журнал або в паспорт випробувань.

Міцність ґрунтів в більшості випадків змінюється в різних напрямках, тому при випробуваннях зразки необхідно орієнтувати з врахуванням умов їх залягання. Зразок поміщають в центрі столика приладу одновісного стиску або опорної плити преса. При випробуваннях грунтів, які руйнуються але тендітному типу, з метою безперешкодного розвитку зсуву по площині ковзання рекомендується поміщати зразок між суцільними жорсткими штампами (рис. 8.54). Верхню опорну (навантажувальну) майданчик призводять до зіткнення з верхнім торцем зразка. Встановлюють прилади для вимірювання прикладається зусилля і переміщення торця зразка і записують їх початкові показання.

Навантажувати зразок напівскельного грунту проводять рівномірно, без ударів, збільшуючи навантаження безперервно із заданою швидкістю навантаження або ступенями. Швидкість безперервного наг8руженія зразка напівскельного грунту в залежності від значення R c повинна складати 0,1 ... 0,5 МПа / с, а при ступінчастому навантаженні дорівнювати 10% від значення R c .

image412

Мал. 8.54. Схеми установки зразків грунту в приладі одновісного стиску а - зразки з пластичних типом деформування; б - зразки з крихким типом деформування; 1 - сталеві або латунні штампи

Навантажувати зразок глинистого грунту виробляють із заданою швидкістю приросту відносної вертикальної деформації зразка, вибираючи се в залежності від передбачуваної міцності грунту R c таким чином, щоб час проведення випробування склало 2 ... 15 хв, що зазвичай відповідає швидкості 0,5 ... 2 , 0% за 1 хв. Більш низька швидкість вибирається для зразків з меншими деформаціями при руйнуванні.

Випробування проводять до руйнування зразка. При випробуваннях за скороченою програмою записують величину руйнує сили. При випробуваннях порід, що руйнуються по пластичному типу, коли момент руйнування чітко нс фіксується, за величину руйнує сили приймається сила, відповідна відносної поздовжньої деформації зразка є = 0,15.

Основними джерелами помилок визначення тимчасового опору грунту стисненню можуть бути порушення умов з підготовки та обробці зразків, порушення швидкості навантаження зразка і точність фіксації моменту початку його руйнування.

Межа міцності па одновісний До з , МПа. пол у скельного грунту і глинистого, при е <0,1, обчислюють з точністю ло 0.1 МПа за формулою

(8.25)

де Р - навантаження, при якій відбувається руйнування. кН; So - початкова площа поперечного перерізу зразка грунту, см 2 .

Межа міцності глинистих ґрунтів при є> 0,1 обчислюють за цією ж формулою, де замість So приймають поточну площу S середнього поперечного перерізу зразка. Площа S визначають безпосередньо вимірюванням діаметра зразка штангенциркулем з похибкою 0,1 мм і розрахунком.

У припущенні про постійність об'єму грунту при випробуванні відношення може бути визначено по відносній вертикальній деформації е.

При збереженні циліндричної форми (S h = Soho):

Якщо зразок після стиснення набуває форму бочки , причому діаметр торця бочки зберігається рівним початкового діаметру зразка, тоді застосовується формула

Вертикальні деформації зразка вимірюють з похибкою 0,01 мм для глинистих ґрунтів і 0,001 мм для напівскельних ґрунтів і реєструють їх у процесі навантаження не менше ніж при десяти значеннях напруги до руйнування.

Випробування проводять до руйнування зразка, т. Е. До досягнення максимального значення вертикального навантаження. У разі випробування зразка глинистого грунту при відсутності видимих ознак руйнування випробування припиняють при відносній вертикальній деформації зразка £ = 15%.

Для визначення модуля деформації і модуля пружності напівскельного грунту випробування не доводять до руйнування зразка, зупиняючи його при напрузі 50 ... 60% від значення Rc Для визначення коефіцієнта поперечної деформації і коефіцієнта Пуассона напівскельного грунту в процесі випробування вимірюють поперечні деформації зразка при навантаженні і розвантаженні . Розвантаження зразка виробляють в тій же послідовності, що і навантаження.

