Проведение неконсолидированно-недренированного испытания
5.1.5.1 Рабочее кольцо собразцом грунта помещают в срезную коробку и закрепляют в ней. Далееустанавливают сплошной штамп, производят регулировку механизма нагрузки,устанавливают зазор 0,5 - 1 мм между подвижной и неподвижной частями срезнойкоробки, устанавливают приборы для измерения деформации среза и записываютначальные показания.
5.1.5.2На образец грунта передают в одну ступень нормальное давление р, при котором будет производиться срезобразца. Значения р принимают потаблице 5.4.
Если при давлениях 0,125 и0,15 МПа происходит выдавливание грунта в зазор между подвижной и неподвижнойчастями срезной коробки, необходимо их уменьшить на 0,025 МПа.
Таблица 5.4
| Грунты | Нормальное давление р, МПа |
| Глинистые и органо-минеральные грунты с показателем текучести: | |
| IL < 0,5 | 0,1; 0,15; 0,2 |
| 0,5 £ IL < 1,0 | 0,05; 0,1; 0,15 |
| IL ³ 1,0 | 0,025; 0,075; 0,125 |
5.1.5.3 Сразу после передачинормальной нагрузки приводят в действие механизм создания касательной нагрузкии производят срез образца грунта не более чем за 2 мин с момента приложениянормальной нагрузки.
При передаче касательнойнагрузки ступенями их значения не должны превышать 10 % значения нормальногодавления, при котором производится срез (5.1.5.2), и приложениеступеней нагрузки должно следовать через каждые 10 - 15 с.
При передаче непрерывновозрастающей касательной нагрузки скорость среза принимают в интервале 2 - 3мм/мин так, чтобы срез проходил в течение указанного времени.
5.1.5.4 Момент окончанияиспытания устанавливают в соответствии с указаниями 5.1.4.8. По окончаниииспытания следует зафиксировать максимальную касательную нагрузку в процессеиспытания и произвести операции, предусмотренные 5.1.4.9.
5.1.5.5 В процессе испытанияведут журнал, форма которого приведена в приложении А.
Обработка результатов
5.1.6.1 По измеренным впроцессе испытания значениям касательной и нормальной нагрузок вычисляюткасательные и нормальные напряжения τ и σ, МПа, по формулам *:
* Здесь и далее 1 кН/см2= 10 МПа.
(5.1)
(5.2)
где Q и F - соответственнокасательная и нормальная силы к плоскости среза, кН;
А -площадь среза, см2.
Определение τнеобходимо проводить не менее чем при трех различных значениях р.
Из каждого значения τвычитают поправку за счет трения в приборе по заранее построенной тарировочнойкривой. При фиксации хода испытаний автоматическими приборами в полученнуюдиаграмму среза также вносят поправку за счет трения в приборе.
По измеренным в процессеиспытания значениям деформаций среза Dl, соответствующим различнымнапряжениям t,строят график зависимости Dl = f(τ) (см. приложение Б).
За сопротивление грунтасрезу принимают максимальное значение τ, полученное по графику Dl = f(τ) или диаграмме срезана отрезке Dl, не превышающем 5 мм.
Если τ возрастаетмонотонно, то за сопротивление грунта срезу следует принимать τ при Dl = 5 мм.
5.1.6.2 Угол внутреннеготрения φ и удельное сцепление сопределяют как параметры линейной зависимости
τ = σtgφ + c, (5.3)
где τ и σ определяют по формулам (5.1), (5.2).
При проведении повторныхсрезов зависимость (5.3) записывают в виде
τ= σtgφ + (Σw + сc), (5.4)
где Sw - удельное сцепление, определяемое по испытанию наповторный срез;
сс - часть общего удельного сцепления сза вычетом Sw.
5.1.6.3 Угол внутреннеготрения jи удельное сцепление с, МПа,вычисляют по формулам:
(5.5)
(5.6)
где τi - опытные значениясопротивления срезу, определенные при различных значениях σi и относящиеся к одномуинженерно-геологическому элементу или отдельному монолиту грунта (при n ³ 3);
n - число испытаний.
