Акулевич Анатолий Францевич 5 страница

Исполнитель ______________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

 

11.4 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

 

11.4.1 Проанализировать надёжность метода и стабильность показаний. Проанализировать возможную разбежку в результатах, если она имеется.

11.4.2 Объяснить причины расхождения показаний при испытаниях песков в воздушно-сухом состоянии и под водой.

 

11.5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Что такое угол естественного откоса?
2. Единицы измерения угла откоса.
3. Необходимое оборудование.
4. Ход опыта.
5. Влияет ли влажность на угол естественного откоса?

 

Лабораторная работа № 12

 

ОДНОПЛОСКОСТНОЙ СРЕЗ ГРУНТОВ

 

12.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

Испытания грунтов методом одноплоскостного среза производят для определения следующих характеристик прочности сопротивления грунта срезу , угла внутреннего трения , удельного сопротивления . Эти характеристики можно определять для песков (кроме гравелистых и крупных), глинистых и органно-минеральных грунтов.

Эти характеристики определяют по результатам испытаний образцов грунта в одноплоскостных срезных приборах с фиксированной плоскостью среза путём сдвига одной части образца относительно другой его чисти касательной нагрузкой при одновременном нагружении образца нагрузкой, нормальной к плоскости среза.

Сопротивление грунта срезу определяют как предельное среднее касательное напряжение, при котором образец грунта срезается по фиксированной плоскости при заданном нормальном напряжении. Для определения и необходимо провести не менее трёх испытаний при различных значениях нормального напряжения.

Испытания проводят по следующим схемам:

а) консолидировано-дренированные испытания – для песков и глинистых грунтов независимо от их степени влажности в стабилизированном состоянии;

б) неконсолидированно-недренированные испытания – для водонасыщенных глинистых и органно-минеральных грунтов в нестабилизированном состоянии и просадочных грунтов, приведённых в водонасыщенное состояние замачиванием без приложении нагрузки.

Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природной влажностью или в водонасыщенном состоянии или образцы ненарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности (в том числе при полном водонасыщении) или образцы, отобранные из уплотнённого массива, для искусственно уплотнённых грунтов.

Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/3 до 1/2 диаметра.

 

12.2 НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Прибор ГГП-30м (1); индикатор часового типа (2); нож с ровным краем (3); шпатель (4); фильтровальная бумага (рис. 12.1).

Техническая характеристика прибора ГГП-30м: диаметр испытуемого образца 71.5 мм; площадь сечения 40 см²; высота образца 35 мм; максимальное вертикальное давление 1 МПа; максимальное горизонтальное давление 0.6 МПа.

 

12.3 ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ ПО СХЕМЕ НЕКОНСОЛИДИРОВАННО-НЕДРЕНИРОВАННОГО СДВИГА

 

Кольцо прибора заполняют грунтом, добиваясь одинаковой плотности и влажности по образцу.

 

12.4 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ПО СХЕМЕ НЕКОНСОЛИДИРОВАННО-НЕДРЕНИРОВАННОГО СДВИГА

 

12.4.1 Перед производством испытания на сдвиг собирают срезыватель прибора. Для этого верхняя обойма (4) ставится на нижнюю (5), а установочные шпильки (6) закручиваются настолько, чтобы концы их вошли в отверстия бобышек нижней обоймы и чтобы верхняя обойма лежала на нижней без зазора между ними. При этом шпильки не должны допускать смещения обойм относительно друг друга. На дно (15) нижней обоймы укладывается перфорированный вкладыш (9). Затем на вкладыш укладывается лист фильтровальной бумаги.

12.4.2 Гильза (13) с вырезанным образцом помещается в верхнюю обойму срезывателя (4). Поверхность грунта покрывается фильтровальной бумагой и на неё накладывается верхний перфорированный вкладыш (9).

12.4.3 После закрепления срезывателя в гнезде маховичком (11) и соединения обойм грунт продавливается до соприкосновения с нижним вкладышем.

12.4.4 После зарядки срезывателя на верхний вкладыш осторожно двумя руками закладывается штамп загрузочного устройства (10). Сверху устанавливается крестовина (12) и подсоединяется механизм вертикального давления (1).

12.4.5 На образец грунта передают в одну ступень нормальное давление , при котором будет производиться срез образца. Значения принимают по таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Рекомендуемые значения нормального давления

Грунты	Нормальное давление , МПа
Глинистые и органо-минеральные грунты с показателем текучести: < 0.5 0.5 < 1.0 1.0	0.1; 0.15; 0.2 0.05; 0.1; 0.15 0.025; 0.075; 0.125

 

Рис. 12.1 – Необходимое оборудование

Масса груза на подвеске рычага вертикальной нагрузки прибора ГГП-30м (для того, чтобы создать нормальное давление ) рассчитывается по формуле:

,

где - масса груза, кг;

- вертикальное давление, МПа.

12.4.6 Одновременным вращением гаек (14) установочных шпилек, соединяющих обоймы даётся зазор между последними. Величина зазора устанавливается визуально и должна быть минимальной (от 0.5 до 1.0 мм). Если вращение гаек требует значительного усилия, или после их изъятия зазор закрывается снова, необходимо снять вертикальное давление и проверить правильность загрузки.

12.4.7 Перед началом сдвига упор тормозного устройства отводится от эксцентрика с таким расчётом, чтобы ход верхней обоймы срезывателя был равен 5-8 мм.

12.4.8 Присоединяют с помощью тросика механизм горизонтальной нагрузки (5). Выкручивают установочные шпильки (6) и устанавливают индикатор горизонтальных деформаций так, чтобы ножка была выдвинута на 6-8 мм.

12.4.9 При передаче касательной нагрузки ступенями их значения не должны превышать 10 % значения нормального давления, при котором производится срез. Приложение ступеней нагрузки должно следовать через каждые 10-15 с. Весь опыт должен занять не более 2 минут.

12.4.10 Испытания следует считать законченными, если при приложении очередной ступени касательной нагрузки происходит мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или общая деформация среза превысит 5 мм.

12.4.11 В процессе испытания ведут лабораторный журнал (таблица 12.2).

 

Таблица 12.2 – Журнал лабораторных определений на одноплоскостной срез

Визуальное описание грунта _________________________

__________________________________________________

Дата испытания	Масса груза на подвеске рычага вертикальной нагрузки , кг	Давление на образец грунта , МПа	Нормальное напряжение , МПа	Масса груза на подвеске рычага горизонтальной нагрузки , МПа	Касательное напряжение , МПа

 

Дата определения______________________ 2006 г.

Наименование грунта по СТБ 943-93 __________________

Исполнитель ______________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

 

 

12.5 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

12.5.1 По измеренным в процессе испытаний значениям касательных и нормальных нагрузок вычисляют касательные и нормальные напряжения по формулам:

(1)

(2)

12.5.2 Угол внутреннего трения и удельное сцепление определяют как параметры линейной зависимости:

,

где и определяют по формулам (2) и (1).

12.5.3 Угол внутреннего трения и удельное сцепление вычисляют по формулам:

;

 

;

 

;

 

 

где - опытные значения сопротивления срезу, определённые при различных значениях и относящиеся к одному инженерно-геологическому элементу или отдельному монолиту грунта при =3; - число испытаний.

 

12.5.4 Строят график зависимости от (рис. 12.2).

 

Рис.12.2 – График зависимости от

 

 

12.6 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Параметры, характеризующие сопротивление грунтов сдвигу.
2. Способы подготовки грунтов к испытаниям на одноплоскостной срез.
3. Конструкция прибора ГГП-30м.
4. Методика испытания грунтов при быстром сдвиге без предварительного уплотнения.
5. Обработка результатов испытаний.

 

Лабораторная работа № 13

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСАДОЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

 

13.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под усадкой понимается изменение объёма грунта при его обезвоживании.

Свойством усадки обладают чаще всего глинистые грунты. Усадка характеризуется относительными линейными (по высоте и диаметру) или объёмными изменениями образца грунта, определяемыми соотношениями:

; , (1)

где - соответственно линейный размер (высота или диаметр), объём образца до усадки;

- то же после усадки;

- коэффициенты линейной и объёмной усадки.

Кроме того, для характеристики усадки используют величину влажности на пределе усадки , определяемую либо графоаналитическим способом по перегибу кривой зависимости относительно деформации усадки от влажности (по ГОСТу 24143-80) либо по формуле (МГУ, 1993):

; (2)

где - начальная влажность грунта;

- начальный объём грунта;

- объём высушенного грунта;

- масса сухого образца.

Определение усадки грунтов проводят при регулируемом или нерегулируемом режиме обезвоживания.

