Лаб-2014 МГ

Вывод: по данным проведенной работы у предложенного образца песка получился коэффициент фильтрации kф = ___ м/cут.

Лабораторная работа 9 Компрессионные испытания грунта в одометре

Цель. Определить коэффициент сжимаемости m0, коэффициент относительной сжимаемости mν, модуль линейной деформации Е0.

Оборудование. Компрессионный прибор Гидропроекта, одометр К-1М, индикаторы часового типа, часы, бюксы, бумажные фильтры, грунтовый нож, набор гирь, оборудование для определения физических характеристик грунта.

31

Схема компрессионного испытания образца : а) схема прибора; б) напряженно-деформированное состояние образца

Прибор компрессионный для определения показателей компрессионных свойств грунта.

Подготовка пробы.

1) предварительно определяют физические характеристики испытываемого грунта;

2) определяют диаметр компрессионного режущего кольца с точностью до 0,01 мм и взвешивают его;

3)образец грунта для испытания вырезают компрессионным режущим кольцом без образования зазоров между грунтом и кольцом, кольцо с грунтом взвешивают;

4)образец грунта в кольце покрывают с 2-х сторон влажными фильтрами.

Ход работы. Образец грунта, заключённый в металлическое кольцо, помещают в цилиндрическую камеру – одометр. Нагрузка на образец передаётся через дырчатый поршень, допускающий свободный выход воздуха и воды из образца. Днище одометра имеет отверстия для пропуска воды, а непосредственно под ним находится камера для подачи или отвода воды. Между торцами образца, поршнем и днищем одометра прокладывают

32

фильтрованную бумагу, которая не допускает выдавливания грунта сквозь дырочки. Нагрузка на поршень передаётся через центрирующий шарик.

Нагрузку прикладывают возрастающими ступенями, причём каждую ступень выдерживают до условной стабилизации деформации. Для грунтов ненарушенной структуры интенсивность первой ступени нагрузки принимают равной природной, т. е.

Р h

где h – высота образца; γ – удельный вес грунта в естественном состоянии.

Последующие ступени нагрузки рекомендуется принимать равными: 0,5; 1,0; 0,15; 2,0; 0,25; 3,0; кгс/см2. Конечная нагрузка должна превышать сумму природной и проектной нагрузок.

Величину очередной ступени нагрузки Pi на грунт вычисляют по формуле

Pi Qi f q , F

где Qi – груз, который необходимо положить на подвеску прибора, кг; F – площадь образца; q=4,5 кг – собственная масса рамы; f=10 – передаточное число рычага.

Через 1, 2, 4, 8, 12, 16, и 20 минут после приложения нагрузки берутся отсчёты по шкале индикатора и записываются в журнал. Через такие же интервалы времени берутся отсчёты и после приложения каждой последующей ступени нагрузки. В учебных испытаниях условно принимается, что стабилизация деформаций образца от каждой ступени нагрузки завершается через 20 минут после её приложения. В испытаниях для производства, проводимых в соответствии со стандартом, стабилизация деформаций образца от каждой ступени нагрузки считается наступившей, если приращение осадки по индикатору не превышает 0,01 мм за 16 часов для глинистых грунтов и за 4 ч для пылеватых и мелких песков. При этом испытания глинистых грунтов обычно длятся несколько суток.

Через 20 минут после приложения первой ступени нагрузки прикладывается вторая ступень, а ещё через 20 минут – третья. Так же, как и при первом загружении, снимаются отсчёты по индикатору и записываются в журнал.

Через 20 минут после приложения третьей ступени образец загружается. Разгрузка осуществляется теми же ступенями. После снятия очередной ступени образец выдерживается 5 мин. Через это время берётся отсчёт по индикатору и записывается в журнал.

33

После завершения разгрузки прибор разбирается. Если испытания велись в водном окружении, то перед разборкой прибора из ванны удаляется вода.

Из образца грунта в бюкс отбирается проба для определения конечной влажности. В учебных испытаниях конечная влажность не определяется. Результаты испытаний и вычислений компрессии заносят в паспорт испытаний (рис.3).

Обработка результатов испытаний:

1 Определение величины абсолютной деформации грунта hi, мм, как среднее значение показаний индикаторов для каждой ступени давления.

2 Вычисление величины относительной деформации грунта i, мм с точностью до 0,01 при соответствующих значениях давления по формуле

i hi . h

3 Вычисление начального коэффициента пористости по формуле

e0 s 1 W 1.

4 Определение значения коэффициента пористости еi при каждой ступени давления рi по формуле

еi=ео - i(1+ео),

где ео – начальный коэффициент пористости грунта; i-относительная деформация образца при каждой ступени нагрузки.

5 Построение графиков зависимостей относительных деформаций от вертикального давления = f(Р) и коэффициента пористости от давления

е = f(Р) т.е. компрессионную кривую (cм. рисунок ).

6 Определение коэффициента сжимаемости mo, МПа-1 для каждого интервала давлений вычисляется по формуле

m0i ei ei 1 ,

Pi 1 Pi

где ei – коэффициент пористости при данной нагрузке Pi; ei+1 – коэффициент пористости при предыдущей ступени нагрузки Pi+1.