Примечание - Для оценкиразброса экспериментальных данных и выявленияошибок испытаний перед вычислением tgφ и с строятграфик зависимости τ = f(σ) (см. приложениеБ).
МЕТОД ОДНООСНОГО СЖАТИЯ
Сущность метода
5.2.1.1 Испытание грунтаметодом одноосного сжатия проводят для определения следующих характеристикпрочности: предела прочности на одноосное сжатие R для полускальных и водонасыщенных глинистых грунтов; сопротивлениянедренированному сдвигу сидля водонасыщенных глинистых грунтов.
5.2.1.2 Предел прочности наодноосное сжатие определяют как отношение приложенной к образцу вертикальнойнагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади егопервоначального поперечного сечения.
Примечание - Пределпрочности для образца водонасыщенного грунта, имеющего относительнуювертикальную деформацию в момент разрушения ε > 0,1, определяют с учетом увеличения площади егопоперечного сечения.
5.2.1.3Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения.
Для полускальных грунтоввлажность испытываемого образца должна соответствовать природной влажности,воздушно-сухому или водонасыщенному состоянию, для водонасыщенных глинистыхгрунтов - природной влажности.
5.2.1.4Для полускальных грунтов образец должен иметь форму цилиндра диаметром от 40 до100 мм и отношение высоты к диаметру от 1:1 до 2:1 или форму прямоугольногопараллелепипеда с торцевыми гранями размером от 40´40 до 100´100 мм и отношением высоты к размеру ребра торцевых граней от 1:1 до2:1. Торцевые поверхности образца должны быть отшлифованы.
Для глинистых грунтовобразец должен иметь форму цилиндра диаметром не менее 38 мм и отношениемвысоты к диаметру 2:1.
Примечания
1 Присоотношении высоты к диаметру (или размеру ребра торцевых граней) 1:1 образецследует изготавливать возможно большего диаметра (или с возможно большимразмером ребра торцевой грани).
2 Образецтрещиноватого или выветрелого полускального грунта должен иметь диаметр (илиразмер ребра торцевой грани) не менее 60 мм.
3 Образец полускального грунта, имеющий сквозные трещины, видимыеневооруженным глазом, не допускается к испытанию.
Оборудование и приборы
В состав установки дляиспытания грунта на одноосное сжатие должны входить:
- механизм для вертикальногонагружения образца (пресс с гидравлическим приводом - для полускальных грунтов,прибор одноосного сжатия ИГП-10 или П-12М - для глинистых грунтов либо другойподходящий пресс);
- устройство для измерениявертикальной деформации образца.
Примечание - Плиты прессадолжны быть отполированы.
Подготовка к испытанию
5.2.3.1 Образец грунтаизготавливают с учетом требований 5.2.1.3 и 5.2.1.4.
Для всех образцов помимоопределения необходимых физических характеристик должны быть отмеченыхарактерные особенности (слоистость, трещиноватость, наличие включений и др.).
5.2.3.2 Образецводонасыщенного глинистого грунта, изготовленный методом режущего кольца,извлекают из кольца с помощью выталкивателя.
5.2.3.3 Образец грунтапомещают в центре опорной плиты пресса (или столика прибора одноосного сжатия)и приводят в соприкосновение с ним верхнюю площадку пресса.
5.2.3.4 Устанавливаютприборы для измерения прикладываемого усилия и перемещения торца образца изаписывают их начальные показания.
Проведение испытания
5.2.4.1 Нагружениеиспытываемого образца грунта производят равномерно, без ударов, увеличиваянагрузку непрерывно с заданной скоростью нагружения или скоростьюдеформирования образца грунта.
Скорость нагружения образцаполускального грунта должна составлять 0,01 - 0,05 МПа/с.