Модуль деформації Ео і коефіцієнт поперечної деформації п в заданому діапазоні напруг Д <т обчислюють за нафузочним гілкам залежностей image460і image461за формулами (8.4) і (8.5).

Модуль пружності Е і коефіцієнт Пуассона р обчислюють в цьому ж діапазоні напруг але цим же формулами, в яких значення Δе1 і Δе2 приймають по розвантажувальним гілкам залежностей image462іimage461

Випробування на одновісний можна також виконати в стабілометра. В цьому випадку необхідно вибрати пристрій силового наїруженія виходячи з очікуваної міцності на одновісний. При діаметрі зразка 38 мм і пристрої силового нафуже- ня в 10 кН можуть бути випробувані зразки до рівня напружень в 11,2 МПа [5].

Величина тимчасового опору стиску дисперсних грунтів залежить від мінерального складу, структурно-текстурних особливостей, вологості і консистенції, складу і концентрації поровой рідини та ін.

Вплив мінерального складу проявляється через пов'язану з ним дисперсність і характер структурних зв'язків. При випробуваннях па одновісний дисперсних грунтів найбільші значення R c (за інших однакових умов) характерні для грунтів з міцними змішаними і перехідними контактами, а найменші - для грунтів зі слабкими коагуляційний контактами. При однаковій пористості найбільша міцність на стиск характерна для глин монтморіллонітових складу, а найменша - каолінітової. Це легко пояснюється відмінностями в дисперсности даних глин: найбільше число "сусідів" (т. Е. Число контактів) навколо однієї частинки буде в високодисперсних монтморіллонілонітових глинах, а найменше - в каолінітові.

Текстура дисперсних грунтів також впливає на величину їх тимчасового опору стисненню, обумовлюючи анизотропию міцності. Максимальна величина опору стисненню R • глин з орієнтованої текстурою спостерігається при стисненні ґрунту перпендикулярно шаруватості або орієнтації частинок.

Вологість дуже сильно впливає на тимчасовий опір стиску дисперсних, і особливо пилуватих і глинистих ґрунтів (табл. 8.65). Залежно від кількості води тієї чи іншої категорії глинистий грунт може перебувати в різної консистенції - від твердої до плинної. Відповідно до цього його міцність на одноосьовий стиск змінюється в широких межах.

Таблиця 8.65

Тимчасовий опір стисненню глинистих ґрунтів

консистенція ґрунту

Тимчасовий опір стисненню R,. МПа

текуча

<0,025

Тскучснластічная

0,025 ... 0,05

м'якопластичного

0,05 ... 0.1

тугопластічних

0,1 ... 0,2

напівтверда

0,2 ... 0,4

Тверда

> 0,4

Найбільшою міцністю володіють глинисті ґрунти твердої консистенції, для яких характерний крихкий тип руйнування і змішані (включаючи цементаційні і перехідні) контакти, а найменшою міцністю - глинисті грунти текучої консистенції, для яких характерний в'язкопластичні тип руйнування і коагуляційні контакти. При цьому за руйнівне напруження беруть межу текучості грунту при одноосьовому стисканні.

Тимчасовий опір стисненню дисперсних грунтів збільшується зі зростанням щільності. Однак, якщо ущільнювати зразки глинистих ґрунтів різними навантаженнями (рр), а потім визначати їх міцність на стиск (R c ) в повітряно-сухому стані, то виявиться нелінійна зв'язок між R t і а.

Величина R, спочатку сильно зростає з ростом про, а потім залишається майже незмінною зі збільшенням навантаження попереднього ущільнення <т. Це навантаження, при якій досягається майже постійна і близька до максимальної для даного грунту міцність, названа Е.М. Сергєєвим оптимальним навантаженням ущільнення [50].

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук