Проведение консолидированно-дренированного (медленного) среза

 

5.1.4.1 Предварительное уплотнение образцов проводят при нормальных давлениях р, при которых определяют сопротивление срезу .

Значение максимального нормального давления  устанавливают в зависимости от предполагаемого напряженного состояния грунтового массива (с учетом передаваемых на основание нагрузок и бытового давления). Значения нормальных давлений  и , при которых определяют сопротивление срезу , устанавливают как часть  (например, 0,25 , 0,5 и т.д.). При отсутствии указанных данных значения р допускается принимать по таблице 5.1. Значения ступеней  принимают в соответствии с таблицей 5.1 или равными удвоенным значениям предыдущей ступени.

 

Таблица 5.1 - Значения нормальных давлений и ступеней давления при предварительном уплотнении грунтов

 

Грунты	Нормальное давление при предварительном уплотнении р, МПа	Ступени давления , МПа
Пески средней крупности плотные; глины с	0,1; 0,3; 0,5	0,1 до р=0,1 и далее 0,2
Пески средней крупности средней плотности; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности; супеси, суглинки и органо-минеральные грунты с ; глины с	0,1; 0,2; 0,3	0,05 до 0,1 и далее 0,1
Пески средней крупности, мелкие и пылеватые рыхлые; супеси, суглинки, глины и органо-минеральные грунты с	0,1; 0,15; 0,2	0,025 до 0,05 и далее 0,05

Примечание - Нормальное давление р при предварительном уплотнении образцов просадочного грунта, испытываемых в водонасыщенном состоянии, должно составлять 0,3 МПа и возрастать ступенями  МПа.

 

5.1.4.2 Для глинистых и органо-минеральных грунтов водонасыщенных в природном залегании или приведенных в водонасыщенное состояние предварительным замачиванием (см. 5.1.3.5), предварительное уплотнение образцов и испытание на срез проводят в соответствии с 5.1.4.3-5.1.4.10.

5.1.4.3 Предварительное уплотнение образцов до заданной нагрузки р проводят ступенями  в соответствии с таблицей 5.1. Каждую ступень выдерживают 10-15 мин, а конечную ступень - до завершения 100%-ной фильтрационной консолидации образца [1].

Показания приборов для измерения вертикальных деформаций образца регистрируют в конце приложения каждой ступени . На конечной ступени при выдерживании ее до завершения 100%-ной фильтрационной консолидации образца показания снимают в следующей последовательности: первое - сразу после приложения ступени, затем через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 мин и далее с интервалом 1 ч в течение рабочего дня, а затем в начале и конце рабочего дня.

Примечание - Время снятия показаний может быть несколько изменено для удобства построения кривой консолидации методом "квадратного корня из времени" (см. 5.1.4.4).

 

5.1.4.4 Для определения времени окончания 100%-ной фильтрационной консолидации  в процессе испытания по аналогии с компрессионными испытаниями строят график зависимости деформации образца во времени - кривую консолидации, которую обрабатывают методом "квадратного корня из времени" (возможна также обработка логарифмическим методом) (см. приложение К). Значение  используется далее для определения скорости деформации среза (см. 5.1.4.8, 5.1.4.9).

5.1.4.5 После предварительного уплотнения, если оно проводилось в уплотнителе, следует быстро разгрузить образец и перенести рабочее кольцо с образцом в срезную коробку. В случае предварительного уплотнения образца в условиях полного водонасыщения перед разгрузкой образца удаляют воду из ванны уплотнителя.

Далее проводят следующие операции: закрепляют рабочее кольцо в срезной коробке, устанавливают перфорированный штамп, регулируют механизм нагрузки, устанавливают зазор между подвижной и неподвижной частями срезной коробки (0,5 мм для глинистых и органо-минеральных грунтов и 1 мм - для песков), устанавливают измерительную аппаратуру для регистрации вертикальных деформаций образца.

5.1.4.6 На образец грунта передают то же нормальное давление, при котором происходило предварительное уплотнение грунта.

Испытание на срез "плашка по плашке" выполняют при том же нормальном давлении, при котором был осуществлен первый срез.

Нормальную нагрузку следует передать на образец в одну ступень и выдержать ее не менее:

5 мин - для песков;

15 мин - для супесей;

30 мин - для суглинков и глин;

10 мин - при срезе "плашка по плашке".

5.1.4.7 После передачи на образец грунта нормальной нагрузки приводят в рабочее состояние механизм создания горизонтальной сдвигающей нагрузки и устройство для измерения деформаций среза грунта и регистрируют его начальное показание.

Испытание на срез проводят при непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке с постоянной скоростью деформации образца (кинематический режим) или при возрастании нагрузки ступенями (статический режим).

5.1.4.8 При кинематическом режиме нагружения скорость деформации среза v, мм/мин, определяют по формуле [1]:

 

, (5.1)

 

где  - ожидаемая горизонтальная деформация (смещение) при разрушении, мм;

 - время до разрушения (см. 5.1.4.9), мин.

