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

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ МІЦНОСТІ І ДЕФОРМОВАНОСТІ МЕРЗЛИХ ГРУНТІВ

Випробування проводять на зразках мерзлого грунту ненарушенного складу з природною вологістю і льодистістю, в яких товщина прошарків льоду повинна бути не більше 2 мм, а льодистість / <0,4. Межа міцності визначається за результатами навантажування зразків грунту вертикальним навантаженням в умовах вільного бічного розширення до крихкого руйнування або досягнення незгасаючої повзучості.

Випробування методом одновісного стиску мерзлого грунту проводять для визначення характеристик міцності [17]:

  • • гранично-тривалого значення межі міцності на одновісний R c ;
  • • умовно-миттєвого значення межі міцності на одновісний R M ;

характеристик деформованості :

  • • модуля лінійної деформації Е
  • • коефіцієнта поперечного розширення v;
  • • коефіцієнта нелінійної деформації А;

характеристики повзучості :

• коефіцієнта в'язкості сильнольодистих грунтів // для пісків (крім гравелистих і крупних) і глинистих ґрунтів, крім заторфованних, засолених і сипкомерзлих різниць зазначених грунтів.

До складу установки для випробування мерзлого грунту методом одновісного стиску повинні входити: платформи (рухома і нерухома) з набором штампів для установки і кріплення зразка грунту; механізм для вертикального навантажування зразка; пристрою для вимірювання поздовжніх і поперечних деформацій. Конструкція установки і механізм для вертикального навантажування зразка грунту повинні забезпечувати: можливість навантажування зразка грунту безперервно при постійній швидкості деформування зразка не менше 1 мм / с або ступені тривалістю не більше 5 с; загальне навантаження на зразок грунту не менше 30 кН; можливість деформації зразка не менше 0,2. Принципова схема установки наведена на рис. 8.60.

image478

Мал. 8.60. Установка для випробування мірних грунтів на одновісний [140, 17}

Зразок грунту виймають з кільця, поміщають між нижнім і верхнім штампами і проводять такі операції: закріплюють паровлагонепроніцаемую оболонку на бічних поверхнях штампів; на зразок встановлюють пристрої для вимірювання поперечних деформацій; зразок зі штампами поміщають на нижню нерухому платформу установки і центрують; закріплюють пристрої для вимірювання поздовжніх деформацій зразка.

Після витримування зразка грунту в установці проводять попереднє обтиснення зразка тиском, рівним напрузі від власної ваги грунту на горизонті відбору зразка (але не більше половини умовно-миттєвого значення міцності на одновісний), протягом 15 с. Потім зразок розвантажують, записують показання приладів і фіксують час початку випробувань.

Проведення випробування при безперервному швидкому зростанні навантаження для визначення умовно-миттєвого значення межі міцності на одновісний R IH [17].

До зразка плавно, не допускаючи ударів, прикладають навантаження, збільшуючи її безперервно і забезпечуючи постійну швидкість деформування зразка не менше 1 мм / с. Випробування повинно тривати до моменту руйнування зразка , якщо руйнування носить крихкий характер, або до моменту, коли відносна поздовжня деформація досягне значення є> 0,20, якщо зразок деформується в'язко, без видимих ознак руйнування. У процесі випробування проводять автоматичний запис навантаження на зразок і його деформацій. При відсутності системи автоматичного запису фіксують навантаження і висоту зразка грунту в момент його руйнування або в'язкого деформування.

За результатами випробування при безперервному швидкому зростанні навантаження визначають умовно-миттєве значення межі міцності на одновісний R lH , МПа, за формулами:

при крихкому руйнуванні зразка;

при пластичному руйнуванні зразка,

де So і S - відповідно початкова і кінцева (після проведення випробування) площі поперечного перерізу зразка, см 2 ; Р - руйнівне навантаження, кН.

Проведення випробування на повзучість для визначення гранично тривалого значення межі міцності на одновісний R c і характеристик деформованості E, V і A [ 17].

До зразка плавно, не допускаючи ударів, прикладають навантаження, збільшуючи її рівними ступенями навантажування. Час прикладання навантаження на кожному ступені повинен бути не більше 30 с. На кожному ступені осьове напруження в зразках повинен бути постійним (p : j = const).