13.2 НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Рабочее кольцо компрессионного прибора с внутренним диаметром более 71 мм и высотой более 20 мм с соотношением высоты к диаметру 1:3.5 (1); предметное стекло, покрытое тонким слоем парафина (2); ёмкость с крышкой (стеклянный колпак или эксикатор) объёмом не более 1 л для сушки образцов (3); шпатель (4); штангенциркуль с погрешностью измерения 0.05 мм (5); балансирный конус (6) (рис. 13.1).

 

 

Рис. 13.1 – Необходимое оборудование

13.3 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ УСАДКИ ПРИ НЕРЕГУЛИРУЕМОМ РЕЖИМЕ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ (ПО ГОСТу 24143-80)

 

Усадку можно определять на образцах естественной или нарушенной структуры. В нашем случае будем работать с образцами нарушенной структуры.

13.3.1 Замочить грунт при влажности на 5-10 % больше, чем влажность на границе текучести. Грунт тщательно перемешать и поместить на сутки в эксикатор (работу выполняет лаборант).

13.3.2 Взвесить предметное стекло покрытое парафином с точностью до 0.01 г. Данные записать в журнал (таблица 13.1).

13.3.3 Замерить штангенциркулем высоту и диаметр рабочего кольца. Эти размеры принять за начальные размеры образца (таблица 13.1, 13.2).

13.3.4 С помощью балансирного конуса проверить влажность грунта, подготовленного к испытаниям; балансирный конус должен погружаться в грунт глубже 10 мм.

13.3.5 На предметное стекло покрытое парафином установить рабочее кольцо, предварительно смазав его внутреннюю поверхность тонким слоем технического вазелина. Заполнить с помощью шпателя грунтом рабочее кольцо. Образования пустот при подготовке образца не допускается.

13.3.6. Взвесить кольцо с грунтом и стеклом с точностью до 0.01 г., результаты записать в таблицу 13.1.

13.3.7 Грунт со стеклом и кольцом перенести в место длительного высушивания, аккуратно снять кольцо и оставить подсыхать до следующего занятия.

13.3.8 Взвесить пустое кольцо с точностью 0.01 г., результаты записать в таблицу 13.1.

13.3.9 На следующем занятии штангенциркулем замерить высоту и диаметр образца и определить массу подсохшего образца, результаты записать в таблицы 13.1 и 13.2.

13.3.10 Грунт оставить на высушивание в сушильном шкафу. На следующем (третьем) занятии грунт взять из эксикатора и провести измерения по пункту 13.3.9.

 

Таблица 13.1 - Журнал испытания грунта при усадке

Визуальное описание грунта _________________________

__________________________________________________

Наименование определённых параметров	Величина определяемых параметров
до испытания	после высушивания на воздухе	после высушивания до абсолютно сухого веса
Масса стекла , г
Масса кольца , г
Масса образца грунта с кольцом и стеклом , г
Масса образца грунта , г
Диаметр образца грунта , см
Объём образца грунта , см3

Дата определения______________________ 2006 г.

Исполнитель ______________________________________

(фамилия, имя, отчество, подпись)

13.4 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

13.4.1 Определить объём образца на каждый момент измерения по формуле:

;

где - диаметр образца в момент измерения, определённый как среднее арифметическое значение измерений в трёх направлениях, см;

- высота образца в момент измерения, см.

13.4.2 Рассчитать влажность грунта на каждый момент измерений по формуле:

,

где - масса образца грунта на момент измерения, г;

- масса образца сухого грунта, г.

13.4.3 Рассчитать влажность усадки по формуле (2).

13.4.4 Рассчитать усадку по высоте, диаметру и объёму по формулам соответственно:

, , ,

где и - соответственно начальные и конечные значения высоты, диаметра в см, и объёма образца грунта, в см³. Результаты записать в таблицу 13.2.

 

 

13.5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Что такое усадка?
2. Виды усадок.
3. Единицы измерения усадки.
4. Необходимое оборудование.
5. Ход работы.

 

Таблица 13.2 – Результаты испытаний и их обработка

 

Дата испытаний

Время, час, мин

Масса образца грунта, г

Влажность образца грунта, %

Определение объёма образца

Усадка образца

Высота образца грунта , см

Диаметр образца, см

Объём образца грунта , см3

По высоте

По диаметру

По объёму

Средний

 

 

Литература

 

Акулевич Анатолий Францевич