Проведение консолидированно-дренированного (КД) испытания

 

5.3.6.1 При проведении КД испытаний водонасыщенных в природных условиях грунтов образец грунта водонасыщается и уплотняется в соответствии с 5.3.5.1-5.3.5.5.

Коэффициент фильтрационной консолидации  определяют по 5.3.5.6.

5.3.6.2 После уплотнения образец грунта испытывают для определения характеристик прочности в соответствии с 5.3.6.3-5.3.6.6, а для определения характеристик деформируемости - в соответствии с 5.3.6.7-5.3.6.11.

5.3.6.3 КД испытания для определения характеристик прочности проводят в условиях открытого дренажа при поддержании значения противодавления, достигнутого на этапе реконсолидации и водонасыщения. При этом образец нагружают вертикальной нагрузкой до разрушения при постоянном всестороннем давлении в камере , определяемом в соответствии с 5.3.5.2-5.3.5.3 или при иных условиях нагружения, предусмотренных программой испытаний.

5.3.6.4 Разрушение грунта производят при постоянном всестороннем давлении в камере  по двум режимам нагружения.

При кинематическом режиме максимальную скорость деформации определяют в соответствии с разделом Е.3 приложения Е для КД испытаний.

При статическом режиме вертикальное давление на образец передают ступенями, равными 10% заданного всестороннего давления в камере. Критерием завершения ступени нагружения является достижение скорости деформации, определяемой в соответствии с разделом Е.3 приложения Е для КД испытаний.

5.3.6.5 При кинематическом режиме нагружения показания прибора для измерения вертикальной деформации образца записывают не реже чем через каждый 1% деформации.

При статическом режиме нагружения показания записывают через каждые 10 мин.

5.3.6.6 Испытание проводят до разрушения образца (см. 5.3.4.4) и далее проводят операции в соответствии с 5.3.4.5 и 5.3.4.6.

5.3.6.7 Испытания для определения характеристик деформируемости водонасыщенных в природных условиях грунтов проводят при постоянном всестороннем давлении в камере .

Вертикальную нагрузку прилагают с заданной скоростью деформирования образца - кинематический режим либо ступенями - статический режим.

5.3.6.8 Ступени давления в зависимости от всестороннего давления в камере принимают по таблице 5.7.

 

Таблица 5.7 - Ступени вертикального давления на образец грунта

 

Грунты	Ступень вертикального давления на образец грунта,% заданного всестороннего давления в камере при номерах ступеней
	1-я	2-6-я	7-я и далее
Пески	30	30	15
Супеси	10	20	10
Суглинки с 0,5	10	20	10
Суглинки с >0,5	8	15	8
Глины с 0,5	6	15	6
Глины с >0,5	5	10	5
Органо-минеральные и органические грунты	5	10	5

 

5.3.6.9 Скорость деформации при кинематическом режиме нагружения и критерий стабилизации деформации на ступени при статическом режиме выбирают по аналогии с 5.3.6.4.

5.3.6.10 Показания приборов для измерения вертикальных и объемных деформаций образца при кинематическом режиме регистрируют не реже чем через 0,5% деформации.

При статическом режиме показания записывают на каждой ступени давления:

- через 1; 5; 15; 30 мин и далее через 0,5 ч - для песков;

- через 1; 5; 15; 30 мин, 1; 2; 4; 6 и 8 ч, а затем в начале и в конце рабочего дня - для глинистых, органо-минеральных и органических грунтов.

5.3.6.11 При проведении КД испытаний для определения модуля деформации неводонасыщенных в природных условиях грунтов образец уплотняют при открытом дренаже без противодавления, повышая всестороннее давление в камере ступенями до заданного значения . Значения ступеней давления принимают в соответствии с таблицей 5.6. Каждую ступень давления выдерживают в соответствии с 5.3.5.4, а конечную ступень - до достижения условной стабилизации объемной деформации. За критерий условной стабилизации объемной деформации образца грунта принимают приращение относительной объемной деформации, не превышающее 0,15% за время, указанное в таблице 5.3. При этом объемную деформацию измеряют по изменению объема жидкости в камере.

5.3.6.12 Вертикальное давление на образец передают ступенями в соответствии с таблицей 5.7 при постоянном значении . Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации вертикальной деформации образца, за критерий которой принимают приращение относительной вертикальной деформации, не превышающее 0,05% за время, указанное в таблице 5.3. При кинематическом нагружении скорость вертикальной деформации принимают в соответствии с программой испытаний на основе специального обоснования.