Нагружение образцаглинистого грунта производят со скоростью приращения относительной вертикальнойдеформации образца 0,02 за 1 мин, или скорость нагружения выбирают взависимости от предполагаемой прочности грунта таким образом, чтобы времяпроведения испытания составило 5 - 7 мин.
5.2.4.2 Испытание проводятдо разрушения образца. В случае испытания образца глинистого грунта приотсутствии видимых признаков разрушения испытание прекращают при относительнойвертикальной деформации образца ε =0,15.
5.2.4.3 В процессе испытанияведут журнал, форма которого приведена в приложении А.
Обработка результатов
5.2.5.1 Предел прочности наодноосное сжатие R, МПа, полускального грунтаи глинистого при e £ 0,1 вычисляют с точностью0,1 МПа по формуле
(5.7)
где F -нагрузка, при которой происходит разрушение, кН;
А0 - начальная площадь поперечного сечения образцагрунта, см.
Предел прочности глинистыхгрунтов при ε > 0,1 вычисляют по формуле (5.7), где вместо А0 принимают текущую площадь среднего поперечного сеченияобразца А, см2,вычисленную в соответствии с приложением В.
5.2.5.2 Сопротивлениенедренированному сдвигу с, МПа,водонасыщенного глинистого грунта, соответствующее сцеплению грунта принеконсолидированно-недренированном испытании, определяют по значению пределапрочности по формуле
(5.8)
МЕТОД ТРЕХОСНОГО СЖАТИЯ
Сущностьметода
5.3.1.1 Испытание грунтамедом трехосного сжатия проводят для определения следующих характеристикпрочности и деформируемости: угла внутреннего трения φ, удельногосцепления с, сопротивлениянедренированному сдвигу си,модуля деформации Е и коэффициентапоперечной деформации vдля песков, глинистых, органо-минеральных и органических грунтов.
5.3.1.2 Эти характеристикиопределяют по результатам испытаний образцов грунта в камерах трехосногосжатия, дающих возможность бокового расширения образца грунта в условияхтрехосного осесимметричного статического нагружения при σ1 ³ σ2 = σ3,
где σ1 - максимальное главноенапряжение;
σ2, σ3 -минимальные, они же промежуточные главные напряжения.
Результаты испытанийоформляют в виде графиков зависимости деформаций образца от нагрузки иизменения деформаций во времени.
5.3.1.3 Испытаниявертикальной нагрузкой проводят при заданном всестороннем давлении на образецгрунта или заданном среднем нормальном напряжении.
Примечания
1 Значениязаданных всесторонних давлений и средних нормальных напряжений определяют впрограмме испытаний в зависимости от предполагаемого состояния в исследуемомгрунтовом массиве.
Приотсутствии данных значения всестороннего давления могут быть приняты в таблице 5.5.
2 При наличии специального обоснования могут быть приняты другиетраектории нагружения образца грунта при испытаниях.
5.3.1.4 Испытания дляопределения характеристик прочности проводят не менее чем для трех образцовисследуемого грунта при различных значениях всестороннего давления на образец.
Испытания для определенияхарактеристик деформируемости проводят при заданном всестороннем давлении наобразец.
5.3.1.5 Испытания проводятпо следующим схемам:
-неконсолидированно-недренированное испытание - для определения сопротивлениянедренированному сдвигу водонасыщенных глинистых, органо-минеральных иорганических грунтов природной плотности;
-консолидированно-недренированное испытание - для определения характеристикпрочности глинистых, органо-минеральных и органических грунтов внестабилизированном состоянии;
-консолидированно-дренированное испытание - для определения характеристикпрочности и деформируемости любых дисперсных грунтов в стабилизированномсостоянии.
5.3.1.6Для испытаний используют образцы грунта ненарушенного сложения с природнойвлажностью или образцы нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности.
5.3.1.7Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 38 мм и отношениемвысоты к диаметру от 2:1 до 2,5:1.