Наїрузку на зразок грунту Р , кН. на кожному ступені навантажування визначають але формулою

де ф - середній діаметр зразка грунту в момент додатка чергової сходинки навантаження, см.

Напруга Oz.h МПа, на кожному ступені навантажування визначають за формулами:

де R c - умовно-миттєве значення межі міцності грунту на одновісний, що визначається за результатами випробування при безперервному швидкому зростанні навантаження, МПа; Пі - порядковий номер ступеня навантажування; R - розрахунковий опір грунту під підошвою фундаменту, МПа (табл. 8.73).

Для забезпечення сталості осьового напруги в зразку на кожному ступені навантажування додатково збільшують наїрузку Р на Д Р при збільшенні діаметра зразка на 3% (2 мм для зразків діаметром 71,4 мм) з моменту розпочато випробування або попереднього довантажування. Значення АР, кН, визначають за формулою

де dtj - діаметр зразка в момент довантажування, см; dij ~ - діаметр зразка в момент додатка ступеня навантажування або попереднього довантажування, см. При обґрунтуванні допускається визначати зміну площі зразка за формулою: d = </ о (0,89е + 0,97), де do - діаметр зразка на початку досліду, см; г - відносна поздовжня деформація зразка, д. од.

Таблиця 8.73

Розрахункові опори мерзлого грунту під фундаментом

грунти

Температура випробувань Т, ° С

-0,3 | -0,5 | -1 | -1,5 | -2

-2,5

-3 | -3,5 | -4 | -6 | -8 | -10

При льдистости грунтів и <0,2

1.Пескі середньої крупності

0,55

0,95

1.25

1.45

1.6

1.8

1.95

2.0

22

2.6

2,95

3.3

2. Піски дрібні і пилуваті

0,45

0,7

0,9

1,1

1,3

1,4

1,6

1,7

1,8

2,2

2,55

2,86

3. Супіски

0.3

0.5

0.7

0.8

1.05

1,15

1.30

1,40

1.5

1.9

2.25

2.5

4. Суглинки і глини

0,25

0.45

0.55

0,65

0,8

0.9

1,0

1.1

1 2

1,55

1.9

2.2

При льдистости грунтів і> 0,2

Всі види грунтів (пі. 1-4)

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,75

0,85

0,95

1,25

1,55

1,75

Тривалість дії кожного ступеня навантажування повинна становити 24 год, при обгрунтуванні - до 48 год і більше. На кожному ступені навантажування записують показання приладів для вимірювання деформацій через інтервали часу і будують графік залежності поздовжньої деформації зразка грунту від часу - криву повзучості (рис. 8.61, а). Випробування продовжують до тих пір, поки процес деформування зразка не перейде в стадію незгасаючої повзучості (стадія незгасаючої повзучості вважається досягнутої, коли деформації зразка будуть розвиватися з постійною або зростаючою швидкістю) або відносна поздовжня деформація зразка досягне 0,20. Швидкість деформації вважають постійною, якщо в трьох послідовних інтервалах вимірювань деформація змінюється менш ніж на 0,02 мм за 2 год.

Гранично тривале значення границі міцності на одновісний стиск грунту R c , МПа, визначають за результатами випробування на повзучість:

де σ до- і - напруга в зразку грунту на ступені навантажування, що передує £ -й ступені, на якій процес деформування зразка переходить в стадію незгасаючої повзучості, МПа.

Проведення випробування на повзучість для визначення коефіцієнта в'язкості сильнольодистих грунтів [17]. Коефіцієнтом в'язкості ( η ) називається показник деформируемости, що характеризує швидкість пластично-в'язкої течії сильнольодистих мерзлого грунту, що залежить від часу дії навантаження і значення негативної температури грунту.

При випробуваннях на повзучість зразки повинні мати форму циліндра діаметром 71,4 і висотою 140 мм або діаметром 49 і висотою 100 мм, товщина прошарків льоду у зразку повинна бути не більше 10 мм.

К. зразка грунту прикладають навантаження, кожну ступінь навантажування витримують до умовної стабілізації поздовжньої деформації зразка грунту, коли приріст вертикальної деформації не перевищує 0,01 мм за 12 год, або до досягнення стадії незгасаючої повзучості. На кожному ступені наїруженія записують показання приладів для вимірювання деформацій зразка грунту через інтервали часу.