Показания приборов для измерения вертикальных и объемных деформаций образца регистрируют в соответствии с 5.3.6.10.

5.3.6.13 Испытание проводят до разрушения образца (см. 5.3.4.4) или прекращают при заданном вертикальном давлении, определенном с учетом предполагаемого напряженного состояния в исследуемом грунтовом массиве, и далее проводят операции в соответствии с 5.3.4.5 и 5.3.4.6.

 

Обработка результатов

 

5.3.7.1 По результатам испытания образца грунта в условиях трехосного сжатия вычисляют:

- абсолютную вертикальную деформацию образца грунта , мм;

- относительную вертикальную деформацию образца грунта  по формуле

 

, (5.12)

 

где h - начальная высота образца, мм;

 - абсолютная вертикальная деформация в конце стадии реконсолидации для НН испытаний и уплотнения (консолидации) для КН и КД испытаний, мм;

- абсолютную объемную деформацию образца грунта , , с учетом поправки на расширение камеры для КН и КД испытаний;

- относительную объемную деформацию образца грунта , по формуле

 

, (5.13)

 

где V - начальный объем образца, ;

 - изменение объема в конце этапа уплотнения (консолидации);

- девиатор напряжений (), МПа, определяемый по формуле

 

, (5.14)

 

где F - вертикальная нагрузка, кН,

А - площадь поперечного сечения образца, ,

 - площадь поперечного сечения штока, .

Примечание - При расчете вертикальной нагрузки при необходимости вводят поправку на трение штока во втулке камеры в соответствии с разделом Д.2 приложения Д и на жесткость оболочки.

 

5.3.7.2 При относительной вертикальной деформации образца грунта, превышающей 2%, учитывают изменение площади образца А в процессе испытания.

Для любого момента испытаний площадь  определяют по формулам:

- для НН испытания

 

; (5.15)

 

- для КН и КД испытаний

 

, (5.16)

 

где b - коэффициент неравномерности расширения образца, определяемый в соответствии с приложением Ж.

5.3.7.3 При определении характеристик прочности по вычисленным значениям строят графики зависимости относительной вертикальной деформации от девиатора напряжений  для испытаний, проведенных при различных значениях  (см. приложение И, раздел И.1).

На графиках определяют значения , соответствующие моменту разрушения образца грунта (см. 5.3.4.4), и строят круги Мора-Кулона с радиусами  и координатами центров  (см. приложение И, раздел И.1).

5.3.7.4 Частное значение сопротивления недренированному сдвигу , МПа (кПа), определяют по результатам НН испытаний по формуле

 

, (5.17)

 

где  и  - значения полных напряжений  и  при разрушении образца, МПа.

5.3.7.5 Эффективные значения угла внутреннего трения  (рад) и удельного сцепления , МПа (кПа), при КН и КД испытаниях вычисляют по формулам:

 

; (5.18)

 

, (5.19)

 

где N - вычисляют по формуле (5.7), M - по формуле (5.8), в которых , с,  и  необходимо заменить на N, M,  и  соответственно.

Примечания

1 Эффективные напряжения  и  вычисляют по формулам:

 

; (5.20)

 

. (5.21)

 

где u - поровое давление, МПа.

2 Для оценки разброса экспериментальных данных и выявления ошибок испытаний перед вычислением  и  строят график зависимости  при разрушении образцов (см. приложение И, раздел И.1).

5.3.7.6 При определении модуля деформации при КД испытаниях строят график зависимости  (см. приложение И, раздел И.2). На графике принимают линейную аппроксимацию участков для заданных программой испытаний диапазонов напряжений.

5.3.7.7 Модуль деформации Е, МПа, и коэффициент поперечной деформации и определяют при испытаниях (или на этапах испытаний), проведенных при постоянном значении напряжений , и вычисляют по формулам:

 

; (5.22)

 

; (5.23)

 

, (5.24)

где  - приращение напряжений , в заданном диапазоне;

 и  - приращение относительных вертикальной и поперечной деформаций образца;

 - приращение относительной объемной деформации образца.

5.3.7.8 По данным испытаний грунта в условиях трехосного сжатия могут быть определены модуль сдвига G, модуль объемной деформации К и секущий модуль деформации  по формулам:

 

, (5.25)

 

, (5.26)

 

, (5.27)

 

где Е и  вычисляют по формулам (5.22) и (5.23);

 

, (5.28)

 

где  - напряжение при разрушении;

 - напряжение в конце этапа уплотнения (см. 5.3.5.3);

 - значение  при .