Оборудование и приборы
5.3.2.1 В состав установкидля испытания грунтов методом трехосного сжатия должны входить:
- камера трехосного сжатия снабором жестких сплошных и перфорированных штампов и уплотнителей к ним;
- устройство для создания,поддержания и измерения давления в камере;
- механизм для вертикальногонагружения образца;
- устройства для измерениявертикальных и объемных деформаций образца;
- приборы для измерениядавления в поровой жидкости образца (устройства, основанные на компенсационномпринципе, и датчики давления высокой жесткости);
- резиновые оболочкитолщиной не более 0,25 мм;
- расширитель для заключенияобразца в резиновую оболочку.
Принципиальная схема камерытрехосного сжатия приведена в приложении Г.
5.3.2.2 Конструкция камерытрехосного сжатия должна обеспечивать:
- боковое расширениеобразца;
- отжатие воды из образца;
- герметичность основныхдеталей;
- минимально возможноетрение штока во втулке камеры.
5.3.2.3 Измерительныеустройства (приборы) должны обеспечивать погрешность:
- при измерении вертикальнойнагрузки на образец - не более 1 % нагрузки при разрушении образца;
- при измерении давления вкамере - не более 2 % заданного;
- при измерении вертикальнойдеформации образца - по ГОСТ 30416;
- при измерении объемных деформацийобразца - не более 0,03 % начального объема образца.
5.3.2.4 Камеру трехосногосжатия тарируют в соответствии с требованиями приложения Д.
Подготовка к испытанию
5.3.3.1 Образец грунтаизготавливают с учетом требований 5.3.1.6 и 5.3.1.7.
Примечание - Дляуменьшения трения в процессе вырезания образца с помощью цилиндрической формыее внутренний диаметр может быть несколько больше внутреннего диаметра режущейкромки.
5.3.3.2Образец грунта ненарушенного сложения, изготовленный методом режущего кольца,извлекают из кольца с помощью выталкивателя, измеряют его диаметр и высоту ивзвешивают.
Торцы образца покрываютвлажными бумажными фильтрами и помещают его между штампами. С помощьюрасширителя, конструкция которого приведена в приложении Е,на образец надевают резиновую оболочку. Закрепляют оболочку на боковыхповерхностях штампов резиновыми или металлическими уплотнителями.
5.3.3.3Образец грунта со штампами помещают на основание камеры. До помещения образцаводонасыщенного грунта систему трубок, подводящих воду к штампам, и отверстия вштампах заполняют дистиллированной дезаэрированной водой до появления ее наповерхности штампов и вытеснения пузырьков воздуха. Излишек воды убираютфильтровальной бумагой.
5.3.3.4 Образец связногогрунта нарушенного сложения с заданными значениями плотности и влажности,изготовленный в разъемной форме методом послойного трамбования или под прессом,извлекают из разъемной формы и проводят операции, указанные в 5.3.3.2и 5.3.3.3.
5.3.3.5 При изготовленииобразца несвязного грунта нарушенного сложения на внутреннюю поверхность формыпредварительно помещают резиновую оболочку, концы которой загибают на краяформы. Основанием образца служит штамп, покрытый бумажным фильтром.
5.3.3.6 Образец несвязногогрунта помещают на основание камеры в форме. Концы резиновой оболочкизакрепляют на штампах (5.3.3.2). Затем разъемную форму снимают. Доснятия формы образец вакуумируют с помощью вакуумного насоса, создаваяразрежение не более 0,01 МПа.
5.3.3.7 После помещенияобразца на основание камеры проводят следующие операции:
- корпус камеры с поднятым вверхнее положение штоком устанавливают на основание и проверяют положение штокапо отношению к центру образца;
- корпус камеры закрепляютна основании;
- заполняют камеру рабочейжидкостью (дистиллированной прокипяченной водой) с полным удалением пузырьковвоздуха;
- устанавливают прибор дляизмерения вертикальных деформаций образца;
- присоединяют приборы дляизмерения объемных деформаций образца грунта и (или) давления в поровойжидкости (в зависимости от схемы испытаний);
- записывают начальныепоказания приборов.