7 Вычисление коэффициента относительной сжимаемости mv, Мпа-1, в каждом интервале давлений по формуле

8 Определение модуля общей деформации грунта Ei, МПа для каждого интервала давлений определяется по формуле

34

где β – коэффициент, учитывающий отсутствие поперечных деформаций образца в приборе, принимается: для крупнообломочных грунтов β=0,84; для песков и супесей β=0,74; для суглинков β=0,62; для глин β=0,93.

По полученным результатам делают вывод о степени сжимаемости грунта в соответствии с ГОСТ [4, таблица В.4].

1 - ветвь нагрузки; 2 - ветвь разгрузки

Вывод: исследуемый грунт является ___________

__________________________.

35

Паспорт компрессионных испытаний грунта

Дата «_____»__________20___г.

Проба № __________

Наименование грунта _________________________

Основные физические характеристики грунта

Прибор конструкции КПР-1 с характеристиками: высота кольца ______

см; площадь кольца ______ см2; объем кольца _________см3

Данные компрессионных испытаний

0,00

Рисунок 3-паспорт компрессионных испытаний

36

Лабораторная работа 10 Сопротивление связных грунтов сдвигу в приборе прямого среза

Цель работы. Определение удельного сцепления с, угла внутреннего трения .

Оборудование. Прибор предварительного уплотнения образцов грунта ДорНИИ, прибор прямого среза ГГП-30, бумажные фильтры, часы, индикаторы часового типа.

Схема прибора прямого среза

Подготовка пробы. Определяются физические характеристики грунта. Образцы глинистого грунта заряжаются в высокие кольца прибора предварительного уплотнения так же, как и при зарядке в кольцо компрессионного прибора. Перед зарядкой в прибор на верхнюю и нижнюю поверхности образца укладываются смоченные водой кружки фильтрованной бумаги.

Методика испытания:

1Приводят сдвиговый прибор в рабочее положение. Устанавливают показания индикатора на нулевую отметку.

2Испытания проводят на 3-х образцах грунта при различных величинах

вертикального давления .

3 После приложения вертикального давления приводят в действие механизм для создания горизонтального давления. Горизонтальное давлениеi прикладывают ступенями, величина которых не должна превышать 10% от вертикального. На учебных занятиях ступени горизонтального давления принимают равными 0,01 МПа и прикладывают их через 30 с.

4 Испытания считается законченным, если при приложении очередной ступени горизонтального давления происходит мгновенный сдвиг одной

37

части образца по отношению к другой или общая деформация сдвига достигает 5 мм. При этом фиксируют величину предельного горизонтального давления (предельное сопротивление грунта сдвигу).

Обработка и оформление результатов испытаний выполняется в паспорте испытаний грунта на срез (рисунок 4).

Статистическая обработка результатов испытаний производится в соответствии со стандартом по ГОСТ [13] и заключается в определении нормативных и расчётных значений удельного сцепления с и угла внутреннего трения φ грунта.

Нормативные значения с и φ вычисляются методом наименьших квадратов исходя из прямолинейной зависимости

Рtg с .

для всей совокупности опытных значений τi, по формулам:

Согласно нормам число определений τi при каждом нормальном давлении Pi должно быть не менее 3. В учебных испытаниях n=3.

В данной работе вычисляются расчётные характеристики сдвига с и tgφ для использования в расчётах оснований по первой группе предельных состояний.

38

Паспорт испытаний грунта на срез

Дата «_____»__________20___г.

Проба № _______________

Наименование грунта _________________________

Основные физические характеристики грунта

Характеристики конструкции срезового прибора ГГП-30

Площадь среза, см2

Высота образца, см

Данные испытаний грунта на срез

Рисунок 4-паспорт испытаний грунта на срез

Графическая часть работы заключается в построении расчётного графика сдвига см. рисунок. График сдвига строится по вычисленным значениям с и φ.

39

τ, кгс/см2

0,2

График зависимости сопротивления сдвигу грунта от нормального давления

Расчётный график сдвига, построенный по вычисленным значениям с и tgφ, приведен на рисунке.

Вывод: результаты испытания связного грунта на сдвиг в приборе прямого среза – угол внутреннего трения φ= ____, удельное сцепление с=

____.

Лабораторная работа № 11 Определение угла естественного откоса песков

Цель. На приборе УВТ – 3М определить угол естественного откоса . Оборудование. Прибор для определения угла естественного откоса

песков УВТ-3М, совок, сосуд с водой, резиновая трубка, песок. Подготовка пробы. Берут пробу воздушно-сухого песка массой около

600 г.

Описание прибора. Прибор состоит из мерительного столика, обоймы и резервуара. Мерительный столик представляет собой диск с измерительной шкалой, установленной на трех опорах. Диск перфорирован мелкими отверстиями диаметром 0,8—1,0 мм. Шкала укреплена в центре диска и имеет деления от 5 до 45°. На мерительном столике установлена обойма конической формы, которая служит для ограждения насыпаемого на столик песка. Резервуар представляет собой стеклянный цилиндр высотой 130 и диаметром 180 мм.

40