title-icon
Яндекс.Метрика
» » Консолидированно-дренированный метод лабораторного определения сопротивления сдвигу (срезу) песчанных и глинистых грунтов

Консолидированно-дренированный метод лабораторного определения сопротивления сдвигу (срезу) песчанных и глинистых грунтов

К одному из основных методов определения начального (кратковременного) сопротивления глинистых грунтов сдвигу относится их испытание в условиях завершенного уплотнения по ГОСТ 12248—78, который в дальнейшем назовем стандартным, а сопротивление сдвигу, определенное по этому методу, — стандартным сопротивлением сдвигу тf,st. Этот метод следует применять для испытания глинистых грунтов с показателем консистенции IL < 1, коэффициентом пористости для супесей и суглинков e < 1, для глин 1,5.
Стандартный метод определения сопротивления сдвигу не распространяется на глинистые грунты, содержащие крупнообломочные включения размером более 5 мм или свыше 20% по весу включений размером до 5 мм, средне- и сильнозаторфованные грунты и торфы, а также на все виды грунтов в мерзлом состоянии.
Стандартное сопротивление сдвигу тf = тf,st глинистых грунтов оснований зданий и сооружений определяют на одноплоскостных срезных приборах. Испытывают образцы диаметром не менее 7 см и высотой от 1/2 до 1/3 d. При испытании незасоленных грунтов под водой их образцы предварительно насыщают обычной питьевой водой после приложения pz = 0,1 МПа. Засоленные легкорастворимыми солями (хлористыми, сернокислыми солями натрия, магния и калия) образцы насыщают грунтовой водой или водой, близкой к ней по химическому составу. Для этого высоту образца фиксируют арретиром и заполняют ванну срезывателя или уплотнителя водой до уровня верхней поверхности образца (в первую половину времени насыщения поверхность образца не заливают водой). Время водонасыщения определяется из условия стабилизации деформации образца.
Сопротивление сдвигу грунтов определяют после предварительного уплотнения образцов нагрузками 1,0 МПа, которые прикладьщают как при ступенчатом, так и непрерывном возрастании во времени. Предварительное уплотнение образцов, за исключением просадочных, испытываемых в водонасыщенном состоянии, обычно производится нагрузками, указанными в табл. 26.
При более высоких нагрузках уплотнения, чем указано в табл. 26, интервалы между величинами рz должны быть равномерными. При испытании просадочных грунтов в водонасыщенном состоянии рz = 0,3 МПа при Aрz = 0,05 МПа.

Истинную величину приложенного к образцу напряжения определяют по отношению уплотняющего усилия Pz', определенного по тарировочному журналу или кривой, к площади поперечного сечения образца F:

Для установления величины Рz' следует: а) тарировать механизм (рычажный пресс) вертикальной нагрузки; б) при необходимости определить трение, возникающее между образцом и обоймой срезывателя, по методу, использованному при компрессионных испытаниях грунтов.
Длительность выдерживания каждой ступени уплотняющей нагрузки (в мин) должна быть не менее:

Длительность действия последней ступени нагрузки определяется условной стабилизацией деформаций уплотнения. За условную стабилизацию деформаций принимается скорость деформации не более:

Время условной стабилизации деформаций уплотнения совпадает со временем рассеивания избыточных напоров в поровой воде и с полной передачей внешней уплотняющей нагрузки рz к скелету глинистых грунтов рz = оz. С этого времени сопротивление сдвигу становится обусловленным эффективным напряжением (давлением) oz и определяется выражением (9.2).
Предварительное уплотнение образцов можно выполнить как в срезывателе прибора, так и на приборах предварительного уплотнения. Величина уплотняющей нагрузки и влажностный режим проведения опыта определяются условиями залегания грунтов и условиями их работы после возведения сооружений. Когда уплотнение образцов выполнено не в срезывателе прибора, а на приборе предварительного уплотнения, для испытания следует их быстро разгрузить и перенести в срезыватель приборов, не снимая штампов. Перед разгрузкой образцов следует воду из ванны уплотнителя удалить и образцы освободить от арретира.
В срезывателе к образцу вновь прикладывают нагрузку, равную нагрузке предварительного уплотнения. Уплотняющую нагрузку прикладывают к образцу в одну ступень и выдерживают до среза не менее (в мин):

Когда грунт испытывается под водой, ванну срезывателя заполняют водой после приложения нагрузки 0,1 МПа.
Деформации уплотнения замеряют мессурами-индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм.
Касательные напряжения могут быть как ступенчато, так и непрерывно возрастающими. В первом случае величина ступени касательного напряжения не должна превышать 5% от значения уплотняющего напряжения oz = рz. Величину массы груза QT, помещаемого на поддоне рычага сдвигающего усилия, определяют по выражению:

где F — площадь поперечного сечения образца: Gz — нормальное напряжение; а — отношение плеч рычага срезывающего устройства (для прибора ГГП-30 a = 1:10 = 0,1); b — коэффициент.
Каждую последующую ступень касательного напряжения прикладывают к образцу после условной стабилизации деформации сдвига от действия предыдущей ступени нагрузки. За условную стабилизацию деформации сдвига принимают скорость не более 0,01 мм/мин. При непрерывном возрастании касательного напряжения (испытание в режиме контроля напряжений т) скорость среза принимают (в мм/мин):

Величины касательного напряжения и сопротивления грунта сдвигу (срезу) определяют соответственно по выражениям:

где Tmax' — приложенное к образцу максимальное (предельное) касательное усилие, определяемое по тарировочной кривой рычага сдвигающего усилия (рис. 105).
Деформацию сдвига замеряют мессурой с точностью до 0,01 мм. Показания индикатора записывают через каждую минуту до полной или условной стабилизации деформаций сдвига.
Согласно ГОСТ 12248—78 испытание образца считается законченным, когда при приложении очередной ступени нагрузки происходит мгновенный срез или общая деформация среза превысит 5 мм. При испытаний в режиме контроля напряжений (при постоянной скорости среза) за сопротивление сдвигу принимается «остаточное» напряжение тr (см. рис. 103) или напряжение, при котором деформация превысит 5 мм.

Результаты испытания каждого образца записывают в отдельный лабораторный журнал (табл. 27), а по результатам испытаний нескольких образцов при различных значениях oz строят диаграмму сдвига тf,st = f(oz) (см. рис. 103).
Сопротивление грунта сдвигу определяют не менее чем при трех различных нормальных нагрузках oz испытанием образцов, вырезанных из одного монолита (керна).

Сопротивление глинистых грунтов сдвигу по стандартному методу можно определить также на приборах скашивания, кольцевого среза и кручения. В этом случае за сопротивление образца сдвигу принимают максимальное касательное напряжение тmax = тf,st = тlim(2), приводящее к ползучести с возрастающей скоростью. При этом следует учесть отмеченное выше условие о способе приложения уплотняющей нагрузки при испытании переуплотненных и нормально уплотненных глинистых грунтов (обладающих большой структурной прочностью) на приборах М-5.
При применении приборов свободного скашивания касательные напряжения определяют по выражению (9.6). При испытании на кольцевой срез и кручение кольцевых и сплошных образцов сопротивление сдвигу определяют соответственно следующими выражениями:

где Mtor,lim — предельный крутящий момент с учетом тарировочной поправки (см. рис. 105); r2 и r1 — наружный и внутренний радиусы кольца; r — радиус сплошного образца.
Выражения (9.7) и (9.8) получены из условия полного использования несущей способности всего поперечного сечения образца — прямоугольной эпюры распределения касательных напряжений.

title-icon Подобные новости