Материал: metodicheskie_ukazaniya_po_proektirovaniyu_zemlyanogo_polotna_na_slabykh

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

опускают винт арретира так, чтобы грунт не мог набухать. Если рычаг пресса был недостаточно закреплен и индикатор показал набухание образца, то арретиром возвращают показание индикатора на начальный отсчет. Насыщать образец лучше грунтовой водой, взятой из места отбора образцов, или специальным раствором - грунтовой вытяжкой. При небольшой минерализации можно пользоваться обычной водопроводной водой. В бюретку наливают воду теперь уже выше уровня поверхности грунта в приборе и оставляют в таком состоянии минимум на двое суток для суглинков и глин, а для жирных глин - до четырех суток.

Проведение испытания. После подготовки образца к испытаниям определяют его сжимаемость. При обычной методике нагрузки к образцам прикладывают последовательно возрастающими ступенями.

Для образцов глинистых грунтов текучей консистенции (В > 1) и сапропелей рекомендуются следующие ступени нагрузок: 0,02; 0,03; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0 кг/см2 и т.д. до заданной максимальной нагрузки. В зависимости от состояния грунта количество ступеней может быть сокращено. Для пластичных глинистых грунтов и торфов рекомендуются ступени нагрузки: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 2,0 кг/см2 и т.д.

Отсчеты показаний индикатора после приложения каждой ступени нагрузки производят через 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30 мин, 1 ч, 2 ч и далее 2 раза в сутки. Каждую ступень нагрузки выдерживают до стабилизации осадки образца. Осадка считается стабилизировавшейся, если показания индикатора изменяются не более чем на 0,01 мм за 24 ч для илов, за 12 ч для глин, торфов и суглинков и за 6 ч для супесей.

П р и м е ч а н и е . При больших осадках образца, приводящих к сильному опусканию рычага пресса, следует выравнивать рычажную систему после завершения осадки от каждой ступени нагрузки, затем брать нулевой отсчет индикатора, после чего прикладывать следующую ступень нагрузки.

При ускоренных испытаниях каждая ступень нагрузки прикладывается через сутки, причем под последней нагрузкой образец выдерживают до тех пор, пока деформация не будет менее 0,01 мм за указанные выше интервалы времени.

Максимальная нагрузка на образец должна превышать проектную на 10 - 20 %. По достижении осадки от последней

146

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

ступени нагрузку полностью снимают. Из прибора вынимают кольцо с образцом. Кольцо с влажным грунтом взвешивают без фильтров с точностью до 0,01 г.

После опыта получают значение объемного веса либо замером объема образца в кольце, либо парафинированием. Берут пробы на определение влажности.

Обработка результатов испытаний проводится в обычном порядке: вычисляют коэффициенты пористости для каждой ступени нагрузки и значения модулей осадки, строят компрессионные кривые e = f(р), и ep = f(р), вычисляют коэффициенты сжимаемости а и модуль деформации Е.

Компрессионная кривая слабого грунта в виде e = f(р) выражает зависимость между коэффициентом пористости грунта и нагрузкой. Для ее построения на оси абсцисс откладывают нагрузки в кг/см2, а на оси ординат - соответствующие им значения коэффициента пористости.

Коэффициент пористости грунта e для всех ступеней нагрузок (по заданию) вычисляют по формуле:

где e0 - начальный коэффициент пористости грунта;

Dh - величина, на которую изменилась высота образца после стабилизации уплотнения грунта от той или иной ступени нагрузки, мм;

hпр - приведенная высота образца, мм,

h - начальная высота образца, мм.

147

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Модуль осадки ер, мм/м, определяют по формуле:

Коэффициент сжимаемости грунта а, см2/кг, вычисляют по формуле:

где p1 и p2 - нагрузки на грунт, кг/см2;

e1 и e2 - соответствующие коэффициенты пористости.

