Акулевич Анатолий Францевич 4 страница

Давление , МПа	Приведенная деформация	Коэффициент пористости	Коэффициент сжимаемости , МПа-1	Модуль осадки = , мм/м	Модуль деформации , МПа	Структурная прочность грунта , МПа

9.4.2 Вычислить абсолютную и относительную деформацию образца:

,

где - берутся из таблицы 9.1, а определяется как среднее из начальных отсчётов двух индикаторов. Значения принимаются из таблицы 9.4.

Результаты вычислений записать в таблицы 9.1 и 9.3.

Таблица 9.4 – Данные тарировки прибора К-1М

Дата и время наблюдения	Давление , МПа	Деформация частей прибора и двух фильтров, мм
1 тарировка	2 тарировка	3 тарировка	Средняя из средних	Принятая величина
1 инд.	2 инд.	1 инд.	2 инд.	1 инд.	2 инд.
10 ч	0.0	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
02 мин	0.05	0.03	0.05	0.06	0.07	0.06	0.06	0.055	0.05
04 мин	0.1	0.06	0.09	0.07	0.08	0.08	0.10	0.08	0.08
06 мин	0.2	0.10	0.14	0.10	0.12	0.11	0.15	0.12	0.12
08 мин	0.3	0.12	0.15	0.14	0.17	0.13	0.16	0.145	0.14
10 мин	0.4	0.13	0.16	0.16	0.17	0.15	0.16	0.155	0.16
12 мин	0.5	0.14	0.18	0.18	0.18	0.16	0.18	0.17	0.17
14 мин	0.6	0.15	0.18	0.18	0.19	0.17	0.18	0.175	0.17
16 мин	0.7	0.16	0.18	0.19	0.20	0.18	0.19	0.185	0.18
18 мин	0.8	0.17	0.19	0.19	0.20	0.19	0.19	0.19	0.19

 

9.4.3 Построить компрессионную кривую (рисунок 9.3). Рекомендуемый масштаб графика: по горизонтали

10 мм – 0.025 МПа для ; по вертикали 10 мм – 0.02

для .

Р, МПа



 

 

Рис. 9.1 Компрессионная кривая

 

9.4.4 Вычислить коэффициент пористости при давлении по формуле:

9.4.5 Коэффициент сжимаемости , МПа^-1 в заданном интервале давлений и вычисляют с точностью 0.001 МПа по формуле:

,

где и - коэффициенты пористости, соответствующие давлениям и Результаты записать в таблицу 9.3.

9.4.6 Модуль деформации , МПа в интервале давлений и вычисляют с точностью 0.1 МПа по формулам:

или ,

где и - значения относительного сжатия, соответствующие давлениям и ;

- коэффициент сжимаемости, соответствующий интервалу давлений от до ;

- коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения грунта в компрессионном приборе и вычисляемый по формуле:

,

где - коэффициент поперечной деформации. При отсутствии экспериментальных данных допускается принимать равным: 0.30 – 0.35 для песков и супесей; 0.35 – 0.37 для суглинков. При этом меньшие значения принимают при большей плотности грунта.

9.4.7 Определяют структурную прочность по графику компрессионной кривой (рисунок 9.3).

 

 

9.5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Чем обусловлена сжимаемость грунтов?
2. Какими параметрами можно охарактеризовать сжимаемость грунтов?
3. Какие недостатки имеет экспресс-метод по сравнению со стандартными испытаниями на компрессию?
4. Конструкция прибора К–1М.
5. Общий вид компрессионной кривой.

 

Лабораторная работа № 10

ФИЛЬТРАЦИОННАЯ КОНСОЛИДАЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ

 

10.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Консолидацией называется сжатие грунта без возможности бокового расширения в зависимости от времени при постоянной нагрузке.

При приложении внешней нагрузки на водонасыщенные грунты вначале наблюдается мгновенное сжатие (адиабатическое, обусловленное сжимаемостью поровой воды), затем процесс фильтрационного уплотнения (обусловленный выжиманием воды из пор), и, наконец, добавляется процесс вторичной консолидации или ползучести твёрдой фазы грунта (обусловленный невосстанавливающимися сдвигами частиц, их агрегатов, вводно-коллоидных оболочек и т.п., когда выжимание воды становится весьма незначительным).

Процесс фильтрационной консолидации недоуплотнённых полностью водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов в условиях одномерной задачи при равномерном распределении нагрузки описывается следующим уравнением:

,

где - давление на скелет грунта:

- коэффициент фильтрационной консолидации грунта:

- глубина залегания элементарного слоя в грунтовом массиве.

Если степень влажности грунта < 0.85, то фильтрационная консолидация не наступает.

Консолидацию грунтов в лабораторных условиях изучают на компрессионных приборах различных систем (типа КП, К-1, МГРИ и др.).