Для глинистых грунтов допускается скорость деформации среза v принимать в зависимости от числа пластичности в соответствии с таблицей 5.2.

 

Таблица 5.2 - Скорости среза для глинистых грунтов

 

Грунты	Скорость среза v, мм/мин
Супеси	0,3
Суглинки с < 12%	0,1
Суглинки с 12%	0,05
Глины с 20%	0,02
Глины с 30%	0,01
Глины с 40%	0,005

 

Примечание - Если ожидаемая горизонтальная деформация образца при разрушении неизвестна из предыдущих испытаний, допускается в формуле (5.1) принимать значение , исходя из относительной деформации 10%.

 

5.1.4.9 Время до разрушения , т.е. время до мобилизации максимального сопротивления образца срезу, определяется из условия, что в момент разрушения в образце останется не более 5% порового давления, по формуле [1]:

 

, (5.2)

 

где  - время окончания фильтрационной консолидации (см. 5.1.4.4), мин.

Примечание - Допускается в формуле (5.2) вместо  принимать  (см. приложение К).

 

5.1.4.10 При передаче срезающей нагрузки ступенями их значения должны составлять 5% значения нормальной нагрузки, при которой проводят срез. Критерием завершения ступени нагружения является достижение скорости деформации, определяемой по формуле (5.1) или таблице 5.2.

Деформации среза при кинематическом и статическом режимах нагружения фиксируют через 0,25-0,5 мм так, чтобы накопилось 15-20 отсчетов от начала до конца среза.

5.1.4.11 Для неводонасыщенных в природном залегании глинистых и органо-минеральных грунтов, а также песчаных, просадочных, набухающих и засоленных грунтов предварительное уплотнение образцов и испытание на срез проводят в соответствии с 5.1.4.12 - 5.1.4.17.

5.1.4.12 Предварительное уплотнение образцов до заданной нагрузки р (см. 5.1.4.1) проводят ступенями  в соответствии с 5.1.4.1.

5.1.4.13 Каждую ступень давления при предварительном уплотнении выдерживают в течение времени, указанного в таблице 5.3, а конечную ступень - до достижения условной стабилизации деформаций сжатия образца грунта.

За критерий условной стабилизации деформации принимают ее приращение, не превышающее 0,05% за время, указанное в таблице 5.3.

5.1.4.14 В конце каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций, а на последней ступени фиксируют наступление условной стабилизации деформации сжатия образца грунта.

 

Таблица 5.3 - Время выдерживания ступеней и критерий условной стабилизации деформаций образца

 

Грунты	Время выдерживания ступеней, не менее	Время условной стабилизации деформаций сжатия на конечной ступени, не менее
Пески	5 мин	0,5 ч
Глинистые (непросадочные и ненабухающие):	30 мин
- супеси		3 ч
- суглинки с < 12%		6 ч
- суглинки с 12%		12 ч
- глины с < 22%		12 ч
- глины с 22%		18 ч
Органо-минеральные	1ч	24 ч
Просадочные	30 мин	3 ч
Набухающие		Как для ненабухающих

 

5.1.4.15 После предварительного уплотнения проводят операции в соответствии с 5.1.4.5-5.1.4.7.

5.1.4.16 При статическом режиме приложения горизонтальной нагрузки ее ступени должны составлять 5% значения нормальной нагрузки, при которой проводят срез. На каждой ступени нагружения записывают показания приборов для измерения деформаций среза через каждые 2 мин, уменьшая интервал между измерениями до 1 мин в период затухания деформации до ее условной стабилизации.

За критерий условной стабилизации деформации среза принимают скорость деформации, не превышающую 0,01 мм/мин.

5.1.4.17 При непрерывно возрастающей горизонтальной нагрузке (кинематический режим) скорость среза должна быть постоянной и соответствовать указанной в таблице 5.4. Горизонтальное сдвигающее усилие и деформацию среза фиксируют через 0,25-0,5 мм так, чтобы накопилось 15-20 отсчетов от начала среза до достижения максимальной срезающей нагрузки.

 

Таблица 5.4 - Скорости среза песков и глинистых грунтов

 

Грунты	Скорость среза, мм/мин
Пески и супеси	0,5
Суглинки с 12%	0,1
Суглинки с >12%	0,05
Глины с 30%	0,02
Глины с >30%	0,01

 

5.1.4.18 Испытание следует считать законченным, если при приложении очередной ступени срезающей нагрузки произойдет мгновенный срез (срыв) одной части образца по отношению к другой или относительная деформация образца превысит 10% (в зависимости от того, что наступит раньше).

При проведении среза с постоянной скоростью за окончание испытаний принимают момент, когда срезающая нагрузка достигнет максимального значения, после чего наблюдается некоторое ее снижение или установление постоянного значения, или относительная деформация образца превысит 10% (в зависимости от того, что наступит раньше).

5.1.4.19 После окончания испытания следует разгрузить образец, извлечь рабочее кольцо с образцом из прибора и отобрать пробы для определения влажности из средней части образца.