Для кожного ступеня будують криву повзучості (рис. 8.61, а), на якій виділяють лінійні ділянки, які відображають деформування зразка грунту з постійною швидкістю, якщо воно мало місце при даному значенні напруги. Для виділених лінійних ділянок визначають значення швидкості деформування зразка v, (мм / год)

де Δ Н, - різниця поздовжніх деформацій зразка грунту в кінці і на початку періоду деформування грунту з постійною швидкістю на і-го ступеня навантаження, мм; Д /, - тривалість періоду деформування зразка з постійною швидкістю на / -й ступеня навантажування, ч.

Результати випробування мерзлого грунту методом одновісного стиску

Мал. 8.61. Результати випробування мерзлого грунту методом одновісного стиску: а графік залежності поздовжньої деформації зразка від часу: б - реологическая крива, яка відображає залежність с, = f (oj; в - сімейство кривих повзучості при постійних напругах а

За обчисленими значеннями v, визначають значення швидкості відносного деформування зразка грунту е 1 / ч, на / -й ступеня навантажування за формулою

(8.22)

де h - початкова висота зразка грунту, мм.

На підставі отриманих значень Єі будують реологічну криву, яка відображатиме залежність image488(рис. 8.61,6). Реологічну криву на початковій ділянці апроксимують прямою найкращого наближення до експериментальних точок графічно або методом найменших квадратів.

Випробування закінчують, коли на початковому лінійній ділянці реологічні кривої отримано не менше трьох експериментальних точок і стільки ж за його межами після переходу даної залежності в нелінійну. Якщо зазначена умова не виконується, то необхідно збільшити число ступенів наuhуженія.

За результатами визначають коефіцієнт в'язкості сильнольодистих грунтів //, МПа-ч, з точністю до 10 МПа-ч:

де σ1 - напруга, що відповідає точці А перетину лінійної ділянки реологічні кривої (рис. 8.61,6) з віссю абсцис, МПа; σ 2 - напруга, відповідне кінцевій точці В лінійної ділянки реологічні кривої, МПа; з визначається за формулою (8.22).

Обробку результатів випробувань виконують одночасно з проведенням самих випробувань, перехід до наступного етапу випробувань (ступеня навантажування і т. Д.) Здійснюють після обробки результатів на попередньому етапі.

За результатами цього ж випробування визначають також такі характеристики деформованості мерзлого грунту, як модуль лінійної деформації Е, коефіцієнт нелінійної деформації А і коефіцієнт поперечного розширення v.

Модулем лінійної деформації (Е) називається показник лінійної деформованості мерзлого грунту, що відображає ставлення напруг до викликаним відносним поздовжнім деформацій.

Коефіцієнтом нелінійної деформації (А) називається показник, що характеризує залежність деформацій повзучості мерзлого грунту від напруг і часу.

Показники Е і А визначають по залежності, яка встановлює зв'язок між відносними поздовжніми деформаціями с, напругою про і часом дії навантаження t:

(8.23)

де До) - функція напружень а для часу / їх дії, рівного 1 ч, яку приймають у вигляді: image490- для моделі лінійно деформованої основи image491 - для моделі нелінійно деформованої основи, де Ео і Ао - параметри функції До); т - коефіцієнт нелінійності по напруженням.

Гранично тривалі значення показників Е і А обчислюють за формулами:

де t u - час, що дорівнює терміну служби будівлі або споруди (50 років = 4,38-10 'ч); а - коефіцієнт нелінійності у часі [17].

Для встановлення залежності (8.23) вихідні дані випробувань обробляють у відповідності з теорією спадкової повзучості. Використовуючи криву повзучості, послідовно обчислюють ряд значень ец, що мають сенс деформацій, які розвинулися б під дією постійної напруги (/ = 1, 2 ...), відповідного напрузі і-го ступеня навантаження, за час V ,. Обчислене за формулою

де € ij - повна відносна поздовжня деформація попередньої ступені навантаження в момент часу tj (обчислена за цією формулою раніше при зі , j - 0); Д £ fj - приріст відносної деформації, яке визначається по кривій повзучості (рис. 8.61, а) і представляє собою різницю між деформацією, накопиченої до моменту, коли / -я ступінь навантаження діяла протягом часу / "і деформацією, накопиченою до початку дії 1 -й ступеня навантаження.