 

10.2 НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Компрессионный прибор К–1М (1); весы технические (2); штангенциркуль с точностью 0.1 мм (3); стаканчик металлический (2 шт.)(4); шпатель (5); индикатор часового типа с ценой деления 0.01 мм (6); сушильный шкаф; бумага фильтровальная (РИС. 10.1).

 

10.3 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

 

10.3.1 Разобрать прибор К-1М.

10.3.2 Штангенциркулем замерить высоту и диаметр кольца. Взвесить кольцо с пластмассовой подставкой. Массу кольца и его размеры записать в журнал испытаний (таблица 10.1).

10.3.3 Необходимое количество грунта тщательно перемешать в чашке, добавляя воду до образования однородной массы текучепластичной консистенции. Установить кольцо на пластмассовую подставку широким фланцем к верху и заполнить кольцо грунтом, добиваясь одинаковой плотности грунта во всех частях кольца. Кольцо с грунтом и подставкой взвесить и массу записать в таблицу 10.1.

10.3.4 Из остатков грунта отобрать два бюкса на влажность, в соответствии с ГОСТ 5180-84. Масса грунта в бюксе должна быть 15-50 г. Взвесить их и поставить в сушильный шкаф. Результаты определения влажности записать в журнал (таблица 10.2).

 

Таблица 10.2 – Журнал определения влажности грунта

Визуальное описание грунта _________________________

 

№ бюкса	Масса бюкса , г	Масса бюкса с влажным грунтом , г	Масса бюкса с высушенным грунтом , г	Влажность , %
1-е взвеш.	2-е взвеш.

 

Дата определения______________________ 2006 г.

Исполнитель ______________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

 

10.3.5 Покрыть поверхность грунта фильтровальной бумагой и установить кольцо на дно одометра. Снять пластмассовую подставку, установить режущую насадку,

 

Рис. 10.1 – Необходимое оборудование

 

Таблица 10.1 – Данные испытаний на консолидацию

Грунт – Дата отбора -

Структура – Дата начала опыта -

Место взятия - Дата окончания опыта -

Высота кольца _____ мм Масса кольца с влажным грунтом _____ г

Диаметр кольца _____ мм Плотность твёрдой фазы грунта = 2.70 г/см³

Масса кольца ______ г

Время опыта (часы, минуты, секунды)	Масса груза на подвеске , кг	Давление на грунт , МПа	Отсчёты по индикаторам, мм	Время от начала приложения ступени нагрузки , мин	Корень квадратный из времени , мин	Абсолютная деформация прибора , мм	Абсолютная деформация грунта = - - , мм	Относительная деформация грунта
левый	правый	среднее

покрыть вторую поверхность грунта фильтровальной бумагой.

10.3.6 Собрать прибор, для чего на кольцо надеть резиновую прокладку: надеть и закрепить корпус одометра: установить штамп так, чтобы он достаточно плотно прилегал к поверхности грунта.

10.3.7 Закрепить в опорных бобышках два индикатора так, чтобы ножки индикаторов упирались в консоли (3) и были выдвинуты на 70 % свободного хода. Записать показания индикаторов при отсутствии груза на подвеске в таблицу 10.1.

10.3.8 Приготовить секундомер. Аккуратно установить на подвеску рычага груз массой 12 кг и брать отсчёты по индикатору через 30 с, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30 мин, 1 час от начала опыта (далее опыт проводят в соответствии с требованиями ГОСТа до стабилизации деформации). Данные записывать в таблицу 10.1.

10.3.9 После окончания опыта прибор разобрать, грунт переложить в чашку, прибор тщательно протереть и передать лаборанту.

 

10.4 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

 

10.4.1 Вычислить влажность грунта до опыта по данным таблицы 10.2:

10.4.2 Вычислить плотность грунта до начала эксперимента:

10.4.3 Вычислить плотность сухого грунта до опыта:

10.4.4 Вычислить коэффициент пористости до опыта:

10.4.5 Вычислить степень влажности до опыта:

,

где - плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³.

Все данные занести в таблицу 10.3.

Таблица 10.3 – Результаты определения физических характеристик и коэффициента фильтрационной консолидации при компрессионных испытаниях

Начальные характеристики:

Плотность влажного грунта ______ г/см³

Плотность сухого грунта ______ г/см³

Плотность частиц грунта ______ г/см³

Коэффициент пористости ______

Влажность ______ %

Степень влажности _____

Плотность воды = 1 г/см³

Время, соответствующее 90 % фильтрационной консолидации , мин	Средняя высота образца , см	Коэффициент фильтрационной консолидации , см2/мин

 

10.4.6 Вычислить абсолютную и относительную деформацию образца грунта по формулам:

;

,

где берутся из таблицы 10.1, а определяется как среднее из начальных отсчётов двух индикаторов. Значение принимается из таблицы 10.4.

 

Результаты вычислений записать в таблицу 10.1.

