Метод компрессионного сжатия

 

Сущность метода

 

6.4.1.1 Испытание мерзлого грунта методом компрессионного сжатия проводят для определения следующих характеристик деформируемости: коэффициента сжимаемости пластично-мерзлых грунтов , коэффициента оттаивания  и сжимаемости при оттаивании m для песков (кроме гравелистых и сыпуче-мерзлых), глинистых грунтов, а также заторфованных разностей указанных видов грунтов при температурах по 4.5.

6.4.1.2 Характеристики деформируемости определяют по результатам испытаний образцов грунта в компрессионных приборах (одометрах), исключающих возможность бокового расширения образца при его нагружении вертикальной нагрузкой в мерзлом или оттаянном состоянии.

Результаты испытаний оформляют в виде графика зависимости относительной деформации образца от нагрузки.

6.4.1.3 Нагрузку при испытаниях определяют из условия, что на первой ступени нагружения давление должно быть равно напряжению от собственного веса грунта на глубине отбора образца, а на последней ступени - расчетному сопротивлению грунта под подошвой фундамента R, задаваемому в программе испытаний.

Диапазон давлений устанавливают в зависимости от напряженного состояния грунта в массиве с учетом нагрузок на основание и глубины залегания образца, а также температуры и влажности-льдистости образца из условия, что число ступеней должно быть не менее пяти.

Примечание - При отсутствии данных значение R допускается принимать в соответствии с приложением Т.

 

6.4.1.4 Для испытаний используют образцы мерзлого грунта ненарушенного сложения с природной влажностью и льдистостью.

Толщина прослоек льда в образце должна быть не более 2 мм, а льдистость .

Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3,5 диаметра.

 

Оборудование и приборы

 

6.4.2.1 В состав установки для испытаний грунта методом компрессионного сжатия входят:

- компрессионный прибор (одометр);

- механизм вертикального нагружения образца грунта;

- устройства измерения вертикальных деформаций образца грунта.

6.4.2.2 Принципиальные схемы приборов для испытаний на компрессию в мерзлом состоянии и при оттаивании приведены в разделе Х.1 приложения X.

 

Подготовка к испытанию

 

6.4.3.1 Образец грунта изготавливают с учетом требований 6.4.1.4.

6.4.3.2 Для испытываемых грунтов дополнительно к физическим характеристикам, указанным в 4.4, должны быть определены следующие характеристики: тип криогенной текстуры, суммарная влажность, льдистость за счет видимых ледяных включений, засоленность и содержание органического вещества.

6.4.3.3 Образец грунта в рабочем кольце помещают в направляющий цилиндр одометра и проводят следующие действия:

- на образец ставят штамп и центрируют его;

- подготавливают устройства для измерения вертикальных деформаций образца симметрично оси штампа;

- одометр устанавливают на станину под пресс и центрируют;

выдерживают образец при температуре испытания не менее 1 сут для образца диаметром 71,4 мм и 2 сут - диаметром 112,8 мм;

- записывают начальные показания приборов;

- фиксируют температуру и время начала испытания или включают автоматическую запись.

 

Проведение испытания

 

6.4.4.1 К образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают нагрузку первой ступени нагружения, создавая давление в соответствии с требованиями 6.4.1.3.

6.4.4.2 После стабилизации деформации (в соответствии с 6.4.4.3) увеличивают нагрузку на образец ступенями нагружения в соответствии с 6.4.1.3. Число ступеней должно быть не менее пяти.

6.4.4.3 Каждую ступень нагружения прикладывают после условной стабилизации вертикальной деформации образца на предшествующей ступени, принимаемой по 6.1.4.5.

6.4.4.4 При испытаниях для определения значений  и m после условной стабилизации деформации на первой ступени нагружения мерзлого образца проводят оттаивание образца, повышая температуру воздуха в помещении для испытаний, и фиксируют при этом деформации образца также до достижения условной стабилизации деформации. Далее продолжают испытание грунта в оттаявшем состоянии. Приращение давления при этом на последующих ступенях принимают 0,05 МПа для глинистых грунтов и 0,075 МПа - для песков, при этом давление на грунт не должно превышать 0,3 МПа - для глинистых грунтов и 0,5 МПа - для песков.

6.4.4.5 На каждой ступени нагружения записывают показания устройств для измерения вертикальной деформации образца грунта через интервалы времени, принимаемые по 6.1.4.3.

 

Обработка результатов

 

6.4.5.1 По результатам испытания для каждой ступени нагружения вычисляют:

- абсолютную стабилизированную вертикальную деформацию образца грунта , мм, как среднеарифметическое показание устройств для измерения вертикальной деформации образца;

- относительную стабилизированную вертикальную деформацию образца грунта  (h - начальная высота образца) при испытании для определения ;

- относительную стабилизированную вертикальную деформацию образца  при испытании для определения  и m, определяемую по формуле

 

, (6.20)

 

где  - абсолютная стабилизированная деформация образца грунта после оттаивания, мм;

 - абсолютная стабилизированная деформация образца грунта на первой ступени нагружения (при давлении, равном напряжению от собственного веса грунта на глубине отбора образца, и до его оттаивания), мм;

 - высота образца грунта после обжатия (до его оттаивания), мм.

6.4.5.2 По вычисленным значениям строят графики зависимости  и  (см. приложение X, раздел Х.2), где р - давление на образец на каждой ступени нагружения, МПа.

6.4.5.3 Коэффициенты сжимаемости пластично-мерзлого грунта , , определяют в заданном интервале давлений  и  с точностью 0,001  по формуле

 

. (6.21)

 

Примечание - По значениям коэффициента сжимаемости  может быть вычислен модуль деформации , где  - коэффициент, равный 0,8.

6.4.5.4 Коэффициенты оттаивания  и сжимаемости при оттаивании m мерзлого грунта определяют по прямой наилучшего приближения к экспериментальным точкам, построенной графически или методом наименьших квадратов, так же как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси , и как тангенс угла ее наклона к оси p (см. приложение X, раздел Х.2).