Компресійні випробування грунтів.
Мета роботи: освоїти методику випробування грунту методом компрес-Сіон стиснення для визначення коефіцієнта стисливості, модуля деформації Е, структурної міцності на стиск.
Прилади й устаткування: компресійний прилад (одометр), со-який складається з (рис. 1) робочого кільця, циліндричної обойми, Перфора-рованного вкладиша під робоче кільце і піддону з ємністю для води; механізм для вертикального навантажування зразка грунту; пристрою для вимірювання вертикальних деформацій зразка грунту.
Порядок виконання роботи.
Коефіцієнт стисливості, модуль деформації Е, структурну міцність на стиск визначають за результатами випробувань зразків грунту в компресійних приладах (одометрах), що виключають можли-ність бокового розширення зразка грунту при його навантаженні верти-кальной навантаженням по ГОСТ 12248-96; за результатами вимірювання бокового тиску при випробуваннях в приладах тривісного стиску, по моменту воз-нення тиску в поровой воді в водонасичених грунтах.
Структурна міцність обумовлена крихкими кристалізаційними зв'язками і водно-колоїдними, що створюються в процесі тривалого існування грунтів.
Діапазон тисків, при яких проводять випробування, визначається у програмі випробувань або приймається в межах полуторного значення проектного тиску на грунт. Зразок повинен мати форму циліндра діаметром не менше 71 мм, з відношенням висоти до діаметра 1 / 3,5.
Для випробувань використовують зразки грунту ненарушенного складу з природною вологістю або водонасичені або зразки порушеного складу з заданими значеннями густини і вологості.
Зразок грунту в робочому кільці зважують, покривають з торців вологими фільтрами і поміщають в компресійний прилад.
Рис.1. Схема компресійного приладу (одометра):
1 - компресійне кільце; 2 - корпус приладу;
3 - перфоровані штампи; 4 - індикатори.
Після поміщення зразка проводять такі операції: встанов-ють зразок на перфорований штамп; регулюють механізм навантажування зразка; встановлюють прилади для вимірювання вертикальних де-формацій зразка; записують початкові показання приладів.
При необхідності водонасичення зразка проводять шляхом фильт-рації води знизу вгору під аретиром. Для цього заповнюють піддон по-дою. Водонасичення проводять для глинистих ґрунтів протягом 2. 5 діб. для пісків - до моменту появи води над штампом.
Навантаження випробуваного зразка проводять рівномірно, без ударів, ступенями навантаження.
Першу ступінь тиску, при випробуванні пісків, в тому числі заторфованних, приймають в залежності від коефіцієнта пористості, а наступні ступені тиску приймають рівними 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа і далі з інтервалом 0,1 МПа до заданого значення навантаження.
При випробуванні глинистих ґрунтів, в тому числі органо-мінеральних, для визначення їх структурної міцності на стиск першу і по-такі ступені тиску приймають рівними 0,0025 МПа до момен-ту початку стиску зразка грунту. Початок стиснення слід вважати при відно-вальну вертикальної деформації зразка грунту ε> 0,005. При даль-нейшем навантаженні за чергову сходинку тиску приймають найближ-шиї більшого значення 0,0125; 0,025; 0,05; 0,1 МПа і далі з інтервалом 0,1 МПа.
На кожному ступені навантажування зразка грунту знімають відліки за приладами для вимірювання вертикальних деформацій в наступній після-довательности: перший відлік - відразу після прикладення навантаження, а потім через 0,25; 0,5; 1; 2: 5; 10; 20; 30 хв і далі з інтервалом одну годину в тече-ня робочого дня, а потім - на початку і в кінці робочого дня до умовної стабілізації деформації зразка. За критерій умовної стабілізації деформації приймають швидкість деформації зразка, що не перевищує 0,01 мм за останні 4 год спостережень для пісків, 16 год - для глинистих і 24 год - для органо і органічних грунтів.
У процесі випробування отримані дані заносять в табл. 1.
Для визначення характеристик, Е і. за результатами досл-вання для кожного ступеня навантажування обчислюють:
- абсолютну вертикальну стабілізовану деформацію зразка грунту, мм, як середнє арифметичне показань вимірювальних;
- відносну вертикальну деформацію зразка грунту (мо-дуль опади) за формулою, де h - початкова висота зразка.
За обчисленими значеннями будують графік залежності і. Через точки графіка проводять осереднену плавну криву або апроксимують ці точки монотонною залежністю.
Значення тиску, відповідне точці перетину кривої з віссю тиску дорівнює значенню структурної міцності на стиск.
У разі часткового разуплотнения грунту за прини-мают абсциссу точки графіка з ординатою.
Обчислюють коефіцієнти пористості грунту при тисках по формулі
Це рівняння компресійної кривої. Чим більше зміна при збіль-личен. тим більшою сжимаемостью буде володіти грунт.
Стисливість грунту характеризується коефіцієнтом стисливості в заданому інтервалі тисків і, який обчислюють з точністю 0,001 МПа за формулою
де і - коефіцієнти пористості, відповідні тискам і.
При розрахунку осад ущільнення використовують коефіцієнт відноси-котельної стисливості
Якщо виділити прямолінійний ділянку на компресійної кривої, то
Продифференцировав рівняння, отримаємо закон стисливості
Нескінченна мала зміна коефіцієнта пористості (об'єму пор) прямо пропорційно нескінченно малому зміни тиску.
Основні характеристики стисливості.
Модуль загальної деформації в інтервалі тисків і обчислюва-ляють з точністю 0,1 МПа за формулами:
де і - коефіцієнти пористості, відповідні тискам і; - коефіцієнт стисливості, відповідний інтервалу давши-лення від і; - коефіцієнт, що враховує відсутність поперечного-ного розширення грунту (коефіцієнт сорому поперечних деформує-цій) в компресійному приладі і обчислюється за формулою:
де - коефіцієнт поперечної деформації (коефіцієнт Пуассона):
тут - горизонтальна; - вертикальна деформація; - коефіцієнт бокового тиску, визначається в приладах тривісного стиску соотноше-ням збільшення горизонтального тиску до вертикального
При відсутності експериментальних даних допускається приймати рівним: 0,30. 0,35 - для пісків і супісків; 0,35. 0,37 - для суглинків; 0,2. 0,3 при
Тиск на зразок грунту, МПа
Показання індикаторів деформації