Таблица 10.4 – Данные тарировки прибора К-1М

Дата и время наблюдения	Давление , МПа	Деформация частей прибора и двух фильтров, мм
1 тарировка	2 тарировка	3 тарировка	Средняя из средних	Принятая величина
1 инд.	2 инд.	1 инд.	2 инд.	1 инд.	2 инд.
10 ч	0.0	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
02 мин	0.05	0.03	0.05	0.06	0.07	0.06	0.06	0.055	0.05
04 мин	0.1	0.06	0.09	0.07	0.08	0.08	0.10	0.08	0.08
06 мин	0.2	0.10	0.14	0.10	0.12	0.11	0.15	0.12	0.12
08 мин	0.3	0.12	0.15	0.14	0.17	0.13	0.16	0.145	0.14
10 мин	0.4	0.13	0.16	0.16	0.17	0.15	0.16	0.155	0.16
12 мин	0.5	0.14	0.18	0.18	0.18	0.16	0.18	0.17	0.17
14 мин	0.6	0.15	0.18	0.18	0.19	0.17	0.18	0.175	0.17
16 мин	0.7	0.16	0.18	0.19	0.20	0.18	0.19	0.185	0.18
18 мин	0.8	0.17	0.19	0.19	0.20	0.19	0.19	0.19	0.19

 

10.4.7 Для определения коэффициента фильтрационной консолидации кривую консолидации следует обработать методом «квадратного корня из времени», а при одновременном определении коэффициентов фильтрационной и вторичной за счёт ползучести консолидации - логарифмическим методом.

10.4.8 Для определения коэффициента фильтрационной консолидации методом «квадратного корня из времени» по результатам испытаний грунта под постоянным давлением строят кривую консолидации в координатах: относительная деформация за ступень давления (ордината) – корень квадратный из времени в минутах (абсцисса, ).

Рис. 10.1 – Кривая консолидации

К начальному участку кривой проводят касательную и из точки пересечения касательной с осью ординат проводят вторую прямую , абсциссы которой равны 1.15 соответствующих абсцисс (рисунок 10.1).

Коэффициент фильтрационной консолидации , см²/мин вычисляют по формуле:

,

где - фактор времени, соответствующий степени консолидации 0.90.

 

10.5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Чем обуславливается длительная сжимаемость глинистого грунта?
2. Какими параметрами можно охарактеризовать консолидацию грунта?
3. При какой степени влажности возникает фильтрационная консолидация?
4. С какой точностью снимают отсчёт по индикатору часового типа?
5. Единицы измерения давления.

 

Лабораторная работа № 11

 

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ

 

11.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Углом естественного откоса называют угол, при котором неукреплённый откос песчаного грунта сохраняет равновесие, или угол, под которым располагается свободно насыпанный песок.

Угол естественного откоса определяют в воздушно-сухом состоянии и под водой.

 

11.2 НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Прибор УВТ-2 (1); воронка (2); шланг (3); совок (4); банка для воды (5); сухой песок (6)(рис. 11.1)..

 

Рис. 11.1 – Необходимое оборудование

 

 

11.3 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

11.3.1 Достать прибор из коробки и снять крышку (5).

11.3.2 Устанавливают резервуар (1) на ровную поверхность.

11.3.3 Убедиться что мерительный столик (4) установлен в гнёзда резервуара.

11.3.4 На столик (4) устанавливают обойму (2), в которую лоточком или совком до верха насыпают песок, слегка постукивая по резервуару или обойме.

11.3.5 Осторожно, по возможности вертикально поднимая, снимают обойму. По вершине образовавшегося конуса берут отсчёт.

11.3.6 Данные заносят в лабораторный журнал (таблица 11.1).

11.3.7 Опыт повторить не менее двух раз. Расхождения между повторными определениями не должны превышать 1⁰.

11.3.8 Для определения угла естественного откоса под водой, после заполнения обоймы песком, резервуар наполняют водой до верхней метки, имеющейся на боковой поверхности резервуара с помощью резинового шланга спущенного на дно резервуара.

11.3.9 Прекратить подачу воды, убрать шланг и дать грунту полностью насытиться водой примерно 10-15 минут.

11.3.10 Осторожно, по возможности вертикально, снять обойму (2).

11.3.11 Осторожно за стержень (6) приподнять мерительный столик (4) над водой и снять отсчёт по вершине конуса песка.

11.3.12 Данные записать в журнал (таблица 11.1).

11.3.13 Повторить опыт (смотри пункт 11.3.7).

 

Таблица 11.1 – Журнал определения угла естественного откоса песков

Визуальное описание грунта _________________________

__________________________________________________

 

Номер опыта	Описание образца	Угол откоса песка, градус
в воздушно-сухом состоянии	под водой
ad	aw
	Песок мелкозернистый
	Песок мелкозернистый

Дата определения______________________ 2006 г.