Моменти часу tj призначають однаковими для кожного ступеня навантажування з урахуванням того, що відліки по всіх приладах знімаються через 5, 10, 20, 30 і 60 хв після прикладання навантаження, потім через 2 год протягом робочого дня і далі два рази на добу до умовної стабілізації деформації. Результати представляють у вигляді сімейства кривих повзучості при постійних напругах про (рис. 8.61, в).

Для визначення параметра а і набору значень До) отримані значення ец представляють у вигляді сімейства паралельних прямих в координатах image494(рис. 8.62, а). Далі а й f {σ) обчислюють за формулами: image495де a і b- параметри рівняння сімейства паралельних прямих image496(рис. 8.62, а), що визначаються графічно або методом найменших квадратів [17].

Для моделі лінійно деформованої основи набір значень Дау) представляють у вигляді прямої з координатами. image497(рис. 8.62, б) і обчислюють значення Ео за формулою

де с - параметр рівняння прямої у = сх, що проходить через початок координат, визначають способом найменших квадратів або графічно (рис. 8.62, б ), при цьому з в масштабі креслення дорівнює тангенсу кута нахилу до осі абсцис (*) прямий найкращого наближення до експериментальних точкам, що проходить через початок координат.

Для моделі нелінійно деформованої основи набір значень До) представляють у вигляді прямої в координатах х = 1п <т "у = lnf {o) (рис. 8.62, в) і обчислюють значення АЦ і т за формулами: А 0 = е а , т = 1 / b , де а і b - параметри рівняння прямої у = а + b х (рис. 8.62, в), що визначаються графічно або методом найменших квадратів.

Для визначення коефіцієнт Пуассона v експериментальні дані (відносні поздовжні і поперечні деформації) в кінці кожного ступеня навантажування представляють в координатах х = е у = е х (рис. 8.62, в). Далі значення v обчислюють за формулою

де с - параметр рівняння прямої у = сх, що проходить через початок координат, визначають способом найменших квадратів або графічно (рис 8.62, б) [17].

Графіки рівнянь в координатах

Мал. 8.62. Графіки рівнянь в координатах: а - для визначення параметра а і набору значень image502, б для моделі лінійно деформованої основи image503; в - для моделі нелінійно деформованої основи image504і для визначення коефіцієнт Пуассона в координатах: х = з: у = е "[17]

Тимчасовий опір стисненню мерзлих грунтів залежить від тих же внутрішніх факторів, які були розглянуті вище, а також в значній мірі від наявності льоду, що виконує роль цементу, впливає на міцність грунту. Вплив вологості-льдистости на міцність мерзлих грунтів має велике значення, так як зі збільшенням ступеня водонасичення промерзають грунтів до 0,8 ... 0,9 їх міцність закономірно зростає, що обумовлено збільшенням при цьому відносної кількості крижаних цементаційних контактів і формуванням більш однорідною монолітною текстури . Однак подальше збільшення водонасичення (при S r > 0,8 ... 0,9) призводить до пученію грунту, утворення крижаних прошарків і включень, що знижує міцність грунту. Ця закономірність в цілому характерна для різних видів мерзлих дисперсних ґрунтів, але її прояв має свої особливості в залежності від інтервалу температури, дисперсності і хіміко-мінерального складу.

Середні значення умовно-миттєвої міцності на одновісний мерзлих грунтів в залежності від льдистости і крижаних шліров наведені в табл. 8.74. За даними Л.Т. Роман та ін., Спостерігається зменшення міцності на стиск дисперсних грунтів зі збільшенням їх льдистости за счег включень і відповідно зі збільшенням товщини крижаних шліров. 11ри постійної льдистости-влсіжності збільшення числа крижаних шліров призводить до зростання міцності [50]

Таблиця 8.74

Умовно-миттєва міцність на стиск мерзлих грунтів [50]

Грунт

Льдистость за рахунок

Вологість

Міцність (МПа) при числі шліров

включень льоду

прошарку W *,

сумарна

3

5

7

0.3

0.43

0.75

5.5

6.6

9.6

0.5

0.48

1.30

3.6

5.5

6.1

супісок

0.3

0.45

7.15

10.4

0.3

0,48

0.86

7.3

9.0

11.1

суглинок

0.5

0.65

1.50

5.3

8.0

8.7

 
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