В интервалах нагрузок, для которых определялся коэффициент сжимаемости а, по результатам компрессионных испытаний (при отсутствии бокового расширения) можно вычислить компрессионный модуль деформации грунта Е, кг/см2:

На второй стадии проектирования компрессионные испытания усложняют (определяют сжимаемость во времени, проводят испытания с различными высотами образцов и различным отжатием воды) для получения расчетных данных по консолидации слабого грунта во времени и получения показателя степени консолидации п.

Для каждой сравнительной серии испытаний требуется не менее 12 образцов.

При определении консолидации образца грунта во времени каждый из образцов вначале подвергается предварительному

148

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

обжатию под нагрузкой, равной средней природной нагрузке для рассматриваемого слоя. Последнюю можно определить по перегибу начального участка компрессионной кривой, построенной по результатам испытаний с малыми ступенями нагрузки. Допускается вычислять природную нагрузку по формуле:

рпр = gср × z,

где gср - средний объемный вес грунта, расположенного выше середины рассматриваемого слоя с учетом в необходимых случаях эффекта взвешивания;

z - расстояние по вертикали от поверхности грунта до середины рассматриваемого слоя.

После предварительного обжатия под природной нагрузкой каждый образец взвешивают, затем вновь помещают под природную нагрузку, после чего испытывают под одной ступенью дополнительной нагрузки. Величину ступеней назначают с учетом возможной величины реальной нагрузки (в том числе и с учетом возможной временной пригрузки). При расчете невысоких насыпей (до 5 - 6 м) обычно нужно принимать следующие ступени

(величина нагрузки - сверх природной): 0,1; 0,2; 0,5; 0,75; 1,0; 2,0

кг/см2.

Процесс деформации каждого образца под воздействием приложенной к нему ступени нагрузки фиксируется по показанию мессур. Одновременно строят два графика относительной осадки во времени: один - зависимость относительной осадки от логарифма времени, другой - зависимость осадки от квадратного корня из времени (время в минутах). По графикам устанавливают величину мгновенной фильтрационной и вторичной (для торфов) осадки.

Опыт продолжают в обязательном порядке до завершения первичной осадки. Далее получают несколько точек, соответствующих участку вторичной консолидации, через которые проводят прямую линию (в полулогарифмическом масштабе). Указанную прямую экстраполируют до тех пор, пока интенсивность деформации не будет менее 0,01 мм/сутки. Осадку, соответствующую моменту достижения этой интенсивности, принимают за конечную.

По всем полученным данным строят осредненные зависимости:

149

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

а) полной относительной осадки от величины дополнительной нагрузки;

б) осадки, отвечающей моменту завершения фильтрационной консолидации от нагрузки;

в) мгновенной осадки от нагрузки.

Кроме того, строят аналогичные зависимости влажности грунта от дополнительной нагрузки и при необходимости коэффициента пористости от дополнительной нагрузки.

Для более точного определения показателя степени консолидации п, вычисляемого из формулы

проводят один из типов испытаний: а) с различными высотами образцов и б) при одностороннем и двухстороннем отжатии воды.

Испытания образцов с различной высотой рекомендуется производить на стабилометрах, что позволяет максимально увеличить интервалы между высотами образцов. Экспериментально устанавливается зависимость t = f(h) из графиков зависимости U = f(t), по которым для заданного процента консолидации определяется время сжатия каждого образца t1, t2, t3. Испытывают три образца с различными высотами, которые желательно назначать с таким расчетом, чтобы 2h1 = h2 и 2h2 = h3, например: 2,75; 5,5 и 11 см.

Указания по проведению испытаний и составлению графиков имеются в [19].

Опыты с разными условиями отжатия воды проводятся аналогичным порядком на компрессионных приборах, при одностороннем отжатии принимают меры по изоляции одной из граней образца (ставят образец на сплошную, неперфорированную пластину или закрывают ее резиновым кружком).

Сопротивление сдвигу слабых грунтов лаборатории оценивается путем испытаний в приборах прямого сдвига или трехосного сжатия.

150