Компрессионные испытания грунта

Физико-механические характеристики, определяемые в лабораторных условиях, необходимы для установления номенклатурных наименований грунтов и для расчетов оснований и фундаментов. Физико-механические характеристики грунтов должны устанавливаться в соответствии с действующими нормативными и инструктивными документами. Для определения основных механических характеристик грунтов применяют нижеследующие методы испытаний.

Компрессионные испытания — наиболее распространенный вид лабораторных исследований для определения деформационных характеристик (свойств) грунтов. Компрессия — это процесс сжатия фунта без возможности бокового расширения, т.е. уплотнение образца без его разрушения.

Компрессионные испытания проводятся для оценки сжимаемости грунтов в условиях невозможности бокового расширения и для определения модуля деформации грунтов. В результате эксперимента устанавливается зависимость между уплотняющим давлением p и коэффициентом пористости.

В лабораторных условиях компрессионные испытания грунтов проводятся в компрессионных приборах (одометрах). Конструкции их бывают различные, в зависимости от способа приложения нафузки и целей исследования. На компрессионное сжатие образец грунта испытывается в металлическом кольце, и на него через жесткий штамп передается сила, вызывающая в образце сжимающее напряжение. Таким образом, под действием вертикальной нагрузки происходит вертикальное перемещение штампа, вызывающее осадку образца.

При помощи компрессионных испытаний определяются такие характеристики грунта, как коэффициент сжимаемости m₀ и модуль общей деформации E_k.

Вычислим значение модуля общей деформации по данным компрессионных испытаний. Исходные данные представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты компрессионных

испытаний

Давление P, МПа	Коэффициент пористости е
0,05	0.411
0,1	0,387
0,2	0,368
0,3	0,357
0,4	0,349

 

Испытанный грунт – песок средний. Коэффициент пористости е = 0,43.

Вычислим модуль деформации по компрессионным испытаниям с помощью формулы

(4.1)

где m_k – безразмерный коэффициент;

m_υ – коэффициент относительной сжимаемости.

 

Коэффициент β вычисляется по формуле

(4.2)

где υ – коэффициент Пуассона.

Коэффициент относительной сжимаемости m_υ рассчитывается так

(4.3)

где m₀ – коэффициент сжимаемости;

е₀ – коэффициент пористости песка (е = 0,43).

Коэффициент сжимаемости вычислим по следующей формуле

(4.4)

где е₁ – значения коэффициента пористости при Р =0,1 МПа;

е₂ – значения коэффициента пористости при Р =0,2 МПа;

P₁, P₂ – значения давлений в интервале P =0,1…0,2 МПа.

Подставив исходные данные (m_k =4; е₀ =0,43; υ =0,3; е₁ =0,387; е₂ =0,368; P₁ =0,1 МПа; P₂ =0,2 МПа) в формулы (4,1), (4,2), (4,3) и (4,4) получим следующие значения:

МПа–1

МПа–1

МПа.

Из приведенных вычислений следует, что коэффициент сжимаемости m₀ =0,19 МПа^–1, коэффициент относительной сжимаемости m_υ =0,13 МПа^–1, а модуль общей деформации E =22,8 МПа.

Компрессионная кривая представлена на рисунке 4.1.

 

 

Рисунок 4.1 – График компрессионной кривой